模拟电子电路第2章(1)半导体三极管.ppt

1、1,半导体三极管. 第一节,频率：,高频管、低频管,功率：,材料：,小、中、大功率管,硅管、锗管,类型：,NPN型、PNP型,半导体三极管是具有电流放大功能的元件,2,晶体三极管的结构,发射结,集电结,基极,发射极,集电极,晶体三极管是由两个PN结组成的,发射区,基区,集电区,3,基区：较薄，掺杂浓度低,导致载流子浓度低,集电区：面积较大,发射区：掺 杂浓度较高,4,三极管电流分配,在放大工作状态： 发射结加正向电压，集电结加反向电压。,半导体三极管在工作时一定要加上适当的直流偏置电压。,下面我们讲述三极的工作原理，既三极管 的电流放大原理,5,1.3.2 电流放大原理,EB,RB,Ec,发射

2、结正偏，发射区电子不断向基区扩散，形成发射极电流IE。,进入P区的电子少部分与基区的空穴复合，形成基极电流IB ，多数电子扩散到集电结。,6,EB,RB,Ec,集电结反偏，有少子反相漂移形成的反向饱和电流ICBO。可以忽略。,从发射区扩散来的绝大多数电子，漂移进入集电结而被收集，形成电流ICE。,7,8,总结： (1)发射区电子不断向基区扩散，形成发射极电流IE。这些电子极少一部分与基极的空穴复合形成基极电流IB ，绝大部分电子进入集电区形成集电极电流IC 所以IE=IC+IB,(2) IC与IB之比称为直流电流放大倍数,该系数是三极管一个重要参数，也放映了三极管的本质作用。,9,(3) 三极

3、管经常工作在有交流变化信号的输入 情况下，此时基极电流产生一个变化量iB，则 iC和iB之比称为三极管的交流电流放大倍数,通常情况，,10,（4）由电路定律可以得到： IE=IC+IB（1 ）IB,11,（5）要使三极管能放大电流，必须使发射结正偏，集电结反偏。,12,1.3.3 三极管共射极输入/输出特性曲线(先写出公式：EC=ICR+UCE),IC,UCE,UBE,RB,IB,EC,EB,实验线路,13,半导体三极管的输入特性曲线,iB是输入电流，vBE是加在B、E两极间的输电压。,输入特性曲线 iB=f(vBE) vCE= 常数,共发射极接法的输入特性曲线其中vCE=0V的那一条相当于集

4、电结的正向特性曲线，当vCE1V时， vCB= vCE - vBE0，集电结已进入反偏状态，开始收集电子，在基区复合减少， IC / IB 增大，特性曲线将向右稍微移动一些。但vCE再增加时，曲线右移很不明显。,死区电压,锗管 0.10.3V,硅管 0.60.8V,14,（2）共射输出特性曲线： 输入特性曲线 iC=f(vCE) iB= 常数 基极电流iB一定的情况下，三极管的输出回路中 ，集电极与发射极之间的电压UCE与集电极电流 IC之间的关系。关系曲线如下页：,15,IC(mA ),此区域满足IC=IB称为线性放大区。 此区VCE大于0.7 V左右(硅管),当发射结正偏、集电结反偏时，I

5、C只与IB有关，IC=IB。,以IB=40UA特性曲线为例，输出特性曲线初始部分较陡，UCE1v后较平坦。原因？,16,发射结和集电结均为正偏。 既此区域中UCEUBE,且UBE UTH时， IBIC，称为饱和区。,工程上以VCE=0.3伏作为放大区和饱和区的分界线,17,此区域中 :发射结和集电结均为反偏IB=0, UBE 死区电压，称为截止区。,18,测量三极管三个电极对地电位，试判断三极管的工作状态。,放大VcVbVe,放大VcVbVe,发射结和集电结均为反偏。,发射结和集电结均为正偏。,例1：,19,测得VB =4.5 V 、VE = 3.8 V 、VC =8 V，试判断三极管的工作状

6、态。,放大,例2：,20,? 1mA 0.1mA,e b c ?,Ix= ?,NPN/PNP ?,21,? 1mA 0.1mA,Ix= 1.1mA,PNP,e c b,22,2.0v 6.0v 2.7v,e b c ?,NPN/PNP ?,锗/硅 ? 前提：三极管工作在放大状态,23,2.0v 6.0v 2.7v,e c b,NPN,硅,e c b,24,（4）半导体三极管的参数,直流参数、交流参数、 极限参数,直流电流放大系数 1.共发射极直流电流放大系数 =（ICICEO）/IBIC / IB vCE=常数,一.直流参数,2.共基极直流电流放大系数 =（ICICBO）/IEIC/IE 显然

7、 与 之间有如下关系: = IC/IE= IB/1+ IB= /1+ ,25,极间反向电流,1.集电极基极间反向饱和电流ICBO ICBO的下标CB代表集电极和基极， O是Open的字头，代表第三个电极E开路。 它相当于集电结少子的漂移形成的反向饱和电流。,2.集电极发射极间的反向饱和电流ICEO ICEO和ICBO有如下关系 ICEO=（1+ ）ICBO 相当基极开路时，集电极和发射极间的反向 饱和电流，即输出特性曲线IB=0那条曲线所对应 的Y坐标的数值。,26,二.交流参数,交流电流放大系数 1.共发射极交流电流放大系数 =IC/IBvCE=const,在放大区 值基本不变， 通过垂直于

8、X 轴的直线 由IC/IB求得。,在输出特性曲线上求,2.共基极交流电流放大系数 =IC/IE VCB=const 当ICBO和ICEO很小时，,可以不加区分。,27,特征频率fT,三极管的值不仅与工作电流有关，而且与工作频率有关。由于结电容的影响，当信号频率增加时，三极管的将会下降。当下降到1时所对应的频率称为特征频率，用fT表示。,三.极限参数,28,1.集电极最大电流ICM,IC在相当大的范围内值保持不变，但集电极电流IC上升到一定程度时候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。,29,2.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。