半导体导电特性

1、半导体导电特性半导体导电特性 知识目标知识目标 1、了解三极管的结构，并掌握电流的分配关系和放大原理； 2、掌握三极管的输入和输出特性，理解其含义，了解主要参数； 教学要求半导体导电特性技能目标技能目标n会查阅手册，能按要求选用、测量和检测三极管；n掌握基本放大电路的焊接，会用万用表测量三极管静态工作点，并由此判断工作状态；n会熟练使用示波器观察三极管放大电路的波形，测量电压，并计算电压放大倍数。n会用估算法计算三极管的静态工作点半导体导电特性 教学重点教学重点 1、晶体三极管的结构； 2、电流的分配和放大作用； 3、三极管的工作状态分析。 教学难点教学难点 晶体三极管的状态分析，伏安特性曲线

2、。 课时课时 4课时半导体导电特性三极管的基本结构三极管的电流放大作用三极管管脚与管型的判别三极管特性曲线三极管手册使用 主要内容主要内容 ：半导体导电特性复习二极管构成：构成：PNPN结结 + + 引线引线 + + 管壳管壳 = = 二极管二极管P PN正极正极负极负极管壳管壳符号：符号：V半导体导电特性二极管的测试正向电阻小,处导通状态反向电阻大,处截止状态半导体导电特性第一节 晶体三极管 晶体三极管是重要的一种半导体器件。广泛应用于各种电子电路中。一、基本结构一、基本结构1、外形塑料封装金属封装小功率管金属封装大功率管半导体导电特性NNP集电结发射结集电区基区C集电极b基极NPP集电结发

3、射结cbebec2、结构与符号 三极管的是由两个互相联系的PN结组成，两个PN结的组合方式不同，可分为NPN型和PNP型。发射区基区集电区VV发射区e发射极cbe半导体导电特性管芯结构剖面图管芯结构剖面图结构特点:发射区掺杂浓度高基区薄且掺杂浓度低集电区面积大通过实验找找答案问:二极管具有单向导电性,三极管有何特性?半导体导电特性实训目的 1、练习根据电路图，选择元件并焊接电路。 2、学会分析实验数据。 3、通过实训掌握三极管的主要特性。 4、了解三极管的三种工作状态。实训三、三极管放大电路的安装与测试半导体导电特性实训器材 1、直流稳压电源 1台 2、万用表 1架 3、三极管9013、901

4、2各1个，电位器1个，电阻若干，万能电路板1块。 4、焊接工具一套实训要求1、检查实验仪器设备和元器件，并填写实验记录。2、每位同学独立焊接一块电路板。（5分）3、以小组为单位（三人一组），测试一组数据。（5分）。半导体导电特性bce实训步骤 1、焊接电路：按电路图所示，选择元件，并在万能板上焊接好电路。（约20分钟完成）注意：1、选择NPN三极管，管脚焊接正确。 2、以小组为单位互相焊接检查电路。注意电源正负极。+-半导体导电特性三极管型号的判别1、确定基极b用黑表笔与假定的b极相接，红表笔分别与另两个电极相接，两次测得电阻均很小，则黑表所接的是b极。并确定为NPN管。 若红表笔与假定的b极

5、相接，两次测得电阻均很小，则经表所接的是b极。并确定为PNP管。半导体导电特性b bc ce e2、测量内容：（可用实物投影仪）（实训时间约定20分钟）焊接电路正确，直流稳压电源输出5V电压接电路。5V5V90139013半导体导电特性2 2、测量内容：、测量内容：分别用万用表测出URB为、和时对应的URC、VB和VC的值。bce5V+URB-V半导体导电特性U URBRB (V) (V)0.050.050.10.10.150.15U URCRC(V)(V)V VB B(V)(V)V VC C(V)(V)计计算算I IB B=U=URBRB/R/RB BI IC C=U=URCRC/R/RC

6、C3、测量数据记录半导体导电特性4、观察现象RP电位器的阻值增大，电阻RB两端电压如何变化？当RB两端电压一直减小，最后 VRC 、VC如何变化？当RB两端电压一直增大，最后VRC 、VC如何变化？半导体导电特性U URBRB (V) (V)0.050.050.10.10.150.15U URCRC(V)(V)V VB B(V)(V)V VC C(V)(V)计计算算I IB B=U=URBRB/R/RB BI IC C=U=URCRC/R/RC C数据分析 根据实验数据分析三极管的主要特性。413mA 半导体导电特性IB=VRB/2K0.025mA0.05mA0.075mAIC=VRC/100

7、6.5mA13mA19.5mAVB0.50.680.7VC43.52.4三极管的基极电流IB和集电极电流IC关系： 264025. 05 . 6IIIImA5 . 65 . 613IIIIImA025. 0025. 005. 0IIIIIII264025. 05 . 6IIBC2C3C1C2CC2B3B1B2BB3B3C2B2C1B1C交流电流放大倍数直流电流放大倍数I IC C I IB B具有电流具有电流放大作用放大作用放大倍数放大倍数相近相近半导体导电特性IB=VRB/2K0.025mA0.05mA0.075mAIC=VRC/1006.5mA13mA19.5mAVB0.50.680.7V

8、C43.52.4三极管的各极电位VC VBVE，即发射结正偏，集电结反偏反射结电压大于硅管的死区电压bce+ +5V5V- -三极管处于放大状态：三极管处于放大状态：发射结正偏，集电结反偏半导体导电特性二、三极管的电流放大作用二、三极管的电流放大作用V VR Rb bR RC CV VCCCCV VE EV VC CV VB BI IC CI IE EI IB BNPNR Rb bR RC CV VCCCCV VC CV VE EV VB BV VC C满足电流放大作用的外部条件是：三极管发射结正偏；集电结反偏。 IE = IB + IC IE IC 三极管具有电流放大作用。 三极管的直流放大

9、系数： =IC /IB 三极管的交流放大系数： =IC /IB 半导体导电特性IEIBV VCCVEVCVBRCICRbV V问:1、PNP管各引脚的电流关系怎样?2、处于电流放大作用的外电压条件是什么？IE = IB + IC 而且 IC IB ，IE流入三极管， IB 和 IC 流出三极管。PNPRbRCV VCCVCVEVBVC满足电流放大作用的外部条件是：三极管发射结正偏；集电结反偏。对于集电极电位最低，发射极电位最高。半导体导电特性NPNV VRbRCV VCCVEVCVB5 .3704. 05 . 1_BCII4004. 006. 05 . 13 . 2BCII在以后的计算中，一般

10、作近似处理： =练习：电路如下图所示已知：练习：电路如下图所示已知： U UCECE=6=6V V时时：I IB B = 40= 40 A, A, I IC C =1.5=1.5 mA mA； I IB B = 60= 60 A, A, I IC C =2.3=2.3 mA mA。求三极管的电流放大倍数。求三极管的电流放大倍数 和和 。解：解：半导体导电特性练习：图1、2两三极管都工作在放大状态，分别根据两个电极电流方向和大小，确定第三个电极的电流方向和大小。标出b、c、e极和管型（NPN或PNP）估算值。cbe3mA 1 2 350A4.2mA 1 2 34.3mA图1 图2解：解：图图1：

11、IE=3+0.5=3.5mAIC/IB=3/0.05=60图图2：IBbecIC/IB半导体导电特性三极管的三种基本联接方式三极管的三种基本联接方式V V输入端输入端输出端输出端ecbV V输入端输入端输出端输出端ecbV V输入端输入端输出端输出端ecb半导体导电特性三极管外加电压问：若外加电压不满足发射结正偏、集电结反偏，三极管又处于何种状态？实验观察现象: RP电位器的阻值增大， RB电阻两端电压如何变化？发射结正偏集电结反偏RPVRBIBVB处放大状态半导体导电特性当RB两端电压减小，VB小于后， VRC 、VC如何变化？当RB两端电压增大，VB 大于后，VRC 、VC如何变化？VRB

12、IB0VC5VVB小于硅管发射结处于死区状态，发射结截止。IC很小很小0集电结反偏，三极管处于截止状态，相当于开关断开。VRBIBVRBICVC 当VC小到一定值时，三极管的集电结也正偏，IC集不受IB控制，而由外接电路决定，此时三极管处于饱和状态，相当于开关闭合。半导体导电特性三、三极管的特性曲线三、三极管的特性曲线 特性曲线：描述各电极电流和极间电压的关系。有输入和输出曲线。R RCCV VCCCCiiB BI IE ER RB B+ +u uBEBE + +u uCECE V VBBBBCCE EB Bi iCC+ + + + + + 输入输入回路回路反映输入回路电压和电流关系。即：设V

13、CE为定值，IB与VBE对应关系的曲线。1、输入特性曲线BEuBiOO0CE uV1CE u与二极管的伏安特性曲线相似半导体导电特性输出输出回路回路R RCCV VCCCCiiB BI IE ER RB B+ +u uBEBE + +u uCECE V VBBBBCCE EB BiiCC+ + + + + + 2、输出特性曲线反映输出回路电压和电流关系。即：设IB 为定值， IC 与VCE之间的关系。半导体导电特性24681234iC/mAVCE/V020A406080100IB=0ICEO饱和区截止区iCiB放大区Q输出特性曲线半导体导电特性24681234iC/mAVCE/V020A406

14、080100IB=0ICEO饱和区截止区iCiB放大区Q输出特性曲线半导体导电特性饱和区的特点： 发射结和集电结均正偏，相当于开关的闭合，如同短路。晶体管失去放大能力。UCE UBE;UCE临界饱和：临界饱和：深度饱和：深度饱和： U CE（SAT）=0.1V ( (锗管锗管) )uCE= uBEU CE（SAT）=0.3V ( (硅管硅管) )24681234iC/mAVCE/V020A406080100IB=0饱和区半导体导电特性 放大区的特点： 发射结正偏，集电结反偏，晶体管具有恒流特性。此区域内： IC= IB , , 且 =IC /IB 具有电流放大作用。24681234iC/mAV

15、CE/V020A406080100IB=0放大区半导体导电特性 截止区的特点： 集电结和发射结均反偏，相当于开关的断开状态，此区域无电流放大能力。UBE 死区电压， IB=0 ， IC=ICEO 024681234iC/mAVCE/V020A406080100IB=0ICEO截止区半导体导电特性由特性曲线分析知：n三极管工作在饱和与截止区时，具有“开关”特性，可应用于脉冲数字电路中，起开关作用；n三极管工作在放大区时，可应用在模拟电路中，起放大作用；n所以三极管具有“开关”和“放大”两大功能。半导体导电特性工程应用：测量三极管引脚对地电压，可判断管子的工作状态：nNPN管 VCVBVE， PN

16、P管 VC VB VE。处于放大状态。n若测的三极管的集电极对地电压VC接近电源电压VCC，则表明管子处于截止状态。n若测的三极管的集电极对地电压VC接近零（硅管小于，锗管小于），则表明管子处于饱和状态。半导体导电特性n练习：练习：n1 1、判断下列各管的工作状态：、判断下列各管的工作状态：放大状态放大状态饱和饱和状态状态截止截止状态状态0.7V5V0V10.75V10.3V10V0.7V-5V0V半导体导电特性答案： 锗管，NPN管，3脚为基极，2脚为发射极，1脚为集电极。n练习：n2、放大电路中某三极管各极对地电位为V2, V1=10V，V3=5V。判断该管的材料、管型、管脚的极性。半导体

17、导电特性四、三极管器件手册的使用四、三极管器件手册的使用(一)三极管型号二极管的符号由五部分组成（国产）：3三极管ABCD材料性质XGDA类型数字序号字母规格材料：A为PNP型锗管； B为NPN型锗管； C为PNP型硅管； D为NPN型硅管。类型：X低频小功率管，G高频小功率管，D低频大功率管，A高 频小功率管序号：序号不同特性不同。规格：规格不同，是某个或某几个参数有所不同。国外如9013、9018半导体导电特性按材料分：硅管、锗管按结构分：NPN、PNP按使用频率分：高频管低频管按功率分：小功率管 1 W三极管的分类：按用途不同：普通放大管开关管半导体导电特性 AICE与IBE之比称为电流

18、放大倍数BCCBOBCBOCBECEIIIIIIII1）直流电流放大系数hFE(二) 主要参数1、直流参数 反映三极管在直流状态下的特性。2）集-基极反向饱和电流ICBOICBO半导体导电特性ICEO= IBE+ICBOBECNNPICBOIBE IBE3）集-射极反向饱和电流ICEO（穿透电流）ICEO受温度影响很大，当温度上升时，ICEO增加很快，所以IC也相应增加。三极管的温度特性较差。半导体导电特性2)共发射极特征频率fT 三极管的值下降到1时，所应对的信号频率，它是表征三极管高频特性的重要参数。 2、交流参数 反映三极管在交流特性的主要指标。 1）交流电流放大倍数（hfe)BCii ofTf半导体导电特性1）集电极最大允许电流ICM 集电极电流IC上升会导致三极管的值的下降，当值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为ICM。2）集-射极反向击穿电压 当基极开路时，集-射极之间的电压UCE超过一定的数值时，三极管就会被击穿。手册上给出的数值是25C、基极开路时的击穿电压U(BR)CEO。 UCE U(BR)CEO 3、极限参数半导体导电特性3）集电极最大允许功耗PCM 集电极电流IC 流过三极管，所发出的焦耳热为：PC =ICUCE 必定导致