模拟电子技术-三极管

1、 1.3 半导体三极管 半导体三极管，也叫晶体三极管。由于工作时，半导体三极管，也叫晶体三极管。由于工作时，多数载流子和少数载流子都参与运行，因此，还多数载流子和少数载流子都参与运行，因此，还被称为被称为双极型晶体管双极型晶体管（Bipolar Junction Transistor,简称简称BJT）。）。 BJT是由两个是由两个PN结组成的。结组成的。一一. .BJT的结构的结构NPN型PNP型符号符号:-bce-ebc 三极管的结构特点三极管的结构特点:（1）发射区的掺杂浓度集电区掺杂浓度。）发射区的掺杂浓度集电区掺杂浓度。（2）基区要制造得很薄且浓度很低。）基区要制造得很薄且浓度很低。-

2、NNP发射区集电区基区发射结 集电结ecb发射极集电极基极-PPN发射区集电区基区发射结 集电结ecb发射极集电极基极BECNNP基极基极发射极发射极集电极集电极基区：较薄，基区：较薄，掺杂浓度低掺杂浓度低集电区：集电区：面积较大面积较大发射区：掺发射区：掺杂浓度较高杂浓度较高BECNNP基极基极发射极发射极集电极集电极发射结发射结集电结集电结三极管工作在放大状态的外部条件三极管工作在放大状态的外部条件: 发射结处于正向偏置 集电结处于反向偏置IE =IC+IBICIB，IE ICIC与与IB之比称为电流放大倍数之比称为电流放大倍数要使三极管能放大电流，必须使发射结正要使三极管能放大电流，必须

3、使发射结正偏，集电结反偏。偏，集电结反偏。（3）uCE 1V再增加时，曲线右移很不明显。直到再增加时，曲线右移很不明显。直到uCE 2V后，特性曲线基后，特性曲线基本不变而趋于重合。本不变而趋于重合。 三三. BJT. BJT的特性曲线（的特性曲线（共发射极接法）共发射极接法）(1) (1) 输入特性曲线输入特性曲线 iB=f(uBE) uCE=const+i-uBE+-uBTCE+Ci（1）uCE=0V时，相当于两个时，相当于两个PN结并联。结并联。0.40.2i(V)(uA)BE80400.80.6Bu=0VuCE 1VCEu（2）当）当uCE=1V时，时， 集电结已进入反偏状态，开始收集

4、电子，所以进入基区集电结已进入反偏状态，开始收集电子，所以进入基区的电子减少，的电子减少， 在同一在同一uBE 电压下，电压下，iB 减小。特性曲线将向右稍微移动一些。减小。特性曲线将向右稍微移动一些。死区电压死区电压硅硅 0.5V锗锗 0.1V导通压降导通压降硅硅 0.7V锗锗 0.3V (2)输出特性曲线输出特性曲线 iC=f(uCE) iB=const 现以现以iB=60uA一条加以说明。一条加以说明。 （1）当）当uCE=0 V时，因集电极无收集作用，时，因集电极无收集作用，iC=0。（2） uCE Ic 。 （3） 当当uCE 1V后，后，收集电子的能力足够强。收集电子的能力足够强。

5、这时，发射到基区的电这时，发射到基区的电子都被集电极收集，形子都被集电极收集，形成成iC。所以。所以uCE再增加，再增加，iC基本保持不变。基本保持不变。同理，可作出同理，可作出iB=其他值的曲线。其他值的曲线。 iCCE(V)(mA)=60uAIBu=0BBII=20uABI=40uAB=80uAI=100uAIB+i-uBE+-uBTCE+Ci 输出特性曲线可以分为三个区域输出特性曲线可以分为三个区域:饱和区饱和区iC受受uCE显著控制的区域，该区域内显著控制的区域，该区域内uCE0.7 V。 此时发射结正偏，集电结也正偏。此时发射结正偏，集电结也正偏。截止区截止区iC接近零的区域，相当接

6、近零的区域，相当iB=0的曲线的下方。的曲线的下方。 此时，发射结反偏，集电结反偏。此时，发射结反偏，集电结反偏。放大区放大区 曲线基本平行等曲线基本平行等 距。距。 此时，发此时，发 射结正偏，集电射结正偏，集电 结反偏。结反偏。 该区中有：该区中有：CBIIiCIBIB=0uCE(V)(mA)=20uABI=40uABI=60uABI=80uABI=100uA饱和区饱和区放大区放大区截止区截止区输出特性三个区域的特点输出特性三个区域的特点:放大区：放大区：发射结正偏，集电结反偏。发射结正偏，集电结反偏。 即：即： IC= IB , 且且 IC = IB(2) 饱和区：饱和区：发射结正偏，集

7、电结正偏。发射结正偏，集电结正偏。 即：即：UCE UBE ， IBIC，UCE 0.3V、0.1V (3) 截止区：截止区：发射结、集电结都处于反向偏置 UBE VB VE PNP 是用是用 EB 的电流（的电流（IB）控制）控制 EC 的电流的电流（IC），），E极电位最高，且正常放大时通常极电位最高，且正常放大时通常C极电极电位最低，即位最低，即 VC VB VE 某放大电路中的三极管，在工作状态中测得它的管脚电压Va = 1.2V， Vb = 0.5V, Vc = 3.6V, 试问该三极管是管_（材料），_ 型的三极管，该管的集电极是a、b、c中的_。四四. BJTBJT的主要参数的主

8、要参数1.电流放大系数电流放大系数BCII BCii iCE=20uA(mA)B=40uAICu=0(V)=80uAIBBBIBiIBI =100uACBI=60uAi一般取一般取20200之间之间2.31.538A60mA3 . 2BCII40A40)-(60mA)5 . 13 . 2(BCii（1 1）共发射极电流放大系数：）共发射极电流放大系数：2.集集- -基极反向截止电流基极反向截止电流ICBO AICBOICBO是集是集电结反偏电结反偏由少子的由少子的漂移形成漂移形成的反向电的反向电流，受温流，受温度的变化度的变化影响。影响。3. 集集- -射极反向截止电流射极反向截止电流ICEO

9、（基极开路时，集（基极开路时，集射间的电流）射间的电流）ICEO受温度影响受温度影响很大，当温度上很大，当温度上升时，升时，ICEO增加增加很快，所以很快，所以IC也也相应增加。相应增加。三极三极管的温度特性较管的温度特性较差差。4.集电极最大电流集电极最大电流ICM三极管工作电流三极管工作电流IC允许的最大极限，若允许的最大极限，若IC超超过过ICM值，则三极管可能会损坏。值，则三极管可能会损坏。5.集集-射极反向击穿电压射极反向击穿电压UCEO当集当集-射极之间的电压射极之间的电压UCE超过一定的数值超过一定的数值时，三极管就会被击穿。时，三极管就会被击穿。6. 集电极最大允许功耗集电极最

10、大允许功耗PCM 集电极电流集电极电流IC 流过三极管，流过三极管， 所发出的焦耳所发出的焦耳 热为：热为：PC =ICUCEPC PCM =ICMUCEOICUCEICUCE=PCMICMUCEO安全工作区安全工作区 1.4 三极管的模型及分析方法0.40.2i(V)(uA)BE80400.80.6BuiCIBIB=0uCE(V)(mA)=20uABI =40uABI =60uABI =80uABI =100uA非线性器件非线性器件BCIIUD=0.7VUCES=0.3ViB0 iC0一一. BJT的模型的模型+i-uBE+-uBCE+Cibeec截止状态截止状态ecb放大状态放大状态UDI

11、BICIBecb发射结导通压降发射结导通压降UD硅管硅管0.7V锗管锗管0.3V饱和状态饱和状态ecbUDUCES饱和压降饱和压降UCES硅管硅管0.3V锗管锗管0.1V直流模型直流模型二二. BJT电路的分析方法（直流）电路的分析方法（直流）1. 模型分析法（近似估算法）模型分析法（近似估算法）(模拟p5859)VCCVBBRbRc12V6V4K150K+UBE+UCEIBIC+VCC+VBBRbRc(+12V)(+6V)4K150K+UBE+UCEIBIC例：共射电路如图，已知三极管为硅管，例：共射电路如图，已知三极管为硅管，=40，试，试求电路中的直流量求电路中的直流量IB、 IC 、U

12、BE 、UCE。+VCC+VBBRbRc(+12V)(+6V)4K150K+UBE+UCEIBIC0.7VIBecbIC+VCCRc(+12V)4K+UBEIB+VBBRb(+6V)150K+UCE解：设三极管工作在放大状态，用放大模型代替三极管。解：设三极管工作在放大状态，用放大模型代替三极管。UBE=0.7VA40K150V6K150V)7 . 06(bBEBBBRUVI mA6 . 1A4040BCII V6 . 546 . 112CCCCCERIVU 2. 图解法图解法 模拟(p6162)VCCVBBRbRc12V6V4K150K+uCEIB=40AiC非线性部分非线性部分线性部分线性部分iC=f(uCE) iB=40ACCCCCERiVuM(VCC,0)(12 , 0)(0 , 3), 0(CCCRVNiCCE(V)(mA)=60uAIBu=0BBII=20uABI =40uAB=80uAI=100uAIB直流负载线直流负载线斜率：斜率：CCCCCC1RVRVtgKUCEQ6VICQ1.5mAIB=40AIC=1.5mAUCEQ=6V 直流直流工作点工作点Q 半导体三极管的型号半导体三极管的型号第二位：第二位：A锗锗PNP管、管、B锗锗NPN管、管、 C硅硅PNP管、管、D硅硅NPN管管 第三位：第三位：X低频小功率管、低频