第二章双极型晶体管
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第二章 双极型晶体三极管
第二章 双极型晶体三极管（BJT ）§2.1 知识点归纳一、BJT 原理·双极型晶体管（BJT ）分为NPN 管和PNP 管两类（图2-1，图2-2）。
·当BJT 发射结正偏，集电结反偏时，称为放大偏置。
在放大偏置时，NPN 管满足C B C V V V >>；PNP 管满足C B E V V V <<。
·放大偏置时，作为PN 结的发射结的V A 关系是：/BE T v V E ES i I e =（NPN ），/E B T v VE ES i I e =（PNP ）。
·在BJT 为放大偏置的外部条件和基区很薄、发射区较基区高掺杂的内部条件下，发射极电流E i 将几乎转化为集电流C i ，而基极电流较小。
·在放大偏置时，定义了CNE i i α=（CN i 是由E i 转化而来的C i 分量）极之后，可以导出两个关于电极电流的关系方程：C E CBO i i I α=+(1)C B CBO B CEO i i I i I βββ=++=+其中1αβα=-，CEO I 是集电结反向饱和电流，(1)CEO CBO I I β=+是穿透电流。
·放大偏置时，在一定电流范围内，E i 、C i 、B i 基本是线性关系，而BE v 对三个电流都是指数非线性关系。
·放大偏置时：三电极电流主要受控于BE v ，而反偏CB v 通过基区宽度调制效应，对电流有较小的影响。
影响的规律是；集电极反偏增大时，C I ，E I 增大而B I 减小。
·发射结与集电结均反偏时BJT 为截止状态，发射结与集电结都正偏时，BJT 为饱和状态。
二、BJT 静态伏安特性曲线·三端电子器件的伏安特性曲线一般是画出器件在某一种双口组态时输入口和输出口的伏安特性曲线族。
BJT 常用CE 伏安特性曲线，其画法是：输入特性曲线：()CE B BE V i f v =常数（图2-13）输出特性曲线：()B B CE I i f v =常数（图2-14）·输入特性曲线一般只画放大区，典型形状与二极管正向伏安特性相似。
第二章 - 5_IGBT(电力电子技术)
主要解决挚 住效应
改善饱和压降和开 关特性：N+缓冲 层、P+层浓度、 厚度最佳化、新 寿命控制，饱和 压降、下降时间 微细化工艺 均降低了30%以 上。
有选择的寿命控制，饱 和压降和关断时间 下降到1.5V/0.1ms。
沟槽技术
19
2.5 其他新型电力电子器件
2.5.1 MOS控制晶闸管MCT 2.5.2 静电感应晶体管SIT 2.5.3 静电感应晶闸管SITH 2.5.4 集成门极换流晶闸管IGCT 2.5.5 基于宽禁带半导体材料的电力 电子器件
11
2.4.4 绝缘栅双极晶体管
■IGBT的主要参数 ◆前面提到的各参数。 ◆最大集射极间电压UCES ☞由器件内部的PNP晶体管所能承受的击穿 电压所确定的。 ◆最大集电极电流 ☞包括额定直流电流IC和1ms脉宽最大电流ICP。 ◆最大集电极功耗PCM ☞在正常工作温度下允许的最大耗散功率。
12
正向电流密度（A/sp.cm)
1000
IGBT
100 10 1 0.1 0 1 2
300V 600V 1200V 300V 600V 1200V
MOSFET
正向压降（V） 16
3
温度特性
功率MOSFET 导通时温升沟道电阻速增，200度时可达室温时的3倍。考 虑温升必须降电流定额使用。 IGBT 可在近200度下连续运行。导通时，MOS段的N通 道电阻具有正温度系数，Q2的射基结具有负温度系数，总 通态压降受温度影响非常小。
13
IGBT_5SNS 0300U120100
主要参数： • VCES 1200V • IC(DC) 300A • Tc(OP) -40~125oC • VCESAT IC300A ,VGE15V: 1.9V 25oC,2.1V125oC
第二章 双极型晶体管及其放大电路
0 U BE(on)
uBE
0 UCE(sat)
uCE b c iB e UCE(sat)
输入特性近似
输出特性近似
b
c
b
c iB e
放大状态模型
UBE(on) e
截止状态模型
βi B
UBE(on)
饱和状态模型
a.截止： UBE<UBE(ON) , iB≈0 , iC≈0 b.放大：UBE>UBE(ON) c.饱合：.UBE>UBE(ON)
∆i ∆iC =0 uCE一定 ∆ib
5
10
15
截止区
饱和压降: uces (or uce(sat))=0.3V 饱和: Saturation 4.击穿区：
三、温度对晶体管特性曲线的影响 温度对晶体管特性曲线的影响 uBE -(2~2.5)mv/℃ 2(T2-T1)/10 T iC 曲线上移 间隔加大(输出) 曲线左移 (输入)
双极型晶体管是由三层杂质半导体构成的器件。它有三个电极， 双极型晶体管是由三层杂质半导体构成的器件。它有三个电极， 又称半导体三极管、晶体三极管等，以后我们统称为晶体管。 又称半导体三极管、晶体三极管等，以后我们统称为晶体管。
小功率管
大功率管
大功率达林顿晶体管
2907A PNP 双极性晶体管
100 GHz 铟磷 钐铟砷异质 铟磷/钐铟砷异质 结双极性晶体管的电子扫 描显微图片
条件：三极管特点（e区重掺杂；b区薄；c区面积大）＋e结正偏＋c结反偏 利用两个特殊结构的PN结，将e结扩散电流“转化”为c 结漂移电流，使c 极出现受be结电压控制的较大电流。 对比：与变压器（杠杆、放大镜）的区别 IC ≈
β ΙΒ
电流控制型器件
uBE
0 UCE(sat)
uCE b c iB e UCE(sat)
输入特性近似
输出特性近似
b
c
b
c iB e
放大状态模型
UBE(on) e
截止状态模型
βi B
UBE(on)
饱和状态模型
a.截止： UBE<UBE(ON) , iB≈0 , iC≈0 b.放大：UBE>UBE(ON) c.饱合：.UBE>UBE(ON)
∆i ∆iC =0 uCE一定 ∆ib
5
10
15
截止区
饱和压降: uces (or uce(sat))=0.3V 饱和: Saturation 4.击穿区：
三、温度对晶体管特性曲线的影响 温度对晶体管特性曲线的影响 uBE -(2~2.5)mv/℃ 2(T2-T1)/10 T iC 曲线上移 间隔加大(输出) 曲线左移 (输入)
双极型晶体管是由三层杂质半导体构成的器件。它有三个电极， 双极型晶体管是由三层杂质半导体构成的器件。它有三个电极， 又称半导体三极管、晶体三极管等，以后我们统称为晶体管。 又称半导体三极管、晶体三极管等，以后我们统称为晶体管。
小功率管
大功率管
大功率达林顿晶体管
2907A PNP 双极性晶体管
100 GHz 铟磷 钐铟砷异质 铟磷/钐铟砷异质 结双极性晶体管的电子扫 描显微图片
条件：三极管特点（e区重掺杂；b区薄；c区面积大）＋e结正偏＋c结反偏 利用两个特殊结构的PN结，将e结扩散电流“转化”为c 结漂移电流，使c 极出现受be结电压控制的较大电流。 对比：与变压器（杠杆、放大镜）的区别 IC ≈
β ΙΒ
电流控制型器件
双极型晶体管及相
双极型晶体管及相
• 本章内容 • • 双极型晶体管的工作原理 • • 双极型晶体管的静态特性 • • 双极型晶体管的频率响应与开关特性 • • 异质结双极型晶体管 • • 可控硅器件及相关功
双极型晶体管的工作原理
• 双极型晶体管(bipolar transistor)的结构 • 双极型晶体管是最重要的半导体器件之一，在高速电路、模拟电路 • 、功率放大等方面具有广泛的应用。双极型器件是一种电子与空穴皆参与导通过程的半导体
双极型晶体管的频率响应与开关特性
• 在数字电路中晶体管的主要作用是当作开关。可以利用小的基极电流在极短时间内改变集电 极电流由关(off)的状态成为开(on)的状态(反之亦然)。关是高电压低电流的状态，开是低电压 高电流的状态。
• 图(a)是一个基本的开关电路，其中射基电压瞬间由 • 负值变为正值。图(b)是晶体管的输出电流，起初因 • 为射基结与集基结都是反向偏压，集电极电流非常 • 低，但射基电压由负变正后，集电极电流沿着负载 • 线，经过放大区最后到达高电流状态的饱和区，此 • 时射基结与集基结都变为正向偏压。因此晶体管在 • 关的状态下，亦即工作于截止模式时，发射极与集 • 电极间不导通；而在开的状态下，亦即工作在饱和 • 模式时，发射极与集电极间导通．因此晶体管可近 • 似于一理想的开关。
双极型晶体管的频率响应与开关特性
当一小信号附加在输入电压上时，基极电流iB将会随时间变动，而成一 时间函数，如右图所示。基极电流的变动使得输出电流iC跟着变动， 而iC的变动是iB变动的β0
倍，因此晶体管放大器将输入信号放大了。 • 下图(a)是此放大器的低频等效电路，在更高 • 频率的状况下，必须在等效电路中加上适当 • 的电容。与正向偏压的p-n结类似，在正向偏 • 压的射基结中，会有一势垒电容CEB和一扩 • 散电容Cd，而在反向偏压的集基结中只存在 • 势垒电容CCB，如图(b)所示。
• 本章内容 • • 双极型晶体管的工作原理 • • 双极型晶体管的静态特性 • • 双极型晶体管的频率响应与开关特性 • • 异质结双极型晶体管 • • 可控硅器件及相关功
双极型晶体管的工作原理
• 双极型晶体管(bipolar transistor)的结构 • 双极型晶体管是最重要的半导体器件之一，在高速电路、模拟电路 • 、功率放大等方面具有广泛的应用。双极型器件是一种电子与空穴皆参与导通过程的半导体
双极型晶体管的频率响应与开关特性
• 在数字电路中晶体管的主要作用是当作开关。可以利用小的基极电流在极短时间内改变集电 极电流由关(off)的状态成为开(on)的状态(反之亦然)。关是高电压低电流的状态，开是低电压 高电流的状态。
• 图(a)是一个基本的开关电路，其中射基电压瞬间由 • 负值变为正值。图(b)是晶体管的输出电流，起初因 • 为射基结与集基结都是反向偏压，集电极电流非常 • 低，但射基电压由负变正后，集电极电流沿着负载 • 线，经过放大区最后到达高电流状态的饱和区，此 • 时射基结与集基结都变为正向偏压。因此晶体管在 • 关的状态下，亦即工作于截止模式时，发射极与集 • 电极间不导通；而在开的状态下，亦即工作在饱和 • 模式时，发射极与集电极间导通．因此晶体管可近 • 似于一理想的开关。
双极型晶体管的频率响应与开关特性
当一小信号附加在输入电压上时，基极电流iB将会随时间变动，而成一 时间函数，如右图所示。基极电流的变动使得输出电流iC跟着变动， 而iC的变动是iB变动的β0
倍，因此晶体管放大器将输入信号放大了。 • 下图(a)是此放大器的低频等效电路，在更高 • 频率的状况下，必须在等效电路中加上适当 • 的电容。与正向偏压的p-n结类似，在正向偏 • 压的射基结中，会有一势垒电容CEB和一扩 • 散电容Cd，而在反向偏压的集基结中只存在 • 势垒电容CCB，如图(b)所示。
第二章双极结型晶体管.doc
第二章双极结型晶体管双极结型晶体管（bipolar junction transistor, BJT）是最早出现的具有放大功能的三端半导体器件，自1948年诞生以来，一直在高速电路、模拟电路和功率电路中占据着主导地位，因此，双极结型晶体管也是我们学习的重点。
通常所说的晶体管就是指双极结型晶体管。
§ 2.1 晶体管的结构1．晶体管的基本结构BJT是由靠得很近的两个PN结构成的半导体器件。
BJT一般包含NPN或PNP三个区域，前者称为NPN晶体管，后者称为PNP晶体管，这两种晶体管及其电路符号如图所示。
发射极、基极和集电极分别用英文字母E、B、C表示，发射区和基区之间的PN结称为发射结，集电区和基区之间的PN结称为集电结。
基区的宽度必须远远小于该层材料种少数载流子的扩散长度，否则就成了两个背靠背的独立PN结。
2．均匀基区晶体管和缓变基区晶体管在晶体管内部，载流子在基区中的传输过程是决定晶体管许多性能（如电流增益、频率特性等）的重要环节。
而在基区宽度确定之后，基区杂质分布是影响载流子基区输运过程的关键因素。
尽管晶体管有很多制造工艺，但在理论上分析其性能时，为了方便起见，通常根据晶体管基区的杂质分布情况不同，将晶体管分为均匀基区晶体管和缓变基区晶体管。
本章将重点介绍均匀基区晶体管一些特性原理。
（1）均匀基区晶体管均匀基区晶体管的基区杂质是均匀分布的，在这类晶体管中，载流子在基区内的传输主要靠扩散机理进行，所以又称为扩散型晶体管。
其中合金法制造的晶体管就是典型的均匀基区晶体管，合金管（如锗PNP合金管）的制造工艺和杂质分布如图所示。
在N型锗片的一面放上受主杂质铟镓（Ⅲ族元素）球做发射极，另一面放上铟球做集电极，经烧结冷却后而形成PNP结构。
（2）缓变基区晶体管缓变基区晶体管的基区杂质分布是缓变的，这类晶体管的基区存在自建电场，载流子在基区除了扩散运动外，还存在漂移运动且往往以漂移运动为主，故也称为漂移晶体管。
第二章_双极型晶体三极管(BJT)
IE = ICn + IBn
传输到集电极的电流 发射区注入的电流
ICn
Rb
IE
IC ICBO IC
EB
IE
IE
一般要求 ICn 在 IE 中占的比例尽量大
ICBO IB
b IBn
c
IC
ICn
IEn e IE 一般可达 0.95 ~ 0.99
Rc EC
13
（2） i与C 的i关B 系
输入
b
+
cUCE 输出
e
V 回路UCE
回路
V
UBE
电流，UCE是输出电压；
VCC
25
1、共射输入特性曲线
I B f (U BE ) UCE 常数
(1) UCE = 0 时的输入特性曲线
Rb IB b c
VBB
+e
UBE _
IB/A
UCE 0
类似为PN结正偏时的伏安特性曲线。
O
U BE / V
IE = IC + IB IC IE ICBO
IB＝IBn－ICBO
当IE=0时，IC=ICBO
IC ( IC IB ) ICBO
1
IC 1 IB 1 ICBO
IC IB (1 )ICBO
= IB ICEO
穿透电流。
其中：
1
共射直流电流放大 系数。
14
IC IB ICEO
• 直流参数
– 直流电流放大系数 和
– 极间反向电流 和ICBO ICEO
• 交流参数
– 交流电流放大系数 和
– 频率参数 和 f
fT
• 极限参数
集电极最大允许电流ICmax 集电极最大允许功耗PCmax 反向击穿电压
传输到集电极的电流 发射区注入的电流
ICn
Rb
IE
IC ICBO IC
EB
IE
IE
一般要求 ICn 在 IE 中占的比例尽量大
ICBO IB
b IBn
c
IC
ICn
IEn e IE 一般可达 0.95 ~ 0.99
Rc EC
13
（2） i与C 的i关B 系
输入
b
+
cUCE 输出
e
V 回路UCE
回路
V
UBE
电流，UCE是输出电压；
VCC
25
1、共射输入特性曲线
I B f (U BE ) UCE 常数
(1) UCE = 0 时的输入特性曲线
Rb IB b c
VBB
+e
UBE _
IB/A
UCE 0
类似为PN结正偏时的伏安特性曲线。
O
U BE / V
IE = IC + IB IC IE ICBO
IB＝IBn－ICBO
当IE=0时，IC=ICBO
IC ( IC IB ) ICBO
1
IC 1 IB 1 ICBO
IC IB (1 )ICBO
= IB ICEO
穿透电流。
其中：
1
共射直流电流放大 系数。
14
IC IB ICEO
• 直流参数
– 直流电流放大系数 和
– 极间反向电流 和ICBO ICEO
• 交流参数
– 交流电流放大系数 和
– 频率参数 和 f
fT
• 极限参数
集电极最大允许电流ICmax 集电极最大允许功耗PCmax 反向击穿电压
第二章-晶体管
（1）共基直流放大系数 IC
IE
（2）共基交流放大系数
IC
I E
由于ICBO、ICEO 很小，因此 在以后的计算中，不必区分。
二、极间反向电流
1 ICBO
发射极开路时，集电极—基极间的反向电流，称为集 电极反向饱和电流。
2 ICEO
基极开路时，集电极—发射极间的反向电流，称为集 电极穿透电流。
T
( 0.5 ~ 1) / C
2.3.2 晶体管的主要参数 一、电流放大系数
1.共射电流放大系数
（1） 共射直流放大系数 反映静态时集电极电流与基极电流之比。
（2） 共射交流放大系数 反映动态时的电流放大特性。
由于ICBO、ICEO 很小，因此 在以后的计算中，不必区分。
2. 共基电流放大系数
a. 受控特性：iC 受iB的控制
uCE＝uBE 4
放
IB＝40μ A
iC iB
饱 和3
30μ A
区
大 20μ A
iC iB
2
区
10μ A
1
b. 恒流特性:当 iB 恒定时，
0
uCE 变化对 iC 的影响很小
0μ A iB＝－ICBO
5
10
15
uCE/V
截止区
即iC主要由iB决定，与输出环路的外电路无关。
iC主要由uCE决定 uCE ↑→ iC ↑
iC /mA
=80μA =60μA =40μA
=20μA
25℃
uCE /V
（3）当uCE增加到使集电结反偏电压较大时，运动 到集电结的电子基本上都可以被集电区收集，
此后uCE再增加，电流也没有明显得增加，特 性曲线几乎平行于与uCE轴
微电子概论第二章微电子概论 第三节 双极型晶体管
1
1
iCBO ic
说明 > ，由于接近1，所以达
1
几十乃至上百。主要是由于输入端
由微弱的复合电流控制，而输出端
有大的漂移电流增强
➢穿透电流、注入效率与输运系数 (1) 穿透电流
iB
iCBO iCn
令 IC EO (1 ) IC B O
则 iC iB ICEO
当 iB=0 时， iC=ICEO
(2)注入效率
Rb
iB
iE
VBB
iE
称ICEO为穿透电流
发射区向基区注入电流的效率： = iEn/ie
(3)输运系数
基区向集电区电子输运的效率： = iCn/iEn 显然， = iCn/ie ≈
iC Rc
VCC
➢电压放大原理
N
共基极电压放大倍数GV及功率放大倍数GP
GV
iC RC iere
RC re
作业2
1. 已知：一只NPN型双极型晶体管共发射极 连接，测得其电压放大倍数为15，功率放 大倍数为930，基极电流Ib = 50 A，求解 以下问题：（1）画出电路图，并标出发射 极电流Ie、集电极电流Ic和基极电流Ib方向；
（2）求电流放大倍数；（3）求发射极电
流Ie、集电极电流Ic。
2. 能否将BJT的e、c两个电极交换使用，为什 么？
iB′ ic iE iB
共发射极 大
大 大
共基极 大
大
iCn iCBO
iB iE
iE
iC Rc VCC
iC Rc
VCC iB VBB
➢电流增益关系
iE iC iB iE iB iCn iC iCn ICBO iB iB ICBO
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qD pp e0 ne Lpe
γI ：晶体管反向工作时的发射效率
◆硅晶体管的IEBO完全与ICBO类似
IEBOAq2ni xmE XmE:发射结势垒区宽度
2020/5/26
注意
晶体管的反向扩散电流和势垒区的产 生电流是很小的。
引起反向电流过大的原因往往是表面 漏电流太大。
因此，在生产过程中，搞好表面清洁 处理及工艺规范是减小反向电流的关键。
◆硅晶体管的反向电流：势垒区的产生电流（因为势垒区 的产生电流是由势垒区中的复合中心提供的）多子电流
I Aq2n x CBO
i mC XmC：集电结势垒区宽度
2020/5/26
IEBO
集电极开路（IC=0）时， 发射极-基极的反向电流
2020/5/26
◆锗晶体管
IEB OAqW D nb n b0 pb1I
其结构是一个NPN 型的三层式结构，上面 的N+区是发射区，中间 的P区是基区，底下的 N区是集电区。
2020/5/26
平面晶体管的发 射区和基区是用杂质 扩散的方法制造得到 的，所以在平面管的 三层结构即三个区域 的杂质分布是不均匀 的。
其杂质分布可根 据扩散工艺推算出来， 如图所示。
2020/5/26
InC
IC
IvB IpCO
InCO
P
N
IB
VC
2020/5/26
共射： RB
Vi VBB
2020/5/26
RL VCC
共基： IE RE
2020/5/26
IC RL
• 放大倍数与特征曲线： 输入特性／输出特性
2020/5/26
共基极输入特性曲线
输出电压VCB一 定时，输入电流与 输入电压的关系曲 线，即IE～VBE关系 曲线。
q
ALppD E E pE0(eq
V E/k
T1)
ICq
AnD B nB0 WB
q
A 2BBW nB0(eq
V E/k
T1)q
AnD B nB0 WB
q
L D ppCpCC0(eq
V C/k
T1)
IBICIE
基耳霍夫
2020/5/26
晶体管的发射效率γ
I nE IE
注入基区的电子电流 与发射极电流的比值
▲晶体管的击穿电压是晶体管的
另一个重要参数
▲晶体管承受电压的上限
▲击穿电压有
BVEBO BVCBO BVCEO
2020/5/26
BVEBO和BVCBO
BVEBO：集电极开路时，发射极与基极间的 击穿电压，由发射结的雪崩击穿电压决定。
对于平面管，由于发射结由两次扩散 形成，在表面处结两边杂质浓度最高，因而 雪崩击穿电压在结侧面最低，BVEBO由基区 扩有散 几层 伏表 。面杂质浓度NBs决定，所以BVEBO只
合金结的杂质分布特点是：三个区的杂质分布近似 为均匀分布，基区的杂质浓度最低，且两个P-N结都是 突变结。
合金结的主要缺点是基区较宽，一般只能做到10微 米左右。因此频率特性较差，只能用于低频区。
2020/5/26
2020/5/26
2020/5/26
平面管
在高浓度的N+衬 底上，生长一层N型的 外延层，再在外延层上 用硼扩散制作P区，后 在P区上用磷扩散形成 一个N+区。
2020/5/26
2.3晶体管的反偏特性
• 晶体管的反向电流是晶体管的重要参数 之一，它包括ICBO，IEBO和ICEO 。
• 反向电流过大的危害： 降低成品率 （反向电流不受输入电
流控制，对放大作用无贡献，而且消耗 电源功率使晶体管发热，影响晶体管工 作的稳定性，甚至烧毁 ）
所以，希望反向电流越小越好 。
2020/5/26
ICBO
当发射极开路（IE=0）时， 集电极-基极的反向电流
2020/5/26
反向电流＝少子电流＋多子电流 +杂质电流
2020/5/26
◆锗晶体管的反向电流：反向扩散电流（少子电流）
ICBOAqW D nb n b0 pb1
qD pp c0 nc Lpc
γ：晶体管的 发射效率
却反而降低。）
谷值电压VSUS
2020/5/26
基区穿通电压
• 由于PN结空间电荷区宽度随着 电压增加而会发生改变，所以当 PN结空间电荷区宽度达到了和 基区一样宽的时候，基区发生穿 通效应。发生穿通以后，晶体管 就不能再工作了，这也是限制晶 体管工作的重要条件。
W
2020/5/26
w
2 0V
qN
基区输运系数 β*
0*
IC I nE
到达集电结的电子电流 与进入基区的电子电流之比
2020/5/26
晶体管的共基极直流增益
0
IC IE
0 0*
晶体管的共发射极直流增益
0
IC IB
0 10
2020/5/26
对于平面晶体管
载流子传输过程:
载流子从发射区到基区:发射效率Ƴ0
0
1
DpE
1 NB
2020/5/26
共射极输入特性曲线
在输出电压 VCE一定时，输 入端电流IB与输 入端电压VBE的 关系曲线，即 IB～VBE曲线。
2020/5/26
共基极输出特性曲线
何时饱 和?
输出端电流随 输出电压变化 的关系曲线， 即IC～VCB关系 曲线。
2020/5/26
共射极输出特性曲线
IC～VCE关系曲线
WB
DnB NE LpE
载流子在基区渡越:基区输运系数β0*
0*
11(WB )2 2 LnB
2020/5/26
计算题
• 已知一个晶体管的发射效率有99%，而 基区输运系数为98%，求该晶体管的共 发射极放大倍数，共基极放大倍数。
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• 关于放大倍数影响因素的讨论： p129-139 设计晶体管重要考虑，课程重要要求 1.发射结电子空穴复合以及发射极重掺杂 2.基区变宽效应
小结
晶体管的基区杂质分布有两种形式：
●均匀分布（如合金管），称为均匀基区晶体管。均 匀基区晶体管中，载流子在基区内的传输主要靠扩散 进行，故又称为扩散型晶体管。
●基区杂质是缓变的（如平面管），称为缓变基区晶 体管。这类晶体管的基区存在自建电场，载流子在基 区内除了扩散运动外，还存在漂移运动，而且往往以 漂移运动为主。所以又称为漂移型晶体管。
II0(eq kT U 1 )A(p n q P i2 0 D L n nn n N i2 0D L p p)e(q kT U 1 )
但是，如果基区很小，则载流子不 用一个扩散长度就恢复到零，而是用一个 基区的宽度就恢复成零L->W
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对于平面晶体管 代入ＰＮ结电流公式
IEq
AnD B nB0 WB
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ICEO
基极开路（IB=0）时， 集电极-发射极之间反向电流
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ICEO 1IC BO(1)ICBO
β：共射极电流放大系数 说明
▲要减小ICEO，必须减小ICBO。 ▲电流放大系数β不要追求过高
（因为ICEO太大，会影响晶体管工作的稳 定性）
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晶体管的击穿电压
n：常数
BVCEO
BVCBO
n 1
集电结低掺杂区为N型时， 硅管n=4，锗管n=3
集电结低掺杂区为P型时， 硅管n=2，锗管n=6
因为β大于1，所以， BVCEO< BVCBO。
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BVCEO测试的电路图
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测试时经常可以看到如图所示的负阻击穿现象。 （当VC达到BVCEO时发生击穿，击穿后电流上升，电压
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BVCBO ：发射极开路时，集电极与基极间的 击穿电压，一般为集电结的雪崩击穿电压。
▲硬击穿（图中曲线甲）： BVCBO：集电结的雪崩
击穿电压VB ▲软击穿（图中曲线乙）：
BVCBO比VB低
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BVCEO
BVCEO 基极开路时，集电极与发射极 之间的击穿电压。
BVCEO与BVCBO之间满足以下关系
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0
1
DpE
1 NB
WB
DnB NE LpE
0*
11(WB )2 2 LnB
NE NB W B
温度增高—放大倍数增加 基区宽边效应—放大倍数增加
过分增加发射区浓度—放大 倍数减小
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2.2晶体管的直流电路
• ＮＰＮ晶体管是电子传输过程
电子流
空穴流
InE IpE
N
VE
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晶体管的开关特性
RB
Vi VBB
RL VCC
晶体管开关电路原理图
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VB(t)
t0
IB IB1 IB2 t0
晶体管的开关过程
IC
t
ICS
0.9ICS
0.1ICS
t0 t1 t2 t3
t4 t5
t
td tr
ts tf
t
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晶体管的开关过程和开关时间
1 延迟过程和延迟时间 2 t0时刻，正脉冲信号到来，IB流入基极，但
晶体管的基本形式可分为PNP型和NPN型两种。
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基极：Base；集电极：Collector；发射极：Emitter。
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合金管
合金管是早期发展起来的晶体管。其结构是在N型 锗片上，一边放受主杂质铟镓球，另一边放铟球，加热 形成液态合金后，再慢慢冷却。冷却时，锗在铟中的溶 解度降低，析出的锗将在晶片上再结晶。再结晶区中含 大量的铟镓而形成P型半导体，从而形成PNP结构，如 图所示。图中Wb为基区宽度，Xje和Xjc分别为发射结和 集电结的结深。