杨四军武科大工程系电子电工《电子线路》ppt课件第2章 晶体三极管与场效应管

第二章晶体三极管和场效应管晶体三极管第一节课前知识准备1.了解晶体三极管的结构、分类、符号和基本连接方式。2.掌握晶体三极管的放大条件（偏置和工艺条件）、放大作用和电流分配关系。3.理解晶体三极管的输入特性曲线、输出特性曲线（共发射极接法）及其三个工作区域的划分。4.熟悉晶体三极管的工作电压。5.理解晶体三极管的主要参数。6.掌握晶体三极管的工作状态的判别。【考纲要求】【考点解读】

必考点：三极管工作状态的判别、电流分配关系和主要参数。

重难点：三极管工作状态的判别、电流分配关系和极限参数。

1.晶体三极管的结构

晶体三极管的结构如图2-1-1所示。【知识清单】

(1)三个区：发射区、基区、集电区。

(2)三个极：发射极e、基极b、集电极c。

(3)两个PN结：发射结、集电结。

2.晶体三极管的符号

晶体三极管的符号如图2-1-2所示。

3.晶体三极管的分类

晶体三极管的分类见表2-1-1。表2-1-1晶体三极管的分类

4.三极管的工作电压和基本连接方式

(1)工作电压：

三极管工作在放大区时，通常在它的发射结加正向电压，集电结加反向电压。加在基极和发射极之间的偏置电压，一般硅管在0.5~0.8V，锗管在0.1~0.3V。加在集电极和基极之间的电压一般是几伏到几十伏。

(2)基本连接方式：

三极管在电路中的基本连接方式有共发射极、共基极和共集电极三种，如图2-1-3所示。5.晶体三极管的放大条件

(1)工艺条件（内部条件）：①发射区掺杂浓度较大，以利于发射区向基区发射载流子。②基区很薄，掺杂少，载流子易于通过。③集电区比发射区体积大且掺杂少，以利于收集载流子。

(2)偏置条件（外部条件）：发射结正偏，集电结反偏。6.晶体三极管的电流放大作用基极电流IB的微小变化将引起集电极电流IC的较大变化。三极管实质上是一个以基极小电流控制集电极大电流的半导体器件。电流放大能力通常用电流放大系数表示：

(1)共发射极交流电流放大系数。

(2)共发射极直流电流放大系数。一般情况下，。若考虑穿透电流，则。7.三极管内的电流分配关系三极管内的电流分配关系为IE=IB+IC，其中IB最小，IE最大。8.三极管的主要参数

(1)共发射极电流放大系数：β和。

(2)极间反向饱和电流：①集电极—基极反向饱和电流ICBO。②集电极—发射极反向饱和电流ICEO（又称穿透电流）。ICEO和ICBO的关系为ICEO=（1+β）ICBO。

(3)极限参数:①集电极最大允许电流ICM：正常时IC≤ICM，否则将导致三极管β下降。②集电极最大允许耗散功率PCM：正常时PC≤PCM，否则将导致三极管烧毁。③集电极—发射极间反向击穿电压U(BR)CEO：正常时UCE≤U(BR)CEO，否则将导致三极管被击穿。9.三极管参数随温度变化的情况10.三极管的输入特性曲线对于每一个固定的UCE的值，IB会随UBE变化。如图2-4-1所示为某共发

射极NPN型三极管的输入特性曲线。

(1)三极管的输入特性曲线是非线性的。

(2)在UBE小于某值（图2-1-4中M点的电压值）时，IB=0，三极管截止。

(3)在UBE大于某值（图2-1-4中M点的电压值）后，产生IB，三极管导通。

(4)图2-1-4中M点电压称为门槛电压，通常硅管约为0.5V，锗管约为0.2V；N点电压称为导通电压，通常硅管约为0.7V，锗管约为0.3V。11.三极管的输出特性曲线对于每一个固定的IB值，IC和UCE对应值的关系如图2-1-5所示。

(1)三个工作区：截止区、放大区、饱和区。

(2)三个工作区的偏置条件及特点：见表2-1-2。表2-1-2三个工作区的偏置条件及特点根据偏置条件，可知三种工作状态下各极电位的关系，详见表2-1-3。表2-1-3三种工作状态下各极电位的关系

12.三极管的简易测试——NPN型/PNP型的判别及基极的判别

(1)用万用表R×1k或R×100挡测三极管极间电阻。

(2)方法：将万用表一表笔接三极管某一管脚，另一表笔分别接另外两个管脚，测试极间电阻，如图2-1-6所示。

①如果黑表笔接三极管某一管脚，红表笔分别接另外两个管脚时，测得的阻值都很小，则可判定该三极管为NPN型，且黑表笔所接的管脚是基极。

②如果红表笔接三极管某一管脚，黑表笔分别接另外两个管脚时，测得的阻值都很小，则可判定该三极管为PNP型，且红表笔所接的管脚是基极。课堂全程导学

例题：（2013年高考题）现测得放大电路中某晶体管的两个电极的电流情况如图2-1-7所示，则该晶体管的电流放大系数β为

，该晶体管的类型为

（填“PNP型”或“NPN型”）。

【分析】根据晶体管电流分配关系判断管脚和管型是常考的知识点。当已知两个极电流的大小和方向时，根据IE=IB+IC，可求出另外一个极电流的大小和方向。根据三个极电流的大小关系（IE＞IC＞IB），可判断管脚；根据发射极电流的方向，可判断管型。【解答】图中两极电流一个流入5.1mA，一个流出100μA，根据IE=IB+IC，可知另一极电流的方向为流出，大小为5.1mA-0.1mA=5mA。三极中电流5.1mA最大，为发射极；100μA最小，为基极；5mA为集电极。由于发射极电流5.1mA为流入，因此为PNP型管。另外，β≈IC/IB=5/0.1=50。

例题2：（2011年高考题）如图2-1-8所示，各晶体管工作正常，无损坏,测得电路中四个三极管各极对地的电压如图示，则VT1、VT2、VT3、VT4分别工作在（）

A.放大区、放大区、饱和区、截止区

B.放大区、截止区、饱和区、截止区

C.放大区、截止区、饱和区、放大区

D.饱和区、截止区、放大区、放大区

【分析】通常可根据三极管发射结、集电结的偏置情况判断其工作状态。

【解答】VT1为NPN型，发射结正偏，集电结反偏,所以工作在放大区；VT2为PNP型，发射结正偏，集电结反偏，所以工作在放大区；VT3为NPN型，发射结正偏，集电结正偏，所以工作在饱和区；VT4为NPN型，发射结反偏，集电结反偏，所以工作在截止区。因此，答案为A。

例题3：（2015年高考题）处于放大状态的三极管的3个引脚电位分别为：①脚5V，②脚5.7V，③脚2V。由此可判断该三极管的管型为

（填“NPN型”或“PNP型”），③脚为

极。【分析】本题需要根据三极管在放大条件下各极电位关系判别管脚及管型。(1)判别管脚：

NPN型：VC＞VB＞VE；PNP型：VC＜VB＜VE。因此，无论是NPN型还是PNP型，电位居中的都是基极。由于|UBE|≈0.7V/0.3V，因此，电位与基极相差0.7V或0.3V左右的为发射极，剩下的一极则为集电极。(2)判别管型：若集电极电位最高，则为NPN型；若集电极电位最低，则为PNP型。

【解答】因为5.7V>5V>2V，

所以电位居中的5V对应的①脚为基极。

又因为5.7V与基极5V相差0.7V，

所以5.7V对应的②脚为发射极，剩下2V对应的③脚为集电极。

由于集电极电位2V最低，

故该管为PNP型。

训练1：如图2-1-9所示为测得的某放大电路中三极管的三极电流，由此可判定a、b、c三极的顺序和管型分别为（C）

A.c、e、b；NPN型B.c、b、e；PNP型

C.b、c、e；NPN型D.b、c、e；PNP型

训练2：下列选项中，工作在放大状态的三极管是（A）

训练3：测得某放大电路中三极管的三个电极对地电位分别是V1＝-1.5Ｖ、V2＝-4Ｖ、V3＝-4.7Ｖ，则三个电极的顺序和管型分别为（D

）

A.b、c、e;PNP型B.b、c、e;NPN型

C.c、b、e;PNP型D.c、b、e;NPN型

训练4：（2012年高考题）某三极管ICM=20mA，PCM=100mW，U（BR）CEO=20V,则当UCE=1V时，IC应不超过

20mA

；当IC=2mA时，UCE=

20V

。场效应管第二节课前知识准备

1.了解结型场效应管和绝缘栅场效应管的工作原理和特性曲线。

2.熟悉场效应管的主要参数，并能根据转移特性曲线和输出特性曲线判别场效应管的类型。

必考点：根据转移特性曲线和输出特性曲线判别场效应管的类型。

重难点：判别场效应管的类型及求主要参数。【考纲要求】【考点解读】

1.场效应管的分类

2.场效应管的符号和极性

场效应管的符号和极性见表2-2-1。【知识清单】表2-2-1场效应管的符号和极性

3.场效应管的转移特性曲线

场效应管的转移特性曲线见表2-2-2。表2-2-2场效应管的转移特性曲线

4.场效应管的输出特性曲线

场效应管的输出特性曲线见表2-2-3。表2-2-3场效应管的输出特性曲线5.场效应管的主要参数

6.场效应管与晶体三极管的比较场效应管与晶体三极管在结构和原理上都有所不同，表2-2-4是场效应管与晶体三极管的比较。表2-2-4场效应管与晶体三极管的比较

几点说明：

(1)场效应管的特点：

①场效应管具有输入电阻高、噪声小的特点。

②晶体三极管是利用基极电流去控制集电极电流的电流控制型器件；场效应管是利用输入电压UGS的电场效应来控制输出电流ID的电压控制型器件。

③晶体三极管中有两种载流子（多子和少子）参与导电，是双极型器件；在场效应管中起主要作用的载流子始终是多数载流子，是单极型器件。

(2)耗尽型和增强型的划分：

耗尽型与增强型的划分依据是当UGS=0时，ID是否为零。

耗尽型：当UGS=0时，ID=IDSS。

增强型：当UGS=0时，ID=0。

结型场效应管属于耗尽型。

(3)漏极和源极的调换：

结型场效应管漏极与源极可以调换使用；MOS场效应管如果衬底单独引线，则漏极与源极可以调换使用；如果制造时已把源极与衬底连接在一起，则漏极与源极不能调换使用。课堂全程导学

例题1：（2013年高考题）已知某场效应管的输出特性曲线如图2-2-1所示，则该场效应管的类型是（）

A.P沟道增强型B.N沟道增强型C.P沟道耗尽型D.N沟道耗尽型

【分析】本题要求学生能根据输出特性曲线判别管子类型。

【解答】因为图中UGS和UDS均为正值，因此，该管为N沟道增强型，答案为B。例题2：（2012年高考题）下列各特性曲线中，N沟道增强型MOS管的转移特性曲线是