030431005晶体管原理S
晶体管的原理及应用
晶体管的原理及应用晶体管是一种利用半导体材料制作的电子元件，具有放大、开关与电压控制等功能。
晶体管的原理基于半导体物理学的知识，通过控制载流子的输运和控制端口的电压来实现功能。
晶体管的应用广泛，包括电子设备、通信系统、计算机和科学研究等领域。
晶体管的基本构造包括三个区域：发射区、基区和集电区。
发射区和集电区均掺入杂质使其成为N型或P型半导体，而基区是以其他类型的半导体材料掺杂。
当基区的掺杂类型与发射区和集电区不同时，就形成了PN结。
晶体管的工作原理是通过加在基区的控制端口的控制电压，来改变PN结上的电场分布，从而控制发射区的电流输运。
当控制电压足够大时，发射区的电流将被放大，并被导出到集电区。
晶体管的放大功能是其最重要的应用之一。
通过在基区施加一个小的以毫伏为单位的控制电压，可以控制晶体管的整个电流增益过程。
当控制电压小的时候，PN结上的电场分布使得发射区的电流少，而当控制电压增加时，PN结的电场分布改变，导致发射区的电流增加。
因此，晶体管能够将输入信号的小变化放大为较大的输出信号。
这使得晶体管成为放大电路中的重要组件，能够提供强大的输出信号。
晶体管的开关功能是其另一个重要应用。
通过改变控制端口的控制电压，可以改变PN结上的电场分布，从而控制发射区的电流输运。
当控制电压为低电平时，晶体管处于关闭状态，发射区的电流非常小。
而当控制电压为高电平时，晶体管处于导通状态，发射区的电流大。
这种开关功能使得晶体管可以用来控制电器设备的开关，实现逻辑电路的操作。
晶体管在电子设备中的应用非常广泛，特别是在集成电路中。
通过将多个晶体管集成在一起，可以形成各种各样的功能电路，包括计算机的中央处理器、存储器和逻辑电路等。
晶体管还被广泛应用于通信系统中，包括射频放大器、调制解调器和无线电收发器等。
此外，晶体管还有广泛的科学研究应用，用于探索电子器件的新型材料和结构，并发展出更高性能和更小尺寸的器件。
总结起来，晶体管是一种基于半导体材料制作的电子元件，通过控制载流子的输运和控制端口的电压来实现放大、开关和电压控制等功能。
晶体三极管的工作原理
晶体三极管的工作原理
晶体三极管是一种常用的电子器件，由PN结组成。
它具有放
大和开关功能，在电子设备中扮演着重要的角色。
晶体三极管的工作原理涉及到两个主要的区域：基区和发射区。
基区位于PN结中间，发射区位于PN结的一侧。
在正常工作
状态下，基区与发射区之间存在两个反向偏置，即两个PN结
的结电位均高于基位。
当施加一个适当的电压到基区时，基区与发射区之间的PN结
被击穿，导致电流流过发射区。
这个电流的大小与施加到基区的电压成正比，因此可以被用来放大电信号。
这个过程也称为晶体三极管的放大作用。
晶体三极管的开关作用也是基于PN结的反向偏置。
当基区施
加的电压小于某个阈值时，PN结不会被击穿，发射区不会导通，晶体三极管处于关闭状态。
相反，当基区施加的电压大于阈值时，PN结被击穿，产生一个连续的电流，晶体三极管处
于开启状态。
基区电压的变化使得发射区的电流随之变化，这允许晶体三极管在电子电路中进行放大或开关操作。
晶体三极管的放大倍数由PN结的性质和电路的设计决定。
总之，晶体三极管利用PN结的特性，在适当的电压和电流下，能够实现电信号的放大和开关功能。
这使得它在各种电子设备中得到广泛应用。
晶体管的物理原理与应用
晶体管的物理原理与应用
晶体管源于西蒙斯晶体管，是一种电子器件，常用于放大与开
关电路。
晶体管由半导体材料制成，其内部结构比二极管复杂。
晶体管的物理原理
晶体管由三个区域组成：基区、发射区和集电区。
基区与发射
区之间形成p-n结，而发射区与集电区之间形成另一p-n结。
根据
二极管的原理，当p-n结处加上正向电压时，电流可以流过p-n结；而在反向电压时，该电流被阻断。
在晶体管中，通过控制基区与
发射区p-n结的电势差，可以使电流在集电区与发射区之间流通或者阻断。
晶体管的应用
晶体管的应用非常广泛。
其中最主要的是放大与开关电路。
在放大电路中，晶体管可以将小电流放大为大电流。
这种应用
是在收音机、电视和其他类似设备中非常常见的。
在这些设备中，晶体管被用于放大电信号。
在数字电路中，晶体管可以作为开关使用。
晶体管的极性依赖于电势差的方向。
一旦电势差超过某一个阈值时，晶体管会开始导通电流。
这种应用是在计算机中非常常见的。
总结
晶体管是一种电子器件，其内部结构比二极管复杂。
晶体管的物理原理主要是在基区与发射区之间形成p-n结，而发射区与集电区之间形成另一p-n结。
在晶体管中，通过控制基区与发射区p-n 结的电势差，可以使电流在集电区与发射区之间流通或者阻断。
晶体管的应用非常广泛，主要包括放大与开关电路。
在放大电路中，晶体管可以将小电流放大为大电流，在数字电路中，晶体管可以作为开关使用。
晶体管简介与工作原理
集电区少子空 穴向基区漂移 基区少子电子向 集电区漂移 少子漂移形成反 向饱和电流ICBO
IE
N
P
N
IC
c
e
ICBO
U BE
b
U CB
IB
RE
VEE
VCC
RC
e. 集电区、基区少子相互漂移
晶体管的电流分配关系动画演示
IE
N
P
N
IC
c
e
ICBO
U BE
b
U CB
IB
定义
IC IE
iC/ mA
4 3
100 μ A 80
饱和区
60
2
放大区
40 20 0
(3) 截止区
a. IB≈0 b. IC≈0
1 0 2 4 6 8
uCE/ V
2.1.4 晶体管的主要电参数 1. 直流参数 (1) 共基极直流电流放大系数
(2) 共射极直流电流放大系数 (3) 集电极——基极间反向饱和电流ICBO (4) 集电极——发射极间反向饱和电流ICEO
N型半导体(电子型半导体)
在硅或锗晶体（四价）中掺 入少量的五价元素磷，使自 由电子浓度大大增加。
磷原子
+4 +4
+5
+4
多子(Majority)：自由电子(Free Electron)
---由掺杂形成，取决于掺杂浓度
多余电子
少子(Minority)：空
穴(Hole)
---由热激发形成，取决于温度。
2. 交流参数 (1) 共基极交流电流放大系数α (2) 共射极交流电流放大系数β
晶体管 原理
晶体管原理晶体管是一种半导体设备，常用于放大和开关电流信号。
它是由三个不同类型的半导体材料（N型、P型）组成的结构，通常分为三个部分：发射区、基区和集电区。
晶体管的原理基于PN结的行为。
PN结是由一种P型半导体和一种N型半导体直接接触形成的。
当PN结处于正向偏置状态时，电子从N型材料中向P型材料扩散，同时空穴从P型材料向N型材料扩散。
这导致了在PN结的两边形成了一个电子多数载流子区和一个空穴多数载流子区。
当PN结处于反向偏置状态时，载流子的扩散被抑制，形成一个耗尽区。
晶体管的工作原理是基于控制电流流动的结构。
在一个双极晶体管中，发射极与基极之间形成了一个PN结，称为基极结。
当在基极结的正向偏置下，电子从发射区向基区扩散，通过基区与集电区形成PNP型晶体管。
反之，当在基极结的反向偏置下，电子不能从发射区扩散到基区，PNP型晶体管处于关断状态。
在晶体管中，发射区中的电流称为发射电流（IE），基区中的电流称为基区电流（IB），集电区中的电流称为集电电流（IC）。
由于发射电流与基区电流之间的比例关系，可以通过更改基区电流的大小来控制集电电流的变化。
这种现象使得晶体管可以用作放大器和开关。
例如，在放大应用中，当输入信号施加在基极上时，基区电流会相应地改变，从而导致集电电流的变化。
由于晶体管具有放大能力，输出信号的幅度会比输入信号大很多。
在开关应用中，当基区电流为零时，晶体管处于关闭状态，集电电流也为零。
当基区电流大于某个阈值时，晶体管开始导通，集电电流会被允许通过。
这使得晶体管可以用作逻辑门和开关来控制电路中的开关操作。
总的来说，晶体管的原理是基于PN结的行为，通过控制电流的流动来实现放大和开关功能。
这使得晶体管成为现代电子设备中不可或缺的一部分。
晶体三极管工作原理
晶体三极管工作原理
晶体三极管（Transistor）是一种常用的电子器件，它由两个PN结组成，有三个电极：一个是发射极（Emitter），一个是基极（Base），一个是集电极（Collector）。
晶体三极管的工作原理基于PN结的内部电场和电流的控制。
当发射结（E-B结）正向偏置，基结（B-C结）反向偏置时，处于正向有源区的发射结就会注入电子到基区，这些注入的电子被基区的金属接触到的金属探针吸引到集电极处。
从而形成从发射极到集电极的电流，这就是晶体三极管的放大功能。
晶体三极管的放大倍数可以通过控制基极电流来调节。
当基极电流增加时，由于PN结的注入效应，使得发射电流增加，由此引起集电电流的增加。
这样，通过小的基极电流，能够控制输出电流的放大，使得晶体三极管成为电子放大器的关键。
晶体三极管在电子电路中广泛应用，例如在放大器电路中，可以根据需要选择晶体三极管的型号和参数来实现不同的放大功能。
另外，在逻辑门电路中，晶体三极管也可用作开关元件，实现不同输入信号的转换。
需要注意的是，晶体三极管的工作需要符合一定的工作条件，比如合适的偏置电压和电流等，才能正常发挥其功能。
对于不同的应用场景，需要适当调整晶体三极管的工作状态，以获得最佳的性能。
晶体管原理
晶体管原理晶体管（transistor）是一种用来控制电路的基本，起源于古老的电子技术，是从发明者William Shockley，John Bardeen和Walter Brattain的实验室中诞生的最重要的三元素。
已经有几十年的历史，晶体管仍然是电子技术的基础，并在电子行业和经济中占据着重要的地位。
它是由三个特性组成：发射极，基极和集电极。
其中，发射极连接电路，基极和集电极控制电路，它们可以运行在三种基本模式：放大，收缩和阻断，也可以做到几千倍的放大和几百万分之一的收缩。
晶体管是用来控制电子电路的最基本的半导体元件，它可以加以控制，使电路从一种状态转变为另一种状态。
晶体管的工作原理可以简单的归结为“变送器”（translator）。
变送器将一种信号转换为另一种信号，比如，用电压或电流来控制另一个电压或电流。
它们可以把小电流转变成大电流（放大），大电流转变为小电流（收缩），或者阻止流动（阻断）。
晶体管原理的实现依赖于其物理结构中的三个元件：发射极、基极和集电极。
发射极连接电路，基极和集电极控制电路，晶体管内的电子受到基极的控制运动，它决定了晶体管的输出状态。
发射极的电流由基极控制，而集电极的电流则受到发射极的控制。
晶体管作为变送器，它可以将小电流转变为大电流，也可以将大电流转变为小电流，或者将电流完全阻断，因此可以用它来控制电路。
晶体管可以有效地改变电压和电流，因为它具有良好的灵敏度和可控性。
通过改变基极的电压和电流，就可以改变发射极的电流，从而改变集电极的电压和电流。
晶体管具有很多优势，可以有效地控制电路，并起到保护性的作用，减少电路的故障率。
晶体管的实际应用极广泛。
它用来控制各种电子设备，如电视，电脑，电话，以及汽车中的电子系统，等等。
晶体管不仅可以改变，还可以检测信号，它可以检测信号，控制设备，及时反馈到计算机，使得计算机能够预测未来的状况，并进行有效的控制和决策。
晶体管在当今的工业发展中起到了重要的作用，无论是在家庭电器还是工业设备，晶体管都得到了大量的应用。
晶体管原理
晶体管原理概述晶体管是一种用于放大和控制电流的电子器件。
它是现代电子技术的基础，广泛应用于各种电子设备中。
本文将介绍晶体管的工作原理、类型和应用。
工作原理晶体管是由硅或其他半导体材料制成的，通常有三个区域：发射极（E）、基极（B）和集电极（C）。
当一个电压被施加在基极和发射极之间时，发射极结与基极结形成一个PN结，而基极结与集电极结形成另一个PN结。
这两个PN结的结构组成了晶体管。
基本原理晶体管有两种基本类型：NPN型和PNP型。
NPN型晶体管的发射极为N型，基极为P型，集电极为N型；而PNP型晶体管的发射极为P型，基极为N型，集电极为P型。
晶体管的工作原理基于PN结的正向偏置电压和反向偏置电压的关系。
当正向偏置电压施加在PN结上时，导致电子从N区域注入到P区域，并使空穴从P区域注入到N区域。
在接下来的过程中，电子和空穴会以重复的方式穿过PN结，导致电流的流动。
这个过程称为摩尔斯电流。
而当反向偏置电压施加在PN结上时，电子从P区域向N区域迁移，而空穴则从N区域向P区域迁移。
这个过程称为反向偏置穿隧效应。
由于反向偏置电压的存在，PN结会呈现高电阻状态，几乎没有电流流过。
工作模式晶体管有三个工作模式：截止模式、放大模式和饱和模式。
•截止模式：当基极-发射极之间的电压低于某个阈值时，PN结不会有电流流过。
此时，晶体管处于截止模式，没有电流从集电极流向发射极。
•放大模式：当基极-发射极之间的电压高于阈值时，PN结开始导通，电流开始从集电极流向发射极。
此时，晶体管处于放大模式，电流增大的程度取决于基极电流的变化。
•饱和模式：当基极-发射极之间的电压进一步增加时，PN结的偏置电压达到最大值，晶体管处于饱和模式。
在饱和模式下，晶体管的集电极电流最大，无论基极电流如何改变，集电极电流保持不变。
类型晶体管有多种不同的类型，根据应用和性能要求的不同，选择不同的类型。
通用增量型晶体管（BJT）通用增量型晶体管（BJT）是最常见的晶体管类型之一。
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《晶体管原理S》课程教学大纲课程代码：030431005课程英文名称： Principle of Transistor课程总学时：48 讲课：40 实验：8 上机：0适用专业：电子科学与技术大纲编写（修订）时间：2011.9一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标（Objectives）This course introduces the physics of semiconductor materials and devices. It includes bipolar transistor, JFET, MOSFET and power devices. It also introduces the characteristics of these devices. It will help the students to understand the concepts and the properties of the devices. In the meantime, it can also make the students to adapt to the future work quickly. After learning this course, students can understand the characteristics and have the abilities of designing the semiconductor devices.（二）知识、能力及技能方面的基本要求（Basic requirement）The course is about the theory of transistors. The students should have the ability of understanding the constructure of all kinds of the transistors and master the derivation and application of the theories and equations. The students should also have the ability of adjusting the parameters of the transistors and treat the practical problems by using the knowledge they have learnt.（三）实施说明（Implement of the outline）The course involves much derivation of the theories, equations etc. Teachers should derivate some important theories and equations in detail during the class and let the students do it after class. The students should do enough problems after class in order to understand deeply.（四）对先修课的要求（Prerequisites courses）college mathematics, semiconductor physics, college physics etc..（五）对习题课、实践环节的要求（Requirement for the problems and experiments） After every section, the students should do the relevant problems to understand the content and master the theory in the section. Through the experiments, the students should understand the theory deeply and control the parameters in practical.（六）课程考核方式（Course evaluation methods）1．Assessment methods: Exam.2．Test method: written and oral combination, the combination of open-book and closed book, essay, written with a combination of the respondent.3．Course grade: the final theory examination and regular appraisals (including mid-term examinations, assignments, quizzes, questions, etc.) results combined.（七）参考书目（Bibliography）Semiconductor Physics and devices -- Basic Principles Donald A. Neamen清华大学出版社二、中英文摘要《晶体管原理S》是电子科学和技术专业本科生的专业必修课。
主要介绍半导体材料和器件的基本原理和工作特性，其中包括双极性电晶体,JFET,MOSFET和电力电子器件等器件。
The course of“the fundamental principles of transistor' is suitable for the students of major of the electronic science and technology. This course introduces the physics of semicon- ductor materials and devices.It includes bipolar transistor, JFET, MOSFET and power devices. It also introduces the characteristics of these devices.三、课程学时总体分配表四、教学内容及基本要求第1部分pn结 pn Junction总学时4学时讲课 4学时实验0学时上机0学时具体内容：1) PN结基本结构 Basic structure of pn Junction2) 零偏特性 Zero Applied Bias3) 反偏特性 Reverse Applied Bias4) 小结 Summary重点：零偏及反偏特性 Zero Applied Bias and Reverse Applied Bias难点：空间电荷区宽度及电场 Space charge width and electric field习题：关于PN结在零偏及反偏情况下的空间电荷区宽度及电场强度的计算。
the calculation of space charge region and electric field an Zero Applied Bias and Reverse Applied Bias.第2部分双极型晶体管 The Bipolar Transistor总学时16学时讲课 12学时实验4学时上机0学时具体内容：1) 双极型晶体管作用 The Bipolar Transistor Action2)少数载流子分布 Minority Carrier Distribution3) 低频共基电流增益 Low Frequency Common Base Current Gain4) 非理想情况的效应 Nonideal Effects5)等效电路模型 Equivalent Circuit Models频率限制 Frequency Limitations大信号开关 Large Signal Switching小结 Summary重点：双极型晶体管作用The Bipolar Transistor Action少数载流子分布Minority Carrier Distribution低频共基电流增益 Low Frequency Common Base Current Gain频率限制 Frequency Limitations难点：双极型晶体管作用The Bipolar Transistor Action少数载流子分布Minority Carrier Distribution频率限制 Frequency Limitations习题：少子分布 The calculation of Minority Carrier Distribution电流增益 Current Gain频率限制的计算及对各种工作状态的分析及各参数对电流增益的影响 Frequency Limitations and analysis of all kinds of operating modes and the effect of the parameters to the current gain实验：双极型晶体管特性曲线测试The testing of bipolar transistor characteristic curve(2学时)截止频率fT的测试 The testing of fT(2学时)第3部分MOSFET 基本理论 The Fundamentals of MOSFET总学时14学时讲课 10学时实验4学时上机0学时具体内容：1) 两端ＭＯＳ器件结构 The Two-Terminals MOS Structure2) 电容电压特性 Capacitance - Voltage Characteristics3) 基本ＭＯＳＦＥＴ作用 The Basis MOSFET Operation4) 频率限制 Frequency Limitation5) 小结 Summary重点：两端ＭＯＳ器件结构The Two-Terminals MOS Structure基本ＭＯＳＦＥＴ作用The Basis MOSFET Operation频率限制 Frequency Limitation难点：两端ＭＯＳ器件结构The Two-Terminals MOS Structure基本ＭＯＳＦＥＴ作用The Basis MOSFET Operation习题内容：MOSFET结构、工作原理及计算 The structure, operating theory and calculation of MOSFET实验：ＭＯＳ场效应管特性曲线的测试The testing of MOSFET Characteristic Curve(4学时) 第4部分MOSFET附加概念 MOSFET Additional concepts总学时6学时讲课 6学时实验0学时上机0学时具体内容：1) 非理想情况特性Nonideal Effects2)按比例缩小的MOSFET MOSFET Scaling3) 域值电压的修正 Threshold Voltage Modifications4) 其它电气特性 Additional Electrical Characteristics5) 小结 Summary重点：非理想情况特性Nonideal Effects按比例缩小的MOSFET MOSFET Scaling域值电压的修正Threshold Voltage Modifications难点：按比例缩小的MOSFET MOSFET Scaling域值电压的修正Threshold Voltage Modifications习题：MOSFET 非理想情况下的特点以及各种效应的计算分析The characteristics of nonideal MOSFET and the calculation analysis of all the effects第5部分结型场效应管 The Junction Field-Effect Transistor总学时8学时讲课 8学时实验0学时上机0学时具体内容：1) JFET概念 JFET Concepts2) 器件特性 The Device Characteristics3) 非理想情况特性Nonideal Effects4) 等效电路及频率限制Equivalent Circuit and Frequency Limitation5) 小结 Summary重点：器件特性The Device Characteristics非理想情况特性Nonideal Effects难点：JFET概念JFET Concepts器件特性The Device Characteristics非理想情况特性Nonideal Effects习题：JFET 器件特性及非理想情况下的特性及其计算 The characteristics of JFET and the nonideal effects and the calculation of JFET编写人：李汇明审核人：批准人：。