第3、4、5讲-三极管分解.ppt

1、第三讲 三极管,一、三极管的结构及符号 二、三极管的电流分配原则及放大作用 三、三极管的特性曲线及主要参数 四、三极管的测试,一、三极管的结构及符号,半导体三极管又称晶体三极管（下称三极管），一般简称晶体管，或双极型晶体管。它是通过一定的制作工艺，将两个PN结结合在一起的器件，两个PN结相互作用，使三极管成为一个具有控制电流作用的半导体器件。三极管可以用来放大微弱的信号和作为无触点开关。三极管从结构上来讲分为两类：NPN型三极管和PNP型三极管。,图 三极管的结构示意图和符号,符号中发射极上的箭头方向，表示发射结正偏时电流的流向。 三极管制作时，通常它们的基区做得很薄（几微米到几十微米），且掺

2、杂浓度低；发射区的杂质浓度则比较高；集电区的面积则比发射区做得大，这是三极管实现电流放大的内部条件。,三极管可以是由半导体硅材料制成，称为硅三极管；也可以由锗材料制成，称为锗三极管。 三极管从应用的角度讲，种类很多。根据工作频率分为高频管、低频管和开关管；根据工作功率分为大功率管、中功率管和小功率管。常见的三极管外形如图1.27所示。,图1.27 常见的三极管外形,二、三极管的电流分配原则及放大作用,要实现三极管的电流放大作用，首先要给三极管各电极加上正确的电压。三极管实现放大的外部条件是：其发射结必须加正向电压（正偏），而集电结必须加反向电压（反偏）。,1.实验结论 为了了解三极管的电流分配

3、原则及其放大原理，首先做一个实验，实验电路如图1.28所示。在电路中，要给三极管的发射结加正向电压，集电结加反向电压，保证三极管能起到放大作用。改变可变电阻Rb的值，则基极电流IB、集电极电流IC和发射极电流IE都发生变化，电流的方向如图中所示。,图1.28 三极管电流放大的实验电路,由实验及测量结果可以得出以下结论。 （1）实验数据中的每一列数据均满足关系：IE=IC+IB； 此结果符合基尔霍夫电流定律。 （2）每一列数据都有ICIB，而且有IC与IB的比值近似相等，大约等于50。 （3）对表1.4中任两列数据求IC和IB变化量的比值，结果仍然近似相等，约等于50。 （4）从表1.4中可知，

4、当IB=0（基极开路）时，集电极电流的值很小，称此电流为三极管的穿透电流ICEO。穿透电流ICEO越小越好。,2.三极管实现电流分配的原理 用载流子在三极管内部的运动规律来解释。,发射区向基区发射自由电子 形成发射极电流IE,自由电子在基区与空穴复合 形成基极电流IB,集电区收集从发射区扩散过来 的自由电子 形成集电极电流IC,3.结论,三、三极管的特性曲线及主要参数,1.三极管的特性曲线 三极管的特性曲线是指三极管的各电极电压与电流之间的关系曲线，它反映出三极管的特性。它可以用专用的图示仪进行显示，也可通过实验测量得到。以NPN型硅三极管为例。,输出特性曲线,输入特性曲线,常用特性曲线,（1

5、）输入特性曲线 它是指一定集电极和发射极电压UCE下，三极管的基极电流IB与发射结电压UBE之间的关系曲线。实验测得三极管的输入特性曲线如图1.30所示。,图1.30 三极管的输入特性曲线,（2）输出特性曲线 它是指一定基极电流IB下，三极管的集电极电流IC与集电结电压UCE之间的关系曲线。实验测得三极管的输出特性曲线如图1.31所示。,图1.31 三极管的输出特性曲线,一般把三极管的输出特性分为3个工作区域，下面分别介绍。 截止区 三极管工作在截止状态时，具有以下几个特点： （a）发射结和集电结均反向偏置； （b）若不计穿透电流ICEO，有IB、IC近似为0； （c）三极管的集电极和发射极之

6、间电阻很大，三极管相当于一个开关断开。, 放大区 图1.31中，输出特性曲线近似平坦的区域称为放大区。三极管工作在放大状态时，具有以下特点： （a）三极管的发射结正向偏置，集电结反向偏置； （b）基极电流IB微小的变化会引起集电极电流IC较大的变化，有电流关系式：IC=IB；,（c）对NPN型的三极管，有电位关系：UCUBUE； （d）对NPN型硅三极管，有发射结电压UBE0.7V；对NPN型锗三极管，有UBE0.2V。, 饱和区 三极管工作在饱和状态时具有如下特点： （a）三极管的发射结和集电结均正向偏置； （b）三极管的电流放大能力下降，通常有ICIB；,（c）UCE的值很小，称此时的电压

7、UCE为三极管的饱和压降，用UCES表示。一般硅三极管的UCES约为0.3V，锗三极管的UCES约为0.1V； （d）三极管的集电极和发射极近似短接，三极管类似于一个开关导通。 三极管作为开关使用时，通常工作在截止和饱和导通状态；作为放大元件使用时，一般要工作在放大状态。,2.三极管的主要参数 三极管的参数有很多，如电流放大系数、反向电流、耗散功率、集电极最大电流、最大反向电压等，这些参数可以通过查半导体手册来得到。三极管的参数是正确选定三极管的重要依据，下面介绍三极管的几个主要参数。,（1）共发射极电流放大系数和 它是指从基极输入信号，从集电极输出信号，此种接法（共发射极）下的电流放大系数。,（2）极间反向电流 集电极基极间的反向饱和电流ICBO 集电极发射极间的穿透电流ICEO,（3）极限参数 集电极最大允许电流ICM 集电极最大允许功率损耗PCM 反向击穿电压,图1.32 三极管的安全工作区,3.温度对三极管特性的影响 同二极管一样，三极管也是一种对温度十分敏感的器件，随温度的变化，三极管的性能参数也会改变。 图1.33和图1.34所示为三极管的特性曲线受温度的影响情况。,图1.34 温度对三极管输出特性的影响,图1.33 温度对三极管输入特性的影响,四、三极管的测试,1.已知型号和管脚