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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。

中文名:双极型晶体管

外文名:Bipolar Junction Transistor

实 质:电流控制器件

导 电:电子和空穴

介绍

双极型晶体管(Bipolar Junction Transistor)

双极型晶体管是一种电流控制器件,电子空穴同时参与导电。同场效应晶体管[1] 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.

分类

晶体管分类:双极型晶体管场效应管

双极型晶体管分类:NPN型管和PNP型管

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 。

★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。

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。

视频

电磁炉IGBT功率管的认识和测量以及好坏判断

参考文献

  1. [童诗白,华成英.《模拟电子技术基础》.北京:高等教育出版社,2006.05:39页]