第一节半导体三极管

1、第三章 半导体三极管及放大电路基础 第一节第一节 半导体三极管半导体三极管 董红忠第三章 半导体三极管及放大电路基础为什么要学习半导体三极管？为什么要学习半导体三极管？先看几个电路左图是两级放大电路，第一级的三极管T1使电流和电压放大；第二级的T2 完成电流放大任务，同时具有阻抗变换功能，以提高驱动负载的能力。第三章 半导体三极管及放大电路基础下面是扩音机电路图下面是扩音机电路图图中有六个三极管T1T6共同作用，完成音频信号的低失真放大。三极管的作用是什么？你明白了吗？第三章 半导体三极管及放大电路基础三极管的作用三极管的作用三极管对信号进行不失真或低失真的放大。“放大信号”是它的基本功能。三

2、极管三极管在模拟电子系统中居于核心地位，是系统的“心脏”。由此可见：第三章 半导体三极管及放大电路基础教学内容教学内容 第一部分 半导体三极管的基本结构 第二部分 半导体三极管的放大原理 第三部分 半导体三极管的特性曲线 第四部分 半导体三极管的重要参数第三章 半导体三极管及放大电路基础一一. . 三极管的基本结构三极管的基本结构 三极管最常见的结构有平面型和合金型两种。平面型都是硅管、合金型主要是锗管。它们都具有NPN或PNP的三层两结三层两结的结构，因而又有NPN和PNP两类晶体管。 其三层分别称为发射区、基区和集电区，并引出发射极发射极(E)、基极基极(B)和集电极集电极(C)三个电极。

3、三层之间的两个PN结结分别称为发射结发射结和集电结集电结。第三章 半导体三极管及放大电路基础N型硅型硅P型型N型型二氧化硅保护膜CBEN型锗铟球铟球P型P型CEB平面型结构合金型结构NNP发射结发射结集电结集电结发射区发射区集电区集电区基区基区EBCNPP发射区发射区集电区集电区基区基区发射结发射结集电结集电结EBCBECBEC第三章 半导体三极管及放大电路基础二二.三极管的电流分配与放大作用NPN型和PNP型三极管的工作原理相似，本节只讨论前者。如图，对NPN型晶体管加EB和EC两个电源，接成共发射极接法共发射极接法构成两个回路。通过实验及测量结果，得通过实验及测量结果，得：(1). BCE

4、III(2). IC(或IE)比IB大得多，(如表中第三、四列数据)5.3704.050.1BCII3.3806.030.2IIBCIB(mA) 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10IC(mA) 0.001 0.70 1.50 2.30 3.10 3.95IE(mA) 0.001 0.72 1.54 2.36 3.18 4.05第三章 半导体三极管及放大电路基础4002. 080. 004. 006. 050. 130. 2IIBC(4). 要使晶体管起放大作用，发射结必须正向偏置、集电结必须反向偏置具有放大作用的外具有放大作用的外部条件部条件。这就是晶体管的电流放大作用，IB

5、的微小变化可以引起IC的较大变化(第三列与第四列的电流增量比)。 IB(mA) 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10IC(mA) 0.001 0.70 1.50 2.30 3.10 3.95IE(mA) 0.001 0.72 1.54 2.36 3.18 4.05(3). 当IB=0(基极开路)时，也很小(约为1微安以下)。第三章 半导体三极管及放大电路基础1、发射区向基区扩散电子发射区向基区扩散电子电流放大作用原理 内部载流子运动规律发射结处于正向偏置，掺杂浓度较高的发射区向基区进行多子扩散。放大作用的内部条件放大作用的内部条件： 基区很薄且掺杂浓度很低。2、电子在基区的扩散

6、和复合电子在基区的扩散和复合基区厚度很小，电子在基区继续向集电结扩散。（但有少部分与空穴复合而形成IBE IB）第三章 半导体三极管及放大电路基础3、集电区收集扩散电子集电区收集扩散电子集电结为反向偏置使内电场内电场增强，对从基区扩散进入集电结的电子具有加速作用而把电子收集到集电区，形成集电极电流(ICE IC)。由电流分配关系示意图可知发射区向基区注入的电子电流IE将分成两部分ICE和IBE，它们的比值为BCCBOBCBOCBECEIIIIIIII它表示晶体管的电流放大能力，称为电流放大系数。第三章 半导体三极管及放大电路基础 在晶体管中，不仅IC比IB大很多；当IB有微小变化时还会引起IC

7、的较大变化。根据晶体管放大的外部条件，发射结必须正向偏置，集电结必须反向偏置。则对于NPN型晶体管0BEU0CEU且BECEUU对于PNP型晶体管0BEU0CEU且BECEUU第三章 半导体三极管及放大电路基础三三. . 三极管的三极管的 特性曲线特性曲线 晶体管的特性曲线是表示一只晶体管各电极电压与电流之间关系的曲线。是应用晶体管和分析放大电路的重要依据。最常用的是共发射极共发射极接法的输入特性曲线输入特性曲线和输出输出特性曲线，特性曲线，实验测绘是得到特性曲线的方法之一。特性曲线的测量电路见右图。AVmAVECRBIBUCEUBEICEB用晶体管特性图示仪也可直接测量及显示晶体管的各个特性

8、曲特性曲线。线。第三章 半导体三极管及放大电路基础1. 输入特性曲线输入特性曲线输入特性曲线当UCE为常数时的IB与UBE之间的关系曲线。(参见右图)00.4200.8406080UBE(V)IB(A)UCE1V3DG6三极管的输入特性曲线对硅管来说，当 UCE 1V时，集电结已处于反向偏置，发射结正向偏置所形成电流的绝大部分将形成集电极电流，但IB与UBE的关系依然与PN结的正向类似。(当UCE更小， IB才会明显增加)硅管的死区电压为0.5V，锗管的死区电压不超过0.2V。放大状态时，硅NPN管UBE=0.60.7V；锗PNP管UBE = 0.2 0.3V。第三章 半导体三极管及放大电路基

9、础2. 输出特性曲线 输出特性曲线是在IB为常数时，IC与UCE之间的关系曲线。在不同的IB下，可得到不同的曲线，即晶体管的输出特性曲线是一组曲线(见下图)。当IB一定时，UCE超过约1V以后就将形成IC，当UCE继续增加时， IC 的增加将不再明显。这是晶体管的恒流特性。当IB增加时，相应的IC也增加，曲线上移，而且IC比IB 增加得更明显。这是晶体管的电流放大作用。第三章 半导体三极管及放大电路基础通常将晶体管的输出特性曲线分为三个工作区：通常将晶体管的输出特性曲线分为三个工作区：(1) 放大区放大区特性曲线进于水平的区域。在放大区BCII也称线性区。此时发射结正向偏置，集电结反向偏置。(

10、2) 截止区截止区IB=0曲线以下的区域。 IB=0时IC= ICEO。对于硅管当UBE 0.5V时即开始截止。为了可靠截止常使UBE0。即截止时两个PN结都反向偏置。第三章 半导体三极管及放大电路基础 (3) 饱和区饱和区当当UCE U(BR)CEO时，ICEO突变，晶体管会被击穿损坏。6. 集电极最大允许耗散功率 PCMIC流经集电结时将产生热量使结温上升，从而引起晶体管参数的变化。在参数变化不超过允许值时集电极所消耗的功率称为PCM。因此PCM主要受结温T j制约。第三章 半导体三极管及放大电路基础想一想想一想 截止区的含义是什么？ 为什么三极管不能完全被截止？ 原来，三极管的反向电流ICBO、ICEO是症结所在， ICBO和ICEO是制约三极管性能的主要因素。第三章 半导体三极管及放大电路基础练一练练一练 有两个三极管，其中一个管子的 =150，I ICEO=200A，一个管子的 =150，I ICEO =10 A，其他参数一样，你选择哪个管子？为什么？ 答案：应选第二个三极管。因为第一个三极管的I ICEO太大，影响工作稳定性，会出现较大的信号失真；第二个三极管I ICEO小，信号失真度低，这是优点，其电流放大倍数较小的缺陷可以通过多级放大来弥补。第三章 半导体三极