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双极晶体管基础知识解析

未知 2019-09-11 11:17

双极晶体管一般指双极型晶体管,由两个背靠背PN结构成的以获得电压、电流或信号增益的晶体三极管。起源于1948年发明的点接触晶体三极管,50年代初发展成结型三极管即现在所称的双极型晶体管。双极型晶体管有两种基本结构:PNP型和NPN型。在这3层半导体中,中间一层称基区,外侧两层分别称发射区和集电区。当基区注入少量电流时,在发射区和集电区之间就会形成较大的电流,这就是晶体管的放大效应。

双极型晶体管(Bipolar Junction Transistor)

双极型晶体管是一种电流控制器件,电子和空穴同时参与导电。同场效应晶体管相比,双极型晶体管开关速度慢,输入阻抗小,功耗大。双极型晶体管体积小、重量轻、耗电少、寿命长、可靠性高,已广泛用于广播、电视、通信、雷达、计算机、自控装置、电子仪器、家用电器等领域,起放大、振荡、开关等作用。晶体管:用不同的掺杂方式在同一个硅片上制造出三个掺杂区域,并形成两个PN结,就构成了晶体管。

双极晶体管分类

晶体管分类:双极型晶体管和场效应管

双极型晶体管分类:NPN型管和PNP型管

双极晶体管特点

输入特性曲线:描述了在管压降UCE一定的情况下,基极电流iB与发射结压降uBE之间的关系称为输入伏安特性,可表示为: 硅管的开启电压约为0.7V,锗管的开启电压约为0.3V。

输出特性曲线:描述基极电流IB为一常量时,集电极电流iC与管压降uCE之间的函数关系。可表示为:

双极型晶体管输出特性可分为三个区

★截止区:发射结和集电结均为反向偏置。IE@0,IC@0,UCE@EC,管子失去放大能力。如果把三极管当作一个开关,这个状态相当于断开状态。

★饱和区:发射结和集电结均为正向偏置。在饱和区IC不受IB的控制,管子失去放大作用,UCE@0,IC=EC/RC,把三极管当作一个开关,这时开关处于闭合状态。

★放大区:发射结正偏,集电结反偏。

放大区的特点是:

◆IC受IB的控制,与UCE的大小几乎无关。因此三极管是一个受电流IB控制的电流源。

◆特性曲线平坦部分之间的间隔大小,反映基极电流IB对集电极电流IC控制能力的大小,间隔越大表示管子电流放大系数b越大。

◆伏安特性最低的那条线为IB=0,表示基极开路,IC很小,此时的IC就是穿透电流ICEO。

◆在放大区电流电压关系为:UCE=EC-ICRC, IC=βIB

◆在放大区管子可等效为一个可变直流电阻。

极间反向电流:是少数载流子漂移运动的结果。

集电极-基极反向饱和电流ICBO :是集电结的反向电流。

集电极-发射极反向饱和电流ICEO :它是穿透电流。

ICEO与CBO的关系:

特征频率 :由于晶体管中PN结结电容的存在,晶体管的交流电流放大系数会随工作频率的升高而下降,当 的数值下降到1时的信号频率称为特征频率 。

双极型晶体管极限参数

★最大集电极耗散功率 如图所示。

★最大集电极电流 :使b下降到正常值的1/2~2/3时的集电极电流称之为集电极最大允许电流。

★极间反向击穿电压:晶体管的某一电极开路时,另外两个电极间所允许加的最高反向电压即为极间反向击穿电压,超过此值的管子会发生击穿现象。温度升高时,击穿电压要下降。

双极晶体管影响

BVcbo

是发射极开路时集电极-基极间的反向击穿电压,这是集电结所允许加的最高反向电压。是基极开路时集电极-发射极间的反向击穿电压,此时集电结承受的反向电压。

BVebo

是集电极开路时发射极-基极间的反向击穿电压,这是发射结所允许加的最高反向电压。

BVceo

这是共发射极组态的击穿电压,即基极开路时、集电极与发射极之间的击穿电压。由于在基极开路时,集电结是反偏、发射结是正偏的,即BJT处于放大状态。

温度对的影响: 是集电结加反向电压时平衡少子的漂移运动形成的,当温度升高时,热运动加剧,更多的价电子有足够的能量挣脱共价键的束缚,从而使少子的浓度明显增大, 增大。

温度每升高10 时, 增加约一倍。硅管的 比锗管的小得多,硅管比锗管受温度的影响要小。

温度对输入特性的影响:温度升高,正向特性将左移。

温度对输出特性的影响:温度升高时 增大。

光电三极管:依据光照的强度来控制集电极电流的大小。

暗电流ICEO:光照时的集电极电流称为暗电流ICEO,它比光电二极管的暗电流约大两倍;温度每升高25 ,ICEO上升约10倍。

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