双极性二极管课件

1.4双极型晶体管1.4.1晶体管的结构及类型1.4.2晶体管的电流放大作用1.4.3晶体管的共射特性曲线1.4.4晶体管的主要参数1.4.5温度对晶体管特性及参数的影响*1.4.6光电三极管1.4双极型晶体管半导体三极管在英文中称为晶体管(Transistor)。半导体三极管有两大类型，一类是双极型，另一类是单极型。本节介绍双极型晶体管。1.4.1结构及类型发射结

集电结基极发射极

集电极1.结构及电路符号双极型晶体管是由两个PN结组成的。发射区基区

集电区2.双极型晶体管的外形频率：高频管、低频管功率：材料：小、中、大功率管硅管、锗管类型：NPN型、PNP型电路符号

两种类型的三极管1.4.2晶体管的电流放大作用

半导体三极管与半导体二极管的最大不同之处,就是具有电流放大作用。

实现电流放大所需的外部条件是：发射结正偏，集电结反偏。对NPN管，各极电压必须满足VC>VB>VE；对PNP管，各极电压必须满足VE>VB>VC。1.晶体管的电流分配关系

在放大状态下，管中载流子的传输过程如图1-37所示。图中空心箭头方向表示电流方向，实线箭头方向是载流子运动方向。图1-37晶体管中载流子的传输过程由以上分析可知：①半导体三极管内有两种载流子(自由电子和空穴)参与导电，故称为双极型三极管或BJT（BipolarJunctionTransistor）。②发射结正偏，集电结反偏是实现电流放大所需的外部条件。IE=IC+IB。对于PNP管,三个电极产生的电流方向正好和NPN管相反。③发射区掺杂浓度高，基区掺杂浓度低且很薄，是保证三极管能够实现电流放大的关键（IE>>IB，IC>>IB）。若将两个PN结对接，相当于基区很厚，将没有电流放大作用。解:①由于V13=2.5-1.8=0.7V,故1、3脚为发射结。则2脚为C极、硅管,又V2>V1>V3,C极电位最高,故为NPN,且1为B极,3为E极。

②由于V23=-0.2V,故2、3脚间为发射结。1脚为C极、锗管,因V1<V2<V3,故为PNP,2为B极,3为E极。

③由于V12=0.2V,故1、2脚为发射结，3脚为C极,锗管,又V1<V2<V3,故为NPN。2为B极,3为E极。

由此可以看到，半导体三极管的IB有一个很小的变化，相应的集电极电流IC将发生较大的变化，这说明半导体三极管具有电流放大作用。

1.4.3晶体管的共射特性曲线

iB=f(uBE)

uCE=const.

(2)当uCE≥1V时，uCB=uCE-uBE>0，集电结已进入反偏状态，开始收集电子，基区复合减少，同样的uBE下iB减小，特性曲线右移。

(1)当uCE=0V时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。1.输入特性曲线（以共射极放大电路为例）共射极连接(1)饱和区：iC明显受uCE控制的区域。该区域内，一般uCE＜0.7V(硅管)。此时，发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很小。iC=f(uCE)

iB=const.2.输出特性曲线输出特性曲线的三个区域:(3)截止区：iC接近零的区域。相当iB=0的曲线的下方。此时，uBE小于死区电压。(2)放大区：iC平行于uCE轴的区域。曲线基本平行等距。此时，发射结正偏，集电结反偏。【例1-10】测得某硅管各极对地电压如下,试判断其工作在什么区域? ①VC=6V、VB=0.7V、VE=0V； ②VC=6V、VB=4V、VE=3.8V； ③VC=6V、VB=6.4V、VE=5.7V。

解：根据半导体三极管的输出特性，比较各管的VCE、VBE电压情况， ①VC>VB>VE,且VBE=0.7V，故该管工作在放大区域； ②VC>VB>VE，但VBE=0.2V小于硅管的发射结导通电压，故该管工作在截止区域； ③VBE=0.7V，VCE=0.3V<1V，故该管工作在饱和区域。1.4.4主要参数晶体管的参数分为直流参数、交流参数和极限参数三大类。1直流参数(1)直流电流放大系数①共发射极直流电流放大系数

②共基极直流电流放大系数(2)极间反向电流①集-基间反向饱和电流ICBO②集-射间反向饱和电流ICEOICEO和ICBO有如下关系：

(3)频率参数频率参数反映三极管的放大能力与频率的关系。三极管的放大能力一般由电流放大系数来体现，实际上晶体管内部的发射结和集电结均含有一定的结电容，它们都影响晶体管的频率特性，当工作频率超过某一数值时，三极管的电流放大系数要下降。1）共基截止频率fα

在共基极电路中，电流放大系数α值下降到低频(1000Hz)值的

时，所对应的频率，称为α截止频率，用fα表示。fα反映了晶体管共基极运用时的频率限制。2）共射截止频率fβ 在共发射极电路中，β值下降到低频(1000Hz)值的

时，所对应的频率为β截止频率，记作fβ。3）特征频率

fT

晶体管的

值不仅与工作电流有关，而且与工作频率有关。由于结电容的影响，当信号频率增加时，晶体管的

将会下降。当

下降到1时所对应的频率称为特征频率，用

fT表示。（3）集电极最大允许损耗功率PCM

集电极电流通过集电结时所产生的功耗，PCM=ICUCE，因发射结正偏，呈低阻，所以功耗主要集中在集电结上。管子工作时，集电结功耗PC<PCM，否则使集电结温升过高而烧坏。

由于晶体管的电流放大系数β值与工作电流有关，工作电流太大，β就下降，使晶体管的性能下降，也使放大的信号产生严重失真。一般定义当β值下降为最大值的2/3时的iC值为ICM。（2）集电极最大允许电流ICM

由最大集电极功率损耗PCM、ICM和击穿电压U(BR)CEO，在输出特性曲线上就可以确定晶体管的安全工作区，如图1-41所示。晶体管工作时必须保证工作在安全区内，并留有一定的余量，防止损坏管子。图1-41晶体管的安全工作区*1.4.6光电器件1.光电三极管光电三极管也称光敏三极管，在原理上类似于晶体管，只是它的集电结为光敏二极管结构，其主要作用是完成光电转换。它将照射的光信号变成电信号的同时，还放大了信号电流，用光的强度来控制集电极电流的大小，因此具有更高的灵敏度。（a）电路符号(b)等效电路2．光电耦合器

光电耦合器是将发光二极管和光敏元件（光敏电阻、光电二极管、光电三极管、光电池等）组装在一起而形成的二端口器件，其电路符号如图1-45所示。它的工