半导体三极管okkPPT课件

1、半导体三极管okk 第二章第二章 三极管及其共射极基本放大电路三极管及其共射极基本放大电路 第一节第一节 半导体三极管半导体三极管 一、三极管的结构类型一、三极管的结构类型 二、三极管的电流分配关系与放大作用二、三极管的电流分配关系与放大作用 三、三极管的特性曲线三、三极管的特性曲线 四、三极管的主要参数四、三极管的主要参数 五、三极管的型号命名规则五、三极管的型号命名规则 六、光电三极管与光耦合器件六、光电三极管与光耦合器件 七、片状三极管七、片状三极管 模拟电子技术基础 半导体三极管okk 一、三极管的结构类型一、三极管的结构类型 1三极管的分类三极管的分类 （1）按结构类型分：）按结构类

2、型分：NPN和和PNP。 （2）按所用半导体材料分：硅管和锗管。）按所用半导体材料分：硅管和锗管。 （3）按用途分：放大管和开关管。）按用途分：放大管和开关管。 （4）按工作频率分：低频管、高频管和超）按工作频率分：低频管、高频管和超高频管高频管。 （5）按功率大小分：小功率管、中功率管、大功率管。）按功率大小分：小功率管、中功率管、大功率管。 （6）按结构工艺分：合金管和平面管。按结构工艺分：合金管和平面管。 半导体三极管okk 一、三极管的结构类型一、三极管的结构类型 2三极管的三极管的结构和表示符号结构和表示符号 c-b间的PN结称为集电结(Jc) 中间部分称为基区，连上电极称为基极，

3、用B或b表示（Base）； 一侧称为发射区，电极称为发射极， 用E或e表示（Emitter）； 另一侧称为集电区和集电极， 用C或c表示（Collector）。 e-b间的PN结称为发射结(Je) 3制造时的工艺特点制造时的工艺特点 （1）基区做薄，掺杂浓度很低基区做薄，掺杂浓度很低。 （2）发射区掺杂浓度远大于基区，使发射区有足够发射区掺杂浓度远大于基区，使发射区有足够 的载流子发射的载流子发射。 （3）集电区的面积比发射区面积大，保证有足够的集电区的面积比发射区面积大，保证有足够的 收集载流子能力，同时也便于散热。收集载流子能力，同时也便于散热。 半导体三极管okk 一、三极管的结构类型一

4、、三极管的结构类型 4常见三极管外形常见三极管外形 从外形来看，三极管都有三个电极，常采用金属、玻从外形来看，三极管都有三个电极，常采用金属、玻 璃或塑料封装璃或塑料封装 。 三极管实物图片三极管实物图片 半导体三极管okk 二、三极管的电流分配关系与放大作用二、三极管的电流分配关系与放大作用 1、三极管放大的条件、三极管放大的条件 内部内部 条件条件 发射区掺杂浓度高发射区掺杂浓度高 基区薄且掺杂浓度低基区薄且掺杂浓度低 集电结面积大集电结面积大 外部外部 条件条件 发射结正偏发射结正偏 集电结反偏集电结反偏 半导体三极管okk 2、三极管的电流分配关系（、三极管的电流分配关系（以以NPN型

5、管为例型管为例） 二、三极管的电流分配关系与放大作用二、三极管的电流分配关系与放大作用 调节实验电路的电位器调节实验电路的电位器R RP P可改变可改变U UBE BE并产生相应的基极 并产生相应的基极 电流电流I IB B，而而I IB B的变化又将引起的变化又将引起I IC C和和I IE E的变化。每产生一个的变化。每产生一个 I IB B值，就有一组值，就有一组I IC C和和I IE E值与之对应，实验所得数据见表值与之对应，实验所得数据见表2-2- 1 1。 半导体三极管okk 表表2-1 三极管各电极电流分配情况三极管各电极电流分配情况 从数据中总结出以下结论从数据中总结出以下结

6、论三极管的电流分配关系三极管的电流分配关系 （1）IE=IC+IB （2）IC=IB （3）IE=IC+IB =（1+ ）IB IC 基极开路时，基极开路时，IB=0，IC=0.031rnA，这个微小的集电极，这个微小的集电极 电流电流 称为穿透电流称为穿透电流ICEO。该值越小，三极管质量越好。该值越小，三极管质量越好。 二、三极管的电流分配关系与放大作用二、三极管的电流分配关系与放大作用 半导体三极管okk 二、三极管的电流分配关系与放大作用二、三极管的电流分配关系与放大作用 3三极管的电流放大作用三极管的电流放大作用 （1 1）表表2-12-1第第4 4到到5 5列看出，列看出，I IB

7、 B从从60uA60uA变化到变化到80uA80uA时，时， I IC C 从从2.10mA2.10mA升到升到 2.80mA2.80mA，则两变化量之比则两变化量之比 = =（2.80-2.80- 2.102.10）/ /（0.08-0.060.08-0.06）= =3535，说明此时三极管，说明此时三极管I IC C的变化的变化 量为量为I IB B的变化量的的变化量的3535倍倍。 （2 2）三极管是一种电流控制器件，三极管是一种电流控制器件，三极管的电流放大三极管的电流放大 作用就是基极电流作用就是基极电流I IB B的微小变化控制了集电极电流的微小变化控制了集电极电流I IC C较较

8、 大的变化，大的变化，放大的实质是小信号对大信号的控制。放大的实质是小信号对大信号的控制。 （3 3）三极管）三极管具有放大作用时的电位关系：具有放大作用时的电位关系： NPN NPN管：管：U UC CU UB BU UE E； PNP PNP管：管：U UC CU UB BU UE E 。 半导体三极管okk 晶体管的电流分配关系动画演示晶体管的电流分配关系动画演示 半导体三极管okk 三、三极管的特性曲线三、三极管的特性曲线 三极管各电极上电压和电流之间的关系曲线称之。三极管各电极上电压和电流之间的关系曲线称之。 通常有输入特性曲线和输出特性曲线两种。通常有输入特性曲线和输出特性曲线两种

9、。 以共发射极电路为例：以共发射极电路为例： 图图2-6 2-6 三极管特性曲线测试电路三极管特性曲线测试电路 半导体三极管okk 图图2-7 2-7 三极管输入特性曲线三极管输入特性曲线 三、三极管的特性曲线三、三极管的特性曲线 1. 输入特性曲线输入特性曲线 常常数数 CE )( BEB u ufi （1 1）输入特性是非线）输入特性是非线 性的，性的， 有死区有死区。 （2 2）当）当U UCE CE 1V 1V，输入，输入 特性曲线几乎重合在一特性曲线几乎重合在一 起，即起，即U UCE CE对输入特性几 对输入特性几 乎无影响。乎无影响。 死区电压死区电压: 硅管约为硅管约为0.5V

10、;锗管约为锗管约为0.1V 导通电压导通电压: 硅管约为硅管约为0.6-0.8V; 锗管约为锗管约为0.2-0.3V 半导体三极管okk 2. 输出特性曲线输出特性曲线 常常数数 B )( CEC i ufi （1 1）截止区）截止区I IB B=0=0曲线以曲线以 下的区域：下的区域： I IC C= =I ICEO CEO0 0，两结均反偏，两结均反偏， 各电极电流均约等于各电极电流均约等于0 0， U UCE CE U UCC CC ； ；三极管相当于开三极管相当于开 关断开关断开； （2）放大区）放大区在输出特性在输出特性 曲线上曲线上I IB B 0 0和和U UCE CE 1V1V

11、的曲的曲 线平坦区域线平坦区域 ： I IC C基本不随基本不随U UCE CE变化仅受 变化仅受I IB B 控制，控制，I IC C= =IIB B，发射结正偏、，发射结正偏、 集电结反偏，相当于受控电集电结反偏，相当于受控电 流源。流源。 （3）饱和区）饱和区输出特性曲输出特性曲 线近似直线上升部分：线近似直线上升部分： 两结均正偏，两结均正偏，I IC C已不再受已不再受 I IB B控制控制, , 此时此时U UCE CE= = U UCESCES（饱和 （饱和 压降）很小，相当于开关闭压降）很小，相当于开关闭 合。合。 三、三极管的特性曲线三、三极管的特性曲线 图图2-8 2-8

12、三极管输出特性曲线三极管输出特性曲线 半导体三极管okk 四、三极管的主要参数四、三极管的主要参数 （一）共射极电流放大系数（一）共射极电流放大系数（表征三极管放大能力） 1 1共射极直流电流放系数共射极直流电流放系数 2 2共射极交流电流放大系数共射极交流电流放大系数 （二）极间反向电流（二）极间反向电流（表征三极管的温度特性） 集集- -基间反向饱和电流基间反向饱和电流 集集- -射间反向饱和电流射间反向饱和电流 （穿透电流）（穿透电流） 太小电流放大能力差，太小电流放大能力差， 太大工作不稳定太大工作不稳定 越小越好。越小越好。 I ICEO CEO=(1+ =(1+) )I ICBO

13、CBO 硅管的反向电流比锗管小硅管的反向电流比锗管小 2 23 3个数量级。个数量级。 半导体三极管okk 四、三极管的主要参数四、三极管的主要参数 （三）极限参数（三）极限参数（关系到三极管工作的安全关系到三极管工作的安全） 1 1 集电极最大允许电流集电极最大允许电流ICM当当下降到正常下降到正常值值 的的7030时所对应的时所对应的IC值。当值。当IC超过这个值时，超过这个值时， 放大性能下降或损坏管子。放大性能下降或损坏管子。 2 2集电极最大允许功率损耗集电极最大允许功率损耗PCM=iCuCE表示集电表示集电 结上允许损耗功率的最大值，超过此值就会使管子结上允许损耗功率的最大值，超过

14、此值就会使管子 性能变坏甚至烧毁。性能变坏甚至烧毁。 。 3 3极间反向击穿电压极间反向击穿电压三极管某一个极开路时，三极管某一个极开路时， 另两个极间的最大允许的反向电压。超过这个电压，另两个极间的最大允许的反向电压。超过这个电压， 管子就会击穿。管子就会击穿。 （1 1）集电极开路时，发射极与基极间的反向击穿电压）集电极开路时，发射极与基极间的反向击穿电压U(BR)EBO （2 2）基极开路时，集电极与发射极间的反向击穿电压）基极开路时，集电极与发射极间的反向击穿电压U(BR)CEO （3 3）发射极开路，集电极与基极间的反向击穿电压为）发射极开路，集电极与基极间的反向击穿电压为U(BR)

15、CBO 三者之间满足：三者之间满足：U U(BR)CBO (BR)CBO U U(BR)CEO (BR)CEO U U(BR)EBO (BR)EBO 半导体三极管okk 五、三极管的型号命名规则五、三极管的型号命名规则 国家标准对三极管型号的命国家标准对三极管型号的命 名方法名方法 例如，例如，3DG130C是是NPN硅硅 高频小功率三极管的高频小功率三极管的C档，档， 3AX52B是是PNP锗低频小功锗低频小功 率三极管的率三极管的B档。档。 半导体三极管okk 六、光电三极管与光耦合器件六、光电三极管与光耦合器件 1光电三极管光电三极管 又称光敏三极管。外形、电路符号和等效电路如图又称光敏

16、三极管。外形、电路符号和等效电路如图2- 13所示。它可看作集电结上并联了一个光电二极管的普所示。它可看作集电结上并联了一个光电二极管的普 通三极管。通三极管。在光照的作用下，光电二极管将光信号转换在光照的作用下，光电二极管将光信号转换 成电信号，并经三极管放大成电信号，并经三极管放大。 图图2-13 2-13 光电三极管外形、符号及等效光电三极管外形、符号及等效 半导体三极管okk 六、光电三极管与光耦合器件六、光电三极管与光耦合器件 1光电三极管光电三极管 图图2-14 (a)2-14 (a)使用了高灵敏硅光电三极管使用了高灵敏硅光电三极管3DU80B3DU80B，可，可 以直接驱动灵敏继

17、电器。以直接驱动灵敏继电器。 图图2-14 (b)2-14 (b) 用一普通光电三极管，由于灵敏度低一用一普通光电三极管，由于灵敏度低一 个数量级，因此必须进行放大后才可驱动继电器。个数量级，因此必须进行放大后才可驱动继电器。 图图2-14 光电三极管组成的光敏继电器光电三极管组成的光敏继电器 （a）直接驱动型）直接驱动型 （b）复合放大驱动型）复合放大驱动型 半导体三极管okk 六、光电三极管与光耦合器件六、光电三极管与光耦合器件 2 2光电耦合器光电耦合器 光电耦合器是由发光器件和光敏器件封装在一起，光电耦合器是由发光器件和光敏器件封装在一起， 能实现电能实现电光光电传输电传输的组合器件的

18、组合器件。 发光器件和光敏器件被相互绝缘地分置于输入和输发光器件和光敏器件被相互绝缘地分置于输入和输 出回路，故可实现输入、输出回路间的电气隔离。出回路，故可实现输入、输出回路间的电气隔离。 光电耦合器光电耦合器具有抗扰能力强、响应速度快、工作稳具有抗扰能力强、响应速度快、工作稳 定可靠等优点。定可靠等优点。 半导体三极管okk 六、光电三极管与光耦合器件六、光电三极管与光耦合器件 光耦合器实物图片光耦合器实物图片 半导体三极管okk 六、光电三极管与光耦合器件六、光电三极管与光耦合器件 传感电路测得的信号，经光电耦合器件隔离后送入计算传感电路测得的信号，经光电耦合器件隔离后送入计算 机进行处

19、理，处理后的信号又经光电耦合器件隔离后再送机进行处理，处理后的信号又经光电耦合器件隔离后再送 到现场去控制执行机构动作。传感器与计算机、计算机与到现场去控制执行机构动作。传感器与计算机、计算机与 执行机构之间都得到了隔离，提高了系统的抗干扰能力。执行机构之间都得到了隔离，提高了系统的抗干扰能力。 自动控制系统中，光电耦合器常用于对控制单元等自动控制系统中，光电耦合器常用于对控制单元等“弱弱 电电” ” 部件（如供电电压为部件（如供电电压为 5 V DC5 V DC的单片机）与被控制单元的单片机）与被控制单元 的的“强电强电” ” 接口部件（如供电电压为接口部件（如供电电压为 220 V AC220 V AC的电机驱动的电机驱动 电路）之间进行电隔离，以确保系统安全、可靠电路）之间进行电隔离，以确保系统安全、可靠 半导体三极管ok