模拟电子技术第1章第3节汇编

1、音响技术基础安徽师范大学教育科学学院第三节第三节 双极型三极管双极型三极管 三极管由三个导电区和两个三极管由三个导电区和两个PN结所构成的半导体器件结所构成的半导体器件,由于由于输入端和输出端都是由两个电极构成称之为双极型三极管。输入端和输出端都是由两个电极构成称之为双极型三极管。双极型三极管又称为晶体管、半导体三极管或简称为三极管。双极型三极管又称为晶体管、半导体三极管或简称为三极管。 本节的学习任务：本节的学习任务： 1. 掌握三极管内部结构特征掌握三极管内部结构特征 2. 掌握三极管放大原理和放大条件掌握三极管放大原理和放大条件 3. 了解三极管的输入了解三极管的输入输出特性输出特性 4

2、. 熟悉三极管的主要参数含义和应用熟悉三极管的主要参数含义和应用 5. 掌握三极管工作在不同区域时的输出电量特征掌握三极管工作在不同区域时的输出电量特征 音响技术基础安徽师范大学教育科学学院三极管外形及命名方式三极管外形及命名方式 三极管命名是由三极管命名是由4个部分组成个部分组成 第第1部分：数字表示器件的电极数目部分：数字表示器件的电极数目 第第2部分部分:字母表示器件材料和组合特征字母表示器件材料和组合特征 A:PNP型锗管型锗管 B:NPN型锗管型锗管 C:PNP型硅管型硅管 D:NPN型硅管型硅管 第第3部分：字母表示器件的类别部分：字母表示器件的类别 X:低频小功率管；低频小功率管

3、； G:高频小功率管；高频小功率管； D:低频大功率管；低频大功率管； A:高频大功率管；高频大功率管； T:晶体闸流管晶体闸流管第第4部分：数字产品的序号部分：数字产品的序号 3AX81： PNP型锗管，低频小功率管；型锗管，低频小功率管； 3DG4： NPN型硅管，高频小功率管；型硅管，高频小功率管； 3AD10：PNP型锗管，低频大功率。型锗管，低频大功率。音响技术基础安徽师范大学教育科学学院1.3.1 1.3.1 三极管的组成三极管的组成一、结构一、结构 e与与b间间PN结称为发射结结称为发射结 c与与b之间之间PN结称为集电结结称为集电结二、二、组成组成 硅平面管硅平面管-大功率管大

4、功率管 锗合金管锗合金管-小功率管小功率管导电区域的特征导电区域的特征 基基 区区: 很薄并杂质浓度很低很薄并杂质浓度很低 发射区发射区: 掺杂浓度很高掺杂浓度很高 集电区集电区: 集电结面积很大集电结面积很大 音响技术基础安徽师范大学教育科学学院1.3.2三极管内载流子的运动和放大作用三极管内载流子的运动和放大作用一、三极管外部电压与工作状态一、三极管外部电压与工作状态 1 1. . U Ub bUUe e和和U Ub bUUc c 发射结和集电结为正向导通发射结和集电结为正向导通,三极管内部等效为两个正向导三极管内部等效为两个正向导的二极管的二极管 I Ibebe和和I Ibcbc仅与仅与

5、U Ubebe、U Ubcbc有关有关,三个三个导电区之间没有直接的关联。导电区之间没有直接的关联。 三极管为饱和的状态三极管为饱和的状态 音响技术基础安徽师范大学教育科学学院 2. U Ub bU Ue e和和U Ub bU Uc c集电结与发射结均为截止状态集电结与发射结均为截止状态.三极管成了两个背靠背截止二三极管成了两个背靠背截止二极管极管I Ibebe00，I Ibcbc001 1. . U Ub bUUe e和和U Ub bUUc c三极管为饱和的状态三极管为饱和的状态 2. U Ub bU Ue e和和U Ub bU Uc c 三极管截止状态三极管截止状态 音响技术基础安徽师范大

6、学教育科学学院 3 3. .U Ub bUUe e,U,Ub bU Uc c发射结为正向导通，集电结发射结为正向导通，集电结为反向截止。为反向截止。三极管内部形成了载流子的三极管内部形成了载流子的通路，从而使得三极管三个通路，从而使得三极管三个导电区成为一个有机的整体。导电区成为一个有机的整体。基区与发射区的多子扩散相基区与发射区的多子扩散相遇而复合，基极电量提供复遇而复合，基极电量提供复合掉的载流子数目以保持基合掉的载流子数目以保持基区的电中性，形成基极复合区的电中性，形成基极复合电流电流I Ib。IC Ib三极管的输出电流大三极管的输出电流大于输入电流具有放大作用。于输入电流具有放大作用。

7、音响技术基础安徽师范大学教育科学学院 外加电压与三极管状态的关系外加电压与三极管状态的关系 1. U Ub bUUe e和和U Ub bUUc c: : 发射结、集电结正向偏置状态（两个并联导通二极管）三极管饱和发射结、集电结正向偏置状态（两个并联导通二极管）三极管饱和 2 2. .U Ub bU Ue e,U,Ub bU Uc c: : 发射结、集电结反向偏置状态（两个背靠背截止二极管）三极管截止发射结、集电结反向偏置状态（两个背靠背截止二极管）三极管截止 3 3. .U Ub bUUe e,U,Ub bU Uc c 发射结正偏、集电结反偏状态（形成载流子运动的通路）三极管放大发射结正偏、集

8、电结反偏状态（形成载流子运动的通路）三极管放大三极管放大作用必备的条件三极管放大作用必备的条件 1.PNPN结条件结条件: 发射结正向偏置集电结反向偏以形成载流子运动的通路发射结正向偏置集电结反向偏以形成载流子运动的通路 2.载流子分配条件：载流子分配条件： 三个导电区特殊的处理，以确保三个导电区特殊的处理，以确保I Ic c与与I Ib b之间的比例关系之间的比例关系 音响技术基础安徽师范大学教育科学学院发射结正偏置：多数载流子扩散运动发射结正偏置：多数载流子扩散运动基区：基区： 空穴与电子复合和多数载流子继续的扩散空穴与电子复合和多数载流子继续的扩散 集电结反偏置：对基区中非平衡载流子运集

9、电结反偏置：对基区中非平衡载流子运动有加速作用使之快速越过集电结而形成动有加速作用使之快速越过集电结而形成载流子运动的通路载流子运动的通路三极管的三个导电区特殊处理的目的三极管的三个导电区特殊处理的目的 发射区杂质浓度高发射区杂质浓度高 产生很大的扩散载流子流产生很大的扩散载流子流基区薄并浓度低基区薄并浓度低 形成载流子继续扩散和复合的比例形成载流子继续扩散和复合的比例集电结面积大集电结面积大 扩散载流子继续并加速的运动扩散载流子继续并加速的运动讨论教材讨论教材36页题页题1-13：(a),(b),(e),(f)音响技术基础安徽师范大学教育科学学院 各电极的电流状况各电极的电流状况 电集极电流

10、电集极电流I IC C： I IC=I=ICN+I+ICBO IIC CIICN 基极电流基极电流 I IB B=I=IEP+I+IBN-I-ICBO IIBIIBN 发射极电流发射极电流： I IE=I=IEN+I+IEP IIE I IEN 三极管内部电流的关系三极管内部电流的关系 I IE = I = IC + I+ IB I IE I IC I IB 二、三极管内部电流分配关系二、三极管内部电流分配关系音响技术基础安徽师范大学教育科学学院 三极管电流放大系数三极管电流放大系数三极管共射电流放大系数三极管共射电流放大系数 =IC C/IB =IC/IB 三极管共基电流放大系数三极管共基电

11、流放大系数 =ICIE =iciE 共集电流放大系数共集电流放大系数 =I=IE/I/IB=(1+)I=(1+)IBIIB=(1+)=(1+) =I=IE/I/IB= (1+) I(1+) IBIIB= (1+)(1+) 三种电流放大系数的关系三种电流放大系数的关系 音响技术基础安徽师范大学教育科学学院复习与思考复习与思考 1.为什么三极管具有放大作用？为什么三极管具有放大作用？ 2 .预习教材预习教材1318页页 3.教材教材3537页：页： 题题1-10、题、题1-11、题、题1-13(c) (d) (g) (h) 音响技术基础安徽师范大学教育科学学院1.3.3 三极管的特性曲线三极管的特

12、性曲线 三极管的特性曲线包括输入特性三极管的特性曲线包括输入特性和输出特性曲线。和输出特性曲线。 输入特性曲线描述三极管输入输入特性曲线描述三极管输入端的电压端的电压V VBB与电流与电流I IB的关系的关系 输出特性描述了三极管输出端输出特性描述了三极管输出端的电压的电压U Uc cE E与电流与电流I Ic c的关系。的关系。 I IB = (V= (VBB-U-UD)/R)/Rb I Ic c = = I IB B U Uc cE E = V= Vcccc-I-Ic cR Rc c音响技术基础安徽师范大学教育科学学院一、输入特性曲线一、输入特性曲线 i iB B=f=f(UBE)|U)|

13、UCE=常数 U UCE=0 =0 时时 U UCE1V 1V 时时 三极管的集电结反偏，扩散的电三极管的集电结反偏，扩散的电子有吸引作用，基区中只有一子有吸引作用，基区中只有一 小部分载流子复合形成小部分载流子复合形成I IB，绝大，绝大部分到达集电区形成部分到达集电区形成I IC。在相同。在相同IBIB的条件下，需要更大的条件下，需要更大U UBE值，值，i iB特特性曲线向右移。性曲线向右移。 I IBUUBE 硅管：硅管：U UBE=0.6V=0.6V0.8V0.8V 锗管：锗管：U UBE=0.1V=0.1V0.3V0.3V 音响技术基础安徽师范大学教育科学学院 二、输出特性曲线二、

14、输出特性曲线 I IC=f(=f(UCE)I)IB= =常常数数 三极管内部两个三极管内部两个PN结将随结将随VBB和和VCC 相对值变化工作状态也将发生变化，使相对值变化工作状态也将发生变化，使三极管的输出端的电流、电压发生变化三极管的输出端的电流、电压发生变化 UBE0 UBC 0,U 0,UBC 0 0 发射结正偏集电发射结正偏集电 结正偏，三极管饱和结正偏，三极管饱和 I IB=I=IBS I IC=I=IBS UCEUCE0U UBE00，U UBC0 0 发射结正偏集电反偏，三极管放大发射结正偏集电反偏，三极管放大 I IB=I=Ib，I IC C= = I Ib b U UCE=

15、V=VCCCCIIRC音响技术基础安徽师范大学教育科学学院 三、三极管工作不同区域的特征三、三极管工作不同区域的特征截止区截止区 IB=0, ICICEO ， UCEVCC Si：ICEO1A Ge：ICEO几十几十A UCEVCC饱和区饱和区 IB=IBS, IC=ICS=IBS U UC CE E U UC Ceses 放大区放大区 I ICIIB I IC=I=IB I IB 对对I IC有控制作用控制作用 UCes UCE VCC音响技术基础安徽师范大学教育科学学院讨论教材讨论教材37页题页题1-14中的电路中的电路 （）图电路（）图电路 Ib =（2-0.7）/20=65（A） IC

16、 = 50 x65=3.25（mA） Uce =10- 3.25x2=3.5V 10 Uce 0.3 三极管处于放大状态三极管处于放大状态（c）图电路）图电路 Ib = （10-0.7）/20 = 465（A） IC = 50 x465 = 23.25（mA ） Uce=10 - 23.25x2= - 36.5V Uce 0.3 三极管处于深度饱和状态三极管处于深度饱和状态音响技术基础安徽师范大学教育科学学院1.3.4 三极管的主要参数三极管的主要参数一、电流放大系数一、电流放大系数共射电流放大系数共射电流放大系数 IC/IB ，=IC/IB 共基电流放大系数共基电流放大系数 IC/IE，=I

17、C /IE 与与二者之间的关系：二者之间的关系： =/(1+) 或或 =/(1) （详细推导见教材（详细推导见教材13页）页）二、反向饱和电流二、反向饱和电流集电极和基极之间的反向饱和电流集电极和基极之间的反向饱和电流ICBO 定义：在发射极定义：在发射极e开路时，集电极开路时，集电极c和基极和基极b之间的反向电流。之间的反向电流。 锗管：锗管：ICBO 几几A几十几十A，硅管：，硅管：ICBO几几nA 集电极和发射极之间的穿透电流集电极和发射极之间的穿透电流ICEO 定义：在基极定义：在基极b开路时，集电极开路时，集电极c和发射极和发射极e之间的电流之间的电流 ICEO=（1+）ICBO ICEO、ICBO值值越小越小，表明三极管的，表明三极管的质量越高质量越高。音响技术基础安徽师范大学教育科学学院1.3.4 三极管的主要参数三极管的主要参数 三、极限参数三、极限参数最大集电极电流最大集电极电流ICM 定义：定义：ICM为使为使值减小到额定值的值减小到额定值的3/2时集电极电流。时集电极电流。 要求要求 ICmaxUbbUeUcUbbUe；PNPPNP： UcUUcUbUeUe。U Ub电位居中即为电位居中即为b b极极2.2.发射结导通发射结导通U Ub与与UeUe之间为导通压降之间为导通压降, Ue, Ue与