三极管特性及性能分析

1、模拟电子技术模拟电子技术第第2章章 晶体三极管及其应用晶体三极管及其应用2022-3-31 本章内容本章内容2.1 2.1 晶体管的晶体管的基本特性基本特性2.2 2.2 三极管的三极管的性能检测性能检测 2.3 共射共射放大电路放大电路 2.4 共集和共基共集和共基放电电路放电电路 2.5 多级多级放大器放大器 2.6 放大器放大器主要主要性能参数性能参数的测试的测试 2.7 低频功率放大器低频功率放大器 2.8 项目设计项目设计(放大电路的设计放大电路的设计) 本章小结本章小结模拟电子技术模拟电子技术第第2章章 晶体三极管及其应用晶体三极管及其应用2022-3-32学习目标学习目标:晶体三

2、极管是各类型放大电路中的重要组成部晶体三极管是各类型放大电路中的重要组成部分，分，通过本章学习，主要应掌握以下内容通过本章学习，主要应掌握以下内容：晶体管晶体管三极管的类型及管脚识别和测试三极管的类型及管脚识别和测试方法方法晶体晶体三极管的工作区及工作条件三极管的工作区及工作条件 晶体晶体三极管共射放大电路的分析三极管共射放大电路的分析方法；方法；共射、共集、共基三种放大器的性能特点共射、共集、共基三种放大器的性能特点；了解了解多级放大器的组成及分析多级放大器的组成及分析方法。方法。理解理解功率放大器特性及其分析功率放大器特性及其分析方法。方法。模拟电子技术模拟电子技术第第2章章 晶体三极管及

3、其应用晶体三极管及其应用2022-3-33三极管是三极管是双极型双极型晶体管，属于晶体管，属于电流控制电流控制器件器件一、晶体三极管一、晶体三极管(Semiconductor Transistor)1.1.三极管的外形、封装三极管的外形、封装塑料塑料封装、封装、金属金属封装、陶瓷封装封装、陶瓷封装2.1 晶体三极管的基本特性晶体三极管的基本特性模拟电子技术模拟电子技术第第2章章 晶体三极管及其应用晶体三极管及其应用2022-3-34三极管三极管的的封装形式封装形式是指是指三极管的外壳，三极管的外壳，是是三极管的三极管的外形参数外形参数1 1）材料材料方面：三极管的封装形式主要有方面：三极管的封

4、装形式主要有金属金属、陶瓷和塑料陶瓷和塑料形式；形式；2 2）结构结构方面，三极管的封装：方面，三极管的封装：TOTO，表示三极管的外形；表示三极管的外形；3 3）装配装配方式：通孔方式：通孔插装插装（通孔式）、（通孔式）、表表面安装面安装（贴片式）和（贴片式）和直接安装直接安装；4 4）引脚形状引脚形状有有长引线直插长引线直插、短引线短引线或或无无引线贴片引线贴片装等。装等。常用三极管的封装形式常用三极管的封装形式有有TOTO9292、TOTO126126、TOTO3 3、TOTO220TO220TO等等 2、三极管的封装、三极管的封装:模拟电子技术模拟电子技术第第2章章 晶体三极管及其应用

5、晶体三极管及其应用2022-3-35二、结构、符号和分类二、结构、符号和分类NNP发射极发射极 E基极基极 B集电极集电极 C发射结发射结集电结集电结 基区基区 发射区发射区 集电区集电区emitterbasecollectorNPN 型型ECBPPNEBCPNP 型型ECB模拟电子技术模拟电子技术第第2章章 晶体三极管及其应用晶体三极管及其应用2022-3-36分类：分类：按材料分：按材料分：硅管、锗管硅管、锗管按结构分：按结构分： NPN、 PNP按使用频率分：按使用频率分：低频管、高频管低频管、高频管按功率分：按功率分：小功率管小功率管 1 W模拟电子技术模拟电子技术第第2章章 晶体三极

6、管及其应用晶体三极管及其应用2022-3-37三、晶体三极管电流放大原理三、晶体三极管电流放大原理1. 三极管放大的条件三极管放大的条件内部内部条件条件发射区掺杂浓度高发射区掺杂浓度高基区薄且掺杂浓度低基区薄且掺杂浓度低集电结面积大集电结面积大外部外部条件条件发射结正偏发射结正偏集电结反偏集电结反偏模拟电子技术模拟电子技术第第2章章 晶体三极管及其应用晶体三极管及其应用2022-3-382. 满足放大条件的三种电路满足放大条件的三种电路uiuoCEBECBuiuoECBuiuo共发射极共发射极共集电极共集电极共基极共基极模拟电子技术模拟电子技术第第2章章 晶体三极管及其应用晶体三极管及其应用2

7、022-3-393. 三极管内部载流子的传输过程三极管内部载流子的传输过程1) ) 发射区向基区注入多子发射区向基区注入多子电子电子， 形成发射极电流形成发射极电流 IE。I CN多数向多数向 BC 结方向扩散形成结方向扩散形成 ICN。IE少数与空穴复合，形成少数与空穴复合，形成 IBN 。I BN基区空基区空穴来源穴来源基极电源提供基极电源提供( (IB) )集电区少子漂移集电区少子漂移( (ICBO) )I CBOIBIBN IB + ICBO即：即：IB = IBN ICBO 3) ) 集电区收集扩散过来的载流子形成集电极电流集电区收集扩散过来的载流子形成集电极电流 ICICI C =

8、 ICN + ICBO 2) )电子到达基区后电子到达基区后( (基区空穴运动因浓度低而忽略基区空穴运动因浓度低而忽略) )模拟电子技术模拟电子技术第第2章章 晶体三极管及其应用晶体三极管及其应用2022-3-3104. 三极管的电流分配关系三极管的电流分配关系当管子制成后，发射区载流子浓度、基区宽度、当管子制成后，发射区载流子浓度、基区宽度、集电结面积等确定，故电流的比例关系确定，即：集电结面积等确定，故电流的比例关系确定，即：IB = I BN ICBO IC = ICN + ICBOCBOBCBOCBNCNIIIIII CEOBCBOBC)1(IIIII IE = IC + IB穿透电流

9、穿透电流CEOBCIII BCEIII BC II BE )1(II CEOBE )1(III 模拟电子技术模拟电子技术第第2章章 晶体三极管及其应用晶体三极管及其应用2022-3-3115 5、晶体管的电流放大作用晶体管的电流放大作用基极输入端基极输入端接入接入一个一个小的输入信号小的输入信号电压电压ui, ,则则由于由于发射结两端发射结两端电压的变化电压的变化引起了引起了基极电流的变化基极电流的变化，集电极电流也会发集电极电流也会发生相应的变化生相应的变化，他，他们的变化量们的变化量分别用分别用I IB B和和I IC C表示表示。I IC C和和I IB B的比值的比值称为称为共发射极交

10、流共发射极交流电流放大系数电流放大系数，用，用 表示表示为：为：iBBiuUuBCII模拟电子技术模拟电子技术第第2章章 晶体三极管及其应用晶体三极管及其应用2022-3-312晶体管输入特性与输出特性的测试电路晶体管输入特性与输出特性的测试电路 2.1.2 晶体管的特性曲线晶体管的特性曲线 V2V1+uCEuBE+mARP2AUBBUCCRCRP1RBiBiCBCEVBBVCC模拟电子技术模拟电子技术第第2章章 晶体三极管及其应用晶体三极管及其应用2022-3-313一、输入特性一、输入特性输入输入回路回路输出输出回路回路常数常数 CE)(BEBuufi0CE u与二极管特性相似与二极管特性

11、相似RCUCCiBIERB+uBE +uCE UBBCEBiC+ + + iBRB+uBE UBB+ BEuBiO0CE uV 1CE u0CE uV 1CE u特性基本特性基本重合重合( (电流分配关系确定电流分配关系确定) )特性右移特性右移( (因集电结开始吸引电子因集电结开始吸引电子) )导通电压导通电压 UBE( (on) )硅管：硅管： (0.6 0.8) V锗管：锗管： (0.2 0.3) V取取 0.7 V取取 0.2 VUBB+ RB集电极反偏，拉动电子越过集电极反偏，拉动电子越过集电结，形成集电结，形成IC模拟电子技术模拟电子技术第第2章章 晶体三极管及其应用晶体三极管及其

12、应用2022-3-314二、输出特性二、输出特性常数常数 B)(CECiufiiC / mAuCE /V50 A40 A30 A20 A10 AIB = 0O 2 4 6 8 4321截止区：截止区： IB 0 IC = ICEO 0条件：条件：两个结反偏两个结反偏2. 放大区：放大区：CEOBCIII 3. 饱和区：饱和区： uCE u BEuCB = uCE u BE 0条件：条件：两个结正偏两个结正偏特点：特点：IC IB临界饱和时：临界饱和时： uCE = uBE深度饱和时：深度饱和时：0.3 V ( (硅管硅管) )UCE( (SAT) )= =0.1 V ( (锗管锗管) )放大区

13、放大区截止区截止区饱饱和和区区条件：条件：发射结正偏发射结正偏 集电结反偏集电结反偏特点：特点：水平、等间隔水平、等间隔ICEO模拟电子技术模拟电子技术第第2章章 晶体三极管及其应用晶体三极管及其应用2022-3-315三、温度对特性曲线的影响三、温度对特性曲线的影响1. 温度升高，输入特性曲线温度升高，输入特性曲线向左移。向左移。温度每升高温度每升高 1 C，UBE (2 2.5) mV。温度每升高温度每升高 10 C，ICBO 约增大约增大 1 倍。倍。2. 温度升高，输出特性曲线温度升高，输出特性曲线向上移。向上移。BEuBiOT1T2 iCuCE T1iB = 0T2 iB = 0温度

14、每升高温度每升高 1 C， (0.5 1)%。输出特性曲线间距输出特性曲线间距增大增大O模拟电子技术模拟电子技术第第2章章 晶体三极管及其应用晶体三极管及其应用2022-3-316例例2-12-1图示电路，晶体三极管图示电路，晶体三极管V V为硅管，为硅管，4040，V VCCCC6V6V，R RC C3k3k，R RB B62k62k。输入电压。输入电压u ui为方波脉冲：为方波脉冲：低电平低电平U UILIL0V0V，高电平，高电平UIH4V4V。画出输入电压为高、。画出输入电压为高、低电平时的等效电路，并求相应的输出电压低电平时的等效电路，并求相应的输出电压u uO O。RBRCV+ V

15、C C(a )uOuIiCiBCEB0 V3 V+ VC CRCCEBRBuI 4 V(c )uOUC E (s a t) 0 .3 VUB E (o n )= 0 .7 VIC (s a t)iC 0+ VC CRCCEBRBuI V(b )uO模拟电子技术模拟电子技术第第2章章 晶体三极管及其应用晶体三极管及其应用2022-3-317ui=4V时的等效电路时的等效电路RBRCV+ VC C( a )uOuIiCiBCEB0 V3 V+ VC CRCCEBRBuI 4 V( c )uOUC E ( s a t) 0 .3 VUB E ( o n )= 0 .7 VIC ( s a t)iC

16、0+ VC CRCCEBRBuI V( b )uOui=0时等效电路时等效电路RBRCV+ VC C( a )uOuIiCiBCEB0 V3 V+ VC CRCCEBRBuI 4 V( c )uOUC E ( s a t ) 0 .3 VUB E ( o n )= 0 .7 VIC ( s a t )iC 0+ VC CRCCEBRBuI V( b )uO模拟电子技术模拟电子技术第第2章章 晶体三极管及其应用晶体三极管及其应用2022-3-318例例2-2 2-2 如图所示电路，如图所示电路，晶体三极管晶体三极管V为硅管，为硅管，50，VCC12V，RC3k，RE1k。判断在下列情况下判断在下

17、列情况下晶体三极管所处的工作晶体三极管所处的工作状态，并求出相应的开状态，并求出相应的开路电压路电压U Uo o 。1）RB10k2）RB 150k3）RB 300kRBRC+VCCIBIEREBCE+UoIC模拟电子技术模拟电子技术第第2章章 晶体三极管及其应用晶体三极管及其应用2022-3-3192.1.3 晶体三极管的主要参数晶体三极管的主要参数一、电流放大系数一、电流放大系数1. 共发射极电流放大系数共发射极电流放大系数iC / mAuCE /V50 A40 A30 A20 A10 AIB = 0O 2 4 6 8 4321 直流电流放大系数直流电流放大系数BCCBOBCBOCBNCN

18、IIIIIIII 交流电流放大系数交流电流放大系数 BiiC一般为几十一般为几十 几百几百2. 共基极电流放大系数共基极电流放大系数 11BCCECIIIII 1 一般在一般在 0.98 以上。以上。 Q82A1030A1045. 263 80108 . 0A1010A10)65. 145. 2(63 988. 018080 二、极间反向饱和电流二、极间反向饱和电流CB 极极间反向饱和电流间反向饱和电流 ICBO，CE 极极间反向饱和电流间反向饱和电流 ICEO。模拟电子技术模拟电子技术第第2章章 晶体三极管及其应用晶体三极管及其应用2022-3-320三、极限参数三、极限参数1. ICM 集电极最大允许电流，超过时集电极最大允许电流，超过时 值明显降低。值明显降低。U( (BR) )CBO 发射极开路时发射极开路时 C、B 极极间反向击穿电压。间反向击穿电压。2. PCM 集电极最大允许功率损耗集电极最大允许功率损耗PC = iC uCE。3. U( (BR) )CEO 基极开路时基极开路时 C、E 极极间反向击穿电压。间反向击穿电压。U( (BR) )EBO 集电极极开路时集电极极开路时 E、B 极极间反向击穿电压。间反向击穿电压。U( (BR) )CBO U( (BR) )CEO U( (BR) )EB