内蒙古大学模拟电子技术第1章.ppt

1 3晶体三极管 又称半导体三极管 简称晶体管 晶体管的放大作用和开关作用 促使了电子技术的的飞跃 半导体三极管图片 1 3 1晶体管的结构及类型 1 NPN型三极管结构示意图和符号 2 根据使用的半导体材料分 硅管和锗管 1 根据结构分 NPN型和PNP型 三极管的主要类型 发射区 集电区 基区 发射极E e 集电极C c 发射结Je 集电结Jc 基极B b NPN型三极管符号 2 PNP型三极管结构示意图和符号 PNP型三极管符号 E e 1 发射区小 掺杂浓度大 3 三极管的内部结构特点 具有放大作用的内部条件 2 集电区掺杂浓度低 集电结面积大 3 基区掺杂浓度很低 且很薄 1 3 2晶体管的工作原理 以NPN型管为例 依据两个PN结的偏置情况 放大状态 饱和状态 截止状态 倒置状态 晶体管共射接法 1 发射结正向偏置 集电结反向偏置 放大状态 1 电流关系 a 发射区向基区扩散电子 形成发射极电流IE 发射区向基区扩散电子 称扩散到基区的发射区多子为非平衡少子 基区向发射区扩散空穴 基区向发射区扩散空穴 发射区向基区扩散电子 形成空穴电流 因为发射区的掺杂浓度远大于基区浓度 空穴电流忽略不记 基区向发射区扩散空穴 发射区向基区扩散电子 b 基区电子扩散和复合非平衡少子少量在基区复合 形成基区电流IB 多数向集电结扩散 非平衡少子在基区复合 形成基极电流IB 非平衡少子向集电结扩散 非平衡少子到达集电区 C 集电区收集从发射区扩散过来的电子 非平衡少子 形成集电极电流IC 反向饱和电流ICBO 集电区 基区少子相互漂移 形成反向饱和电流ICBO 当基极开路时 在VCC作用下 集电区流向发射极的漏电流 称为穿透电流ICEO 电流分配关系 IE IEN IEP ICN IBN IEPIC ICN ICBOIB IBN IEP ICBO I B ICBOIE IB IC 定义 三极管共射直流电流放大系数 各电极电流之间的关系 IE IC IB 晶体管共基接法 发射结回路为输入回路 集电结回路为输出回路 定义 基极是两个回路的公共端 称三极管这种接法为共基极接法 称为共基直流电流放大系数 输入回路 输出回路 理解为电流分配关系则发射100个电子 扩散了99个 复合1个 得 或 三极管的电流分配关系动画演示 如果 UBE 0 那么 IB 0 IC 0 IE 0 当输入回路电压 U BE UBE UBE 那么 I B IB IB I C IC IC I E IE IE 如果 UBE 0 那么 IB 0 IC 0 IE 0 共基交流电流放大系数 共射交流电流放大系数 定义 与 的关系 一般可以认为 符号的意义 电流 IBibIbiB 一个下标 电压 UBEubeUbeuBE 二个下标 直流交流交流交流 瞬时值有效值直流 两大直两小瞬交大小交效小大全 uBE ube UBE 2 放大原理 设输入信号ui UimSin tV 那么 UCE VCC ICRC 放大电路 a 在RC两端有一个较大的交流分量可供输出 可知 ui ib ic icRc b 交流信号的传递过程 晶体管放大的条件 内部条件 发射区掺杂浓度高 面积小 基区掺杂浓度低且很薄 集电区掺杂浓度低 面积大 外部条件 发射结正偏 集电结反偏 2 发射结正向偏置 集电结正向偏置 饱和状态 2 IC bIB IB失去了对IC的控制 1 UCB UCE UBE 0 集电结零偏或正偏 临界饱和或深度饱和 饱和状态的特点 3 集电极饱和电压降UCES较小 小功率硅管0 3 0 4V 锗管0 1V左右 5 UCE对IC的影响大 当UCE增大 IC将随之增加 当UCE增大使集电结从正偏往零偏变化过程中 UCE越大 到达集电区的非平衡少子就越多 Ic将随着UCE增大而增加 4 饱和时集电极电流 2 IC ICBO IB ICBO 3 发射结反向偏置 集电结反向偏置 截止状态 截止状态的特点 1 UBE小于死区电压 4 发射结反向偏置 集电结正向偏置 倒置状态 1 集电区扩散到基区的多子较少 特点 2 发射区收集基区的非平衡少数载流子的能力小 3 电流放大系数很小 总结 放大饱和截止倒置发射结正正反反集电结反正反正 放大状态下晶体管各极电位关系 NPN管 UC UB UEPNP管 UC UB UE 1 3 3晶体管的共射特性曲线 1 共射极输入特性 共射极输入特性 三极管共射极接法 1 输入特性是非线性的 有死区 2 当uBE不变 uCE从零增大 iB减 想获得同样的iB 必须增大uBE 输入特性的特点 3 当uCE 1V 输入特性曲线几乎重合在一起 uCE对输入特性几乎无影响 4 放大状态时 uBE的变化范围很小 而iB急剧增大 即uBE固定在一定范围内 2 共射极输出特性 输出特性曲线 饱和区 截止区 放大区 线性区 各区的特点 1 饱和区 a UCE UBE b IC IB c UCE增大 IC增大 饱和区 3 截止区 b IB 0 c IC 0 2 放大区 a UCE UBE b IC IB IC与UCE无关 相当于电流控制电流源 饱和区 放大区 截止区 a UBE 死区电压 NPN管与PNP型管的区别 iB uBE iC iE uCE的极性二者相反 硅管与锗管的区别 3 锗管的ICBO比硅管大 1 3 4晶体管的主要参数 1 直流参数 3 发射极开路 集电极 基极间反向饱和电流ICBO 1 共基极直流电流放大系数 2 共射极直流电流放大系数 4 基极开路 集电极 发射极间反向饱和电流ICEO 2 交流参数 1 共基极交流电流放大系数 值与iC的关系曲线 U BR CEO ICM PCM 不安全区 安全区 1 集电极最大允许功率耗散PCM 晶体管的安全工作区 等功耗线PC PCM uCE iC 3 极限参数 2 集电极最大允许电流ICM 过大影响功耗及 3 集电极开路时发射极 基极间反向击穿电压U BR EBO 4 发射极开路时集电极 基极间反向击穿电压U BR CBO 5 基极开路时集电极 发射极间反向击穿电压U BR CEO 1 3 5温度对晶体管特性及参数的影响 1 对ICBO的影响 温度升10oC 增加一倍 2 对 的影响 3 对UBE的影响 4