晶体三极管讲述学习教案

1、会计学1晶体晶体(jngt)三极管讲述三极管讲述第一页，共25页。晶体三极管：是一种利用输入电流控制输出电流的电流控制型器件。晶体三极管：是一种利用输入电流控制输出电流的电流控制型器件。 特点特点(tdin)：管内有两种载流子参与导电。：管内有两种载流子参与导电。特点特点(tdin)(tdin)：有三个电极，故称三极管。：有三个电极，故称三极管。 图图2.1.1三极管外形三极管外形三极管的结构、分类和符号三极管的结构、分类和符号 一、晶体三极管的基本结构一、晶体三极管的基本结构1.1.三极管的外形三极管的外形第1页/共24页第二页，共25页。N+NP集电结集电结Jc发射结发射结JeP+NP 三

2、极管内部结构特点三极管内部结构特点: :发射区高掺杂发射区高掺杂; ;基区很薄基区很薄; ;集电结面积大集电结面积大第2页/共24页第三页，共25页。一、晶体一、晶体(jngt)三极管三极管 (transistor) 1. 晶体三极管的结构(jigu)和符号 结构：晶体三极管2个PN结3根金属导线 NPN 型PNP 型第3页/共24页第四页，共25页。发射结 Ube 和 集电结 Ucb 发射极e (emitter)基极(j j)b (base)集电极c (collector)三个极：三个区：发射区基区和集电区 二个结：b bb be ee ec cc c第4页/共24页第五页，共25页。1由于

3、基区很薄且掺杂浓度小由于基区很薄且掺杂浓度小, ,电子电子(dinz)(dinz)在基区扩散的数量远远大于复合的数量。即：在基区扩散的数量远远大于复合的数量。即：ICIB 或或 ICIB2当基极电路由于外加电压或电阻改变而引起当基极电路由于外加电压或电阻改变而引起IB的微小变化时，必定使的微小变化时，必定使IC发生较大的变化。即三极管的基极电流对集电极电流具有控制作用。发生较大的变化。即三极管的基极电流对集电极电流具有控制作用。复合与扩散到集电区的电子数目满足复合与扩散到集电区的电子数目满足(mnz)统计学规律统计学规律第5页/共24页第六页，共25页。箭头：表示发射结加正向电压时的电流箭头：

4、表示发射结加正向电压时的电流(dinli)方向。方向。文字符号：文字符号：V 图图2.1.3 三极管符号三极管符号二、晶体二、晶体(jngt)三极管的符号三极管的符号第6页/共24页第七页，共25页。College of Physics Science & TechnologyYANGZHOU UNIVERSITYCHINA第7页/共24页第八页，共25页。2国产国产(guchn)三极管命名法：见电子线路三极管命名法：见电子线路P249附录二。附录二。三、晶体三、晶体(jngt)三极管的分类三极管的分类1三极管有多种分类三极管有多种分类(fn li)方法。方法。按内部结构分：按内部结构

5、分：有有 NPN型和型和PNP型管；型管；按工作频率分：按工作频率分：有低频和高频管；有低频和高频管；按功率分：按功率分：有小功率和大功率管；有小功率和大功率管；按用途分：按用途分：有普通管和开关管；有普通管和开关管；按半导体材料分：按半导体材料分：有锗管和硅管等等。有锗管和硅管等等。例如：例如：3DG表示高频小功率表示高频小功率NPN型硅三极管；型硅三极管； 3CG表示高频小功率表示高频小功率PNP型硅三极管；型硅三极管； 3AK表示表示PNP型开关锗三极管等。型开关锗三极管等。第8页/共24页第九页，共25页。 三极管工作在放大状态的外部条件是：发射结加正向三极管工作在放大状态的外部条件是

6、：发射结加正向(zhn xin)电压，集电结加反向电压。电压，集电结加反向电压。三极管的工作电压和基本连接三极管的工作电压和基本连接(linji)方式方式一、晶体一、晶体(jngt)三极管的工作电压三极管的工作电压 三极管的基本作用三极管的基本作用是放大电信号。是放大电信号。第9页/共24页第十页，共25页。图三极管电源图三极管电源(dinyun)的接法的接法V为三极管为三极管GC为集电极电源为集电极电源GB为基极电源，又称偏置电源为基极电源，又称偏置电源Rb为基极电阻为基极电阻Rc为集电极电阻。为集电极电阻。 第10页/共24页第十一页，共25页。 有三种有三种(sn zhn)基本连接方式：

7、共发射极、共基极和共集电极接法。最常用的是共发射极接法。基本连接方式：共发射极、共基极和共集电极接法。最常用的是共发射极接法。二、晶体二、晶体(jngt)三极管在电路中的基本连接方式三极管在电路中的基本连接方式如图所示：如图所示：第11页/共24页第十二页，共25页。测量测量(cling)电路如图电路如图三极管内电流的分配和放大三极管内电流的分配和放大(fngd)作用作用一、电流一、电流(dinli)分配关系分配关系动画动画 三极管的电流分配关系三极管的电流分配关系第12页/共24页第十三页，共25页。电流电流(dinli)分配和放大原理分配和放大原理 我们通过实验来说明晶体管的放大原理和其中

8、的电流分配，实验电路采用共发射极接法，发射极是基极电路和集电极电路的公共端。实验中用的是我们通过实验来说明晶体管的放大原理和其中的电流分配，实验电路采用共发射极接法，发射极是基极电路和集电极电路的公共端。实验中用的是 NPN 型管，为了使晶体管具有放大作用，电源型管，为了使晶体管具有放大作用，电源 EB 和和 EC 的极性必须使发射结上加正向电压的极性必须使发射结上加正向电压(diny)(正向偏置正向偏置)，集电结加反向电压，集电结加反向电压(diny)(反向偏置反向偏置)。mA AVVmAICECIBIERB+UBE +UCE EBCEB3DG100 设设 EC = 6 V，改变可变电阻，改

9、变可变电阻 RB，则基极电流，则基极电流(dinli) IB、集电极电流、集电极电流(dinli) IC 和发射极电流和发射极电流(dinli) IE 都发生变化，测量结果如下表：都发生变化，测量结果如下表：基极电路基极电路集电极电路集电极电路第13页/共24页第十四页，共25页。IB/mA00.020.040.060.080.10IC/mA 0.0010.701.502.303.103.95IE/mA0.0010.721.542.363.184.05晶体管电流晶体管电流(dinli)测量数据测量数据结论：结论：( (1) )BCEIII 符合基尔霍夫定律符合基尔霍夫定律(2) IC (2)

10、IC 和和 IE IE 比比 IB IB 大得多。从第三列和第四列的数据大得多。从第三列和第四列的数据(shj)(shj)可得可得, 5 .3704. 050. 1BC II 3 .3806. 030. 2BC II 这就是晶体管的电流放大作用。这就是晶体管的电流放大作用。 称为共发射极静态电流称为共发射极静态电流( (直流直流) )放大系数。电流放大作用还体现在放大系数。电流放大作用还体现在基极电流的少量变化基极电流的少量变化 IB 可以引起集电极电流较大的变化可以引起集电极电流较大的变化 IC 。 4002. 080. 004. 006. 050. 130. 2BC II 式中，式中， 称

11、为动态电流称为动态电流(dinli)(交流交流)放大系数放大系数第14页/共24页第十五页，共25页。 (3) (3)当当 IB = 0( IB = 0(将基极将基极(j j)(j j)开路开路) )时，时，IC = ICEOIC = ICEO，表中，表中 ICEO 0.001 mA = 1 ICEO 0.001 mA = 1 A A。 (4) (4)要使晶体管起放大作用，发射结必须正向偏置，发射区才可向基区发射电子；而集电结必须反向要使晶体管起放大作用，发射结必须正向偏置，发射区才可向基区发射电子；而集电结必须反向(fn xin)(fn xin)偏置，集电区才可收集从发射区发射过来的电子。偏

12、置，集电区才可收集从发射区发射过来的电子。 下图给出了起放大下图给出了起放大(fngd)作用时作用时 NPN 型和型和 PNP 型晶体管中电流实际方向和发射结与集电结的实际极性。型晶体管中电流实际方向和发射结与集电结的实际极性。+ UBE ICIEIB CT E B +UCE NPN 型晶体管型晶体管+ UBE IBIEIC CT EB +UCE PNP 型晶体管型晶体管第15页/共24页第十六页，共25页。 ICEO越小，三极管温度越小，三极管温度(wnd)稳定性越好。硅管的温度稳定性越好。硅管的温度(wnd)稳定性比锗管好。稳定性比锗管好。说说 明：明：1. . 时，时， 。0EICBOB

13、CIIICBOICBOI 称为集电极称为集电极基极反向饱和电流，见图基极反向饱和电流，见图2.1.7(a) 。一般。一般 很小，与温度有关。很小，与温度有关。CEOECIII0BI2. 时，时， 。CEOI 称为集电极称为集电极发射极反向电流，又叫发射极反向电流，又叫穿透电流穿透电流，见图见图2.1.7(b)。第16页/共24页第十七页，共25页。结论结论(jiln)：CIBI 1三极管的电流放大作用三极管的电流放大作用基极电流基极电流 微小的变化，引起集电极电流微小的变化，引起集电极电流 较大变化。较大变化。 2直流电流放大系数直流电流放大系数 表示三极管放大直流电流的能力表示三极管放大直流

14、电流的能力 (2.1.3)BCII_ 3交流电流放大系数交流电流放大系数 表示三极管放大交流电流的能力。工作于动态的三极管，真正的信号是叠加在直流上的交流信号。基极电流的变化量为表示三极管放大交流电流的能力。工作于动态的三极管，真正的信号是叠加在直流上的交流信号。基极电流的变化量为 IB，相应的集电极电流变化为，相应的集电极电流变化为 IC，则，则交流电流放大倍数交流电流放大倍数为：为： (2.1.4)BIIC第17页/共24页第十八页，共25页。结论结论(jiln)：4通常通常 ， ，所以可表示为，所以可表示为 (2.1.5)BCIIBCII考虑考虑ICEO，则，则 (2.1.6)CEOBC

15、III第18页/共24页第十九页，共25页。例：例：UCE=6V时时：IB =40 A,IC =1.5mA；IB =60 A,IC =2.3mA。5 .3704. 05 . 1_BCII4004. 006. 05 . 13 . 2BCII在以后的计算中，一般作近似处理：在以后的计算中，一般作近似处理： =下一页上一页首 页第19页/共24页第二十页，共25页。 电流电流(dinli)(dinli)放大原理放大原理BECNNPEBRBECIE基区空穴基区空穴向发射区向发射区的扩散可的扩散可忽略。忽略。IBE进入进入P区的电区的电子少部分与基子少部分与基区的空穴复合区的空穴复合，形成，形成(xng

16、chng)电流电流IBE ，多，多数扩散到集电数扩散到集电结。结。发射结发射结正偏，正偏，发射区发射区电子不电子不断断(bdun)向基向基区扩散区扩散，形成，形成发射极发射极电流电流IE。第20页/共24页第二十一页，共25页。BECNNPEBRBECIE集电结反偏，有集电结反偏，有少子形成的反向少子形成的反向(fn xin)电流电流ICBO。ICBOIC=ICE+ICBO ICEIBEICE从基区扩从基区扩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(pio y)进入集电进入集电结而被收结而被收集，形成集，形成ICE。第21页/共24页第二十二页，共25页。IB=IBE-ICBO IBEIBBECNNPEBRBECIEICBOICEIC=ICE+ICBO ICEIBE第22页/共24页第