BJT的结构简介及工作原理解析

BJT的结构简介

NPN型：

NPN

PNP型：

新伙伴关系

BJT结构特点（内部结构）：

1、发射区的掺杂浓度最高；

2、集电区掺杂浓度低于发射区，且面积大；

3、基区很薄，一般在几个微米至几十个微米，且掺杂浓度最低。

BJT电流形成（以NPN为例）:

发射区：发射载流子

集电区：收集载流子

基区：传送和控制载流子

 

三极管放大时必须外部条件：

发射结加正向电压

集电结加反向电压

放大状态下BJT的工作原理：

1、BJT内部的载流子传输过程

1、因为发射结正偏，所以发射区向基区注入电子 ，形成了扩散电流IEN 。 同时从基区向发射区也有空穴的扩散运动，形成的电流为IEP。 但其数量小，可忽略。 所以发射极电流I E ≈ I EN 。

2、发射区的电子注入基区后，变成了少数载流子。 少部分遇到的空穴复合掉，形成IBN。 所以基极电流I B ≈ I BN 。 大部分到达了集电区的边缘。

3、因为集电结反偏，收集扩散到集电区边缘的电子，形成电流ICN 。 另外，集电结区的少子形成漂移电流ICBO。

总结载流子转移：

IE

1、发射结加正向电压，e区的多子电子通过发射结扩散到基区形成IE,与电子方向相反。

2、发射区发射的电子在基区积累,并以发射结边沿形成浓度梯度。

IB：基区电子两个方向

1 、基区正电源VBB从基区拉电子形成IB（电子与空穴复合）。

2 、其余大部分到达集电结。 （基区很薄，掺杂浓度低。 ）

集成电路：

1、集电结反向电压，形成反向饱和电流Icbo,少数载流子形成漂移电流。

2、集区对基区扩散到集电结边缘的电子强吸引，电子很快漂移到集电区形成Ic。

三极管内有 两种载流子 (自由电子和空穴)参与导电，故称为双极型三极管或BJT (Bipolar Junction Transistor)。

2、电流分配关系

 

3、三极管的三种组态

4、放大作用

共基极放大电路（ α一定的情况下 ， 有放大电压的能力， iE控制iC ）

共射极放大电路**（共射放大电路既有电流放大能力又有电压放大能力。 ）**

BJT放大原理和结论：

三极管的放大作用：

依靠发射极电流能够通过基区传输，然后到达集电极而实现的。

实现放大两个条件是：

（1）内部条件：

发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，且基区很薄。

我E=我B*I*C

和C=β·和B

这C=α·这和

（2）外部条件：发射结正向偏置，集电结反向偏置。

BJT的特性曲线

以共射极放大电路为例

1、输入特性曲线

(1) 当vCE=0V时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。

(2) 当vCE≥1V时， vCB= vCE - vBE>0，集电结已进入反偏状态，开始收集电子，基区复合减少，同样的v BE下 IB减小，特性曲线右移。

(3) 输入特性曲线的三个部分：死区、非线性区、线性区

 

2. 输出特性曲线

放大区：

vCE﹥1V(硅管) ，iC平行于vCE轴的区域，曲线基本平行等距。 电场强，发射区扩散到基区的电子都到达集电区此时，发射结正偏，集电结反偏。

饱和区：

vCE＜0.7V(硅管)， iC明显受vCE控制的区域，vCE↑→iC↑反向电压小，对电子引力不够。

此时，发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很小。

UCE <宇部 ， 围兜 > 集成电路 ， UCE= 0.3V（约等于）

截止区：

iC接近零的区域，相当iB=0的曲线的下方。 VBE小于死去电压，集电结反偏

此时， vBE小于死区电压，集电结反偏。

IB =0 （等于）， IC =ICEO =0（约等于）

BJT的主要参数

1、电流放大系数

共发射极电流放大系数

共基极电流放大系数α

2、 极间反向电流

(1) 集电极基极间反向饱和电流ICBO 。 发射极开路时，集电结的反向饱和电流

(2) 集电极发射极间的反向饱和电流ICEO。 ICEO=（1+ 摆它拔 ）ICBO

3.、极限参数

(1) 集电极最大允许电流ICM

(2) 集电极最大允许功率损耗PCM， PC M =IC·UCE

（3）由PCM、 ICM和 V (BR)CEO在输出特性曲线上可以确定过损耗区、过电流区和击穿区。

 

总结：

1．半导体三极管是由两个PN结组成的三端有源器件。 有NPN型和PNP型两大类，两者电压、电流的实际方向相反，但具有相同的结构特点，即基区宽度薄且掺杂浓度低，发射区掺杂浓度高，集电区面积大，这一结构上的特点是三极管具有电流放大作用的内部条件。

2．三极管是一种电流控制器件，即用基极电流或发射极电流来控制集电极电流，故所谓放大作用，实质上是一种能量控制作用。 放大作用只有在三极管发射结正向偏置、集电结反向偏置，以及静态工作点的合理设置时才能实现。

3．三极管的特性曲线是指各极间电压与各极电流间的关系曲线，最常用的是输出特性曲线和输入特性曲线。 它们是三极管内部载流子运动的外部表现，因而也称外部特性。

4．器件的参数直观地表明了器件性能的好坏和适应的工作范围，是人们选择和正确使用器件的依据。 在三极管的众多参数中，电流放大系数、极间反向饱和电流和几个极限参数是三极管的主要参数，使用中应予以重视。