三极管.ppt

第6章 常用半导体器件,6.2 三极管,半导体三极管，也叫晶体三极管。具有电流放大作用。 晶体三极管是通过一定工艺，将两个靠得很近并且背对背排列PN结结合在一起的器件，它是由自由电子与空穴作为载流子共同参与导电的，因此晶体三极管也称为双极型晶体管(Bipolar Junction Transistors)，简称BJT。 三端器件，应用时易于控制； 用来实现受控源，它是放大器设计的基础。,一.BJT的结构和符号,多子浓度高,多子浓度很低，且很薄,面积大,晶体管有三个极、三个区、两个PN结。,中功率管,大功率管,NPN型,PNP型,符号:,三极管的结构特点: （1）发射区的掺杂浓度集电区掺杂浓度。 （2）基区要制造得很薄(m级)且浓度很低。 （3）集电结的面积大于发射结面积。,文字符号:VT、T,三极管在工作时要加上适当的直流偏置电压。,若在放大工作状态： 发射结正偏：,+ UCE , UBE , UCB ,集电结反偏：,由VBB保证,由VCC、 VBB保证,UCB=UCE - UBE, 0,正偏电压：硅管0.60.8V,锗管0.10.3V,反偏电压：硅管,锗管都是：几伏特至几十伏特,1、BJT的工作电压,二 BJT的工作状态（NPN管）,(a) NPN型 (b) PNP型 三极管共发射极电源接法,（1）因为发射结正偏，所以发射区向基区注入电子 ，形成了扩散电流IEN 。同时从基区向发射区也有空穴的扩散运动，形成的电流为IEP。但其数量小，可忽略。 所以发射极电流I E I EN 。,（2）发射区的电子注入基区后，变成了少数载流子。少部分遇到的空穴复合掉，形成IBN。所以基极电流I B I BN 。大部分到达了集电区的边缘。,2BJT内部的载流子传输过程,（3）因为集电结反偏，收集扩散到集电区边缘的电子，形成电流ICN 。,另外，集电结区的少子形成漂移电流ICBO。,3.1 直流电流分配关系,三个电极上的电流关系:,IE =IC+IBIC,定义：,(1)IC与I E之间的关系:,所以:,其值的大小约为0.90.99。,3BJT的电流放大作用,(2)IC与I B之间的关系：,联立以下两式：,得：,所以：,得：,令：,3.2 BJT的电流放大作用,直流电流放大倍数,交流电流放大倍数,对于性能良好的三极管,平，因平不予处理，在应用是可用平的数值作为的数值。,三极管电流测量数据,（1）直流电流分配关系,（2）电流放大作用,4. BJT的伏安特性曲线（共发射极接法）,(1) 输入特性曲线 iB=f(uBE) uCE=const,（1）uCE=0V时，相当于两个PN结并联。,（3）uCE 1V再增加时，曲线右移很不明显。,（2）当uCE=1V时， 集电结已进入反偏状态，开始收集电子，所以基区复合减少， 在同一uBE 电压下，iB 减小。特性曲线将向右稍微移动一些。,输入特性曲线是指三极管c-b间的电压UCE为某一定值时，输入回路中基极电流iB和发射结偏压uBE之间的关系曲线。,(2)输出特性曲线 iC=f(uCE) iB=const,现以iB=60uA一条加以说明。,（1）当uCE=0 V时，因集电极无收集作用，iC=0。,（2） uCE Ic 。,（3） 当uCE 1V后，收集电子的能力足够强。这时，发射到基区的电子都被集电极收集，形成iC。所以uCE再增加，iC基本保持不变。,同理，可作出iB=其他值的曲线。,输出特性曲线是指三极管基极电流iB为某一固定值时，输出端集电极极电流iC和集电极-发射极间的电压偏压uCE之间的关系曲线。iB不同曲线不同，曲线族。,输出特性曲线可以分为三个区域:,截止区iC接近零的区域，相当iB=0的曲线的下方。 此时，uBE低于死区电压，iB=0，三极管无放大作用，。iC=0,c、e之间相当于断开，呈现高阻，这时uCEuCC 三极管截止的条件是：发射结反偏，集电结反偏。,截止区,饱和区iC受uCE显著控制的区域，该区域内uCE0.7 V。 此时，uBE高于导通电压，iB较大，三极管无放大作用，。iC达到饱和,不受iB控制，c、e之间相当于闭合，呈现低阻，这时饱和管压降uCES很小 三极管饱和的条件：发射结正偏（大于0.7V），集电结也正偏。,放大区 曲线基本平行等距。 三极管具有放大特性，iC受iB控制。 三极管放大的条件：发射结正偏，集电结反偏。 该区中有：,饱和区,放大区,三. BJT的主要参数,1.电流放大系数,（2）共基极电流放大系数：,一般取20200之间 通常用的在60100之间 系数太大，工作性能不稳定,2.3,1.5,（1）共发射极电流放大系数：,2.极间反向电流,（2）(集电极发射极间的)穿透电流 基极开路时，集电极和发射极间的反向电流穿透电流 。ICEO越小三极管性能越稳定。 ICEO大小随温度升高而增大。,（1）集电极基极间反向饱和电流ICBO 发射极开路时，在其集电结上加反向电压，得到反向电流。它实际上就是一个PN结的反向电流。其大小与温度有关。 锗管：I CBO为微安数量级， 硅管：I CBO为纳安数量级。,3.极限参数,基极开路时，集电极最大允许电流ICM。 Ic增加时， 要下降。当值下降到线性放大区值的70时，所对应的集电极电流称为集电极最大允许电流ICM。,（1）集电极最大允许电流ICM,（2）集电极最大耗散功率PCM 三极管正常工作时。集电极所允许的最大平均功率。 小于1W称为小功率管， 大于1W大功率管（常温带散热器时的数值） PC= ICUCE,PCM, PCM,（3）反向击穿电压,BJT有两个PN结，其反向击穿电压有以下几种：, U（BR）EBO集电极开路时，加在基极与发射极之间的最大反向电压。其值一般几伏十几伏。 U（BR）CBO发射极开路时，集电极与基极之间允许的最大反向电压。其值一般为几十伏几百伏。, U（BR）CEO基极开路时，集电极与发射极之间允许的最大反向电压。,在实际使用时，还有V(BR)CER表示BE间接有电阻，V(BR)CES表示BE间是短路的。,（4）特征频率,特征频率是指,四、三极管的种类、识别与检测,1.三极管的种类,按频率分：高频管、低频管； 按功率分：小、中、大功率管； 按半导体材料分：硅管、锗管等； 按结构分：NPN型、PNP型;,2.三极管的检测,三极管三个引脚的判断和管型,4.三极管引脚的识别,三极管基极和管型判别示意图,（1）判别三极管基极和管型 把万用表转换开关转至电阻挡，选用 R100或R1k挡。用红、黑表笔测三极管任意两管脚间的阻值， 若测得某个管脚与其余两管脚间的阻值都很小，则该管脚即为三极管的基极，若此时是黑表笔接该管脚，则该管类型为NPN型；若为红表笔接该管脚，则该管类型为PNP型，如图所示。,（2）判别三极管集电极和发射极 如图所示,首先假定一个管脚是集电极，另一个管脚是发射极。对PNP型三极管，红表笔接假定是集电极的管脚，黑表笔接假定是发射极的管脚（对于NPN型管，万用表的红、黑表笔对调），然后用大拇指和食指将基极和假定的集电极捏紧（注意两管脚不能短接），记录下万用表的测量值，然后把原先假定的管脚对调，如图所示，重新记录万用表的读数。两次测量值较小的红表笔所接的管脚是集电极（对于NPN 型管，则黑表笔所接的是集电极）。,三极管集电极和发射极判别示意图 （注 意万用表面板指针的变化）,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,国家标准对半导体器件型号的命名举例如下：,3DG110B,【课堂练习】,1、 测得下列三极管的三个电极的对地电压如图所示，试判断三极管处于什么工作状态? (设图中PNP型均为锗管，NPN型均为硅管)。,截止,放大,饱和,截止,放大,饱和,试判别管子的管脚，并说明是硅管还是锗管？是NPN还是PNP？,VBE=0.6V 左右的是硅管； VBE=0.2V左右的是锗管。,2、有两个晶体管分别连接在电路中，今测得它们管脚 的电位（对地）分别是。,分析：晶体管处于放大状态，发射结必须正向偏置，集电结反向 偏置。从电位的角度来理解。对于NPN