模拟电子技术——13

1、 半导体三极管有两大类型，半导体三极管有两大类型， 一是双极型半导体三极管一是双极型半导体三极管 二是场效应半导体三极管二是场效应半导体三极管 双极型半导体三极管是由两种载双极型半导体三极管是由两种载流子参与导电的半导体器件，它由两流子参与导电的半导体器件，它由两个个 PN 结组合而成，是一种结组合而成，是一种CCCS器件器件。 场效应型半导体三极管仅由一种场效应型半导体三极管仅由一种载流子参与导电，是一种载流子参与导电，是一种VCCS器件器件。1.3 晶体三极管晶体三极管双极型晶体管双极型晶体管( (BJT) )又称半导体三极管、晶体三极管，或简称晶体管。又称半导体三极管、晶体三极管，或简称

2、晶体管。( (Bipolar Junction Transistor) )三极管的外形如下图所示。三极管的外形如下图所示。三极管有两种类型：三极管有两种类型：NPN 型和型和 PNP 型。型。主要以主要以 NPN 型为例进行讨论。型为例进行讨论。图图 1.3.1三极管的外形三极管的外形X：低频小功率管：低频小功率管D：低频大功率管：低频大功率管G：高频小功率管：高频小功率管A：高频大功率管：高频大功率管我国晶体管得型号命名方法我国晶体管得型号命名方法 半导体三极管的型号半导体三极管的型号国家标准对半导体三极管的命名如下国家标准对半导体三极管的命名如下: : 3 D G 110 B 第二位：第二

3、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、低频小功率管、D低频大功率管、低频大功率管、 G高频小功率管、高频小功率管、A高频大功率管、高频大功率管、K开关管开关管用字母表示材料用字母表示材料用字母表示器件的种类用字母表示器件的种类用数字表示同种器件型号的序号用数字表示同种器件型号的序号用字母表示同一型号中的不同规格用字母表示同一型号中的不同规格三极管三极管1.3.1双极型半导体三极管的结构 双极型半导体三极管的结构示意图如图双极型半导体三极管的结构示意图如图02.01所示。所示。它有两种类型它有两种类型:NPN型和型和P

4、NP型。型。图图 02.01 02.01 两种极性的双极型三极管两种极性的双极型三极管e-b间的间的PN结称为结称为发射结发射结(Je) c-b间的间的PN结称为结称为集电结集电结(Jc) 中间部分称为基区，连上电极称为中间部分称为基区，连上电极称为基极基极，用用B或或b表示（表示（Base）；）； 一侧称为发射区，电极称为一侧称为发射区，电极称为发射极发射极，用用E或或e表示（表示（Emitter）；）； 另一侧称为集电区和另一侧称为集电区和集电极集电极，用用C或或c表示（表示（Collector）。）。双极型半导体三极管晶体管的类型双极型半导体三极管晶体管的类型常用的三极管的结构有硅平面管

5、和锗合金管两种类型常用的三极管的结构有硅平面管和锗合金管两种类型。三极管的结构三极管的结构( (a) )平面型平面型( (NPN) )( (b) )合金型合金型( (PNP) )ebbecPNPe 发射极，发射极，b 基基 极，极，c 集电极。集电极。c基区基区发射区发射区集电区集电区NNP二氧化硅二氧化硅发射区发射区集电区集电区基区 双极型三极管的符号在图的下方给出，发射极双极型三极管的符号在图的下方给出，发射极的箭头代表发射极电流的实际方向。的箭头代表发射极电流的实际方向。 从外表上看两个从外表上看两个N区区,(或两个或两个P区区)是对称的，实是对称的，实际上发射区的掺杂浓度大，集电区掺杂

6、浓度低，且际上发射区的掺杂浓度大，集电区掺杂浓度低，且集电结面积大。基区要制造得很薄，其厚度一般在集电结面积大。基区要制造得很薄，其厚度一般在几个微米至几十个微米。几个微米至几十个微米。1.3.2晶体管的电流放大作用晶体管的电流放大作用以以 NPN 型三极管为例讨论型三极管为例讨论cNNPebbec表面看表面看三极管若实三极管若实现放大，必须从现放大，必须从三极管内部结构三极管内部结构和外部所加电源和外部所加电源的极性来保证。的极性来保证。不具备不具备放大作用放大作用三极管内部结构要求：三极管内部结构要求：NNPebcN N NP P P1. 发射区高掺杂。发射区高掺杂。2. 基区做得很薄。通

7、常只有基区做得很薄。通常只有几微米到几十微米，而且掺杂较几微米到几十微米，而且掺杂较少。少。三极管放大的外部条件：外加电源的极性应使发射三极管放大的外部条件：外加电源的极性应使发射结处于正向偏置状态，而集电结处于反向偏置状态。结处于正向偏置状态，而集电结处于反向偏置状态。3. 集电结面积大。集电结面积大。实验实验+-bce共射极放大电路UBBUCCuBEiCiB+-uCEiEiB 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10iC 0.001 0.70 1.50 2.30 3.10 3.95iE 0，集电结已进入反偏状态，开始收，集电结已进入反偏状态，开始收 集电子，基区复合减少，在同样

8、的集电子，基区复合减少，在同样的uBE下下 IB减小，特性曲线右移。减小，特性曲线右移。(1) 当当uCE=0V时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。一一. 输入特性曲线输入特性曲线uCE = 0VuCE 1VuBE /V+-bce共射极放大电路UBBUCCuBEiCiB+-uCE饱和区：饱和区：iC明显受明显受uCE控控制的区域，该区域内，制的区域，该区域内，一般一般uCE0.7V(硅管硅管)。此时，此时，发射结正偏，集发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很电结正偏或反偏电压很小小。iC=f(uCE) IB=const二、输出特性曲线二、输出特性曲线输出特性曲线

9、的三个区域输出特性曲线的三个区域:截止区：截止区：iC接近零的接近零的区域，相当区域，相当iB=0的曲的曲线的下方。此时，线的下方。此时， uBE小于死区电压，小于死区电压，集电结反偏集电结反偏。放大区：放大区：iC平行于平行于uCE轴的轴的区域，曲线基本平行等距。区域，曲线基本平行等距。此时，此时，发射结正偏，集电发射结正偏，集电结反偏结反偏。晶体管输出特性曲线（动画202）三极管的参数分为三大类三极管的参数分为三大类: 直流参数、交流参数、极限参数直流参数、交流参数、极限参数一、直流参数一、直流参数1.1.共发射极直流电流放大系数共发射极直流电流放大系数=（ICICEO）/IBIC / I

10、B vCE=const1.3.4晶体管晶体管的主要参数的主要参数2.共基直流电流放大系数共基直流电流放大系数ECII3.集电极基极间反向饱和电流集电极基极间反向饱和电流ICBO集电极发射极间的反向饱和电流集电极发射极间的反向饱和电流ICEOICEO=（1+ ）ICBO二、交流参数二、交流参数1.共发射极交流电流放大系数共发射极交流电流放大系数 = iC/ iB UCE=const2. 共基极交流电流放大系数共基极交流电流放大系数 = iC/ iE UCB=const3.特征频率特征频率 fT 值下降到值下降到1 1的信号频率的信号频率1.最大集电极耗散功率最大集电极耗散功率PCM PCM= i

11、CuCE 三、三、 极限参数极限参数2.最大集电极电流最大集电极电流ICM3. 反向击穿电压反向击穿电压 UCBO发射极开路时的集电结反发射极开路时的集电结反 向击穿电压。向击穿电压。 U EBO集电极开路时发射结的反集电极开路时发射结的反 向击穿电压。向击穿电压。 UCEO基极开路时集电极和发射基极开路时集电极和发射 极间的击穿电压。极间的击穿电压。几个击穿电压有如下关系几个击穿电压有如下关系 U UCBOUCEOUEBO 由由PCM、 ICM和和UCEO在输出特性曲线上可以确在输出特性曲线上可以确定过损耗区、过电流区和击穿区。定过损耗区、过电流区和击穿区。 输出特性曲线上的过损耗区和击穿区

12、输出特性曲线上的过损耗区和击穿区 PCM= iCuCE U (BR) CEOUCE/V1.3.5温度对晶体管特性及参数的影响温度对晶体管特性及参数的影响一、温度对一、温度对ICBO的影响的影响温度每升高温度每升高100C ， ICBO增加约一倍。增加约一倍。反之，当温度降低时反之，当温度降低时ICBO减少。减少。硅管的硅管的ICBO比锗管的小得多。比锗管的小得多。二、温度对输入特性的影响二、温度对输入特性的影响温度升高时正向特性左移，温度升高时正向特性左移，反之右移反之右移60402000.4 0.8I / mAU / V温度对输入特性的影响温度对输入特性的影响200600三、温度对输出特性的

13、影响三、温度对输出特性的影响温度升高将导致温度升高将导致 IC 增大增大iCuCEOiB200600温度对输出特性的影响温度对输出特性的影响三极管工作状态的判断三极管工作状态的判断例例1：测量某测量某NPN型型BJT各电极对地的电压值如下，各电极对地的电压值如下，试判别试判别管管子工作在什么区域子工作在什么区域(Uon=0.7V)？ 解：原则：原则：正偏正偏反偏反偏反偏反偏集电结正偏正偏正偏正偏反偏反偏发射结饱和饱和放大放大截止截止对NPN管而言，放大时对PNP管而言，放大时（1）放大区）放大区（2）截止区）截止区（3）饱和区）饱和区例例2某放大电路中某放大电路中BJT三个电极的电流如图所示。三个电极的电流如图所示。 IA-2mA,IB-0.04mA,IC+2.04mA,试判断管脚、管型。试判断管脚、管型。解：电流判断法。解：电流判断法。电流的正方向和电流的正方向和KCL。IE=IB+ ICABC IAIBICC为发射极为发射极B为基极为基极A为集电极。为集电极。管型为管型为NPN管。管。管脚、管型的判断法也可采用万用表电阻法。参考实验。管脚、管型的判断法也可采用万用表电阻法。参考实验。原则：先求原则：先求UBE，若等于，若等于0