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泱柴
7 years ago
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1 物理系光電組二年級電子學單元七 BJT 電晶體授課老師 : 輔仁大學物理系副教授張敏娟 2015 spring 1

2 物理系光電組二年級電子學單元七 BJT 電晶體 BJT 電晶體基本原理 1

3 BJT 電晶體把 N 型和 P 型半導體, 再組合, 變成電晶體

4 BJT 電晶體是一個把訊號放大的元件 3

5 BJT 電晶體三端元件 4

6 BJT 有兩種組成 NPN 型 PNP 型 5

7 N 型半導體 +P 型半導體 +N 型半導體 NPN 型 6

8 P 型半導體 +N 型半導體 +P 型半導體 PNP 型 P n P 8

9 9 BJT 的全名 : 雙極接面電晶體 (Bipolar Junction Transistor) 以電子為主要載子以電洞為主要載子

10 BJT 電晶體基極集極射極

11 BJT 三端的名稱 (NPN 型 ) 基極 + 11

12 BJT 三端的名稱 (NPN 型 ) 集極基極 + 10

13 BJT 三端的名稱 (NPN 型 ) 集極基極 + 射極 12

14 BJT 三端的名稱 (NPN 型 ) 集極基極 + 載子濃度低很薄一層載子濃度高射極 13

15 BJT 三端的名稱 (NPN 型 ) 集極基極 + 射極載子濃度低很薄一層載子濃度高箭頭收集載子載子容易穿越放射載子以電子為主要載子 14

16 BJT 三端的名稱 (PNP 型 ) 集極 p 基極 n p+ 射極 19

17 BJT 三端的名稱 (PNP 型 ) 集極基極 p n p+ 載子濃度低很薄一層載子濃度高射極 19

18 BJT 三端的名稱 (PNP 型 ) 集極基極 p n p+ 載子濃度低很薄一層載子濃度高箭頭收集載子載子容易穿越放射載子以電洞為主要載子射極 19

19 19 小問題 ( 用 zuvio 回答 ) irs.zuvio.tw 01 Options BJT 電晶體基礎篇 02 Options 03 Options

20 20 選擇題 : 請問 NPN 型 BJT 電晶體, 主要載子是?

21 21 選擇題 : 請問 PNP 型 BJT 電晶體, 主要載子是?

22 22 問答題 :BJT 電晶體三個腳位的名稱是?( 請寫下中文與英文 )

23 23 選擇題 : 請問 BJT 電晶體, 哪一極的載子濃度高?( 有標示箭頭 )

24 24 問答題 : 請問 BJT 電晶體的基極為何要設計的特別薄?

25 BJT 電晶體施以正確的直流偏壓, 才能放大電流訊號

26 BJT 的直流偏壓 (NPN 型 ) 集極基極 + 射極 15

27 BJT 的直流偏壓 (NPN 型 ) 集極基極 + 射極 16

28 BJT 的直流偏壓 (NPN 型 ) 集極基極 + 射極 16

29 BJT 的直流偏壓 (NPN 型 ) 集極基極 + 射極 17

30 BJT 的直流偏壓 (NPN 型 ) 集極基極 + 射極這樣才會進入電流放大模式 18

31 31 BJT 內部載子移動 (NPN 型 )

32 BJT 的直流偏壓 (PNP 型 ) 集極基極 p n p+ V BC V EB V EC 射極 22

33 BJT 的直流偏壓 (PNP 型 ) 集極基極 p n p+ V BC V EB V EC 射極 22

34 BJT 的直流偏壓 (PNP 型 ) 集極基極 p n p+ V BC V EB V EC 射極 22

35 BJT 的直流偏壓 (PNP 型 ) 集極基極 p n p+ V BC V EB V EC 射極 22

36 BJT 的直流偏壓 (PNP 型 ) 集極基極 p n p+ V BC V EB V EC 射極這樣才會進入電流放大模式 22

37 37 BJT 電晶體 NPN 型與 PNP 型的直流偏壓 IC C VEB IE E VCE IB B VEC B VBE E IB C IE IC

38 38 小問題 ( 用 zuvio 回答 ) irs.zuvio.tw 01 Options BJT 電晶體偏壓篇 02 Options 03 Options

39 39 問答題 : 要讓 NPN 型 BJT 電晶體進入直流偏壓的電流放大模式, 需要讓 CB, BE, 和 CE 的電位如何?

40 40 問答題 : 要讓 PNP 型 BJT 電晶體進入直流偏壓的電流放大模式, 需要讓 BC, EB, 和 EC 的電位如何?

41 41 問答題 :NPN 型 BJT 電晶體, 在施加適當直流偏壓後, 進入電流放大模式, 請問, 電洞流為什麼從 B 極往 E 極流過去?

42 42 問答題 :NPN 型 BJT 電晶體, 在施加適當直流偏壓後, 進入電流放大模式, 請問, 電子流為什麼從 E 極往 C 極流過去?

43 43 問答題 :NPN 型 BJT 電晶體的射極箭頭朝向內還是朝向外?PNP 型 BJT 電晶體的射極箭頭朝向內還是朝向外?

44 BJT 電晶體遵守 KCL&KVL

45 BJT 電晶體電流電壓關係 + - I E - + I C IB I E = I B + I C (KCL)! V EC = V EB + V BC (KVL) 36

46 BJT 電晶體電流電壓關係 + - I E - + I C IB I E I B I C I E = I B + I C (KCL) I E = I B + I C (KCL)! V EC = V EB + V BC (KVL)! V CE = V CB + V BE (KVL) 37

47 BJT 電晶體大訊號模型與小訊號模型

48 NPN BJT 大訊號模型 ( 直流電 ) IN (small) OUT (large) 二極體順向偏壓, 順向電流 39

49 NPN BJT 大訊號模型 ( 直流電 ) IN (small) OUT (large) I C =βi B 電壓控制電流源 40

50 NPN BJT 大訊號模型 IV 特性曲線圖 41

51 NPN BJT 大訊號模型 IV 特性曲線圖 42

52 NPN BJT 大訊號模型 IV 特性曲線圖 Early 效應 44

53 Early 效應 ( 直流電公式修正 ) 45

54 NPN BJT 小訊號模型 ( 交流電 ) 43

55 NPN BJT 小訊號模型 ( 交流電 ) Early 效應 46

56 計算題 : 大訊號模型 56

57 Example 1 6

58 Example 1 提示 : VT=26mV 6

59 Example mA 6

60 Example 1 7

61 61 小問題 ( 用 zuvio 回答 ) irs.zuvio.tw 01 Options 解題篇 02 Options 03 Options

62 62 問答題 :Example1 的答案 IC=?

63 Example 2 For a bipolar transistor, I S = 5x10-17 A and β=100. Construct the I C -V BE, I C -V CE, I B -V BE, and I B - V CE characteristics. 8

64 Example 2 For a bipolar transistor, I S = 5x10-17 A and β=100. Construct the I C -V BE, I C -V CE, I B -V BE, and I B - V CE characteristics. 提示 : VT=26mV 8

65 Example 2 For a bipolar transistor, I S = 5x10-17 A and β=100. Construct the I C -V BE, I C -V CE, I B -V BE, and I B - V CE characteristics. 提示 : 先算出三個點,VBE=700mV, VT=26mV 750mV, 800mV 時的 IC 8

66 Example 2 For a bipolar transistor, I S = 5x10-17 A and β=100. Construct the I C -V BE, I C -V CE, I B -V BE, and I B - V CE characteristics. 1 9

67 Example 2 For a bipolar transistor, I S = 5x10-17 A and β=100. Construct the I C -V BE, I C -V CE, I B -V BE, and I B - V CE characteristics. 2 10

68 Example 2 For a bipolar transistor, I S = 5x10-17 A and β=100. Construct the I C -V BE, I C -V CE, I B -V BE, and I B - V CE characteristics. 3 11

69 Example 2 For a bipolar transistor, I S = 5x10-17 A and β=100. Construct the I C -V BE, I C -V CE, I B -V BE, and I B - V CE characteristics. (24.6, 700) (169, 750) (1153,800) 12

70 Example 2 For a bipolar transistor, I S = 5x10-17 A and β=100. Construct the I C -V BE, I C -V CE, I B -V BE, and I B - V CE characteristics. (24.6, 700) (169, 750) (1153,800) 13

71 Example 2 For a bipolar transistor, I S = 5x10-17 A and β=100. Construct the I C -V BE, I C -V CE, I B -V BE, and I B - V CE characteristics (0.246, 700) (1.69, 750) (11.53,800) 14

72 Example 2 For a bipolar transistor, I S = 5x10-17 A and β=100. Construct the I C -V BE, I C -V CE, I B -V BE, and I B - V CE characteristics. (0.246, 700) (1.69, 750) (11.53,800) 15

73 73 小問題 ( 用 zuvio 回答 ) irs.zuvio.tw 01 Options 解題篇 02 Options 03 Options

74 74 問答題 :Example2 算出的三組 (IC, VBE) 數據?

75 計算題 : 小訊號模型 75

76 NPN BJT 小訊號模型 ( 交流電 ) 16

77 Early 效應 ( 交流電 ) 修正 I C 21

78 Example 3 22

79 Example 3 提示 : V T=26mV 22

80 Example

81 Example

82 Example

83 83 小問題 ( 用 zuvio 回答 ) irs.zuvio.tw 01 Options 解題篇 02 Options 03 Options

84 84 問答題 :Example3 算出的三個答案是?(gm, rpi, r0)

85 BJT 電晶體飽和模式 (NPN 型 )

86 NPN BJT 電晶體順向主動模式 27

87 飽和模式 NPN BJT 電晶體順向主動模式 27

88 NPN BJT 電晶體飽和 + 主動 +early effect 28

89 BJT 電晶體 PNP 型

90 PNP BJT 大訊號模型 ( 直流電 ) 30

91 PNP BJT 大訊號模型 ( 直流電 ) I B = 當作二極體順向偏壓, 有順向電流 31

92 PNP BJT 大訊號模型 ( 直流電 ) I C =βi B 電壓控制電流源 32

93 PNP BJT 電晶體飽和 + 主動 +early effect V EB V EC V EB V EB V EB V EB V EC 33

94 PNP BJT 小訊號模型 + Early 效應 34

95 BJT 電晶體影片欣賞

96 96

97 97 小問題 ( 用 zuvio 回答 ) irs.zuvio.tw 01 Options 影片欣賞 02 Options 03 Options

98 98 選擇題 : 請問 P 型半導體與 N 型半導體都是電中性嗎?

99 99 選擇題 : 電晶體現在的大小大約是多少奈米?

100 100 當半導體越做越小, 空乏區的功能即將遇上電子穿隧效應的挑戰! 電晶體還能繼續不斷的縮小尺寸嗎?!! 十年後摩爾定律即將遇上最嚴峻的考驗!

101 101 第七單元結束

元 [ 所 17-1-2-3] IA27 ( D ) 下列何項情況, 其夫妻所得可免合併申報? (A) 當年度結婚 (B) 當年度離婚 (C) 妻 58 歲, 夫 62 歲無所得受其子扶養 (D) 以上皆是 [ 所 17-1-1]

元 [ 所 17-1-2-3] IA27 ( D ) 下列何項情況, 其夫妻所得可免合併申報? (A) 當年度結婚 (B) 當年度離婚 (C) 妻 58 歲, 夫 62 歲無所得受其子扶養 (D) 以上皆是 [ 所 17-1-1] 綜合所得稅選擇題題庫 IA01 ( A ) 非中華民國境內居住之個人, 取有中華民國境內銀行給付之活期儲蓄存款利息所得, 依據所得稅法規定, 應否課徵綜合所得稅? (A) 應就源扣繳 (B) 全年在 27 萬元以下免納所得稅 (C) 應該辦理結算申