项目0半导体基础知识——三极管

1、项目项目0 0半导体基础知识半导体基础知识双极性三极管双极性三极管 晶体管又名三极管（晶体管又名三极管（transistor），是一种），是一种的半导体元器件。顾名思义，三极管通常具有的半导体元器件。顾名思义，三极管通常具有3个个极，在外表现为极，在外表现为3个管脚。个管脚。晶体管的结构晶体管的结构基极基极发射极发射极集电极集电极NPN型型PNP型型三个极三个极集电极集电极基极基极发射极发射极BECBECNPNPNP箭头方向表示箭头方向表示发射结加正向电压时的电流方向发射结加正向电压时的电流方向晶体管有两个结晶体管有两个结晶体管有三个区晶体管有三个区晶体管有三个电极晶体管有三个电极NPNPN结

2、结限流限流电阻电阻IBICIE + UBE BIEIC CVT E IB+UCE NPNCBEIB CVT E BICIE-UCE+- UBE + PNPCBE例例 题题例例 题题 原则：原则：（1 1）先求）先求U UBEBE，若等于，若等于0.6-0.7V0.6-0.7V，为硅管；若等于，为硅管；若等于0.2-0.3V0.2-0.3V，为，为锗管。锗管。（2 2）发射结正偏，集电结反偏。）发射结正偏，集电结反偏。 NPNNPN管管 U UBEBE0 0，U UBCBC0 0，即，即UC UB UE 。 PNPPNP管管 U UBEBE0 0，U UBCBC0 0， 即即UC UB UE 。

3、例例 题题共发射极组态共发射极组态 共集电极组态共集电极组态 共基极组态共基极组态 【注意】无论上面的哪一种组态，要使三极管具有放【注意】无论上面的哪一种组态，要使三极管具有放大作用，都必须满足大作用，都必须满足发射结正偏发射结正偏，集电结反偏集电结反偏。为什么三极管具有电信号的放大作用呢？为什么三极管具有电信号的放大作用呢？ UCCUBBIB /A 02030405060IC /mA0.011.42.33.244.7IE /mA0.011.422.333.244.054.76IC /IB7076808078为什么三极管具有电信号的放大作用呢？为什么三极管具有电信号的放大作用呢？ IB /A

4、02030405060IC /mA0.011.42.33.244.7IE /mA0.011.422.333.244.054.76IC /IB7076808078为什么三极管具有电信号的放大作用呢？为什么三极管具有电信号的放大作用呢？ 特性曲线是特性曲线是指各电极之指各电极之间的间的电压与电压与电流电流之间的之间的关系曲线关系曲线概概念念输入特性曲线输入特性曲线输出特性曲线输出特性曲线晶体管的特性曲线IB/AUBE/VIEIC C E IBBUceUce=6V晶体管的特性曲线IB/AUBE/VIEIC C E IBBUceUce=6V晶体管的特性曲线Ic/AUce/VIEIC C C E E I

5、BB BUceib=100A80A60A40A20A0A20AIc/AUce/Vib=100A80A60A40A0A此区域中此区域中 ib=0 , UBEic，UCE 0.3V，c、e两两极之间接近短路称为极之间接近短路称为。发射结和集电结都正偏20AIc/AUce/Vib=100A80A60A40A0A发射结正偏发射结正偏放大放大i C= iB集电结反偏集电结反偏饱和饱和 i C iB两个结正偏两个结正偏I CS= IBS临界临界截止截止iB 0, iC 0两个结反偏两个结反偏电流关系电流关系状态状态 条条 件件晶体管的特性曲线 + UBE BIEIC CVT E IBNPN+UCE 习题1

6、-10 如图所示，已知在放大电路中无交流信号时测得晶体管（均为硅管）各极对地的电位值，试说明各晶体管的工作状态。3.2V3V3.7V发射结正偏发射结正偏V VB B=3.7V V=3.7V VE E=3V=3VU UBEBE=V=VB B-V-VE E=0.7V0.5V=0.7V0.5VV VC C=3.2V =3.2V U UBCBC=V=VB B-V-VC C=0.5V=0.5V集电结正偏集电结正偏v三极管的开关作用三极管的开关作用+ RcRb+VCC (12V)+uo TuI2 k 2.2 k S9013H G18+ RcRb+VCC (12V)+uo TuI2 k 2.2 k uI接函

7、数信号发生器接函数信号发生器f=0.25HZ-2V3VuI=-2VuI=3VuO波形图波形图灯灯亮亮/ /灭灭UO+ RcRb+VCC (12V)+uo TuI2 k 2.2 k -2V3V(2)截止截止IC 0 IB = 0+ UCE UCC UBC 0 IB+ UCE 0 UBC 0+CCCCRUI 1 1）当晶体管饱和时，）当晶体管饱和时，U UCECE 0 0，发射极与集电极之间如，发射极与集电极之间如同开关接通；同开关接通；2 2）当晶体管截止时，）当晶体管截止时，I IC C 0 0 ，发射极与集电极之间如同，发射极与集电极之间如同开关断开，开关断开，可见晶体管还有开关作用。可见晶

8、体管还有开关作用。 =D DIC/D DIB vCE=const =IC / IB | vCE =const交流电流放大系数交流电流放大系数 直流电流放大系数直流电流放大系数 1. 集电极集电极-基极反向饱和电流基极反向饱和电流Icbo2. 集电极集电极-发射极反向饱和电流发射极反向饱和电流Iceo发射极开路时，集电结的反向发射极开路时，集电结的反向饱和电流饱和电流，受温度的影响大。，受温度的影响大。ICBO A+EC AIB=0+ ICEO受温度的影响大。受温度的影响大。所以所以IC也相应也相应增加。增加。发射极发射极开路开路基极基极开路开路ICEO集电极最大允许电流集电极最大允许电流I I

9、CM集电极最大允许功率损耗集电极最大允许功率损耗P PCM 三极管正常工作时集电极所允许的最大工作电流三极管正常工作时集电极所允许的最大工作电流PCM值与环境温度有关，温度愈高，则值与环境温度有关，温度愈高，则PCM值愈小。值愈小。当超过此值时，管子性能将变坏或烧毁。当超过此值时，管子性能将变坏或烧毁。ICMU(BR)CEOICUCEO安全工作区安全工作区过损耗区过损耗区例例 题题(1) USB =-2VRBCBERC IB=0 ， IC=0 VBVE发射结发射结Je截止截止【实例【实例3】 =50， USC =12V，RB =70k ， RC =6k ，当，当USB = -2V，2V，5V时

10、，晶体管（时，晶体管（硅硅管）分别工作在哪个区？管）分别工作在哪个区？【实例【实例3】 =50， USC =12V，RB =70k ， RC =6k ，当，当USB = -2V，2V，5V时，晶体管（时，晶体管（硅硅管）分别工作在哪个区？管）分别工作在哪个区？(2) USB =2VIB= (USB -UBE)/ RB RBCBERC IC ICS ， 【实例【实例3】 =50， USC =12V，RB =70k ， RC =6k ，当，当USB = -2V，2V，5V时，晶体管（时，晶体管（硅硅管）分别工作在哪个区？管）分别工作在哪个区？目的：增大目的：增大 ，减小前级驱动电流，改变管子的类型。，减小前级驱动电流，改变管子的类型。21注意