电子技术基础第五章晶体管

1、电子技术基础第五章晶体管第1页，共38页，2022年，5月20日，4点22分，星期五1概述2晶体管的结构和符号3几种特殊的晶体管 晶体管第2页，共38页，2022年，5月20日，4点22分，星期五2 5.1 概述晶体管（transistor）是一种固体半导体器件，可以用于检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制和许多其它功能。晶体管作为一种可变开关，基于输入的电压，控制流出的电流，因此晶体管可做为电流的开关，和一般机械开关（如Relay、switch）不同处在于晶体管是利用电讯号来控制，而且开关速度可以非常之快，在实验室中的切换速度可达100GHz以上。第3页，共38页，2022年，5月20日，

2、4点22分，星期五3第4页，共38页，2022年，5月20日，4点22分，星期五4第5页，共38页，2022年，5月20日，4点22分，星期五5第6页，共38页，2022年，5月20日，4点22分，星期五6第7页，共38页，2022年，5月20日，4点22分，星期五7 1947年12月，美国贝尔实验室的肖克利、巴丁和布拉顿组成的研究小组，研制出一种点接触型的锗晶体管。晶体管的问世，是20世纪的一项重大发明，是微电子革命的先声 。 1956年，肖克利、巴丁、布拉顿三人，因发明晶体管 ， 同时荣获诺贝尔物理学奖。 晶体管的历史第8页，共38页，2022年，5月20日，4点22分，星期五8晶体管的发

3、展历史STEP 07STEP 06STEP 051978年，英特尔发布了第一款16位处理器8086，2.9万STEP 042002年1月：英特尔奔腾4处理器推出，5500万个 STEP 032005年5月26日：英特尔奔腾D处理器含有2.3亿个STEP 02英特尔酷睿2双核、四核处理器 5.8亿STEP 011947年12月16日 晶体管1953年：第一个采用晶体管，即助听器。1971年：英特尔发布了其第一个微处理器4004 ，2000多个第9页，共38页，2022年，5月20日，4点22分，星期五9英特尔酷睿i7处理器第10页，共38页，2022年，5月20日，4点22分，星期五10含30亿

4、晶体管的GF110核心第11页，共38页，2022年，5月20日，4点22分，星期五11晶体管替代电子管第12页，共38页，2022年，5月20日，4点22分，星期五121904年，世界上第一只电子管在英国物理学家弗莱明的手下诞生了。弗莱明为此获得了这项发明的专利权。人类第一只电子管的诞生，标志着世界从此进入了电子时代。 早期应用于电视机、收音机扩音机等电子产品中，近年来逐渐被半导体材料制作的放大器和集成电路取代，但目前在一些高保真的音响器材中，仍然使用低噪声、稳定系数高的电子管作为音频功率放大器件 。第13页，共38页，2022年，5月20日，4点22分，星期五13由于电子管体积大、功耗大、

5、发热厉害、寿命短、电源利用效率低、结构脆弱而且需要高压电源的缺点，现在它的绝大部分用途已经基本被晶体管所取代。但是电子管负载能力强，线性性能优于晶体管，在高频大功率领域的工作特性要比晶体管更好，所以仍然在一些地方（如大功率无线电发射设备）继续发挥着不可替代的作用。 第14页，共38页，2022年，5月20日，4点22分，星期五14按材料可分为：硅材料晶体管，锗材料晶体管。按极性可分为：锗NPN型晶体管、锗PNP晶体管、硅NPN型晶体管和硅PNP型晶体管。 扩散型晶体管、合金型晶体管和平面型晶体管。 晶体管的分类按半导体材料和极性分类按结构及制造工艺分类第15页，共38页，2022年，5月20日

6、，4点22分，星期五15小功率晶体管中功率晶体管大功率晶体管 按电流容量分类按工作频率分类低频晶体管高频晶体管超高频晶体管等。 按封装结构分类金属封装晶体管、塑料封装晶体管、玻璃壳封装晶体管、表面封装晶体管陶瓷封装晶体管等。 第16页，共38页，2022年，5月20日，4点22分，星期五16低噪声放大晶体管、中高频放大晶体管、低频放大晶体管、开关晶体管、达林顿晶体管、高反压晶体管、带阻晶体管、带阻尼晶体管、微波晶体管、光敏晶体管和磁敏晶体管等 。按功能和用途分类第17页，共38页，2022年，5月20日，4点22分，星期五175.2晶体管结构和符号NPN型晶体管ecb符号集电区集电结基区发射结

7、发射区集电极 c基极 b发射极 eNNP第18页，共38页，2022年，5月20日，4点22分，星期五18PNP型晶体管集电区集电结基区发射结发射区集电极 c发射极 e基极 bcbe符号NNPPN第19页，共38页，2022年，5月20日，4点22分，星期五19晶体管共发射级特性1输入特性曲线+-bce共射极放大电路UBBUCCuBEiCiB+-uCEuCE = 0VuBE /VuCE = 0VuCE 1VuBE /V第20页，共38页，2022年，5月20日，4点22分，星期五20+-bce共射极放大电路UBBUCCuBEiCiB+-uCE2输出特性曲线第21页，共38页，2022年，5月2

8、0日，4点22分，星期五211直流电流放大系数直流电流放大系数也称静态电流放大系数或直流放大倍数，是指在静态无变化信号输入时，晶体管集电极电流IC与基极电流IB的比值，一般用hFE或表示。 晶体管的主要参数=（ICICEO）/IBIC / IB第22页，共38页，2022年，5月20日，4点22分，星期五222交流电流放大系数hFE或既有区别又关系密切，两个参数值在低频时较接近，在高频时有一些差异。 交流电流放大系数也称动态电流放大系数或交流放大倍数，是指在交流状态下，晶体管集电极电流变化量IC与基极电流变化量IB的比值，一般用hfe或表示。 =iC/iB第23页，共38页，2022年，5月2

9、0日，4点22分，星期五233耗散功率通常将耗散功率PCM小于1W的晶体管称为小功率晶体管，PCM等于或大于1W、小于5W的晶体管被称为中功率晶体管，将PCM等于或大于5W的晶体管称为大功率晶体管。 耗散功率也称集电极最大允许耗散功率PCM，是指晶体管参数变化不超过规定允许值时的最大集电极耗散功率。 PCM= iCuCE 第24页，共38页，2022年，5月20日，4点22分，星期五244特征频率fT晶体管的工作频率超过截止频率f或f时，其电流放大系数值将随着频率的升高而下降。特征频率是指值降为1时晶体管的工作频率。 将特征频率fT小于或等于3MHz的晶体管称为低频管，将fT大于或等于30MH

10、z的晶体管称为高频管，将fT大于3MHz、小于30MHz的晶体管称为中频管。 第25页，共38页，2022年，5月20日，4点22分，星期五255最高振荡频率fM最高振荡频率是指晶体管的功率增益降为1时所对应的频率。 通常，高频晶体管的最高振荡频率低于共基极截止频率f，而特征频率fT则高于共基极截止频率f、低于共集电极截止频率f。 第26页，共38页，2022年，5月20日，4点22分，星期五266集电极最大电流ICM集电极最大电流是指晶体管集电极所允许通过的最大电流。当晶体管的集电极电流IC超过ICM时，晶体管的值等参数将发生明显变化，影响其正常工作，甚至还会损坏。 第27页，共38页，20

11、22年，5月20日，4点22分，星期五277最大反向电压最大反向电压是指晶体管在工作时所允许施加的最高工作电压。它包括集电极发射极反向击穿电压、集电极基极反向击穿电压和发射极基极反向击穿电压。 第28页，共38页，2022年，5月20日，4点22分，星期五288集电极基极之间的反向电流ICBOICBO也称集电结反向漏电电流，是指当晶体管的发射极开路时，集电极与基极之间的反向电流。ICBO对温度较敏感，该值越小，说明晶体管的温度特性越好。 第29页，共38页，2022年，5月20日，4点22分，星期五299集电极发射极之间的反向击穿电流ICEOICEO是指当晶体管的基极开路时，其集电极与发射极之

12、间的反向漏电电流，也称击穿电流。此电流值越小，说明晶体管的性能越好。 第30页，共38页，2022年，5月20日，4点22分，星期五30晶体管的性能测试选用欧姆档的R*100（或R*1K）档，先用红表笔接一个管脚，黑表笔接另一个管脚，可测出两个电阻值，然后再用红表笔接另一个管脚，重复上述步骤，又测得一组电阻值，这样测3次，其中有一组两个阻值都很小的，对应测得这组值的红表笔接的为基极，且管子是PNP型的；反之，若用黑表笔接一个管脚，重复上述做法，若测得两个阻值都小，对应黑表笔为基极，且管子是NPN型的。 1判别基极和管子的类型第31页，共38页，2022年，5月20日，4点22分，星期五31因为

13、三极管发射极和集电极正确连接时大（表针摆动幅度大），反接时就小得多。因此，先假设一个集电极，用欧姆档连接，（对NPN型管，发射极接黑表笔，集电极接红表笔）。测量时，用手捏住基极和假设的集电极，两极不能接触，若指针摆动幅度大，而把两极对调后指针摆动小，则说明假设是正确的，从而确定集电极和发射极。 2判别集电极第32页，共38页，2022年，5月20日，4点22分，星期五323电流放大系数的估算 选用欧姆档的R*100（或R*1K）档，对NPN型管，红表笔接发射极，黑表笔接集电极，测量时，只要比较用手捏住基极和集电极（两极不能接触），和把手放开两种情况小指针摆动的大小，摆动越大，值越高。 第33页

14、，共38页，2022年，5月20日，4点22分，星期五331光敏晶体管 光敏晶体管原称光电三极管。光敏晶体管是靠光的照射强弱来控制电流的器件。它可以等效看作一个光敏二极管与一只晶体管的结合，所以它具有放大作用，5.2几种特殊的晶体管第34页，共38页，2022年，5月20日，4点22分，星期五34 光敏晶体管的检测可从外观上检查，靠近管键（凸起）或较长的一个引脚是发射极e，离管键较远或较短的另一引脚是集电极c。第35页，共38页，2022年，5月20日，4点22分，星期五352互补、达林顿大功率晶体管“达林顿”是指两个三极管在一起的组合方式，这种组合方式有4种，NPN管和NPN管、PNP管和PNP管、NPN管和PNP管、PN