4.3三极管.ppt

1、4.3 三极管,二极管的等效电路,理想 二极管,近似分析中最常用,导通时i与u成线性关系,应根据不同情况选择不同的等效电路！,1. 将伏安特性折线化,？,100V？5V？1V？,1、理想二极管模型,相对误差：,硅二极管电路如图所示，若已知回路电流I测量值 为 9.32mA，试分别用理想模型和恒压降模型计算回路电流I，并比较误差。,2、恒压降模型,解：,相对误差：,0.7V,例1：,讨论：解决两个问题,如何判断二极管的工作状态？ 什么情况下应选用二极管的什么等效电路？,uD=ViR,ID,UD,V与uD可比，则需图解：,实测特性,4.3 双极型晶体管,一、晶体管的结构和符号,二、晶体管的放大原理

2、,三、晶体管的共射输入特性和输出特性,四、温度对晶体管特性的影响,五、主要参数,半导体三极管简称三极管或晶体管，是由2个PN结构成的，其基本功能：具有电流放大作用。,二氧化硅保护膜,铟球,铟球,一、晶体管的结构和符号,一、晶体管的结构和符号,多子浓度高,多子浓度很低，且很薄,面积大,晶体管有三个极、三个区、两个PN结。,中功率管,大功率管,有三种基本连接方式：共发射极、共基极和共集电极接法。最常用的是共发射极接法。,晶体三极管在电路中的基本连接方式,如图所示：,二、晶体管的放大原理,扩散运动形成发射极电流IE，复合运动形成基极电流IB，漂移运动形成集电极电流IC。,少数载流子的运动,因发射区多

3、子浓度高使大量电子从发射区扩散到基区,因基区薄且多子浓度低，使极少数扩散到基区的电子与空穴复合,因集电区面积大，在外电场作用下大部分扩散到基区的电子漂移到集电区,基区空穴的扩散,三、 晶体管工作原理（双极型载流子运动）,3、 部分电子在基区复合，并不断被 UB拉走，形成 IB.,2、 C 区收集从e 区扩散到b区未复合的电子，形成 IC.,4、 一般 IC 与IB 成正比，即:,发射结加正向电压UBE ,集电结加反向电压UCE。,晶体管的电流关系,集电极电流,反向饱和电流,基极电流,载流子的运动形成相应的电流,电流分配： IEIBIC IE扩散运动形成的电流 IB复合运动形成的电流 IC漂移运

4、动形成的电流,穿透电流,集电结反向电流,直流电流放大系数,交流电流放大系数,为什么基极开路集电极回路会有穿透电流？,三、晶体管的共射输入特性和输出特性,为什么UCE增大曲线右移？,对于小功率晶体管，UCE大于1V的一条输入特性曲线可以取代UCE大于1V的所有输入特性曲线。,为什么像PN结的伏安特性？,为什么UCE增大到一定值曲线右移就不明显了？,1. 输入特性,当IB保持恒定，输出回路中集电极电流Ic和电压UCE的关系曲线,2. 输出特性,是常数吗？什么是理想晶体管？什么情况下 ?,对应于一个IB就有一条iC随uCE变化的曲线。,为什么uCE较小时iC随uCE变化很大？为什么进入放大状态曲线几

5、乎是横轴的平行线？,饱和区,放大区,截止区,晶体管的三个工作区域,晶体管工作在放大状态时，输出回路的电流 iC几乎仅仅决定于输入回路的电流 iB，即可将输出回路等效为电流 iB 控制的电流源iC 。,2、输出特性,此区域满足IC=IB称为线性区（放大区）。,当UCE大于一定的数值时，IC只与IB有关，,此区域中UCEUBE,集电结正偏，IBIC，UCE0.3V称为饱和区。,此区域中 : IB=0,IC=ICEO,UBE 死区电压，称为截止区。,输出特性三个区域的特点:,放大区：发射结正偏，集电结反偏。 即： IC=IB,(2) 饱和区：发射结正偏，集电结正偏。 即：UCEUBE ， IBIC，

6、UCE0.3V,(3) 截止区： UBE 死区电压， IB=0 ， IC=ICEO 0,判断三极管工作状态的方法,例,判断下列三极管的工作状态,饱和,截止,放大,截止,饱和,饱和,放大,饱和,例2某放大电路中BJT三个电极的电流如图所示。 IA-2mA,IB-0.04mA,IC+2.04mA,试判断管脚、管型。,解：电流判断法。 电流的正方向和KCL。IE=IB+ IC,A,B,C,IA,IB,IC,C为发射极 B为基极 A为集电极。 管型为NPN管。,例3：测得工作在放大电路中几个晶体管三个电极的电位U1、U2、U3分别为： （1）U1=3.5V、 U2=2.8V、 U3=12V （2）U1

7、=3V、 U2=2.8V、 U3=12V （3）U1=6V、 U2=11.3V、 U3=12V （4）U1=6V、 U2=11.8V、 U3=12V 判断它们是NPN型还是PNP型？是硅管还是锗管？并确定e、b、c。,原则：先求UBE，若等于0.6-0.7V，为硅管；若等于 0.2-0.3V，为锗管。发射结正偏，集电结反偏。 NPN管UBE0， UBC0，即UC UB UE 。 PNP管UBE0，UBC0，即UC UB UE 。,解：,（1）U1=3.5V、U2=2.8V、U3=12V （2）U1=3V、U2=2.8V、U3=12V （3）U1=6V、U2=11.3V、U3=12V （4）U1

8、=6V、U2=11.8V、U3=12V 判断它们是NPN型还是PNP型？是硅管还是锗管？并确定e、b、c。,（1）U1 b、U2 e、U3 c NPN 硅 （2）U1 b、U2 e、U3 c NPN 锗 （3）U1 c、U2 b、U3 e PNP 硅 （4）U1 c、U2 b、U3 e PNP 锗,解：,例： =50， USC =12V， RB =70k， RC =6k 当USB = -2V，2V，5V时，晶体管的静态工作点Q位 于哪个区？,1） USB = - 2V时：,IB=0 ， IC=0,Q位于截止区,解：,2）USB =5V时:,IB Icmax， Q位于饱和区。,例： =50， U

9、SC =12V， RB =70k， RC =6k 当USB = -2V，2V，5V时，晶体管的静态工作点Q位于哪个区？,ICMAX (USCUCES)/RC,(120.3)/6 1.95(mA),IB ICmax (=1.95mA) ， Q位于放大区。,3）USB =2V时：,例： =50， USC =12V， RB =70k， RC =6k 当USB = -2V，2V，5V时，晶体管的静态工作点Q位于哪个区？,例： 电路如图所示， =50，当开关S分别接到ABC三个触点时，判断三极管的工作状态。,四、温度对晶体管特性的影响,4、温度对晶体管特性及参数的影响,1）温度对ICBO的影响,温度每升

10、高100C ， ICBO增加约一倍。 反之，当温度降低时ICBO减少。,硅管的ICBO比锗管的小得多。,2）温度对输入特性的影响,温度升高时正向特性左移，反之右移,3）温度对输出特性的影响,温度升高将导致 IC 增大,温度对输出特性的影响,五、主要参数,直流参数： 、 、ICBO、 ICEO,c-e间击穿电压,最大集电极电流,最大集电极耗散功率，PCMiCuCE,安全工作区,交流参数：、fT（使1的信号频率）,极限参数：ICM、PCM、U（BR）CEO,1.电流放大系数,(2)动态电流放大系数,五、主要参数,2、穿透电流ICEO,一般ICE0越小越好.,3、反向击穿电压BUCE0,基极开路，C-E间允许的最大反向电压.,基极开路，C- E间由于漂移运动而产生的反向电流。,4、 最大允许耗散功率PCM,PCM = IC UCE,清华大学 华成英 ,讨论一,由图示特性求出PCM、ICM、U （BR）CEO 、。,uCE=1V时的iC就是I