电工电子技术课件 5-3半导体三极管

5.3半导体三极管第五章半导体器件一、三极管结构及分类1.结构

半导体三极管是组成各电子电路的核心器件，是由两个PN结、三个电极构成的，又称为双极型晶体管。不论是NPN型还是PNP型晶体管，都有三个区：发射区、基区、集电区，基区很薄且浓度低，发射区参杂浓度很大，集电结面积大。分别从三个区引出三个电极：发射极e、基极b、集电极c。两个PN结分别为发射区与基区的发射结和集电区与基区的集电结。箭头方向表示发射结加正向电压时的电流方向。5.3半导体三极管第五章半导体器件一、三极管结构及分类2.分类

晶体管的种类很多，可按以下几种进行分类；按照工作频率的不同，可分为高频管和低频管；按照功率的不同，可分为小功率管和大功率管；按照半导体材料的不同分为硅管和锗管；无论采用何种材料；按照晶体管的结构不同，都可分为NPN型和PNP型两种类型，二、电流分配和放大作用发射区产生大量载流子；基区传送载流子；集电区收集载流子１.放大条件（１）内部条件5.3半导体三极管第五章半导体器件二、电流分配和放大作用晶体管要实现放大作用必须满足的外部条件：发射结加正向电压，集电结加反向电压，即发射结正偏，集电结反偏。三极管在电路中连接如图所示。（2）外部条件5.3半导体三极管第五章半导体器件二、电流分配和放大作用2.电流分配IEICIBRBRCEBECNNP发射区电子发射结正偏利于发射区发射电子基区集电结反偏利于集电区收集电子

集电区5.3半导体三极管第五章半导体器件二、电流分配和放大作用若使晶体管工作在放大状态，必须满足一定的外部条件：加电源电压UBB，使发射结正偏，而电源电压UCC＞UBB，保证集电结反偏。3、电流放大原理通过实验数据可得出如下结论：(1)IE＝IB+IC，晶体管三个电流之间的关系符合基尔霍夫定律。(2)IC≈IE。IB虽然很小，但对IC有控制作用，IC随IB的变化而变化。两者在一定范围内保持比例关系，即β＝IC/IB，即基极电流较小的变化可以引起集电极电流较大的变化。这表明基极电流对集电极具有小量控制大量的作用，这就是晶体管的放大作用。5.3半导体三极管第五章半导体器件三、伏安特性曲线和主要参数1、三极管的伏安特性曲线（1）输入特性曲线输入特性曲线是以UCE为参变量时，IB与UBE间的关系曲线。输入特性曲线如图所示。1)当UCE＝0时，从输入端看进去，相当于两个PN结并联且正向偏置，此时的特性曲线类似于二极管的正向伏安特性曲线；2)当UCE≥1时，从图中可见UCE≥1的曲线比UCE＝0时的曲线稍向右移，不同的UCE有不同的输入特性曲线，但当UCE≥1V以后，曲线基本保持不变。IB(μA)UBE(V)UCE=0UCE≥15.3半导体三极管第五章半导体器件三、伏安特性曲线和主要参数1、三极管的伏安特性曲线（2）输出特性曲线输出特性曲线是IB为参变量时，IC与UCE间的关系曲线。输出特性曲线如图所示。固定一个IB值，可得到一条输出特性曲线，改变IB值，可得到一族输出特性曲线，由图可见，输出特性可以划分为放大、饱和、截止三个区域，对应于三种工作状态。5.3半导体三极管第五章半导体器件三、伏安特性曲线和主要参数1、三极管的伏安特性曲线（2）输出特性曲线输出特性曲线可以分为三个区域；（针对NPN管）饱和区—iC受uCE显著控制的区域，该区域内uCE

uBE

条件：发射结正偏，集电结也正偏。(UBE>0,UBC>0)特点：1）iC

iB；2）临界饱和：UCE

=UBE;3）UCES=0.3V(硅管)0.1V(锗管)截止区—iC接近零的区域，相当iB=0的曲线的下方。

条件：发射结和集电结都反偏(UBE<0,UBC<0)放大区——

条件：发射结正偏，集电结反偏。(UBE>0,UBC<0)

特点：曲线基本平行等距。5.3半导体三极管第五章半导体器件三、伏安特性曲线和主要参数2、三极管的主要参数1）共发射极交流电流放大系数β。β指集电极电流变化量与基极电流变化量之比，其大小体现了共射接法时，晶体管的放大能力。（1）电流放大系数1）集电极—基极间的反向电流ICBO。ICBO是指发射极开路时，集电极—基极间的反向电流，也称集电结反向饱和电流。2）集电极—发射极间的反向电流ICEO。ICEO是指基极开路时，集电极—发射极间的反向电流，也称集电结穿透电流。它反映了晶体管的稳定性，其值越小，受温度影响也越小，晶体管的工作就越稳定。（2）极间反向电流5.3半导体三极管第五章半导体器件三、伏安特性曲线和主要参数2、三极管的主要参数晶体管的极限参数是指在使用时不得超过的极限值，以此保证晶体管的安全工作。1）集电极最大允许电流ICM。集电极电流IC过大时，β将明显下降，ICM为β下降到规定允许值（一般为额定值的1/2~2/3）时的集电极电流。使用中若IC>ICM，晶体管不一定会损坏，但β明显下降。2）集电极最大允许功率损耗PCM。管子工作时，UCE的大部分降在集电结上，因此集电极功率损耗PC=UCEIC，近似为集电结功耗，它将使集电结温度升高而使晶体管发热致使管子损坏。工作时的PC必须小于PCM。3）反向击穿电压U(BR)CEO，U(BR)CEO为基极开路时集电结不致击穿，施加在集电极—发射极之间允许的最高反向电压。（3）极限参数第五章半导体器件例题1：放大电路中，测得几个三极管的三个电极的电位U1、U2、U3分别为下列各组数值，判断它们是NPN型还是PNP型？是硅管还是锗管？确定其e、b、c。（1）U1＝3.3V、U2＝2.6V、U3＝12V找基极：放大状态，基极电位为中间值。找射极：与基极相差0.7（硅管）或0.2V（锗管）的为发射极比较基极和发射极电位：NPN：UB>UE

；PNP：UB<UE结论：NPN型硅管第五章半导体器件例题2：测得电路中几个三极管各极对地电位如图所示，试判断它们各工作在什么区（放大区、饱和区或截止区）。0V5V0.7VT1Si-1V-1.2VT2Ge-6V2V2.7VT3Si2.3V-5.3V-6VT4Si0(a)(b)(c)(d)解：(a)

T1管为NPN型，由于UBE=0.7>0V，发射结为正偏；而UBC=-4.3V<0，集电结为反偏，故工作在放大区。(b)

T2管为PNP型，由于UBE=-0.2<0V，发射结为正偏；而