双极型晶体管MOS管简介ppt课件

1、1.3 双极型晶体管双极型晶体管双极型晶体管的几种常见外形a小功率管 b小功率管 c中功率管 d大功率管 双极型晶体管又称三极管。电路表示符号：BJT。根据功率的不同具有不同的外形构造。一一. 根本构造根本构造BECNNP基极基极发射极发射极集电极集电极NPN型型PNP集电极集电极基极基极发射极发射极BCEPNP型型 由两个掺杂浓度不同且背靠背陈列的由两个掺杂浓度不同且背靠背陈列的PN结组成，结组成，根据陈列方式的不同可分为根据陈列方式的不同可分为NPN型和型和PNP型两种型两种,每个每个PN结所对应区域分别称为发射区、基区和集电区。结所对应区域分别称为发射区、基区和集电区。BECIBIEIC

2、NPN型三极管型三极管BECIBIEICPNP型三极管型三极管制成晶体管的资料可以为制成晶体管的资料可以为Si或或Ge。BECNNP基极基极发射极发射极集电极集电极基区：较薄，基区：较薄，掺杂浓度低掺杂浓度低集电区：集电区：面积较大面积较大发射区：掺发射区：掺杂浓度较高杂浓度较高BECNNP基极基极发射极发射极集电极集电极发射结发射结集电结集电结 BJT BJT是非线性元是非线性元件，其任务特性与其件，其任务特性与其任务方式有关：任务方式有关：当当EBEB结和结和CBCB结均加正偏时结均加正偏时,BJT,BJT处于饱和方式处于饱和方式; ;当当EBEB结加零偏或反偏、结加零偏或反偏、CBCB结

3、加反偏时结加反偏时,BJT,BJT处于截止处于截止方式。方式。当当EBEB结加正偏结加正偏, CB, CB结结加反偏时加反偏时,BJT,BJT处于放处于放大方式大方式; ;BJTBJT主要用途是对变化的电流、电压信号进展放主要用途是对变化的电流、电压信号进展放大，饱和方式和截止方式主要用于数字电路中。大，饱和方式和截止方式主要用于数字电路中。二二. 电流放大原理电流放大原理以以NPN型型BJT为例讨论为例讨论，其结论同样适用于，其结论同样适用于PNP型型BJT，不同的是，不同的是外加电压与前者相反。外加电压与前者相反。输入回路输入回路输出回路输出回路共射极放大电路共射极放大电路任务的根本条件：

4、任务的根本条件：EB结正偏；结正偏；CB结反偏。结反偏。VCCVBB VEEBJT的放大作用可表现为：用较小的的放大作用可表现为：用较小的基极电流控制较大的集电极电流，或将较基极电流控制较大的集电极电流，或将较小的电压按比例放大为较大的电压。小的电压按比例放大为较大的电压。a)EB结加正偏结加正偏,分散运动构成分散运动构成IE。 b)分散到基区的自在电子与空穴复分散到基区的自在电子与空穴复合构成合构成IB。c)CB结加反偏结加反偏,漂移运动构成漂移运动构成IC。1 1BJTBJT内部载流子运动内部载流子运动BECNNPEBRBECIE基区空基区空穴向发穴向发射区的射区的分散可分散可忽略。忽略。

5、IBE进入进入P区的电子少区的电子少部分与基区的空穴部分与基区的空穴复合，构成电流复合，构成电流IBE ，多数分散到，多数分散到集电结。集电结。发射结发射结正偏，正偏，发射区发射区电子不电子不断向基断向基区分散，区分散，构成发构成发射极电射极电流流IE。RCBECNNPEBRBECIE集电结反偏，有集电结反偏，有少子构成的反向少子构成的反向电流电流ICBO。ICBOIC=ICE+ICBOICEIBEICE从基区分从基区分散来的电散来的电子作为集子作为集电结的少电结的少子，漂移子，漂移进入集电进入集电结而被搜结而被搜集，构成集，构成ICE。ICBO：发射极开路时集电结反向饱和电流：发射极开路时集

6、电结反向饱和电流 ICEO ：基极开路时集电极与发射极在：基极开路时集电极与发射极在VCC 反偏作用反偏作用下的电流下的电流 ，称为穿透电流。分析时可忽略，但可反映，称为穿透电流。分析时可忽略，但可反映BJT的质量。的质量。IB=IBE -ICBOIBEIBBECNNPEBRBECIEICBOICEIC=ICE+ICBO ICEIBE2.2.电流分配关系电流分配关系忽略对极间电流影响较小的电子和空穴忽略对极间电流影响较小的电子和空穴运动构成的电流，运动构成的电流，BJT中电流关系为：中电流关系为： IE=IC+IB3.BJT电流放大系数电流放大系数共射极直流电流放大系数共射极直流电流放大系数:

7、 IC / IB IE (1+ ) IB共射极交流电流放大系数共射极交流电流放大系数: iC /iB ， 由由BJT制造时资料掺杂浓度决议。制造时资料掺杂浓度决议。三三. 特性曲线特性曲线 实验线路实验线路ICmA AVVUCEUBERBIBECEB输入回路输入回路输出回路输出回路RC1.输入特性输入特性任务压降：任务压降： 硅管硅管UBE0.60.7V,锗锗管管UBE0.20.4V。UCE 1VIB(A)UBE(V)204060800.40.8UCE=0VUCE =0.5V 死区电死区电压，硅管压，硅管0.5V，锗，锗管管0.2V。2.输出特性输出特性IC(mA )1234UCE(V)369

8、12IB=020A40A60A80A100A此区域此区域满足满足IC=IB称为线称为线性区性区放大放大区。区。当当UCE大于大于一定的数值一定的数值时，时，IC只与只与IB有关，有关，IC=IB。IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此区域中此区域中UCEUBE,集电集电结正偏，结正偏，IBIC，UCE 0.3V称为饱称为饱和区。和区。IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此区域中此区域中 : IB=0,IC=ICEO,UBEIC，UCE0.3V (3) 截止区：截止区： UBE 死区电压，死区电压，

9、IB=0 ， IC=ICEO 0 电路共基极直流电流放大系数电路共基极直流电流放大系数: IC / IE IE=IC+IB= IC / IC / IB = /1- = 或或 = / (1+ ) 共基极交流电流放大系数共基极交流电流放大系数: iC /I 且且 对共集电极电路对共集电极电路 有有 IE IB+ IB = (1+ ) IB故共集电极电路又称为故共集电极电路又称为电流放大器或电压跟随器。电流放大器或电压跟随器。四四.BJT.BJT的主要参数的主要参数1.电流放大系数电流放大系数 a)对共射极电路接法对共射极电路接法: IC / IBiC /iB 实践电路运用时普通采用实践电路运用时普

10、通采用=3080的的BJT 作为放大管。作为放大管。 b)对共基极电路接法对共基极电路接法: IC / IEiC /iE a) C-B极反向饱和电流极反向饱和电流ICBO硅管小于锗管，而且受温度影响较大。硅管小于锗管，而且受温度影响较大。运用时选用运用时选用ICBO较小的较小的BJT。2.2.极间反向电流极间反向电流 b) C-E极反向饱和电流极反向饱和电流ICEOB极开路时，极开路时，C-E极间的穿透电流极间的穿透电流有有ICEO=(1+) ICBO3.3.特征频率特征频率fTfT BJT BJT任务在交流形状下，由于结电任务在交流形状下，由于结电容的作用，信号频率增大使容的作用，信号频率增

11、大使下降并下降并产生相移，使产生相移，使下降为下降为1 1时的信号频率时的信号频率称为特征频率称为特征频率fT fT 。应尽量选用。应尽量选用fTfT较高较高的的BJTBJT。4.4.极限参数极限参数a)a)集电极最大允许集电极最大允许电流电流ICMICMb)b)集电极最大允许集电极最大允许功耗功耗PCMPCMc)c)极间反向击穿电极间反向击穿电压压 UCBO:UCBO:大小可从大小可从几十至几十至 上千上千伏。伏。 UCEO:UCEO:与与ICEOICEO相相关，关， UCEO UCBOUCEO UCBO。 UEBO:UEBO:大小从大小从1/1010V1/1010VICUCEICUCE=P

12、CMICMU(BR)CEO平安任务区平安任务区五.温度对BJT特性的影响1.温度对温度对ICBO的影响的影响 温度每升高温度每升高10时时, ICBO约添加一倍。约添加一倍。2.温度对输入特性的影响温度对输入特性的影响 温度升高，输入特性曲温度升高，输入特性曲 线将左移。线将左移。2.温度对输出特性的影响温度对输出特性的影响 温度升高将导致温度升高将导致IC增大。增大。六.光电三极管 利用光照强度利用光照强度来控制集电极电来控制集电极电流大小，可等效流大小，可等效为一只光电二极为一只光电二极管与一只管与一只BJT衔接组成衔接组成，引出线为集电极和发，引出线为集电极和发射极，目前运用较多。射极，

13、目前运用较多。例：例： =50， USC =12V， RB =70k， RC =6k 当当USB = -2V，2V，5V时，时，晶体管分别任务于哪个任晶体管分别任务于哪个任务区？务区？当当USB = -2V时：时：ICUCEIBUSCRBUSBCBERCUBEmA2612maxCSCCRUIIB=0 ， IC=0IC最大饱和电流：最大饱和电流：忽略忽略BJT饱和压饱和压降降Q位于截止区位于截止区 例：例： =50， USC =12V， RB =70k， RC =6k 当当USB = -2V，2V，5V时，时，晶体管分别任务于哪个任晶体管分别任务于哪个任务区？务区？IC ICmax (=2mA)

14、 ， Q位于放大区。位于放大区。ICUCEIBUSCRBUSBCBERCUBEUSB =2V时：时：9mA01070702.RUUIBBESBB0.95mA9mA01050.IIBCUSB =5V时时:例：例： =50， USC =12V， RB =70k， RC =6k 当当USB = -2V，2V，5V时，时，晶体管分别任务于哪个任晶体管分别任务于哪个任务区？务区？ICUCEIBUSCRBUSBCBERCUBEQ 位于饱和区，此时位于饱和区，此时IC 和和IB 已不是已不是 倍的关系。倍的关系。mA061070705.RUUIBBESBBcmaxBI5mA.3mA.I 0061050 mA

15、2cmaxcII判别判别BJTBJT任务形状的普通方法任务形状的普通方法( (以以NPNNPN管为例管为例) ) 状状 态态 方方 法法截止截止放大放大饱和饱和发射结发射结反偏或零偏反偏或零偏正偏正偏正偏正偏集电极集电极反偏反偏反偏反偏正偏或零偏正偏或零偏极电压极电压UBEUonUBEUon(硅管硅管Uon =0.7V 锗管锗管Uon =0.4V)(临界饱和压降临界饱和压降UCES硅管硅管UCES =0.5V锗管锗管UCES=0.2V )UCEUBEUCEUBE(UCES UC 0IBS*极电流极电流IC0 IB IB极电流极电流IE0(1+ )IB(1+ )IB:临界饱和电流临界饱和电流IB

16、S =(VCC-UCES)/ RC作业：作业： P676915、16、18*、19场效应管与双极型晶体管不同，它是多子场效应管与双极型晶体管不同，它是多子导电，输入阻抗高，温度稳定性好。导电，输入阻抗高，温度稳定性好。结型场效应管结型场效应管JFETJoint-Field-Effect-Transistor绝缘栅型场效应管绝缘栅型场效应管MOSMetal-Oxide-Semiconductor场效应管有两种场效应管有两种:1-4 场效应管场效应管N基底基底:N型半导体型半导体PP两边是两边是P区区G(栅极栅极)S源极源极D漏极漏极一、构造一、构造1-4.1 结型场效应管结型场效应管:导电沟道导

17、电沟道drain electroden.漏极漏极gridn.栅极栅极sourcen.源极源极NPPG(栅极栅极)S源极源极D漏极漏极N沟道结型场效应管沟道结型场效应管DGSDGSPNNG(栅极栅极)S源极源极D漏极漏极P沟道结型场效应管沟道结型场效应管DGSDGS二、任务原理以二、任务原理以P沟道为例沟道为例UDS=0V时时PGSDUDSUGSNNNNIDPN结反偏，结反偏，UGS越越大那么耗尽区越宽，大那么耗尽区越宽，导电沟道越窄。导电沟道越窄。PGSDUDSUGSNNIDUDS=0V时时NNUGS越大耗尽区越大耗尽区越宽，沟道越窄，越宽，沟道越窄，电阻越大。电阻越大。但当但当UGS较小时，

18、耗较小时，耗尽区宽度有限，存在尽区宽度有限，存在导电沟道。导电沟道。DS间相当间相当于线性电阻。于线性电阻。PGSDUDSUGSNNUDS=0时时UGS到达一定值时到达一定值时夹断电压夹断电压VP,耗耗尽区碰到一同，尽区碰到一同，DS间被夹断，这时，即间被夹断，这时，即使使UDS 0V，漏极，漏极电流电流ID=0A。ID夹断电压Pinch off voltage PGSDUDSUGSUGS0、UGDVP时耗尽区的外形时耗尽区的外形NN越接近漏端，越接近漏端，PN结反压越大结反压越大IDPGSDUDSUGSUGSVp且且UDS较大时较大时UGDVP时耗尽区的外形时耗尽区的外形NN沟道中仍是电阻沟

19、道中仍是电阻特性，但是是非特性，但是是非线性电阻。线性电阻。IDGSDUDSUGSUGSVp UGD=VP时时NN漏端的沟道被夹断，漏端的沟道被夹断，称为预夹断。称为预夹断。UDS增大那么被夹增大那么被夹断区向下延伸。断区向下延伸。IDGSDUDSUGSUGS0时时UGS足够大时足够大时UGSVT感感应出足够多电子，应出足够多电子，这里出现以电子这里出现以电子导电为主的导电为主的N型型导电沟道。导电沟道。感应出电子感应出电子VT称为阈值电压称为阈值电压UGS较小时，导较小时，导电沟道相当于电电沟道相当于电阻将阻将D-S衔接起衔接起来，来，UGS越大此越大此电阻越小。电阻越小。PNNGSDUDSUGSPNNGSDUDS