双极型半导体三极管ppt课件

1、2.1.1 三极管的构造三极管的构造2.1.2 三极管的任务原理三极管的任务原理2.1.3 三极管的伏安特性三极管的伏安特性2.1.4 三极管的主要参数三极管的主要参数三极管概述三极管概述三极管概述三极管概述两种载流子空穴和自在电子参与导电。两种载流子空穴和自在电子参与导电。 通常简称为三极管、晶体管通常简称为三极管、晶体管或或BJT即即 Bipolar Junction Transistor。 依托一种载流子多子导电。依托一种载流子多子导电。依托电场效应任务，故通常称为场效应管，依托电场效应任务，故通常称为场效应管，简称简称FET即即 Field Effect Transistor 。双极型

2、三极管双极型三极管单极型三极管单极型三极管半导体三极管半导体三极管半导体三极管常见外形半导体三极管常见外形2.1.1 三极管的构造三极管的构造ECBNPN 型型构造特点构造特点发射区掺杂浓度很高发射区掺杂浓度很高基区薄且掺杂浓度很低基区薄且掺杂浓度很低集电结面积大集电结面积大+ECBPNP 型型2.1.2 三极管的任务原理三极管的任务原理三极管由两个三极管由两个PN构呵斥。构呵斥。根据根据PN结偏置方式的不同，三极管有四种任务形状：结偏置方式的不同，三极管有四种任务形状：一、三极管的四种任务形状及其偏置条件一、三极管的四种任务形状及其偏置条件当发射结正偏、集电结反偏时，任务于放大形状；当发射结

3、正偏、集电结反偏时，任务于放大形状；当发射结和集电结均正偏时，任务于饱和形状；当发射结和集电结均正偏时，任务于饱和形状；当发射结和集电结均反偏时，任务于截止形状。当发射结和集电结均反偏时，任务于截止形状。当发射结反偏、集电结正偏时，任务于倒置形状。当发射结反偏、集电结正偏时，任务于倒置形状。实践常用的任务形状为前三种。实践常用的任务形状为前三种。 1. 偏置条件：偏置条件： 发射结正偏、集电结反偏发射结正偏、集电结反偏共发射极放大电路共发射极放大电路 二、放大形状二、放大形状 发射区向基区发射多子，发射区向基区发射多子，其中极少部分在基区复合构其中极少部分在基区复合构成电流成电流IBN ，而绝

4、大部分被，而绝大部分被集电区搜集构成电流集电区搜集构成电流 ICN 。IB = IBN ICBO IBN I C = ICN + ICBO ICN I C 和和 IB由由IE按一按一定比例分配得到。定比例分配得到。2. 载流子运动规律与电流分配关系载流子运动规律与电流分配关系BNCNII CEOBCBOBC)1(IIIII 穿透电流穿透电流BCEIII BC II BE )1(II IE = IC + IBCEOBCIII CEOBE )1(III CBOBCBOCIIII 通常用通常用 表示这种电流分配关系。表示这种电流分配关系。 称为共发射极称为共发射极直流电流放大系数，反映三极管的电流放

5、大才干。直流电流放大系数，反映三极管的电流放大才干。 二、放大形状二、放大形状 续续 假设假设VBB有增量有增量VBB ，那么，那么UBE变为变为UBEUBE； I E变化变化为为I EIE；根据分配比例，；根据分配比例， IB、IC分别变为分别变为IBIB和和ICIC。定义：定义：BCII 3. 电流放大的原理电流放大的原理称为共发射极交流电流放大系数称为共发射极交流电流放大系数二、放大形状二、放大形状 续续其值通常在其值通常在20200之间，因之间，因此输出电流信号此输出电流信号IC远大于远大于输入电流信号输入电流信号IB ，三极管，三极管具有电流放大作用。具有电流放大作用。 放大形状下，

6、放大形状下， 且且几乎为常数，普通不加区分。几乎为常数，普通不加区分。 集电结正偏不利集电结正偏不利于集电区搜集电子，于集电区搜集电子，发射区分散到基区的发射区分散到基区的电子中将有较多的在电子中将有较多的在基区复合构成基区复合构成IB，IC不像放大形状时那样不像放大形状时那样按比例得到，将失去按比例得到，将失去电流放大才干。电流放大才干。1. 偏置条件：发射结和集电结均正偏偏置条件：发射结和集电结均正偏二、饱和形状二、饱和形状2. 任务原理任务原理二、饱和形状二、饱和形状 续续 饱和压降用饱和压降用UCES 表示，对表示，对NPN型硅管型硅管 UCES 0.3VC、E之间压降很小之间压降很小

7、 等效为开关合上等效为开关合上三极管不具有放大作用三极管不具有放大作用3. 任务特点任务特点三、截止形状三、截止形状1. 偏置条件：偏置条件： 发射结和集电结均反偏发射结和集电结均反偏 IB0、IC 0 、IE 0 ，三极管不具有放大作用，三极管不具有放大作用，集射极间等效为开关断开集射极间等效为开关断开2. 任务特点：任务特点：n 三极管主要作用：放大三极管主要作用：放大n 实现放大的条件：内部条件：发射区高掺杂，基区很薄且实现放大的条件：内部条件：发射区高掺杂，基区很薄且n 低掺杂，集电结面积较大。低掺杂，集电结面积较大。n 外部条件：发射结正偏，外部条件：发射结正偏， 集电结反偏。集电结

8、反偏。n 放大原理：发射区向基区发射多子，其中的极少部分在基区放大原理：发射区向基区发射多子，其中的极少部分在基区n 复合构成电流复合构成电流IBIB，而绝大部分被集电区，而绝大部分被集电区搜集构成搜集构成n 电流电流ICIC，电流分配关系为，电流分配关系为IC IC IB IB 。很大，因此很大，因此n 当当IBIB有微小的变化有微小的变化IB IB 时，时， IC IC相应地相应地就有较大的就有较大的n 变化变化IC =IB IC =IB ，从而实现了电流放大作用。，从而实现了电流放大作用。*小结n 三极管常用任务形状：放大、饱和、截止。三极管常用任务形状：放大、饱和、截止。n 任务于哪种

9、形状由发射结和集电结的偏置任务于哪种形状由发射结和集电结的偏置n 方式决议。只需在放大形状才有放大作用，方式决议。只需在放大形状才有放大作用，n 饱和时饱和时C、E之间近似为开关合上，截止时之间近似为开关合上，截止时n C、E之间近似为开关断开。之间近似为开关断开。NPN硅管的硅管的典型输入特性曲线典型输入特性曲线2.1.3 三极管的伏安特性三极管的伏安特性一、输入特性一、输入特性常数常数 CE)(BEBuufiiCRCVCCiBIERB+uBE+uCEVBBCEB+当当uCE 1V时，时， 输入特性曲线根本重合。输入特性曲线根本重合。导通电压导通电压 UBE(on)硅管：硅管： (0.6 0

10、.8) V锗管：锗管： (0.2 0.3) V取取 0.7 V取取 0.2 VNPN硅管的硅管的典型输出特性曲线典型输出特性曲线二、输出特性二、输出特性常数常数 B)(CECiufin 饱和区特点：饱和区特点：n 接近纵轴，接近纵轴， I C根本不受根本不受IB控制，而控制，而 随着随着UCE 减小迅速减减小迅速减小。小。n UCES：NPN硅管硅管0.3V，NPN锗管锗管0.1ViCRCVCCiBIERB+uBE+uCEVBBCEB+n 放大区特点：放大区特点：n 特性曲线几乎与横轴平行且间隔均匀。特性曲线几乎与横轴平行且间隔均匀。n 因此具有恒流输出和电流线性放大特点。因此具有恒流输出和电

11、流线性放大特点。 IC = IB二、输出特性二、输出特性常数常数 B)(CECiufiiCRCVCCiBIERB+uBE+uCEVBBCEB+NPN管的管的典型输出特性曲线典型输出特性曲线n 截止区特点：接近横轴，截止区特点：接近横轴，IB 0的区域，的区域， IC 0 二、输出特性二、输出特性常数常数 B)(CECiufiiCRCVCCiBIERB+uBE+uCEVBBCEB+由由IB = 0 曲线曲线可读得可读得 IC = ICEO 的值的值工程上，通常将工程上，通常将UCE =0.3V作为作为NPN型硅型硅管放大和饱和的分界管放大和饱和的分界限，限，即以为：当即以为：当UCE 0.3V时

12、时NPN型硅管型硅管任务于饱和形状，当任务于饱和形状，当UCE 0.3V时那么任时那么任务于放大形状。务于放大形状。讨论：怎样区分是放大导通还是饱和导通？讨论：怎样区分是放大导通还是饱和导通？* 讨论：为何放大区的输出曲线略向上倾斜？讨论：为何放大区的输出曲线略向上倾斜？ 由于由于uCEuCBuBE而而uBE根本不变，根本不变， 因此当因此当uCE增大时，增大时，uCB随之添加，使集电结变宽，基区宽度减小，基区内载流子的随之添加，使集电结变宽，基区宽度减小，基区内载流子的复合时机减小，假设要维持一样的复合时机减小，假设要维持一样的iB ，就要求发射区发射更多的，就要求发射区发射更多的多子到基区

13、，因此多子到基区，因此iC会增大，这种景象称为基区宽度调制效应。会增大，这种景象称为基区宽度调制效应。 iCRCVCCiBIERB+uBE+uCEVBBCEB+讨论：讨论：NPN和和PNP管共射极电路及其伏安特性有何异同？管共射极电路及其伏安特性有何异同？NPN硅管硅管PNP锗管锗管电源极性相反电源极性相反电流方向相反电流方向相反但都要满足：但都要满足：发射结正偏，发射结正偏，集电结反偏。集电结反偏。NPN和和PNP管共射极电路及其伏安特性有何异同？管共射极电路及其伏安特性有何异同？NPN硅管硅管PNP锗管锗管 知某放大器中三极管电极电位分别为知某放大器中三极管电极电位分别为U1=3.5V，

14、U2=2.8V，U3=12V，试确定，试确定B、E、C极，并判别是极，并判别是NPN型还是型还是PNP型管，是硅管还是锗管。型管，是硅管还是锗管。 解：解： 由于由于 U2U1 UB UE PNP 管管UC UB U(BR)CEO U(BR)EBO例：知例：知:ICM = 20 mA, PCM = 100 mW，U(BR)CEO = 20 V，那么那么 UCE = 10 V 时，时，IC 应应 mA UCE = 1 V时，时， IC应应 mAIC = 2 mA时，时， UCE应应 V 102020mA20CM IV20CEO(BR) UmW30V6mA5CECCM UIP解解: (1) * *

15、例例某某BJT的输出特性曲线如下图，试求：的输出特性曲线如下图，试求：1ICM 、PCM 、UBRCEO和和UA值；值；2计算计算Q1(6V, 2mA)处处的的 。 、V50A UUA称为厄尔利电压称为厄尔利电压 解续解续: (2)* * 例例某某BJT的输出特性曲线如下图，试求：的输出特性曲线如下图，试求：1ICM 、PCM 、UBRCEO和和UA值；值；2计算计算Q1(6V, 2mA)处处的的 。 、50A40mA21BC QII 50A20mA11BC QII 98. 0150501 在在Q1处，处， ；，mA2A04CB II3mA-2mA=1mA ，因此，因此 CBA02II，当当三极管三种任务形状的偏置条件与任务特点。三极管三种任务形状的偏置条件与任务特点。1. 了解三极