l2能力提升-晶体管的认识和应用

1、 TS L2 能力提升 晶体管的认识和应用2015 Lenovo Internal. All rights reserved.TS L2 Junqiu Bao2016/02/242015 Lenovo Internal. All rights reserved.目录：晶体管的基本知识晶体管的原理晶体管的检测晶体管知识拓展晶体管的应用2015 Lenovo Internal. All rights reserved.晶体管的基本知识三极管三极管的种类：有PNP型和NPN型；硅管和锗管；大功率管和小功率管；高频管和低频管三极管用符号“Q”表示主要参数：电流放大倍数（共射直流电流放大倍数和交流电流放

2、大倍数）、集-基极反向截止电流、集-射极反向截止电流、集电极最大电流、集-射极反向击穿电压、集电极最大允许功耗。a.三极管的发射极是输入输出的公共点，称为共射接法，相应地还有共基、共集接法。共射直流电流放大倍数： 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IC，则交流电流放大倍数为：2015 Lenovo Internal. All rights reserved.晶体管的基本知识三极管主要参数 b.集-基极反向截止电流ICBO2015 Lenovo Internal. All rights reserved.晶体管的基本知识三极管主

3、要参数 c.集-射极反向截止电流ICEO2015 Lenovo Internal. All rights reserved.晶体管的基本知识三极管主要参数 d.集电极最大电流ICM 集电极电流IC上升会导致三极管的值的下降，当值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为ICM。 e.集-射极反向击穿电压 当集-射极之间的电压UCE超过一定的数值时，三极管就会被击穿。25C时基极开路时的击穿电压U(BR)CEO。2015 Lenovo Internal. All rights reserved.晶体管的基本知识三极管主要参数 f.集电极最大允许功耗PCM2015 Lenovo Internal.

4、All rights reserved.晶体管的基本知识三极管在电路中的符号：2015 Lenovo Internal. All rights reserved.三极管的认识：晶体管的基本知识2015 Lenovo Internal. All rights reserved.晶体管的基本知识三极管的规格国产三极管的型号命名有五部分组成： 第一部分用数字“3”表示三极管 第二部分用字母表示材料和极性 第三部分用字母表示类型 第四部分用数字表示序号 第五部分字母表示规格2015 Lenovo Internal. All rights reserved.晶体管的基本原理三极管基本结构 2015 Le

5、novo Internal. All rights reserved.晶体管的基本原理三极管基本结构 2015 Lenovo Internal. All rights reserved.晶体管的基本原理三极管的连接方式共发射极接法 共射级放大电路的电压和电流增益都大于1，输入电阻再三级阻态中居中，输出电阻和集电极电阻有关。适用于低频。共集电极接法 集电极放大电路只有电流放大作用，电压跟随作用。输入电阻高，输出电阻小频率特性好。共基极接法 共基极放大电路只有电压放大作用，电流更随作用。输入电阻小，输出电阻与集电极电阻有关。2015 Lenovo Internal. All rights rese

6、rved.晶体管的基本原理三极管电流放大原理2015 Lenovo Internal. All rights reserved.晶体管的基本原理三极管电流放大原理 2015 Lenovo Internal. All rights reserved.晶体管的基本原理三极管输入特性曲线2015 Lenovo Internal. All rights reserved.晶体管的基本原理三极管输出特性曲线2015 Lenovo Internal. All rights reserved.晶体管的检测三极管管脚识别检测： （三极管的管脚必须正确确认，否则接入电路后，不但不能正常工作，还会烧坏管子和其他电

7、路）判断基极B和管子类型：选择万用表“R*1K”档；用黑表笔接一管脚（假定其为B极），红表笔接另外两个管脚，测得两个电阻值：若两个电阻值均为小数值，则管子为NPN管，则黑表笔接的为B极，假定正确；若两个电阻值均为无穷大，则管子为PNP管，则黑表笔接的为B极，假定正确；若一个电阻值均为无穷大，另一个为小数值，则黑表笔假定为B极错误，需重新假定直到判断出B极；2015 Lenovo Internal. All rights reserved.晶体管的检测三极管管脚识别检测： （三极管的管脚必须正确确认，否则接入电路后，不但不能正常工作，还会烧坏管子和其他电路）识别集电极C和发射极E：常利用测量三极

8、管的电流放大系数判断2015 Lenovo Internal. All rights reserved.晶体管的检测三极管性能好坏的判断：检查三极管的两个PN结。我们以PNP管为例来说明，一只PNP型的三极管的结构相当于两只二极管，负极靠负极接在一起。我们首先用万用表R100或R1K挡测一下e与b之间和e与c之间的正反向电阻。当红表笔接b 时，用黑表笔分别接e和c应出现两次阻值小的情况。然后把接b 的红表笔换成黑表笔，再用红表笔分别接e和c，将出现两次阻值大的情况。被测三极管符合上述情况，说明这只三极管是好的。 测量三极管的放大性能：分别用表笔接三极管的c和e看一下万用表的指示数值，然后再c与

9、b间连接一只50-100K的电阻看指针向右摆动的多少，摆动越大说明这只管子的放大倍数越高。外接电阻也可以用人体电阻代替，即用手捏住b和c. 4、把两个夹子互夹并复位清零。2015 Lenovo Internal. All rights reserved.MOS管的基本知识按导电沟道可分为：P沟道和N沟道。按栅极电压幅值可分为：耗尽型栅-源电压Vgs为零时有一定漏极电流Id；增强型栅极电压Vgs为零时，漏极电流Id为零 。对于N（P）沟道器件，栅极电压大于（小于）零时才存在导电沟道功率MOSFET主要是N沟道增强型。晶体管知识拓展 2015 Lenovo Internal. All rights

10、 reserved.MOS管的基本知识功率MOSFET的结构：功率MOSFET的内部结构和1所示；其导通时只有一种极性的载流子（多子）参与导电，是单极型晶体管。但结构上有较大区别，小功率MOS管是横向导电器件，功率MOSFET大都采用垂直导电结构，又称为VMOSFET（Vertical MOSFET），大大提高了MOSFET器件的耐压和耐电流能力。晶体管知识拓展 2015 Lenovo Internal. All rights reserved.MOS管的基本知识上图是典型平面N沟道增强型MOSFET的剖面图： a.它用一块P型硅半导体材料作衬底； b.在其面上扩散了两个N型区； c.再在上面

11、覆盖一层二氧化硅(SiO2)绝缘层； d.最后在N区上方用腐蚀的方法做成两个孔，用金属化的方法分别在绝缘层上及两个孔内做成三个电极：G(栅极)、S(源极)及D(漏极)，如图所示。晶体管知识拓展 2015 Lenovo Internal. All rights reserved.MOS管的基本知识MOS管的主要参数电压： Vds : 漏-源极之间最大可以承受的电压120%*VIN(max) Vgs : 柵-源极之间最大可以承受的电压 Vgs(th): 使漏-源极之间开始有电流流过时的柵-源电压电流： Id : 在稳定条件下漏极能流过的最大电流 Idm : 漏极能流过的最大脉冲电流 Is : Mo

12、sfet关断时体二极管能流过的最大持续电流电阻 : Rds(on) : Mosfet导通时，漏-源极之间的电阻值晶体管知识拓展 2015 Lenovo Internal. All rights reserved.MOS管的基本知识MOS管的主要参数功率: Pd : Mosfet本身能夠承受的最大功耗电容： Cds : 漏-源极间电容 Cgs : 柵-源极间电容 Cgd : 柵-漏极间电容 Ciss : 输入电容 Cgd Cgs Coss：输出电容 Cgd Cds Crss : 反向转移电容 = Cds晶体管知识拓展 2015 Lenovo Internal. All rights reserv

13、ed.MOS管的基本知识MOS管的主要参数热阻： RthJA : 结点到环境的热阻 RthJC : 结点到外壳的热阻封裝: SC70, SOT-23, SO-8, TO252, TO263,Power 56晶体管知识拓展 2015 Lenovo Internal. All rights reserved.MOS管的工作原理要使增强型N沟道MOSFET工作，要在G、S之间加正电压VGS及在D、S之间加正电压VDS，则产生正向工作电流ID。改变VGS的电压可控制工作电流ID。若先不接VGS(即VGS0)，在D与S极之间加一正电压VDS，漏极D与衬底之间的PN结处于反向，因此漏源之间不能导电。如果在

14、栅极G与源极S之间加一电压VGS。此时可以将栅极与衬底看作电容器的两个极板，而氧化物绝缘层作为电容器的介质。当加上VGS时，在绝缘层和栅极界面上感应出正电荷，而在绝缘层和P型衬底界面上感应出负电荷(如图3)。这层感应的负电荷和P型衬底中的多数载流子(空穴)的极性相反，所以称为“反型层”，这反型层有可能将漏与源的两N型区连接起来形成导电沟道。晶体管知识拓展 2015 Lenovo Internal. All rights reserved.MOS管的工作原理当VGS电压太低时，感应出来的负电荷较少，它将被P型衬底中的空穴中和，因此在这种情况时，漏源之间仍然无电流ID；当VGS增加到一定值时，其感

15、应的负电荷把两个分离的N区沟通形成N沟道，这个临界电压称为开启电压(或称阈值电压、门限电压)，用符号VT表示(一般规定在ID10uA时的VGS作为VT)。当VGS继续增大，负电荷增加，导电沟道扩大，电阻降低，ID也随之增加，并且呈较好线性关系，如 右图所示。此曲线称为转换特性。因此在一定范围内可以认为，改变VGS来控制漏源之间的电阻，达到控制ID的作用。 晶体管知识拓展 2015 Lenovo Internal. All rights reserved.MOS管的工作原理增强型N沟道MOS管的特性曲线：晶体管知识拓展 2015 Lenovo Internal. All rights reserved.晶体管的应用 1.三极管在实际电路中大部分做开关使用，当控制信号的电压较低的时候，用三极管做开关，电流驱动管子开关2.MOS管在实际电路中大部分做开关使用，当控制信号的电压较高的时候，用MOS管做开关，压差驱动管子开关2015 Lenovo Internal. All rights r