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雙極型晶體管

由兩個背靠背PN結構成的以獲得電壓、電流或信號增益的晶體三極管。起源於1948年發明的點接觸晶體三極管,50年代初發展成結型三極管即現在所稱的雙極型晶體管。雙極型晶體管有兩種基本結構:PNP型和NPN型。在這3層半導體中,中間一層稱基區,外側兩層分別稱發射區和集電區。當基區注入少量電流時,在發射區和集電區之間就會形成較大的電流,這就是晶體管的放大效應。

中文名:雙極型晶體管

外文名:Bipolar Junction Transistor

實 質:電流控制器件

導 電:電子和空穴

目錄

介紹

雙極型晶體管(Bipolar Junction Transistor)

雙極型晶體管是一種電流控制器件,電子空穴同時參與導電。同場效應晶體管[1] 相比,雙極型晶體管開關速度慢,輸入阻抗小,功耗大。雙極型晶體管體積小、重量輕、耗電少、壽命長、可靠性高,已廣泛用於廣播電視通信雷達計算機自控裝置電子儀器家用電器等領域,起放大、振盪、開關等作用。晶體管:用不同的摻雜方式在同一個硅片上製造出三個摻雜區域,並形成兩個PN結,就構成了晶體管.

分類

晶體管分類:雙極型晶體管場效應管

雙極型晶體管分類:NPN型管和PNP型管

特點

輸入特性曲線:描述了在管壓降UCE一定的情況下,基極電流iB與發射結壓降uBE之間的關係稱為輸入伏安特性,可表示為:硅管的開啟電壓約為0.7V,鍺管的開啟電壓約為0.3V。

輸出特性曲線:描述基極電流IB為一常量時,集電極電流iC與管壓降uCE之間的函數關係。可表示為:

雙極型晶體管輸出特性可分為三個區

★截止區:發射結集電結均為反向偏置。IE@0,IC@0,UCE@EC,管子失去放大能力。如果把三極管當作一個開關,這個狀態相當於斷開狀態。

★飽和區:發射結和集電結均為正向偏置。在飽和區IC不受IB的控制,管子失去放大作用,UCE@0,IC=EC/RC,把三極管當作一個開關,這時開關處於閉合狀態。

★放大區:發射結正偏,集電結反偏。

放大區的特點是:

◆IC受IB的控制,與UCE的大小几乎無關。因此三極管是一個受電流IB控制的電流源。

◆特性曲線平坦部分之間的間隔大小,反映基極電流IB對集電極電流IC控制能力的大小,間隔越大表示管子電流放大係數b越大。

◆伏安特性最低的那條線為IB=0,表示基極開路,IC很小,此時的IC就是穿透電流ICEO。

◆在放大區電流電壓關係為:UCE=EC-ICRC, IC=βIB

◆在放大區管子可等效為一個可變直流電阻。

極間反向電流:是少數載流子漂移運動的結果。

集電極-基極反向飽和電流ICBO :是集電結的反向電流。

集電極-發射極反向飽和電流ICEO :它是穿透電流。

ICEO與CBO的關係:

特徵頻率 :由於晶體管中PN結結電容的存在,晶體管的交流電流放大係數會隨工作頻率的升高而下降,當 的數值下降到1時的信號頻率稱為特徵頻率 。

雙極型晶體管極限參數

★最大集電極耗散功率 。

★最大集電極電流 :使b下降到正常值的1/2~2/3時的集電極電流稱之為集電極最大允許電流。

★極間反向擊穿電壓:晶體管的某一電極開路時,另外兩個電極間所允許加的最高反向電壓即為極間反向擊穿電壓,超過此值的管子會發生擊穿現象。溫度升高時,擊穿電壓要下降。

影響

BVcbo

是發射極開路時集電極-基極間的反向擊穿電壓,這是集電結所允許加的最高反向電壓。是基極開路時集電極-發射極間的反向擊穿電壓,此時集電結承受的反向電壓。

BVebo

是集電極開路時發射極-基極間的反向擊穿電壓,這是發射結所允許加的最高反向電壓。

BVceo

這是共發射極組態的擊穿電壓,即基極開路時、集電極與發射極之間的擊穿電壓。由於在基極開路時,集電結是反偏、發射結是正偏的,即BJT處於放大狀態。

溫度對的影響: 是集電結加反向電壓時平衡少子的漂移運動形成的,當溫度升高時,熱運動加劇,更多的價電子有足夠的能量掙脫共價鍵的束縛,從而使少子的濃度明顯增大, 增大。

溫度每升高10 時, 增加約一倍。硅管的 比鍺管的小得多,硅管比鍺管受溫度的影響要小。

溫度對輸入特性的影響:溫度升高,正向特性將左移。

溫度對輸出特性的影響:溫度升高時 增大。

光電三極管:依據光照的強度來控制集電極電流的大小。

暗電流ICEO:光照時的集電極電流稱為暗電流ICEO,它比光電二極管的暗電流約大兩倍;溫度每升高25 ,ICEO上升約10倍。

視頻

電磁爐IGBT功率管的認識和測量以及好壞判斷

參考文獻

  1. [童詩白,華成英.《模擬電子技術基礎》.北京:高等教育出版社,2006.05:39頁]