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文档简介

电工电子技术

教学课件

(模块6常用半导体器件)

丁卫民编单元2晶体管

一、半导体晶体管的结构

在一块半导体芯片上,形成P型和N型半导体相隔的三个大小不等的导电区域和两个PN结,分别从三个区引出电极引线,加上管壳封装,就制成三极管。根据组成三个区P型或N型半导体的排列顺序的不同,三极管分为NPN型和PNP型两类。图中,中间的较小的区叫基区,基区两侧面积较大的区叫集电区,另一个是发射区,引出的电极分别叫基极(B)、集电极(C)、发射极(E)。两个PN结分别称为发射结和集电结。三极管按芯片材料不同,有硅管和锗管两种。二、晶体管的特性

三极管在不同的外部电压作用下,可呈现出三种特性:1.电流放大作用三极管具有电流放大作用的条件是:发射结(BE两极间)加正向电压,集电结(BC两极间)加反向电压(VC>VB,VB>VE)。即发射结正向偏置,集电结反向偏置。这时,满足以下关系:(1)三极管各极电流的分配关系为:发射极电流等于集电极电流与基极电流之和,即IE=IC+IB

且IC>>IB(2)集电极电流IC与基极电流IB满足放大关系:

β

=IC/IB或

β=△IC/△IB其中,β称为三极管的电流放大系数。

以上表明,三极管的基极电流发生微小变化时,集电极电流会发生较大变化,且比值基本恒定,这种小电流对大电流的控制作用,就是三极管的电流放大作用。

2.开关作用

三极管除具有电流放大状态外,还可处于另外两种状态,这就是截止或饱和状态。(1)截止状态

三极管工作在截止状态的条件是:发射结(BE两极间)加反向电压,集电结(BC两极间)也加反向电压(VC>VB,VE>VB)。即发射结和集电结均反向偏置。

三极管处于截止状态时,两PN结均近于断开状态。这时,IC≠βIB,三极管不具备电流放大作用,而是相当于一个断开的开关。(2)饱和状态

三极管工作在饱和状态的条件是:发射结(BE两极间)加正向电压,集电结(BC两极间)也加正向电压(VB>VE,VB>VC)。即发射结和集电结均正向偏置。

三极管处于饱和状态时,两PN结均处于完全导通状态,且

。这时,IC≠βIB

,三极管不具备电流放大作用,而是相当于一个闭合的开关。

综上,三极管的截止和饱和状态统称为开关作用,即三极管截止时相当于开关闭合,饱和时相当于开关断开。三、晶体管的特性曲线(1)输入特性曲线

输入特性曲线是指集-射电压UCE一定时,基极电流

b随基-射电压UBE而变化的曲线。即:

b=f(UBE)|UCE一定。曲线与二极管的正向特性相似,三极管正常放大时,工作在陡直的部分,电压UBE数值不大,变化也较小,可近似认为硅管UBE=0.7V,锗管UBE=0.3V。(2)输出特性曲线输出特性曲线是指基极电流IB一定时,集电极电流IC随集-射电压UCE而变化的曲线。其函数关系为

c

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