電子學103-Chapter5 BJT電晶體。輔仁大學物理系張敏娟。

1. 1
物理系光電組⼆二年級 電⼦子學
授課⽼老師：輔仁⼤大學物理系 副教授 張敏娟
單元七 BJT電晶體
2015 spring

2. 1
物理系光電組⼆二年級 電⼦子學
BJT電晶體
單元七 BJT電晶體
基本原理

3. 把N型和P型半導體，再組合，變成電晶體。
BJT電晶體

4. BJT電晶體
3
是一個把
訊號放大
的元件

5. 4
三端
元件
BJT電晶體

6. 5
NPN
型
PNP
型
BJT有兩種組成

7. 6
NPN型
N型半導體＋P型半導體＋N型半導體

8. 8
PNP型
P型半導體＋N型半導體＋P型半導體
P
n
P

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

10. 基極、集極、射極
BJT電晶體

11. 11
基極
BJT三端的名稱(NPN型)
＋

12. 10
BJT三端的名稱(NPN型)
集極
基極
＋

13. 12
集極
射極
基極
BJT三端的名稱(NPN型)
＋

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

15. 14
集極
射極
基極
收集載子
放射載子
載子容易穿越
箭頭
BJT三端的名稱(NPN型)
＋
載子濃度低
載子濃度高
很薄一層
以電⼦子為主要載⼦子

16. 19
BJT三端的名稱(PNP型)
集極
射極
基極
p
n
p＋

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

18. 19
BJT三端的名稱(PNP型)
集極
射極
基極
p
n
p＋
載子濃度低
載子濃度高
很薄一層
收集載子
放射載子
載子容易穿越
箭頭 以電洞為主要載⼦子

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

20. 選擇題:請問NPN型BJT電
晶體，主要載⼦子是？
20

21. 選擇題:請問PNP型BJT電
晶體，主要載⼦子是？
21

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

23. 選擇題:請問BJT電晶體，哪⼀一
極的載⼦子濃度⾼高？(有標⽰示箭頭)
23

24. 問答題:請問BJT電晶體的基
極為何要設計的特別薄？
24

25. 施以正確的直流偏壓，才能放⼤大電流訊號
BJT電晶體

26. 15
BJT的直流偏壓(NPN型)
集極
射極
基極
＋

27. 16
集極
射極
基極
＋
BJT的直流偏壓(NPN型)

28. 16
集極
射極
基極
＋
BJT的直流偏壓(NPN型)

29. 17
集極
射極
基極
＋
BJT的直流偏壓(NPN型)

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

31. BJT內部載子移動(NPN型)31

32. 22
集極
射極
基極
p
n
VEC
++
+
-
-
-
VEB
VBC
BJT的直流偏壓(PNP型)
p＋

33. 22
集極
射極
基極
p
n
VEC
++
+
-
-
-
VEB
VBC
BJT的直流偏壓(PNP型)
p＋

34. 22
集極
射極
基極
p
n
VEC
++
+
-
-
-
VEB
VBC
BJT的直流偏壓(PNP型)
p＋

35. 22
集極
射極
基極
p
n
VEC
++
+
-
-
-
VEB
VBC
BJT的直流偏壓(PNP型)
p＋

36. 22
集極
射極
基極
p
n
VEC
++
+
-
-
-
VEB
VBC
BJT的直流偏壓(PNP型)
p＋
這樣才會進入電流放大模式

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

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

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

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

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

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

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？
43

44. 遵守KCL＆KVL
BJT電晶體

45. BJT電晶體電流電壓關係
36
+
- +
-
IE IB
IC
IE = IB + IC ………(KCL)
!
VEC = VEB + VBC ……… (KVL)

46. BJT電晶體電流電壓關係
37
+
- +
-
IE IB
IC
IE = IB + IC ………(KCL)
!
VCE = VCB + VBE ……… (KVL)
IC
IB
IE
IE = IB + IC ………(KCL)
!
VEC = VEB + VBC ……… (KVL)

47. ⼤大訊號模型與⼩小訊號模型
BJT電晶體

48. 39
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

49. 40
NPN
BJT大訊號模型（直流電）
IN (small)
OUT (large)
電壓控制電流源
IC=βIB

50. 41
NPN
BJT大訊號模型
IV特性曲線圖

51. 42
NPN
BJT大訊號模型
IV特性曲線圖

52. 44
Early效應
NPN
BJT大訊號模型
IV特性曲線圖

53. 45
Early效應（直流電公式修正）

54. 43
NPN
BJT小訊號模型（交流電）

55. 46
Early效應
NPN
BJT小訊號模型（交流電）

56. 計算題：⼤大訊號模型
56

57. 6
Example
1

58. 6
Example
1
提⽰示：
VT=26mV

59. 6
1.685mA
Example
1

60. 7
Example
1

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

62. 問答題:Example1的答案IC=？
62

63. Example
2
8
• For a bipolar transistor, IS= 5x10-17 A and β=100 .
Construct the IC-VBE, IC-VCE, IB-VBE, and IB-
VCE characteristics.

64. Example
2
8
• For a bipolar transistor, IS= 5x10-17 A and β=100 .
Construct the IC-VBE, IC-VCE, IB-VBE, and IB-
VCE characteristics.
提⽰示：
VT=26mV

65. Example
2
8
• For a bipolar transistor, IS= 5x10-17 A and β=100 .
Construct the IC-VBE, IC-VCE, IB-VBE, and IB-
VCE characteristics.
提⽰示： 先算出三個點，VBE=700mV,
750mV, 800mV時的ICVT=26mV

66. 9
1
Example
2
• For a bipolar transistor, IS= 5x10-17 A and β=100 .
Construct the IC-VBE, IC-VCE, IB-VBE, and IB-
VCE characteristics.

67. 10
2
Example
2
• For a bipolar transistor, IS= 5x10-17 A and β=100 .
Construct the IC-VBE, IC-VCE, IB-VBE, and IB-
VCE characteristics.

68. 11
3
Example
2
• For a bipolar transistor, IS= 5x10-17 A and β=100 .
Construct the IC-VBE, IC-VCE, IB-VBE, and IB-
VCE characteristics.

69. • For a bipolar transistor, IS= 5x10-17 A and β=100 .
Construct the IC-VBE, IC-VCE, IB-VBE, and IB-
VCE characteristics.
12
(24.6, 700)
(169, 750)
(1153,800)
Example
2

70. • For a bipolar transistor, IS= 5x10-17 A and β=100 .
Construct the IC-VBE, IC-VCE, IB-VBE, and IB-
VCE characteristics.
13
(24.6, 700)
(169, 750)
(1153,800)
Example
2

71. • For a bipolar transistor, IS= 5x10-17 A and β=100 .
Construct the IC-VBE, IC-VCE, IB-VBE, and IB-
VCE characteristics.
14
1.69
(0.246, 700)
(1.69, 750)
(11.53,800)
Example
2
0.25

72. • For a bipolar transistor, IS= 5x10-17 A and β=100 .
Construct the IC-VBE, IC-VCE, IB-VBE, and IB-
VCE characteristics.
15
1.69
(0.246, 700)
(1.69, 750)
(11.53,800)
Example
2
0.25

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

74. 問答題:Example2算出的三組（IC, VBE）數
據？
74

75. 計算題：⼩小訊號模型
75

76. 16
NPN
BJT小訊號模型（交流電）

77. 21
Early效應（交流電）
修正IC

78. 22
Example
3

79. 22
Example
3
提⽰示： VT=26mV

80. 23
Example
3
1

81. 24
Example
3
1
2

82. 25
Example
3
1
2
3

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

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

85. 飽和模式（NPN型）
BJT電晶體

86. 27
NPN
BJT電晶體
順向主動模式

87. 27
NPN
BJT電晶體
順向主動模式
飽和模式

88. NPN
BJT電晶體
飽和+主動+early
effect
28

89. PNP型
BJT電晶體

90. 30
PNP
BJT大訊號模型（直流電）

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

92. 32
電壓控制電流源
IC=βIB
PNP
BJT大訊號模型（直流電）

93. PNP
BJT電晶體
飽和+主動+early
effect
33
VEC
VEB
VEB
VEB
VEB
VEB
VEC

94. 34
PNP
BJT小訊號模型+
Early效應

95. 影⽚片欣賞
BJT電晶體

96. https://www.youtube.com/watch?v=IcrBqCFLHIY
96

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

98. 選擇題:請問P型半導體與N型半導體都是電中
性嗎？
98

99. 選擇題:電晶體現在的⼤大⼩小⼤大約是多少奈⽶米？
99

100. 100
當半導體越做越⼩小，空乏區的功
能即將遇上電⼦子穿隧效應的挑戰。
!
電晶體還能繼續不斷的縮⼩小尺⼨寸
嗎？!
!
⼗十年後摩爾定律即將遇上最嚴峻
的考驗！

101. 101
第七單元 結束