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
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
BJT 電晶體把 N 型和 P 型半導體, 再組合, 變成電晶體
BJT 電晶體 是一個把訊號放大的元件 3
BJT 電晶體 三端元件 4
BJT 有兩種組成 NPN 型 PNP 型 5
N 型半導體 +P 型半導體 +N 型半導體 NPN 型 6
P 型半導體 +N 型半導體 +P 型半導體 PNP 型 P n P 8
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
BJT 電晶體基極 集極 射極
BJT 三端的名稱 (NPN 型 ) 基極 + 11
BJT 三端的名稱 (NPN 型 ) 集極 基極 + 10
BJT 三端的名稱 (NPN 型 ) 集極 基極 + 射極 12
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
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
BJT 三端的名稱 (PNP 型 ) 集極 p 基極 n p+ 射極 19
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
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 小問題 ( 用 zuvio 回答 ) irs.zuvio.tw 01 Options BJT 電晶體基礎篇 02 Options 03 Options
20 選擇題 : 請問 NPN 型 BJT 電晶體, 主要載 子是?
21 選擇題 : 請問 PNP 型 BJT 電晶體, 主要載 子是?
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 選擇題 : 請問 BJT 電晶體, 哪 一極的載 子濃度 高?( 有標 示箭頭 )
24 問答題 : 請問 BJT 電晶體的基極為何要設計的特別薄?
BJT 電晶體施以正確的直流偏壓, 才能放 大電流訊號
BJT 的直流偏壓 (NPN 型 ) 集極 基極 + 射極 15
BJT 的直流偏壓 (NPN 型 ) 集極 基極 + 射極 16
BJT 的直流偏壓 (NPN 型 ) 集極 基極 + 射極 16
BJT 的直流偏壓 (NPN 型 ) 集極 基極 + 射極 17
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 BJT 內部載子移動 (NPN 型 )
BJT 的直流偏壓 (PNP 型 ) 集極 基極 p n p+ V BC V EB + - - + - + V EC 射極 22
BJT 的直流偏壓 (PNP 型 ) 集極 基極 p n p+ V BC V EB + - - + - + V EC 射極 22
BJT 的直流偏壓 (PNP 型 ) 集極 基極 p n p+ V BC V EB + - - + - + V EC 射極 22
BJT 的直流偏壓 (PNP 型 ) 集極 基極 p n p+ V BC V EB + - - + - + V EC 射極 22
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 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 小問題 ( 用 zuvio 回答 ) irs.zuvio.tw 01 Options BJT 電晶體偏壓篇 02 Options 03 Options
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 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 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 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 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?
BJT 電晶體遵守 KCL&KVL
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
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
BJT 電晶體 大訊號模型與 小訊號模型
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
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
NPN BJT 大訊號模型 IV 特性曲線圖 41
NPN BJT 大訊號模型 IV 特性曲線圖 42
NPN BJT 大訊號模型 IV 特性曲線圖 Early 效應 44
Early 效應 ( 直流電公式修正 ) 45
NPN BJT 小訊號模型 ( 交流電 ) 43
NPN BJT 小訊號模型 ( 交流電 ) Early 效應 46
計算題 : 大訊號模型 56
Example 1 6
Example 1 提 示 : VT=26mV 6
Example 1 1.685mA 6
Example 1 7
61 小問題 ( 用 zuvio 回答 ) irs.zuvio.tw 01 Options 解題篇 02 Options 03 Options
62 問答題 :Example1 的答案 IC=?
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
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
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
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
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
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
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
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
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. 1.69 0.25 (0.246, 700) (1.69, 750) (11.53,800) 14
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 0.25 (1.69, 750) (11.53,800) 15
73 小問題 ( 用 zuvio 回答 ) irs.zuvio.tw 01 Options 解題篇 02 Options 03 Options
74 問答題 :Example2 算出的三組 (IC, VBE) 數據?
計算題 : 小訊號模型 75
NPN BJT 小訊號模型 ( 交流電 ) 16
Early 效應 ( 交流電 ) 修正 I C 21
Example 3 22
Example 3 提 示 : V T=26mV 22
Example 3 1 23
Example 3 1 2 24
Example 3 1 3 2 25
83 小問題 ( 用 zuvio 回答 ) irs.zuvio.tw 01 Options 解題篇 02 Options 03 Options
84 問答題 :Example3 算出的三個答案是?(gm, rpi, r0)
BJT 電晶體飽和模式 (NPN 型 )
NPN BJT 電晶體 順向主動模式 27
飽和模式 NPN BJT 電晶體 順向主動模式 27
NPN BJT 電晶體 飽和 + 主動 +early effect 28
BJT 電晶體 PNP 型
PNP BJT 大訊號模型 ( 直流電 ) 30
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
PNP BJT 大訊號模型 ( 直流電 ) I C =βi B 電壓控制電流源 32
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
PNP BJT 小訊號模型 + Early 效應 34
BJT 電晶體影 片欣賞
96 https://www.youtube.com/watch?v=icrbqcflhiy
97 小問題 ( 用 zuvio 回答 ) irs.zuvio.tw 01 Options 影 片欣賞 02 Options 03 Options
98 選擇題 : 請問 P 型半導體與 N 型半導體都是電中性嗎?
99 選擇題 : 電晶體現在的 大 小 大約是多少奈 米?
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 第七單元結束