半导体三极管工作原理与电路分析

"集成电子技术基础教程：第1篇 第二章 半导体三极管及其电路分析" 本文将详细解析半导体三极管的工作原理、特性及参数，重点聚焦在NPN和PNP型双极型晶体管。首先，三极管由两种基本结构类型构成，即NPN和PNP，它们分别由硅或锗材料制成。NPN型三极管具有发射区、基区和集电区，其中发射区的掺杂浓度高，基区薄且掺杂浓度低，集电结面积大。PNP型则与此相反。 三极管的工作机理主要取决于两个PN结的状态。当发射结正向偏置，集电结反向偏置时，三极管处于放大状态；发射结和集电结都正向偏置时，三极管处于饱和状态；发射结反向偏置，集电结正向偏置，称为倒置工作状态；而发射结和集电结都反向偏置，则三极管处于截止状态。在放大状态下，三极管有共射、共基和共集三种基本连接方式，并且各电极电流之间存在特定的关系，如直流电流放大倍数（β）定义为IC/IB。 伏安（V—I）特性曲线是分析三极管工作状态的重要工具，包括输入特性和输出特性。输入特性曲线类似于二极管的正向特性，而输出特性曲线则揭示了三极管在不同工作区域（截止、饱和和放大）的行为。对于NPN型三极管，放大区的特点是iB可以控制iC的变化，VCE大于0.7V且小于电源电压VCC。PNP型三极管的特性曲线与NPN型类似，只是方向相反。 三极管的主要参数包括电流放大系数（β），如共射直流放大系数和交流放大系数，以及极间反向电流。共射直流放大系数通常在20到200之间，而共基直流放大系数接近1。集电结反向饱和电流（ICBO）是指集电极与基极反向偏置时的电流，穿透电流（ICEO）则是基极开路时集-射间的反向电流。这些参数对理解三极管在电路中的行为至关重要。 三极管在电子电路中的应用广泛，常用于放大信号、开关电路和振荡器等。通过调整偏置电压和选择适当的三极管，可以实现各种电路功能。深入理解三极管的结构、特性及参数对于设计和分析电子电路至关重要。