05881-三极管教学课件

三极管教学课件12024/1/24目录三极管基本原理与结构三极管特性曲线及参数三极管放大电路分析三极管偏置电路及稳定性分析三极管开关特性及应用三极管选型与使用注意事项22024/1/2401三极管基本原理与结构Chapter32024/1/24截止状态：当加在三极管发射结的电压小于PN结的导通电压，基极电流为零，集电极电流和发射极电流都为零，三极管这时失去了电流放大作用，集电极和发射极之间相当于开关的断开状态，我们称三极管处于截止状态。放大状态：当加在三极管发射结的电压大于PN结的导通电压，并处于某一恰当的值时，三极管的发射结正向偏置，集电结反向偏置，这时基极电流对集电极电流起着控制作用，使三极管具有电流放大作用，其电流放大倍数β=ΔIc/ΔIb，这时三极管处放大状态。饱和导通状态：当加在三极管发射结的电压大于PN结的导通电压，并当基极电流增大到一定程度时，集电极电流不再随着基极电流的增大而增大，而是处于某一定值附近不怎么变化，这时三极管失去电流放大作用，集电极与发射极之间的电压很小，集电极和发射极之间相当于开关的导通状态。三极管的这种状态我们称之为饱和导通状态。三极管工作原理42024/1/2403三种类型NPN型、PNP型、硅管、锗管。01三个电极基极（B）、集电极（C）、发射极（E）。02两个PN结发射结、集电结。三极管基本结构52024/1/24发射区向基区扩散电子由于发射结处于正向偏置，发射区的多数载流子（自由电子）不断扩散到基区，并不断从基区复合回到发射区而形成的电流称为扩散电流。由于自由电子不断从发射区扩散到基区，从而使得发射区的自由电子浓度不断降低，正极电位不断升高，而基区由于自由电子的不断扩散进来，浓度不断增加，靠近发射区的基区表面电位也不断升高。要点一要点二电子在基区扩散和复合靠近集电结处的电子被集电区收走，形成收集电子的极薄一层为集电区。基区很薄，加上集电结的反偏置，注入基区的电子大部分越过集电结进入集电区而形成集电集电流Ic。电流放大原理62024/1/2402三极管特性曲线及参数Chapter72024/1/24输入特性曲线描述了三极管基极电流iB与发射结电压uBE之间的关系。当uBE增大时，iB也相应增大，但二者并非线性关系。输入特性曲线可以用来确定三极管的开启电压和输入电阻等参数。输入特性曲线82024/1/24输出特性曲线描述了三极管集电极电流iC与集射极电压uCE之间的关系。根据不同的基极电流iB，可以得到不同的输出特性曲线。输出特性曲线反映了三极管的放大倍数、饱和压降和截止电压等参数。输出特性曲线92024/1/24表示三极管在最大允许管壳温度TCM时的最大允许耗散功率，用于衡量三极管的散热能力。包括集电极-基极反向饱和电流ICBO和集电极-发射极反向饱和电流ICEO，用于衡量三极管的稳定性。表示三极管放大能力的大小，通常指集电极电流iC与基极电流iB的比值。包括集电极-基极击穿电压BVCBO、集电极-发射极击穿电压BVCEO和发射极-基极击穿电压BVEBO，用于衡量三极管的耐压能力。极间反向电流电流放大系数β击穿电压耗散功率PCM主要参数介绍102024/1/2403三极管放大电路分析Chapter112024/1/2401020304电路结构输入信号加在基极与发射极之间，输出信号从集电极取出，发射极为公共端。输入、输出电阻输入电阻较小，输出电阻较大。电流放大作用共射电路既有电流放大作用，也有电压放大作用，但没有功率放大作用。频率特性由于Miller效应的影响，频率特性较差，上限频率较低。共射放大电路122024/1/24电路结构电流放大作用输入、输出电阻频率特性共基放大电路01020304输入信号加在发射极与基极之间，输出信号从集电极取出，基极为公共端。共基电路只有电压放大作用，没有电流放大作用，也没有功率放大作用。输入电阻较大，输出电阻较小。由于共基电路没有Miller效应的影响，频率特性较好，上限频率较高。132024/1/24频率特性由于共集电路没有Miller效应的影响，频率特性较好，下限频率较低。同时共集电路还具有电压跟随的特点，即输出电压近似等于输入电压。电路结构输入信号加在基极与集电极之间，输出信号从发射极取出，集电极为公共端。电流放大作用共集电路只有电流放大作用，没有电压放大作用，也没有功率放大作用。输入、输出电阻输入电阻较大，输出电阻较小。共集放大电路142024/1/2404三极管偏置电路及稳定性分析Chapter152024/1/24静态工作点的概念01静态工作点是指三极管在静态（无输入信号）时，基极电流、集电极电流和集电极电压的数值。合理设置静态工作点是保证三极管放大电路正常工作的前提。静态工作点的设置方法02通过调整偏置电阻的阻值，可以改变基极电流的大小，从而设置合适的静态工作点。一般情况下，静态工作点应设置在放大区的中部，以获得较大的动态范围和较好的线性度。静态工作点的调整03在实际电路中，由于元器件参数的离散性和环境温度的变化，静态工作点可能会发生偏移。此时，可以通过调整偏置电阻的阻值或采用其他补偿措施，使静态工作点保持稳定。静态工作点设置与调整162024/1/24随着环境温度的升高，三极管的参数会发生变化，导致静态工作点发生偏移。具体来说，温度升高会使三极管的基极电流增大，集电极电流减小，从而使静态工作点向截止区偏移。为了减小温度对静态工作点的影响，可以采用温度补偿电路。常见的温度补偿电路有基极分压式温度补偿电路和发射极串联电阻温度补偿电路等。这些电路可以通过自动调整偏置电阻的阻值或改变三极管的基极电压来抵消温度变化对静态工作点的影响。温度对静态工作点的影响温度补偿措施温度对静态工作点影响及补偿措施172024/1/24偏置电路的稳定性是指在外界条件（如温度、电源电压等）发生变化时，偏置电路能否保持稳定的性能。如果偏置电路的稳定性不好，就会导致放大电路的性能指标下降，甚至无法正常工作。偏置电路的稳定性问题为了提高偏置电路的稳定性，可以采用以下措施：选用稳定性好的元器件；采用负反馈技术来改善电路的稳定性；采用合适的电路拓扑结构来提高电路的抗干扰能力等。提高偏置电路稳定性的方法偏置电路稳定性分析182024/1/2405三极管开关特性及应用Chapter192024/1/24当三极管基极电流足够大时，集电极和发射极之间的电压降很小，三极管处于饱和状态。此时，三极管相当于一个闭合的开关。当三极管基极电流很小或为0时，集电极和发射极之间的电压降很大，三极管处于截止状态。此时，三极管相当于一个断开的开关。饱和与截止状态截止状态饱和状态202024/1/24开关速度三极管的开关速度是指从饱和状态到截止状态或从截止状态到饱和状态所需的时间。这个时间越短，说明三极管的开关速度越快。影响因素三极管的开关速度受到多种因素的影响，如基极电流的大小、集电极电压的高低、三极管的类型（NPN或PNP）以及环境温度等。开关速度及影响因素212024/1/24逻辑电路在数字逻辑电路中，三极管可以作为逻辑门电路的基本元件。例如，利用三极管的开关特性可以实现与门、或门和非门等逻辑功能。电子开关利用三极管的开关特性，可以构成电子开关电路。通过控制基极电流的大小，可以控制集电极和发射极之间的通断，从而实现电路的开关控制。电机驱动在电机驱动电路中，三极管可以作为电机驱动器的开关元件。通过控制三极管的通断，可以控制电机的启动、停止和转向等。典型开关应用举例222024/1/2406三极管选型与使用注意事项Chapter232024/1/24NPN和PNP型三极管NPN型三极管由三个半导体组成，包括两个N型和一个P型半导体，中间是P型半导体，两侧是两个N型半导体。PNP型三极管则是由两个P型和一个N型半导体组成，中间是N型半导体，两侧是两个P型半导体。它们的主要区别在于电流方向和电压控制方式。硅管和锗管硅管具有较高的反向击穿电压、较低的饱和压降和较大的温度系数，适用于高温和高压工作环境。而锗管具有较低的反向击穿电压和较小的温度系数，适用于低温和低压工作环境。小功率、中功率和大功率三极管小功率三极管的功耗较小，适用于小信号放大和开关电路；中功率三极管的功耗适中，可用于驱动中等负载；大功率三极管的功耗较大，可承受高电压和大电流，适用于大功率放大和开关电路。不同类型三极管特点比较242024/1/24根据电路的具体需求，如放大倍数、开关速度、耐压等级等，选择合适的三极管类型。根据电路需求选择类型考虑工作频率和带宽注意功耗和散热考虑封装和引脚排列对于高频电路，应选择具有高截止频率和宽带宽的三极管。根据电路中的功耗需求，选择合适的三极管功耗等级，并确保适当的散热措施。根据PCB设计和安装要求，选择合适的三极管封装形式和引脚排列。选型原则和方法252024/1/24防止过载控制工作温度防止静电击