第1章 半导体二极管和三极管2

1、1.3.1 晶体管的结构及类型晶体管的结构及类型1.3.2 晶体管的放大原理晶体管的放大原理1.3.3 晶体管的共射特性曲线晶体管的共射特性曲线1.3.5 晶体管的主要参数晶体管的主要参数1.3.6 温度对晶体管特性及参数的影响温度对晶体管特性及参数的影响1.3.4 晶体管的共基特性曲线晶体管的共基特性曲线BECBECIBIEICBECIBIEICNPN型型三 个 极三 个 极三 个 区三 个 区两个两个PN结结NNPPNP型型xI -自变量自变量 xO -因变量因变量 A为常数时为常数时xO与xI呈线性关系。呈线性关系。 当当xI是电路的输入信号，是电路的输入信号，xO是电路的输出信号时，是

2、电路的输出信号时，A就是就是电路的增益电路的增益（放大倍数）（放大倍数）。 IOAxx 传输特性曲线传输特性曲线EVBBRbRC共发射极电路共发射极电路)ICVBBmA AVUCEUBERbIBVCCV+RCBCII BCII 共发射极电路共发射极电路)ICVBBmA AVUCEUBERbIBVCCV+RC共射电路共射电路)iCVBBmA AVuCEuBERbiBVCCV+RC+uiNNPEVBBRbVCCRcCICBO扩散运动形成发射极电流扩散运动形成发射极电流IE复合运动形成基极电流复合运动形成基极电流IB漂移运动形成集电极电流漂移运动形成集电极电流IC因发射区多子浓度高因发射区多子浓度高

3、使大量电子从发射区使大量电子从发射区扩散到基区。扩散到基区。因基区薄且多子浓度低因基区薄且多子浓度低,使极少数扩散到基区的使极少数扩散到基区的电子与空穴复合。电子与空穴复合。少数载流少数载流子的运动子的运动基区空穴的基区空穴的扩散可忽略扩散可忽略因集电区面积大因集电区面积大,在外电场在外电场作用下大部分扩散到基区作用下大部分扩散到基区的电子漂移到集电区。的电子漂移到集电区。BIEIBIBNIEPICNIENICNNPEVBBRbVCCRcCICBOBIEIBIBNIEPICNIENIC1.IC受受IE控制，控制， 2. IC受受IE控制控制， 3.IB可控制可控制IC，4. IB可控制可控制I

4、C，5.内部结构：内部结构： 在发射区掺杂浓度高和集电在发射区掺杂浓度高和集电区结面积大的前提下，基区区结面积大的前提下，基区尺寸和掺杂浓度，决定电流尺寸和掺杂浓度，决定电流IB可以控制电流可以控制电流IC。4.外部条件：外部条件：发射结正偏集电结反偏保证发射结正偏集电结反偏保证可能放大。可能放大。ECII BCII ECII BCII 即管子各电极电压与电流的关系曲线。即管子各电极电压与电流的关系曲线。 重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线共射极共射极共集电极共集电极共基极共基极常数常数 CE)(BEBuufiuCE=0VuCE=0.5VuCE

5、 1V为什么为什么UCE增大曲线右移？增大曲线右移？为什么像为什么像PN结的伏安特性？结的伏安特性？为什么为什么UCE增大到一定值增大到一定值曲线右移就不明显了？曲线右移就不明显了？iB/ AuBE/V204060800.4 0.8O 为什么为什么 研究？研究？输入特性是非线性的。输入特性是非线性的。当当uCE1V时时,uCE对输入特性几乎无影响对输入特性几乎无影响, 输入曲线几乎重合。输入曲线几乎重合。对应于一个对应于一个iB就有一条就有一条iC随随uCE变化的曲线。变化的曲线。常数常数 B)(CECiufiiB=020 A40 A60 A80 A100 A36iC(mA )1234uCE(

6、V)912O40 A是常数吗？什么是理想晶体管？什么情况下是常数吗？什么是理想晶体管？什么情况下 ? 为什么为什么uCE较小时较小时iC随随uCE变变化很大？为什么进入放大状态化很大？为什么进入放大状态曲线几乎是横轴的平行线？曲线几乎是横轴的平行线？B1i C1i 常常量量 CEBCUii 常数常数 B)(CECiufiiB=020 A40 A60 A80 A100 A36iC(mA )1234uCE(V)912O40 AB2i C2i iB=020 A40 A60 A80 A100 A36iC(mA )1234uCE(V)912O放大区放大区常数常数 B)(CECiufib. iC=iB ，

7、c. iC与与uCE无关。无关。iC几乎仅仅决定于电流几乎仅仅决定于电流iB,可可将输出回路等效为电流将输出回路等效为电流iB 控制的电流源控制的电流源iC 。O常数常数 B)(CECiufiO 常数常数 B)(CECiufic. uCE增大增大， iC 增大。增大。基本关系基本关系)1(TBEESE UueIi 随着随着uCB的增加，外加电的增加，外加电压增强了集电结内电场，集压增强了集电结内电场，集电结收集载流子能力增强，电结收集载流子能力增强，使得在同样的使得在同样的uBE下，下，iE略有略有增加，特性曲线左移。增加，特性曲线左移。 常常数数 CBBEE)(uufiuBEuCB iE=0

8、时，内部载流子时，内部载流子运动示意图如下图所示。运动示意图如下图所示。常数常数 ECBC)(iufiuBEuCBuCB= -uDiC= -iD坐标变换后坐标变换后 iE=0时，若将集电时，若将集电结看作一个二极管，结看作一个二极管，则此时二极管上电则此时二极管上电压与电流关系为下压与电流关系为下图所示：图所示： iE 0时时,发射结正偏发射结正偏, ,发射区发射区向基区注入载流子，向基区注入载流子，从而集从而集电区收集到大量载流子，形电区收集到大量载流子，形成较大的集电极电流。成较大的集电极电流。常常数数 ECBC)(ivfi 改变发射结正偏电压，则改变发射结正偏电压，则有不同的有不同的iB

9、和和iE,从而导致不从而导致不同的同的iC。BC_II BCii 直流参数：直流参数： 、 、ICBO、 ICEO 交流参数：交流参数： 、fT（使（使 1的信号频率）的信号频率） 极限参数：极限参数：ICM、PCM、U（BR）CEO EC_II ECii 1)1(EC ii集电极基极间反向截止电流集电极基极间反向截止电流ICBO A+VCC集电极发射极间的反向穿透电流集电极发射极间的反向穿透电流 AICEOIB=0+ 当当ICBO和和ICEO很小时很小时 、 ，可以不加区分。，可以不加区分。 U(BR)CBO :发射极开路时的集电结反向击穿电压。发射极开路时的集电结反向击穿电压。U(BR)

10、EBO:集电极开路时发射结的反向击穿电压。集电极开路时发射结的反向击穿电压。U(BR)CEO :基极开路时集基极开路时集-射极间的击穿电压。射极间的击穿电压。U(BR)CBOU(BR)CEOU(BR) EBO安全工作区安全工作区iCuCEOU(BR)CEOICM过过损损耗耗区区参参 数数型型 号号 PCM mW ICM mAVR CBO VVR CEO VVR EBO V IC BO A f T MHz3AX31D 125 125 20 12 6* 83BX31C 125 125 40 24 6* 83CG101C 100 30 450.1 1003DG123C 500 50 40 300.3

11、53DD101D 5A 5A 300 2504 2mA3DK100B 100 30 25 15 0.1 3003DKG23 250W 30A 400 325 8注：注：*为为 f 从材料上分类：锗晶体管从材料上分类：锗晶体管 硅晶体管硅晶体管从工作电流大小分类：小功率管从工作电流大小分类：小功率管 中功率管中功率管 大功率管大功率管从工作频率分类：低频管从工作频率分类：低频管 高频管高频管 超高频管超高频管从封装形式分类：塑封管从封装形式分类：塑封管 金属封装管金属封装管从用途分类：放大管从用途分类：放大管 开关管开关管Y220VA+-R101AY0+UCC-UBBARKRBRCYT 1 0饱

12、和饱和逻辑表达式：逻辑表达式：Y=A“0”10“1”“0”“1”AY逻辑符号逻辑符号1AY有有“0”出出“1”，全，全“1”出出“0”&ABCY&ABC00010011101111011001011101011110ABYCY=A B C1Y T5Y R3R5AB CR4R2R1 T3 T4T2+5V T1E2E3E1B1C1 T5Y R3R5AB CR4R2R1 T3 T4T2+5V T1“1”(3.6V)4.3V钳位钳位2.1V“0”(0.3V)1VE2E3E1BC输入全高输入全高“1”,输出为低输出为低“0”0.7V0.3VE2E3E1BC T5Y R3R5AB CR4R

13、2R1 T3 T4T2+5V T11V(0.3V)“1”“0”输入有低输入有低“0”输出为高输出为高“1” 流过流过 E结的电结的电流为正向电流流为正向电流VY 5-0.7-0.7 =3.6V5V(3）型号）型号74LS00 的的TTL门电路芯片（四门电路芯片（四2输入与非门输入与非门)&1413121110 9 8 1 2 3 4 5 6 7 &外形外形VCC: +5V电源电源GND:地地管脚管脚控制端控制端 DE T5Y R3R5AB R4R2R1 T3 T4T2+5V T1=1=0控制端控制端 DE T5Y R3R5AB R4R2R1 T3 T4T2+5V T11V1V输输出出高高阻阻0E 1E ABY 功能表功能表使能