13三极管.

常用半导体器件1.3.1晶体管的结构及类型1.3.2晶体管的电流放大作用1.3.3晶体管的共射特性曲线1.3晶体三极管1.3.4晶体管的主要参数1.3.5温度对晶体管的影响1.3.6光电三极管常用半导体器件晶体管是通过什么方式来控制集电极电流的？它为什么可以用于放大？解决的问题：常用半导体器件小功率管中功率管大功率管为什么有孔？晶体三极管中有两种带有不同极性电荷的载流子参与导电，故称之为双极型晶体管（BJT）。又称半导体三极管、晶体三极管，或简称晶体管。(BipolarJunctionTransistor)三极管外形图常用半导体器件三极管分类三极管（按材料）硅管锗管三极管（按结构）PNP型管NPN型管三极管（按工作频率）高频管低频管三极管（按功率）小功率管大功率管三极管（按工艺）合金管平面管常用半导体器件半导体三极管的型号第二位：A锗PNP管、B锗NPN管、C硅PNP管、D硅NPN管第三位：X低频小功率管、D低频大功率管、G高频小功率管、A高频大功率管、K开关管用字母表示材料用字母表示器件的种类用数字表示同种器件型号的序号用字母表示同一型号中的不同规格三极管国家标准对半导体器件型号的命名举例如下：3DG110B常用半导体器件1.3.1晶体管的结构及类型常用结构有硅平面管和锗合金管两种类型。(a)平面型(NPN)(b)合金型(PNP)NecNPb二氧化硅becPNPe发射极b基极c集电极发射区集电区基区基区发射区集电区常用半导体器件NNP发射极E基极B集电极C发射结集电结—基区—发射区—集电区emitterbasecollectorNPN型PPNEBCPNP型ECBECB小窍门箭头P→N三个极、三个区、两个PN结。常用半导体器件1.3.2晶体管的电流放大作用以NPN型三极管为例讨论cNNPebbec表面看三极管若实现放大，必须从三极管内部结构和外部所加电源的极性来保证。不具备放大作用常用半导体器件三极管内部结构要求：NNPebcNNNPPP1.发射区高掺杂。2.基区做得很薄。通常只有几微米到几十微米，而且掺杂较少。三极管放大的外部条件：外加电源的极性应使发射结处于正向偏置状态，而集电结处于反向偏置状态。3.集电结面积大。常用半导体器件becRcRb一、晶体管内部载流子的运动IEIB1.发射结加正向电压，扩散运动形成发射极电流发射区的电子越过发射结扩散到基区，基区的空穴扩散到发射区—形成发射极电流IE(基区多子数目较少，空穴电流可忽略)。2.扩散到基区的自由电子与空穴的复合运动形成基极电流电子到达基区，少数与空穴复合形成基极电流Ibn，复合掉的空穴由VBB补充。多数电子在基区继续扩散，到达集电结的一侧。晶体管内部载流子的运动常用半导体器件becIEIBRcRb3.集电结加反向电压，漂移运动形成集电极电流Ic集电结反偏，有利于收集基区扩散过来的电子而形成集电极电流Icn。其能量来自外接电源VCC。IC另外，集电区和基区的少子在外电场的作用下将进行漂移运动而形成反向饱和电流，用ICBO表示。ICBO晶体管内部载流子的运动常用半导体器件beceRcRb二、晶体管的电流分配关系IEpICBOICIBIEnIBnICnIC=ICn+ICBOIE=IEn+IEp=ICn+IBn+IEpIB=IEP+IBN－ICBO=IB’－ICBOIE=IC+IB晶体管内部载流子的运动与外部电流常用半导体器件三、晶体管的共射电流放大系数CBOBCBOC'BCNIIIIIICEOBCBOBC)1(IIIII整理可得：ICBO称反向饱和电流ICEO称穿透电流1、共射直流电流放大系数BCIIBEI1I）（2、共射交流电流放大系数BCΔΔII为不太大的情况下，可认在BiVCCRb+VBBC1TICIBC2Rc+共发射极接法常用半导体器件3、共基直流电流放大系数ECnIICBOECBOCnCIIIII4、共基交流电流放大系数ECΔΔii直流参数与交流参数、的含义是不同的，但是，对于大多数三极管来说，与，与的数值却差别不大，计算中，可不将它们严格区分。、ICIE+C2+C1VEEReVCCRc共基极接法常用半导体器件11或5.与的关系IE=IC+IBCEOBCIIIBCEIIIBCIIBE)1(IICEOBE)1(III6.实际应用常用半导体器件一、输入特性输入回路输出回路常数CE)(BEBuufi1.3.3晶体管的共射特性曲线uCE=0VuBE/V0CEu(1)与二极管特性相似常用半导体器件BEuBiO0CEuV1CEu导通电压UBE(on)硅管：(0.60.8)V锗管：(0.20.3)V取0.7V取0.2V0CEu特性右移(因集电结开始吸引电子)(2)V1CEu特性基本重合(电流分配关系确定)(3)对于小功率晶体管，UCE大于1V的一条输入特性曲线可以取代UCE大于1V的所有输入特性曲线。常用半导体器件二、输出特性常数B)(CECiufiiC/mAuCE/V50µA40µA30µA20µA10µAIB=0O246843211.截止区：发射结电压小于开启电压，集电结反偏。IB=0IC=ICEO0条件：两个结反偏截止区ICEO常用半导体器件iC/mAuCE/V50µA40µA30µA20µA10µAIB=0O246843212.放大区：CEOBCIII放大区截止区条件：发射结正偏集电结反偏特点：水平、等间隔ICEO常用半导体器件iC/mAuCE/V50µA40µA30µA20µA10µAIB=0O246843213.饱和区：uCEuBEuCB=uCEuBE0条件：两个结正偏特点：ICIB临界饱和时：uCE=uBE深度饱和时：0.3V(硅管)UCE(SAT)=0.1V(锗管)放大区截止区饱和区ICEO常用半导体器件晶体管的三个工作区域晶体管工作在放大状态时，输出回路的电流iC几乎仅仅决定于输入回路的电流iB，即可将输出回路等效为电流iB控制的电流源iC。状态uBEiCuCE截止＜UonICEOVCC放大≥UonβiB≥uBE饱和≥Uon＜βiB≤uBE常用半导体器件1.3.4晶体三极管的主要参数三极管的参数分为三大类:直流参数、交流参数、极限参数一、直流参数1.共发射极直流电流放大系数=（IC－ICEO）/IB≈IC/IBvCE=const2.共基直流电流放大系数ECII3.集电极基极间反向饱和电流ICBO集电极发射极间的反向饱和电流ICEOICEO=（1+）ICBO常用半导体器件二、交流参数1.共发射极交流电流放大系数=iC/iBUCE=const2.共基极交流电流放大系数αα=iC/iEUCB=const3.特征频率fT值下降到1的信号频率常用半导体器件三、极限参数1.ICM—集电极最大允许电流，超过时值明显降低。2.PCM—集电极最大允许功率损耗PC=iCuCE。iCICMU(BR)CEOuCEPCMOICEO安全工作区常用半导体器件U(BR)CBO—发射极开路时C、B极间反向击穿电压。3.U(BR)CEO—基极开路时C、E极间反向击穿电压。U(BR)EBO—集电极极开路时E、B极间反向击穿电压。已知:ICM=20mA,PCM=100mW，U(BR)CEO=20V，当UCE=10V时，ICmA当UCE=1V，则ICmA当IC=2mA，则UCEV102020几个击穿电压有如下关系UCBO＞UCEO＞UEBO常用半导体器件由PCM、ICM和UCEO在输出特性曲线上可以确定过损耗区、过电流区和击穿区。输出特性曲线上的过损耗区和击穿区PCM=iCuCEU(BR)CEOUCE/V常用半导体器件1.温度升高，输入特性曲线向左移。温度每升高1C，UBE(22.5)mV。温度每升高10C，ICBO约增大1倍。BEuBiOT2T11.3.5温度对晶体管特性及参数的影响常用半导体器件2.温度升高，输出特性曲线向上移。iCuCET1iB=0T2iB=0iB=0温度每升高1C，(0.51)%。输出特性曲线间距增大。O常用半导体器件（1）根据三极管正常放大的工作条件，工作在放大区的三极管，三个电极的电位有如下关系：EBCVVVEBCVVV(2)不同材料的三极管，正常工作在放大区时，发射结的压降不同。硅管：VVBE7.0VVBE3.0锗管：补充：检验三极管时应具备的一些基本知识常用半导体器件[例1]①②③2V2.7V6V①②③2.2V6.3V6V[解]VVV7.012故为SI管③为c1236VVVV故为NPN型管VV21最低故为e，为b。①②常用半导体器件[例2]：测量某NPN型SIBJT各电极对地的电压值如下，试判别管子工作在什么区域？（1）VC＝6VVB＝0.7VVE＝0V（2）VC＝6VVB＝4VVE＝3.6V（3）VC＝3.6VVB＝4VVE＝3.4V正偏反偏反偏集电结正偏正偏反偏发射结饱和放大截止对NPN管而言，放大时VC＞VB＞VE对PNP管而言，放大时VC＜VB＜VE（1）放大区（2）截止区（3）饱和区[解]常用半导体器件[例3]某放大电路中BJT三个电极的电流如图所示。IA＝-2mA,IB＝-0.04mA,IC＝+2.04mA,试判断管脚、管型。电流判断法。电流的正方向和KCL。IE=IB+ICABCIAIBICC为发射极B为基极A为集电极。管型为NPN管。管脚、管型的判断法也可采用万用表电阻法。[解]常用半导体器件[例4]课本例1.3.2在一个单管放大电路中，电源电压为30V，已知三只管子的参数如下所示，请选用一只管子并说明理由。晶体管参数T1T2T3ICBO/µA0.010.10.05UCEO/V50502015100100常用半导体器件例[5]：测得工作在放大电路中几个晶体管三个电极的电位U1、U2、U3分别为：（1）U1=3.5V、U2=2.8V、U3=12V（2）U1=3V、U2=2.8V、U3=12V（3）U1=6V、U2=11.3V、U3=12V（4）U1=6V、U2=11.8V、U3=12V判断它们是NPN型还是PNP型？是硅管还是锗管？并确定e、b、c。（1）U1b、U2e、U3cNPN硅（2）U1b、U2e、U3cNPN锗（3）U1c、U2b、U3ePNP硅（4）U1c、U2b、U3ePNP锗原则：先求UBE，若等于0.6-0.7V，为硅管；若等于0.2-0.3V，为锗管。发射结正偏，集电结反偏。NPN管UBE＞0，UBC＜0，即UC＞UB＞UE。PNP管UBE＜0，UBC＜0，即UC＜UB＜UE。解：常用半导体器件1.3.6光电三极管依照光照的强度来控制集电极电流的大小。一、等效电路、符号二、光电三极管的输出特性曲线ceceiCuCEO光电三极管的输出特性E1E2E3E4E＝0常用半导体器件1.形式与结构NPNPNP三区、三极、两结2.特点基极电流控制集电极电流并实现放大晶体三极管小结常用半导体器件放大条件内因：发射区载流子浓度高、基区薄、集电区面积大外因：发射结正偏、集电结反偏3.电流关系IE=IC+IBIC=IB+ICEOIE=(1+)IB+ICEOIE=IC+IBIC=IBIE=(1+)IB常用半导体器件4.特性iC/mAuCE/V100µA80µA60µA40µA20µAIB=0O369124321O0.40.8iB/AuBE/V60402080死区电压(Uth)：0.5V(硅管)0.1V(锗管)工作电压(UBE(on))：0.60.8V取0.7V(硅管)0.20.3V取0.3V(锗管)饱和区截止区常用半导体器件iC/mAuCE/V100µA80µA60µA40µA20µAIB=0O369124321放大区饱和区截止区放大区特点：1)iB决定iC2)曲线水平表示恒流3)曲线间隔表示受控常用半导体器件5.参数特性参数电流放大倍数=/(1)=/(