模拟电子技术基础(高等教育出版社 第四版) 1.3晶体三极管

1、1.3 晶体三极管1.3.1 晶体管的结构和符号晶体管的结构和符号1.3.2 晶体管的放大原理晶体管的放大原理1.3.3 晶体管的共射输入、输出特性晶体管的共射输入、输出特性1.3.5 温度对晶体管特性的影响温度对晶体管特性的影响1.3.4 晶体管的主要参数晶体管的主要参数又称又称双极型晶体管双极型晶体管 (BJT) 、晶体管、晶体管、三极管三极管1.3.1 晶体管的结构和符号晶体管的结构和符号多子浓度高多子浓度高多子浓度很多子浓度很低，且很薄低，且很薄面积大面积大晶体管有三个极、三个区、两个晶体管有三个极、三个区、两个PN结。结。小功率管小功率管中功率管中功率管大功率管大功率管晶体管符号晶体

2、管符号1.3.2 晶体管的放大原理晶体管的放大原理（集电结反偏），即（发射结正偏）放大的条件BECECBONBE0uuuUu 扩散运动形成发射极电流扩散运动形成发射极电流IE，复合运动形成基极电流，复合运动形成基极电流IB，漂移运动形成集电极电流，漂移运动形成集电极电流IC。少数载少数载流子的流子的漂移漂移因发射区多子浓度高使大量因发射区多子浓度高使大量电子从发射区扩散到基区电子从发射区扩散到基区因基区薄且多子浓度低，使极少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

3、到集电区部分扩散到基区的电子漂移到集电区基区空穴基区空穴的扩散的扩散 电流分配：电流分配： I IE EI IB BI IC C I IE E扩散运动形成的电流扩散运动形成的电流 I IB B复合运动形成的电流复合运动形成的电流 I IC C漂移运动形成的电流漂移运动形成的电流CBOCEOBCBC)(1 IIiiII穿透电流穿透电流集电结反向电流集电结反向电流直流电流直流电流放大系数放大系数交流电流放大系数交流电流放大系数ICEO:基极开路时基极开路时,在在VCC作作用下的集电极与发射极之用下的集电极与发射极之间形成的电流。间形成的电流。ICBO:发射极开路发射极开路时时,集电结的反向集电结的

4、反向饱和电流。饱和电流。1.3.3 晶体管的共射输入特性和输出特性晶体管的共射输入特性和输出特性1. 输入特性输入特性 在管压降在管压降UCE一定时一定时,基极电流基极电流iB与发射结压降与发射结压降uBE之之间的关系曲线。间的关系曲线。CE)(BEBUufi 对于小功率晶体对于小功率晶体管，管，UCE大于大于1V的一的一条输入特性曲线可条输入特性曲线可以取代以取代 UCE 大于大于1V的所有输入特性曲的所有输入特性曲线。线。（1）UCE=0，集电极与发射极短路，集电结与发射结并联，集电极与发射极短路，集电结与发射结并联，输入特性类似输入特性类似PN结伏安特性，呈指数关系。结伏安特性，呈指数关

5、系。类似类似PN结伏安特性结伏安特性,呈指数关系呈指数关系（2）UCE增大增大，集电结反偏，发射区注入的电子更多地被，集电结反偏，发射区注入的电子更多地被集电区收集，因此对于相同的集电区收集，因此对于相同的uBE，流向基极的电流，流向基极的电流iB比原比原来来UCE=0时减小了，特性曲线右移。时减小了，特性曲线右移。 UCE增大增大,特性曲线右移特性曲线右移（3）UCE1V后后，集电结的电场已足够强，可将绝大部分，集电结的电场已足够强，可将绝大部分电子收集到集电区，再增大电子收集到集电区，再增大UCE， iB 不再明显减小，特性不再明显减小，特性曲线基本重合。曲线基本重合。UCE增大到一定值增

6、大到一定值,曲线右移曲线右移不明显不明显,基本重合基本重合2.2.输出特性输出特性B)(CECIufi 对应一个对应一个IB就有一条曲线，输出特性是一族曲线。就有一条曲线，输出特性是一族曲线。uCE较小时较小时iC随随uCE变化很大变化很大, uCE增大进入放大状态曲线几增大进入放大状态曲线几乎是横轴的平行线。乎是横轴的平行线。饱和区饱和区放大区放大区截止区截止区BiCi常量CEBCUii 在基极电流在基极电流IB为一常量时，集电极电流为一常量时，集电极电流iC与管压降与管压降uCE之间的关系曲线。之间的关系曲线。在理想情况下在理想情况下,当当IB等差等差变化时变化时,输出特性是一族输出特性是

7、一族与横轴平行的等距直线。与横轴平行的等距直线。晶体管的三个工作区域晶体管的三个工作区域截止区、放大区、饱和区截止区、放大区、饱和区 I IB B=0=0以下的区域称为以下的区域称为截止区截止区。I IB B=0=0，I IC CI ICEOCEO。通常。通常I ICEOCEO很很小，可以认为晶体管的集电极和发射极之间呈高阻态，小，可以认为晶体管的集电极和发射极之间呈高阻态，i iC C00，晶体管截止，相当于开关断开。晶体管截止，相当于开关断开。 判断条件判断条件：1.1. 截止区截止区 发射结反偏发射结反偏, ,集电结反偏集电结反偏BEONCEBEuUuu且2. 放大区放大区 发射结正偏发

8、射结正偏, ,集电结反偏集电结反偏晶体管的三个工作区域晶体管的三个工作区域 集电极电流集电极电流iC几乎仅仅取决于由于基极电流几乎仅仅取决于由于基极电流IB，而，而与与uCE无关。由于无关。由于=iC/iB，曲线的疏密反映了曲线的疏密反映了的大小。的大小。表明集电极电流表明集电极电流iC受基极电流受基极电流IB的控制。的控制。判断条件判断条件：BEONCEBEuUuu且晶体管的三个工作区域晶体管的三个工作区域3. 饱和区饱和区 发射结正偏发射结正偏, ,集电结正偏集电结正偏 集电极电流集电极电流iC不仅取决于与基极电流不仅取决于与基极电流IB有关有关，而且明显随，而且明显随uCE增大而增大，增

9、大而增大，iC UoniB uBE饱和饱和 UoniB uBE注意注意(1) 晶体管三个工作区晶体管三个工作区 截止区：发射结反偏，集电结反偏；截止区：发射结反偏，集电结反偏； 放大区：发射结正偏，集电结反偏；放大区：发射结正偏，集电结反偏； 饱和区：发射结正偏，集电结正偏。饱和区：发射结正偏，集电结正偏。(2) 放大状态时三个极电位关系放大状态时三个极电位关系 NPN：uC uB uE 且且uBE Uon PNP：uC uB uE 且且uBE Uon(3) 小功率管处于临界状态（临界饱和或临界放大）小功率管处于临界状态（临界饱和或临界放大） uCE = uBE，即，即uCB=01.3.4 晶

10、体管的主要参数 直流参数直流参数： 、 、ICBO、 ICEOc-e间击穿电压间击穿电压最大集电最大集电极电流极电流 最大集电极耗散功最大集电极耗散功率，率，PCMiCuCE安全工作区安全工作区 交流参数：交流参数：、fT（使（使1的信号频率）的信号频率） 极限参数极限参数：ICM、PCM、U（BR）CEOECII1ECii晶体管安全工作条件：晶体管安全工作条件：ic ICM; uCE U(BR)CEO; iCuCE PCM 1.3.5 温度对晶体管特性的影响温度对晶体管特性的影响输入特性左移不变时，即不变时输出特性间距少子BEBBBECEOCBO )(uiiuIIT 温度升高，温度升高，ICEO、增大，且输入特性左移，导致集电增大，且输入特性左移，导致集电极电流增大。极电流增大。讨论一1、分别分析、分别分析uI=0V、5V时时T是工作在截止状态还是导通状态；是工作在截止状态还是导通状态；2、已知、已知T导通时的导通时的UBE0.7V，若当，若当uI=5V，则，则在什么范围在什么范围内内T处于放大状态，在什么范围内处于放大状态，在什么范围内T处于饱和状态？处于饱和状态？ 通过通过uBE是否大于是否大于Uon判断管子是判断管子是否导通。否导通