《A讲半导体三极管》PPT课件.ppt

1、第3讲,半导体三极管,半导体器件,目 录 导 航,晶体三极管的结构 三极管的放大作用 三极管的参数与型号 万用表简介 利用万用表判别管脚 三极管的输入特性 三极管的输出特性 三极管的开关作用,1 半导体三极管,1. 基本结构,NPN型,PNP型,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,三极管符号,基区：较薄，掺杂浓度低,集电区：面积较大,发射区：掺 杂浓度最高,发射区的掺杂浓度远大于集电区的掺杂浓度,发射区发射载流子、基区传输和控制载流子、集电区收集载流子。,三个区的作用：,发射结,集电结,2.电流放大原理,发射结正偏,发射

2、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,形成电流IB ,多数扩散到集电结。,观看动画,三极管的电流分配关系,EB,RB,Ec,从基区扩散来的电子漂移进入集电结而被收集,形成IC。,要使三极管能放大电流，必须使发射结正偏，集电结反偏。,由于集电结外加反向电压，集电结的内电场被加强，有利于该结两边少子的漂移。流过集电极的电流C，除了包括由基区中的热平衡少子电子通过集电结形成的电子电流CN2和集电区中的热平衡少子空穴通过集电结形成的空穴电流CP所组成的反向饱和电流CBO以外，还包括由发射区注入到基区的非平衡少子自由电子在基区通过边扩散、边复合到达集电结边界，

3、而后由集电结耗尽层内的电场将它们漂移到集电区所形成的正向电子传输电流CN1,观看动画,三极管的电流放大作用,静态电流放大倍数,静态电流放大倍数,动态电流放大倍数,动态电流放大倍数,IB ： IB + IB,半导体三极管的型号,国家标准对半导体三极管的命名如下: 3 D G 110 B,第二位：A锗PNP管、B锗NPN管、 C硅PNP管、D硅NPN管,第三位：X低频小功率管、D低频大功率管、 G高频小功率管、A高频大功率管、K开关管,材料,器件的种类,同种器件型号的序号,同一型号中的不同规格,三极管,例：,例： 3AX31 3DG12B 3DD6 PNP低频小功率锗三极管 NPN高频小功率硅三极

4、管 NPN低频大功率硅三极管 3CG 3AD 3DK PNP高频小功率硅三极管 PNP低频大功率锗三极管 NPN硅开关三极管,双极型三极管的参数,注：*为 f,三极管的参数,1. 常用国产高频小功率晶体管的主要参数,部分进口高频小功率晶体管的主要参数,2. 部分国产高频中、大功率晶体管的主要参数,部分进口高频中、大功率晶体管的主要参数,3. 部分国产低频小功率晶体管的主要参数,部分进口中、低频小功率晶体管的主要参数,5. 常用国产低频大功率晶体管的主要参数,6. 常用国产小功率开关晶体管的主要参数,7. 部分高反压大功率开关晶体管的主要参数及封装形式,部分进口中、低频大功率晶体管的主要参数,8

5、. 常用大功率互补对管的主要参数,常用中、小功率互补对管及其主要参数,网 上 查 询 http：/,万用表简介,万用表表笔握笔姿势,数字万用表面板简介,电源开关,表笔接口,电容测量插口,三极管测试插孔,量程开关,对指针式模拟万用表: 红表笔所连接的是表内电池的负极; 黑表笔则连接着表内电池的正极。 数字式万用表则相反!,使用万用表判别二极管管脚,用二极管档测量 当红表笔接“正”,黑表笔接“负”时,二极管正向导通,显示PN结压降 (硅：0.50.7V) (锗：0.20.3V) 反之二极管截止,首位显示为“1” 也可用电阻档测量。,目测判别三极管极性,目

6、测判别三极管极性,用指针式万用表判断三极管极性,红表笔是(表内电源)负极 黑表笔是(表内电源)正极,基极B的判断： 当黑（红）表笔接触某一极，红（黑）表笔分别接触另两个极时，万用表指示为低阻，则该极为基极，该管为NPN（PNP）。,用R100或R1k挡测量 测量时手不要接触引脚,C、E极的判断： 基极确定后，比较B与另外两个极间的正向电阻，较大者为发射极E，较小者为集电极C。,用万用表判别三极管管型和管脚,可先将三极管看成两个相连的二极管,用电阻档找到基极,判断管型: 当红表笔接某管脚都能正向导通时,红表笔所接为基极,该三极管是PNP型； 同理,黑表笔接基极都能导通的是NPN型三极管。,判别三

7、极管基极的方法,判别三极管基极和管型,用万用表判别三极管管型和管脚,测量放大倍数,判别c和e极 将万用表量程置于hFE档 将已测量出管型和基极的晶体管对号插入右图的测试孔中。基极b插入B孔中,其余两个管脚随意插入,若放大倍数较大时,则c和e极插入正确。,准备判别CE极,判别CE极(NPN),判别CE极(PNP),用万用表的 hFE挡检测 值,用万用表的hFE挡检测 值,1.若有ADJ挡，先置于ADJ 挡进行调零。 拨到hFE挡。 将被测晶体管的C、B、E三个引脚分别插入相应的插孔中（TO-3封装的大功率管，可将其3个电极接出3根引线，再插入插孔）。 从表头或显示屏读出该管的电流放大系数 。,三

8、极管放大能力的检测,PNP,NPN,指针偏转角度越大,则放大能力越强。,用万用表检测穿透电流 ICEO,用万用表检测穿透电流 ICEO,通过测量C、E间的电阻来估计穿透电流 ICEO的大小。,一般情况下， 中、小功率锗管C、E间的电阻 10 k； 大功率锗管C、E间的电阻 1.5 k； 硅管C、E间的电阻 100 k（在 R 10 k挡测量）。,检测反向击穿电压 U(BR)CEO,检测反向击穿电压 U(BR)CEO,反向击穿电压低于50V的晶体管,可按图示电路检测。,增大电源电压,当发光二极管LED闪亮时,A、B之间的电压即为晶体管的反向击穿电压。,3.特性曲线,RB,USC,USB,实验线路

9、(共发射极接法),C,B,E,RC,进行如下实验:,请将实验图画在笔记本上!,IB 与UBE的关系曲线 （同二极管）,实验（1）输入特性,死区电压,硅管0.5V,工作压降：硅管UBE 0.7V,观看动画,三极管的输入特性,实验（2）输出特性 (IC与UCE的关系曲线),IC(mA ),Q,Q,观看动画,共射输出特性,输出特性,IC(mA ),当UCE大于一定的数值时,IC只与IB有关，IC=IB ,且 IC = IB 。此区域称为线性放大区。,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。,

10、三极管的输出特性,输出特性三个区域的特点:,(1) 放大区 BE结正偏，BC结反偏， IC=IB , 且 IC = IB,(2) 饱和区 BE结正偏，BC结正偏 ，即UCEUBE ， IBIC，UCE0.3V,(3) 截止区 UBE 死区电压， IB=0 ， IC=ICEO 0,观看动画,三极管的开关作用,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：,测得VB =4.5 V 、VE =3.8 V 、VC =8 V， 试判断三极管的工作状态。,放大,例2：,在电路中测得晶体管各电极对电位参考点的

11、直流电压如下，试确定它们各为哪个电极，晶体管是NPN还是PNP型？ A管：Ux=12V,Uy=11.7V,Uz=6V; B管:Ux=-5.2v,Uy=-1V,Uz=-5.5V.,课堂练习,A管为PNP型锗管 x-发射极， y-基极， z-集电极。,B管为NPN型锗管 x-基极， y-集电极， z-发射极。,解：,A管：Ux=12V,Uy=11.7V,Uz=6V; B管:Ux=-5.2v,Uy=-1V,Uz=-5.5V.,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？,USB =-2V， IB=0 ，

12、IC=0， Q位于截止区,USB =2V， IB= (USB -UBE)/ RB =(2-0.7)/70=0.019 mA IC= IB =500.019=0.95 mA ICS =2 mA ， Q位于放大区 IC最大饱和电流ICS = (USC -UCE)/ RC =(12-0)/6=2mA,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？,USB =5V， IB= (USB -UBE)/ RB =(5-0.7)/70=0.061 mA IC= IB =500.061=3.05 mA ICS =2 m

13、A ， Q位于饱和区(实际上，此时IC和IB 已不是的关系）,三极管的技术数据：（自学）,（1）电流放大倍数 （2）集-射间穿透电流ICEO （3）集-射间反向击穿电压UCEO (BR) （4）集电极最大电流ICM （5）集电极最大允许功耗PCM,学习与探讨,晶体管的发射极和集电极是不能互换使用的。因为发射区的掺杂质浓度很高，集电区的掺杂质浓度较低，这样才使得发射极电流等于基极电流和集电极电流之和，如果互换作用显然不行。,晶体管在输出特性曲线的饱和区工作时，UCEUBE，集电结也处于正偏，这时内电场大大削弱，这种情况下极不利于集电区收集从发射区到达基区的电子，因此在相同的基极电流IB时，集电极电流IC比放大状态下要小很多，可见饱和区下的电流放大倍数不再等于。,N型半导体中具有多数载流子电子,同时还有与电