高中通用技术三极管特性知识点整理.ppt

三极管 三极管及其三极管的应用 三极管种类很多按材料分 硅管和锗管按结构分 双极性晶体管 BJT 电流控制 场效应管 FET 电压控制 三极管制作时 通常它们的基区做得很薄 几微米到几十微米 且掺杂浓度低 发射区的杂质浓度则比较高 集电区的面积则比发射区做得大 这是三极管实现电流放大的内部条件 IC N P N 三极管的放大原理 VCC RC VBB RB 三极管内部载流子的传输与电流分配示意图 IE IB ICIE IC单位是毫安IB单位是微安 IB可忽略不计IE IC 输出特性曲线 先把IB调到某一固定值保持不变 当IB不变时 输出回路中的电流IC与管子输出端电压UCE之间的关系曲线称为输出特性曲线 然后调节UCC使UCE从0增大 观察毫安表中IC的变化并记录下来 根据记录可给出IC随UCE变化的伏安特性曲线 此曲线就是晶体管的输出特性曲线 IB 0 再调节IB1至另一稍小的固定值上保持不变 仍然调节UCC使UCE从0增大 继续观察毫安表中IC的变化并记录下来 根据电压 电流的记录值可绘出另一条IC随UCE变化的伏安特性曲线 此曲线较前面的稍低些 IB1 IB2 IB3 IB 0 如此不断重复上述过程 我们即可得到不同基极电流IB对应相应IC UCE数值的一组输出特性曲线 输出曲线开始部分很陡 说明IC随UCE的增加而急剧增大 当UCE增至一定数值时 一般小于1V 输出特性曲线变得平坦 表明IC基本上不再随UCE而变化 当IB一定时 从发射区扩散到基区的电子数大致一定 当UCE超过1V以后 这些电子的绝大部分被拉入集电区而形成集电极电流IC 之后即使UCE继续增大 集电极电流IC也不会再有明显的增加 具有恒流特性 当IB增大时 相应IC也增大 输出特性曲线上移 且IC增大的幅度比对应IB大得多 这一点正是晶体管的电流放大作用 从输出特性曲线可求出三极管的电流放大系数 取任意再两条特性曲线上的平坦段 读出其基极电流之差 再读出这两条曲线对应的集电极电流之差 IC 1 3mA IC 于是我们可得到三极管的电流放大倍数 IC IB 1 3 0 04 32 5 三极管的电流放大作用 IE IC IB 结论 假设三极管是个大坝 这个大坝奇怪的地方是 有两个阀门 一个大阀门 一个小阀门 小阀门可以用人力打开 大阀门很重 人力是打不开的 只能通过小阀门的水力打开 所以 平常的工作流程便是 每当放水的时候 人们就打开小阀门 很小的水流涓涓流出 这涓涓细流冲击大阀门的开关 大阀门随之打开 汹涌的江水滔滔流下 如果不停地改变小阀门开启的大小 那么大阀门也相应地不停改变 假若能严格地按比例改变 那么 完美的控制就完成了 在这里 Ube就是小水流 Uce就是大水流 人就是输入信号 当然 如果把水流比为电流的话 会更确切 因为三极管毕竟是一个电流控制元件 截止区 应该是那个小的阀门开启的还不够 不能打开打阀门 这种情况是截止区 饱和区 应该是小的阀门开启的太大了 以至于大阀门里放出的水流已经到了它极限的流量 但是关小小阀门的话 可以让三极管工作状态从饱和区返回到线性区 输出特性曲线可以分为三个区域 饱和区 iC受vCE显著控制的区域 该区域内vCE的数值较小 一般vCE 0 7V 硅管 此时发射结正偏 集电结正偏 截止区 iC接近零的区域 相当iB 0的曲线的下方 此时 发射结反偏 集电结反偏 放大区 iC平行于vCE轴的区域 线基本平行等距 此时 发射结正偏 集电结反偏 电压大于0 7V左右 硅管 vc vb ve 三极管的三个工作区 测量BJT三个电极对地电位如图所示 试判断BJT的工作区域 放大区 截止区 饱和区 三极管三种状态微观理解 当VBE很小时或反向时 发射结不通 无电子从发射区到基区 三极管上无电流 三极管处于截止状态VBE增大 发射结通 产生IB 电子从发射区到基区 需大于供 IB控制IC 三极管处于放大状态VBE再增大 IB再增大 供大于需 IB再增大 IC不会再增大 IB对IC失控 三极管处于饱和状态 供 需 三极管的3种工作状态 1 截止状态 当RP阻值很大时 加在三极管发射结的电压小于PN节导通的电压 基极电流Ib 0 此时Ic 0 集电极和发射极相当于一只断开的开关 三极管的3种工作状态 2 放大状态 当RPR1Rc阻值合适 发射结加上正向电压 集电结加上反向电压时 三极管具有电流放大作用 集电极电流Ic Ib 称为三极管的电流放大系数 一般其值在20 150之间 三极管的3种工作状态 3 饱和导通状态 当RPR1阻值很小时 发射结和集电结都处于正向偏置状态时 三极管的Ic基本不随Ib的变化而变化 或Ic已不受Ib的控制 三极管处于饱和状态 三极管饱和时的Uce值称为饱和压降 记作Uces 小功率管小于0 6V 锗管小于0 3V 此时集电极和发射极之间相当于一只接通的开关 EC RC IC UCE C E B UBE 三极管电流分配及放大作用 1 发射结正向偏置 2 集电结反向偏置 以NPN型三极管为例应满足 UBE 0UBCVB VE 公共端 EB RB IB 通常把公共端点作为参考电位点 即0电位点 称为 地 图形符号为 与金属外壳或底板连接 并不是与大地连接 基本交流放大电路的组成 RC C1 C2 V RL RB2 RE CE 1 电路组成 RB1 RS us 信号源 直流电源提供偏置和能量 集电极电阻保证交变电压的输出 基极偏置电阻保证发射结正偏 EC C1 C2为耦合电容 用来隔断放大电路与信号源及负载之间的直流通路 同时又起耦合交流的作用 CE为旁路电容 对直流开路 对交流短路 2 电容的作用 负载 R