第7讲_BJT工作原理与V-I特性曲线

模拟电子技术 4双极结型三极管及放大电路基础 4 1BJT 4 3放大电路的分析方法 4 4放大电路静态工作点的稳定问题 4 5共集电极放大电路和共基极放大电路 4 2基本共射极放大电路 4 6组合放大电路 4 7放大电路的频率响应 4 1半导体三极管BJT 4 1 1BJT的结构简介 4 1 2放大状态下BJT的工作原理 4 1 3BJT的V I特性曲线 4 1 4BJT的主要参数 4 1 1BJT的结构简介 a 小功率管 b 小功率管 c 大功率管 d 中功率管 4 1 1BJT结构简介 1 三极管的构造核心 一块有两个相互联系的PN结单晶 示意图如下 4 1 1BJT结构简介 2 NPN型 集电区 集电结 基区 发射结 发射区 集电极c 基极b 发射极e 箭头方向指示了发射结正向偏置情况下的电流的方向 4 1 1BJT结构简介 3 PNP型 集电区 集电结 基区 发射结 发射区 集电极c 发射极e 基极b 发射区的掺杂浓度最高 集电区掺杂浓度低于发射区 且面积大 基区很薄 一般在1 2微米 且掺杂浓度最低 结构特点 内部条件 4 1 2放大状态下BJT的工作原理 外部条件 发射结正偏 集电结反偏 放大状态下BJT中载流子的传输过程 4 1 2放大状态下BJT的工作原理 发射结正偏 集电结反偏 IE IB IC 外部条件 4 1 2放大状态下BJT的工作原理 电流分配关系 基极电流传输系数 集电极电流放大系数 电流控制器件 共基极放大电路 放大作用 电压放大倍数 vO iC RL 0 98V 两个条件 1 内部条件 发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度 且基区很薄 2 外部条件 发射结正向偏置 集电结反向偏置 思考1 可否用两个二极管相连构成一个三极管 思考2 可否将e和c交换使用思考3 外部条件对PNP管和NPN管各如何实现 综上所述 三极管的放大作用 是依靠它的发射极电流能够通过基区传输 然后到达集电极而实现的 小结 三极管的三种组态 共集电极接法 集电极作为公共电极 用CC表示 共基极接法 基极作为公共电极 用CB表示 共发射极接法 发射极作为公共电极 用CE表示 BJT的三种组态 无论哪种连接方式 要使BJT有放大作用 都必须保证发射结正偏 集电结反偏 4 1 3BJT的V I特性曲线 iB f vBE vCE const 2 当vCE 1V时 vCB vCE vBE 0 集电结已进入反偏状态 开始收集电子 基区复合减少 同样的vBE下IB减小 特性曲线右移 1 当vCE 0V时 相当于发射结的正向伏安特性曲线 1 输入特性曲线 以共射极放大电路为例 共射极连接 工作在放大状态的条件 vCE 1V 饱和区 特征 IC明显受VCE控制该区域内 IC和IB不服从 倍关系 此时发射结正偏 集电结正偏 截止区 特征 IC接近零该区域相当IB 0的曲线下方 此时 发射结反偏或正偏电压很小 集电结反偏 放大区 特征 IC平行于VCE轴该区域内 曲线基本平行等距 此时 发射结正偏 集电结反偏 2 输出特性曲线 4 1 3BJT的V I特性曲线 iC f vCE iB const 共射极连接 放大 发射结正偏 集电结反偏 饱和 发射结正偏 集电结正偏 截止 发射结反偏 集电结反偏 倒置 发射结反偏 集电结正偏 小结 临界饱和 虚线 临界放大 P1874 3 1 测量某硅BJT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 VBE 0 7VVCB 5 3V放大区域 2 VC 6VVB 2VVE 1 3V VBE 0 7VVCB 4V放大区域 3 VC 6VVB 6VVE 5 4V VBE 0 6VVCB 0V饱和区域 VBE 0 4VVCB 2V截止区域 4 VC 6VVB 4VVE 3 6V 5 VC 3 6VVB 4VVE 3 4V VBE 0 6VVCB 0 4V饱和区域 练习 P1874 2 3 放大 发射结正偏 集电结反偏 IE IB IC 恒流源 共基极连接时的V I特性曲线 1 电流放大系数 4 1 4BJT的主要参数 与iC的关系曲线 2 极间反向电流 1 集电极基极间反向饱和电流ICBO发射极开路时 集电结的反向饱和电流 4 1 4BJT的主要参数 2 集电极发射极间的反向饱和电流ICEO ICEO 1 ICBO 4 1 4BJT的主要参数 2 极间反向电流 1 集电极最大允许电流ICM 3 极限参数 4 1 4BJT的主要参数 当iC过大时 值将下降 值下降到一定的iC即为ICM 当工作电流iC大于ICM时 BJT不一定会烧坏 但 值将过小 放大能力太差 4 1 4BJT的主要参数 2 反向击穿电压 V BR CBO 发射极开路时的集电结反向击穿电压 20 120 V BR EBO 集电极开路时发射结的反向击穿电压 大约7 V BR CEO 基极开路时集电极和发射极间的击穿电压 大约V BR CBO的60 几个击穿电压有如下关系V BR CBO V BR CEO V BR EBO 3 极限参数 3 集电极最大允许功率损耗PCM PC ICVCE 3 极限参数 4 1 4BJT的主要参数 BJT内的两个PN结都会消耗功率 其大小分别等于流过结的电流与结上电压降的乘积 一般情况下 集电结上的电压降远大于发射结上的电压降 于是 为了使BJT能安全工作 在应用中必须使它的集电极工作电流小于ICM 集电极 发射极间电压小于V BR CEO 集电极耗散功率小于PCM PC ICVCE 某BJT的极限参数ICM 100 PCM 150 W V BR CEO 30V 若它的工作电压VCE 10V 则工作电流IC不得超过多大 若工作电流IC 1 则工作电压的极限值应为多少 IC ICMVCE V BR CEOPC PCM 练习 P1864 1 3 当VCE 10V 则 IC 15 当IC 1mA 则 VCE 30V 4 1 5温度对BJT参数及特性的影响 1 温度对ICBO的影响 温度每升高10 ICBO约增加一倍 2 温度对 的影响 温度每升高1 值约增大0 5 1 3 温度对反向击穿电压V BR CBO V BR CEO的影响 温度升高时 V BR CBO和V BR CEO都会有所提高 2 温度对BJT特性曲线的影响 1 温度对BJT参数的影响 温度升高使IC增加 如何判断三极管的三个电极 方法一 看 读 如何判断三极管的三个电极 方法二 数字万用表hFE 三极管档位 判断类型和各个引脚 如果插入正确 显示 值 否则无显示值 用指针式万用表判断基极b和三极管的类型 将万用表欧姆挡置 R 100 或 R lk 处 先假设三极管的某极为 基极 并把黑表笔接在假设的基极上 将红表笔先后接在其余两个极上 如果两次测得的电阻值都很小 或约为几百欧至几千欧 则假设的基极是正确的 且被测三极管为NPN型管 同上 如果两次测得的电阻值都很大 约为几千欧至几十千欧 则假设的基极是正确的 且被测三极管为PNP型管 如果两次测得的电阻值是一大一小 则原来假设的基极是错误的 这时必须重新假设另一电极为 基极 再重复上述测试 如何判断三极管的三个电极 方法三 模拟万用表测量 判断集电极c和发射极e 仍将指针式万用表欧姆挡置 R 100 或 R 1k 处 以NPN管为例 把黑表笔接在假设的集电极c上 红表笔接到假设的发射极e上 并用手捏住b和c极 不能使b c直