模电双极型三极管

模电课件双极型三极管第1页，共16页，2023年，2月20日，星期一半导体三极管晶体管(transistor)双极型三极管或简称三极管制作材料：分类：它们通常是组成各种电子电路的核心器件。双极结型三极管又称为：硅或锗NPN型PNP型下页上页首页2第2页，共16页，2023年，2月20日，星期一一、三极管的结构三个区发射区：杂质浓度很高基区：杂质浓度低且很薄集电区：无特别要求发射结集电结集电区基区发射区cbeNPN型三极管的结构和符号两个PN结发射结集电结三个电极发射极

e基极

b集电极

c集电极

ccollector基极

bbase发射极

eemitterNPN下页上页首页3第3页，共16页，2023年，2月20日，星期一RbRcVBBVCCecb发射极电流二、三极管中载流子的运动和电流分配关系发射:发射区大量电子向基区发射。2.复合和扩散：电子在基区中复合扩散。3.收集：将扩散过来的电子收集到集电极。同时形成反向饱和电流ICBO。IEICIBICNIENIBNICBO集电极电流基极电流下页上页首页动画4第4页，共16页，2023年，2月20日，星期一RbRcVBBVCCecbIEICIBICNIENIBNICBOIC

=

ICn+

ICBOIE

=

ICn+

IBnIC

=αIE+

ICBO当ICBO

<<IC时，可得≈ICIEαIEn

=

ICn+

IBnIE

=

IEnIE

=

IC+

IB下页上页将代入IC

=

ICn+

ICBO得ICnα=IE通常将定义为共基直流电流放大系数。首页5第5页，共16页，2023年，2月20日，星期一β≈ICIBIE

=

IC+

IBIC

=αIE+

ICBO代入得IC

=αα1-

IB+α1-

1ICBOβ=αα1-令可得IC

=βIB+（1+）ICBOβIC

=βIB+ICEO当ICEO

<<

IC时，可得β称为共射直流电流放大系数。ICEO

=（

1+β）ICBOIE=IC+IBIC

≈βIBIE=（1+β）IBICEO称为穿透电流。下页上页首页6第6页，共16页，2023年，2月20日，星期一各参数含义：：共基直流电流放大系数。：共射直流电流放大系数。α=ICnIEICEO=（1+）ICBOβ：集电极与发射极间穿透电流。β=ΔiCΔiBα=ΔiCΔiE：共基交流电流放大系数。：共射交流电流放大系数。β1+βα

=β=α1-αα

和β满足或β=IC-

ICEOIB≈ICIB下页上页首页7第7页，共16页，2023年，2月20日，星期一三、三极管的特性曲线1.输入特性iB=f（uBE）uCE=

常数uCE=0VuCE=2V当uCE大于某一数值后，各条输入特性十分密集，通常用uCE

>1时的一条输入特性来代表。uBE/ViB/μAO

三极管的输入特性下页上页uBEiB+-uCE=0VBBRbbec

三极管的输入回路首页8第8页，共16页，2023年，2月20日，星期一2.输出特性iC/mAOuCE/ViB=80μА6040200iC=f(uCE)iB=常数饱和区放大区截止区：iB≤0的区域，iC

≈0，发射结和集电结都反偏。3.

饱和区：发射结和集电结都正偏，uCE较小，iC

基本不随iB

而变化。当uCE=uBE时，为临界饱和；当uCE<uBE

时过饱和。截止区下页上页首页动画2.

放大区：发射结正偏，集电结反偏ΔiC=βΔiB

9第9页，共16页，2023年，2月20日，星期一发射结反向偏置,集电结反向偏置,三极管工作在截止区,可调换

VBB极性。发射结反向偏置,三极管工作在截止区,可调换

VCC极性,或将VT更换为PNP型。两PN结均正偏,三极管工作在饱和区。[例1.3.1]判断图示各电路中三极管的工作状态。0.7VVT0.3V下页上页RbRcVCCVBBVTRbRcVCCVT首页10第10页，共16页，2023年，2月20日，星期一VBB=iBRb+uBEiBiCiB

=

46.5

μAβiB

=

2.3mA假设三极管饱和，UCES=0.3

V则ICS=VCC-UCESRc=4.85

mAβiB

<ICS假设不成立，三极管工作在放大区。或者iC=βiB

=

2.3mAuCE=VCC-iCRc=5.4

V发射结正偏集电结反偏，三极管工作在放大区。下页上页RbRcVCCVBBVT2k200k10V10Vβ=50首页11第11页，共16页，2023年，2月20日，星期一VBB=iBRb+uBEiBiCiB

=

465

μAβiB

=

23mA假设三极管饱和，UCES=0.3

V则ICS=VCC-UCESRc=4.85

mAβiB

>ICS假设成立，三极管工作在饱和区。或者iC=βiB

=

23mAuCE=VCC-iCRc=-36

V发射结正偏集电结正偏，三极管工作在饱和区。下页上页RbRcVCCVBBVT2kΩ20kΩ10V10Vβ=50首页12第12页，共16页，2023年，2月20日，星期一四、三极管的主要参数2.反向饱和电流β=ΔiCΔiBβ≈ICIB共基直流电流放大系数αα=ΔiCΔiE共基电流放大系数αα=ICIEβ共射直流电流放大系数集电极和基极之间的反向饱和电流ICBO集电极和发射极之间的穿透电流

ICEOICEO=（1+）ICBOβ两者满足1.电流放大系数共射电流放大系数β下页上页首页13第13页，共16页，2023年，2月20日，星期一3.极限参数a.集电极最大允许电流

ICMiC/mAOuCE/V三极管的安全工作区过流区集射反向击穿电压U(BR)CEO集基反向击穿电压U(BR)CBOiCuCE=PCM过压区安全工作区ICM过损耗区U(BR)CEOc.极间反向击穿电压b.集电极最大允许耗散功率

PCM下页上页首页14第14页，共16页，2023年，2月20日，星期一下页上页五、PNP型三极管PNP型三极管的放大原理与NPN型基本相同，但外加电源的极性相反。首页VBBuiRbRcVT+-uOVCCVBBuiRbRcVT+-uOVCC15第15页，共16页，2023年，2月20日，星期一在由PNP型三极管组成的放大电路中，三极管中各极电流和电压的实际方向如图(a)所示，根据习惯三极管中电流和电压的规定正方向如图(b)所示。UCE

UBE

IE

IC

IB

cbe(-)

(+)

(+)

(-)

(a)UCE

UBE

IE

IC

IB

cb