晶体三极管讲述

1、2.1 晶体三极管2.1.1 三极管的结构、分类和符号 2.1.2 三极管的工作电压和基本联接方式2.1.3 三极管内电流的分配和放大作用第一页，共二十五页。2.1 晶体三极管晶体三极管：是一种利用输入电流控制输出电流的电流控制型器件。 特点：管内有两种载流子参与导电。特点：有三个电极，故称三极管。 图2.1.1三极管外形2.1.1 三极管的结构、分类和符号 一、晶体三极管的基本结构1.三极管的外形第二页，共二十五页。第二章 晶体三极管N+NP集电结Jc发射结Je发射极e集电极c基极b发射区集电区基区P+发射区N基区P集电区发射极e基极b集电极c三极管结构示意图及电路符号NPN管PNP管 三极

2、管内部结构特点:发射区高掺杂;基区很薄;集电结面积大结构示意图：电路符号：第三页，共二十五页。3 晶体三极管及放大电路 一、晶体三极管 (transistor) 1. 晶体三极管的结构和符号 结构：晶体三极管2个PN结3根金属导线 NPN 型PNP 型第四页，共二十五页。发射结 Ube 和 集电结 Ucb 发射极e (emitter)基极b (base)集电极c (collector)三个极：三个区：发射区基区和集电区 二个结：bbeecc第五页，共二十五页。由上所述可知:1由于基区很薄且掺杂浓度小,电子在基区扩散的数量远远大于复合的数量。即：ICIB 或 ICIB当基极电路由于外加电压或电阻

3、改变而引起IB的微小变化时，必定使IC发生较大的变化。即三极管的基极电流对集电极电流具有控制作用。复合与扩散到集电区的电子数目满足统计学规律第六页，共二十五页。箭头：表示发射结加正向电压时的电流方向。文字符号：V 图2.1.3 三极管符号二、晶体三极管的符号第七页，共二十五页。College of Physics Science & TechnologyYANGZHOU UNIVERSITYCHINA第八页，共二十五页。2国产三极管命名法：见电子线路P249附录二。三、晶体三极管的分类1三极管有多种分类方法。按内部结构分：有 NPN型和PNP型管；按工作频率分：有低频和高频管；按功率分：有小功

4、率和大功率管；按用途分：有普通管和开关管；按半导体材料分：有锗管和硅管等等。例如：3DG表示高频小功率NPN型硅三极管； 3CG表示高频小功率PNP型硅三极管； 3AK表示PNP型开关锗三极管等。第九页，共二十五页。 三极管工作在放大状态的外部条件是：发射结加正向电压，集电结加反向电压。2.1.2 三极管的工作电压和基本连接方式一、晶体三极管的工作电压 三极管的基本作用是放大电信号。第十页，共二十五页。图2.1.4 三极管电源的接法V为三极管GC为集电极电源GB为基极电源，又称偏置电源Rb为基极电阻Rc为集电极电阻。 第十一页，共二十五页。 有三种基本连接方式：共发射极、共基极和共集电极接法。

5、最常用的是共发射极接法。二、晶体三极管在电路中的基本连接方式如图2.1.5所示：第十二页，共二十五页。测量电路如图2.1.3 三极管内电流的分配和放大作用一、电流分配关系动画 三极管的电流分配关系第十三页，共二十五页。9.4.2 电流分配和放大原理 我们通过实验来说明晶体管的放大原理和其中的电流分配，实验电路采用共发射极接法，发射极是基极电路和集电极电路的公共端。实验中用的是 NPN 型管，为了使晶体管具有放大作用，电源 EB 和 EC 的极性必须使发射结上加正向电压(正向偏置)，集电结加反向电压(反向偏置)。mAAVVmAICECIBIERB+UBE+UCEEBCEB3DG100 设 EC

6、= 6 V，改变可变电阻 RB，则基极电流 IB、集电极电流 IC 和发射极电流 IE 都发生变化，测量结果如下表：基极电路集电极电路第十四页，共二十五页。IB/mA 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10IC/mA 0.001 0.70 1.50 2.30 3.10 3.95IE/mA 0.001 0.72 1.54 2.36 3.18 4.05晶体管电流测量数据结论：(1)符合基尔霍夫定律(2) IC 和 IE 比 IB 大得多。从第三列和第四列的数据可得 这就是晶体管的电流放大作用。 称为共发射极静态电流(直流)放大系数。电流放大作用还体现在基极电流的少量变化 IB 可以引

7、起集电极电流较大的变化 IC 。 式中， 称为动态电流(交流)放大系数第十五页，共二十五页。 (3)当 IB = 0(将基极开路)时，IC = ICEO，表中 ICEO 0.001 mA = 1 A。 (4)要使晶体管起放大作用，发射结必须正向偏置，发射区才可向基区发射电子；而集电结必须反向偏置，集电区才可收集从发射区发射过来的电子。 下图给出了起放大作用时 NPN 型和 PNP 型晶体管中电流实际方向和发射结与集电结的实际极性。+ UBE ICIEIB CT E B+UCENPN 型晶体管+ UBE IBIEIC CT EB+UCEPNP 型晶体管第十六页，共二十五页。 ICEO越小，三极管

8、温度稳定性越好。硅管的温度稳定性比锗管好。说 明：1. 时， 。 称为集电极基极反向饱和电流，见图2.1.7(a) 。一般 很小，与温度有关。2. 时， 。 称为集电极发射极反向电流，又叫穿透电流，见图2.1.7(b)。第十七页，共二十五页。结论： 1三极管的电流放大作用基极电流 微小的变化，引起集电极电流 较大变化。 2直流电流放大系数 表示三极管放大直流电流的能力 (2.1.3) 3交流电流放大系数 表示三极管放大交流电流的能力。工作于动态的三极管，真正的信号是叠加在直流上的交流信号。基极电流的变化量为IB，相应的集电极电流变化为IC，则交流电流放大倍数为： (2.1.4)第十八页，共二十

9、五页。结论：4通常 ， ，所以可表示为 (2.1.5)考虑ICEO，则 (2.1.6)第十九页，共二十五页。例：UCE=6V时：IB = 40 A, IC =1.5 mA； IB = 60 A, IC =2.3 mA。在以后的计算中，一般作近似处理： =下一页上一页首 页第二十页，共二十五页。 电流放大原理BECNNPEBRBECIE基区空穴向发射区的扩散可忽略。IBE进入P区的电子少部分与基区的空穴复合，形成电流IBE ，多数扩散到集电结。发射结正偏，发射区电子不断向基区扩散，形成发射极电流IE。第二十一页，共二十五页。BECNNPEBRBECIE集电结反偏，有少子形成的反向电流ICBO。I

10、CBOIC=ICE+ICBOICEIBEICE从基区扩散来的电子作为集电结的少子，漂移进入集电结而被收集，形成ICE。第二十二页，共二十五页。IB=IBE-ICBOIBEIBBECNNPEBRBECIEICBOICEIC=ICE+ICBO ICEIBE第二十三页，共二十五页。三极管的电流控制原理UBBRBIBICUCCRCNPIEN发射区向基区扩散电子电源负极向发射区补充电子形成发射极电流IE电子在基区的扩散与复合集电区收集电子电子流向电源正极形成ICEB正极拉走电子，补充被复合的空穴，形成IB第二十四页，共二十五页。内容总结2.1 晶体三极管。当基极电路由于外加电压或电阻改变而引起IB的微小变化时，必定使IC发生较大的变化。即三极管的