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1、1,三极管专题讲座,一、三极管的结构与类型 三、三极管的基本工作原理 三、三极管的特性曲线 四、三极管的主要参数 五、温度对三极管参数的影响,2,一、三极管的结构与类型,半导体三极管是电子电路重要器件,它通过一定的工艺,将两个PN结结合在一起,由于两个PN结的相互影响,使三极管具有电流放大作用.从二极管发展到三极管,这是一个质得飞跃. 1、分类 按材料分：硅管； 锗管 按功率分：小功率管；中功率管；大功率管 按结构分：NPN； PNP 按频率分：低频管； 中频管； 高频管,耗散功率小于等于0.3W的晶体管称为小功率管。,耗散功率大于0.3W且小于等于1.5W的晶体管称为中功率管。,耗散功率大于
2、1.5W的晶体管称为大功率管。,特征频率小于等于3MHz的晶体管称为低频管。,特征频率大于30MHz的晶体管称为高频管。,特征频率大于3MHz且小于等于30MHz的晶体管称为中频管。,3,2、NPN和PNP管的结构示意及符号,PN结,PN结,发射区,发射极emitter,基区,基极base,集电区,集电极collector,集电结,发射结,NPN 型,(1)符号中的箭头方向是三极管的实际电流方向,符号,(2)三极管有三个区： 发射区发射极e； 基区基极b； 集电区集电极c。,(3)发射区掺杂浓度远高于基区掺杂浓度，基区很薄且掺杂的浓度低；而集电结面积比发射结面积大得多，所三极管的发射极与集电极
3、不能对调使用。,4,2、NPN和PNP管的结构示意及符号,PN结,PN结,发射区,发射极emitter,基区,基极base,集电区,集电极collector,集电结,发射结,PNP 型,(1)符号中的箭头方向是三极管的实际电流方向,符号,(2)三极管有三个区： 发射区发射极e； 基区基极b； 集电区集电极c。,(3)发射区掺杂浓度远高于基区掺杂浓度，基区很薄且掺杂的浓度低；而集电结面积比发射结面积大得多，所三极管的发射极与集电极不能对调使用。,5,常见三极管的外形,6,常见三极管的外形,7,发射结正偏,集电结反偏,二、三极管的基本工作原理,1、三极管内的载流子的传输过程（以NPN为例）,电源接
4、法: UBB 使发射结正偏 UBE=0.7V0 UCC 使集电结反偏 UBC 0 为了达到这个目的, 要保证 UCCUBB,（2）电子在基区的扩散与复合，形成基极电流IB。因为基区很薄，且掺杂浓度低，电子只有一小部份被基区的空穴复合，大部份电子很快到达集电结边缘。,(1)由于发射结正偏，因此高掺杂浓度的发射区中的多子（自由电子）越过发射结，向基区扩散，形成发射极电流IE。,（3）由于集电结反偏，扩散到集电结边缘的电子，很快被吸引越过集电结，形成集电极电流IC。,8,2、电流分配关系,Rb,UBB,IC,IE,IB,（以NPN为例）,三极管内的载流子运动规律,发射极电流IE在基区分为基区内的复合
5、电流IB和继续向集电极扩散的电流IC两个部分，IC与IB的比例，取决于制造三极管时的结构和工艺，管子制成后，这个比例基本上是个定值。定义三极管的直流电流放大系数为IC与IB的比值， 即,_,9,2、电流分配关系,Rb,UBB,IC,IE,IB,（以NPN为例）,三极管内的载流子运动规律,10,ICEO=(1+)ICBO叫做穿透电流,当ICBO较小时,可以忽略不计,得IC=IB,表明IC与IB成正比关系, 越大,IB控制IC得能力越强,2、电流分配关系,（以NPN为例）,三极管内的载流子运动规律,_,_,Rb,UBB,IC,IE,IB,_,11,输 入 回 路,输 出 回 路,(1)无交流信号
6、UBB接输入回路,使发射结正偏 UCC接输出回路,使集电结反偏 在这种偏置下产生IE、IC、IB. IC= IB,这是对直流电流的放大作用.,3、三极管的电流放大作用,UBB,UCC,RC,RB,如图所示称为三极管的共发射极放大电路。因为这个电路中包含由三极管的基极b与发射极e构成的输入回路和由集电极c与发射极e构成的输出回路，三极管的发射极作为输入和输出回路的公共端， 所以称为共发射极放大电路。,三极管的共发射极放大电路,12,(2)加入交流信号后 A.Ic是IB的倍,三极管对IB有放大作用,越大,控制能力越强,所以三极管是一个有电流放大的电流控制元件. B.Ic在RC上产生的输出电压Uo,
7、而Uo比Ui大约大几十倍,可以得到电压放大。,3、三极管的电流放大作用,UBB,UCC,RC,RB,13,三、三极管的特性曲线,什么叫三极管的特性曲线？ 三极管伏安特性曲线是指三极管各电极电 压与各电极电流之间关系的曲线，它是管子内 部载流子运动规律的外部体现。,14,1、输入特性曲线,输入回路,输出回路,(1)是研究当UCE=常数 时，UBE 和iB之间的关系曲 线，用函数关系式表示为:,15,(1)UBE 和iB之间的关系曲线 (2)用 UCE=1V 的输入特性曲线来代表UCE1V 所有输入特性曲线 (3)输入特性的死区电压： 硅管约为0.5V； 锗管约为0.1V。 发射结正偏导通后： 硅
8、管 UBE=0.7V； 锗管 UBE=0.3V,1、输入特性曲线,20,0.4,0.6,0.8,100,60,80,40,0.2,16,2、输出特性曲线,(1) 是研究当 iB=常数 时，UCE和iC之间的关系曲线，用函数表示为:,输入回路,输出回路,17,2、输出特性曲线,(2)输出特性曲线,当UCE较小时起始部份很陡，当UCE 略有增加，iC 增加很快，当UCE1V 以后，再增加UCE、iC 增加不明显。 (3)如改变IB 则得到另一条输出特性曲线。,18,（a） 输入特性曲线; （b） 输出特性曲线,三极管的输入、输出特性曲线,19,3、把输出特性曲线划分成三个区,5,10,15,20,
9、饱和区,截止区,放大区,击穿区,(3)饱和区 区域： uCE 0.7v 以左部分 条件：发射结正偏，集电结正偏。uBE0, uBC0 特点：失去放大能力，即iCiB不成立,即iB不能控制iC 的变化。,(1)截止区： 区域：iB0 输出特性曲线以下的区域为截止区 条件：发射结、集电结均反偏 uBE0, uBC0 。 特点：iB = 0时，iC iE=ICEO=0，三极管CE间为开路。,(2)放大区 区域：iB0 以上多条的输出特性曲线。 条件：发射结正偏， uBE0, 集电结反偏 ， uBC0 特点：(A)有放大特性： iCiB (B)有恒流特性： iC与uCE无关。,20,四、三极管的主要参
10、数,1、电流放大系数 （1）共发射极直流电流放大系数 （2）共发射极交流电流放大系数 （3）输出特性曲线近于平行等距，且ICEO很小时，,一般用hFE表示,一般用hfe表示,21,四、三极管的主要参数,2、极间反向电流 （1）集电极基极间反向饱和电流ICBO A、发射极开路（IE= 0）时，基极和集电极之间的反向电流称ICBO B、硅管 ICBO1A锗管 ICBO =10A 左右 C、ICBO越小，管子质量越好。,22,四、三极管的主要参数,2、极间反向电流 (2)集电极发射极间的反向电流ICEO A、基极开路时（IB=0），集电极与发射极之间加反向电压时，从集电极穿过基区流到发射极的电流称I
11、CEO B、ICEO =（1+）ICBO C、要求ICEO越小越好。,23,全,四、三极管的主要参数,3、极限参数 (1)基极开路时，集电极与发射极之间的反向击穿电压U(BR)CEO。使用时三极管各电极间的电压不要超过U(BR)CEO就可以了。 (2)集电极最大允许电流ICM。IC。 ICM 就是表示下降到额定值的1/32/3时的IC值， 正常工作时，iCICM。 (3)集电极最大允许耗散功率PCM = iCuCE。在的输出特性曲线上，做出三极管临界损耗线，如图,iC/mA,U(BR)CEO,ICEO,ICM,安,工,作,区,PCM = iCuCE,损,过,耗,区,输出特性曲线,24,四、三极
12、管的主要参数,4 频率特性 晶体管的电流放大系数与工作频率有关。若 晶体管超过了其工作频率范围，则会出现放大能 力减弱甚至失去放大作用。 (1)特征频率fT 电流放大系数将随着频率的升高而下降。特征频率是指hfe即值降为1时晶体管的工作频率。 (2)最高振荡频率fM 最高振荡频率是指晶体管的功率增益降为1时所对应的频率。,25,五、温度对三极管参数的影响,1、温度对ICBO的影响 温度每升高10， ICBO就增加一倍。 2、温度对的影响 三极管的电流放大系数随温度升高而增大。 三极管每升高1，相应地增大0.51 3、温度对发射结正向电压降UBE的影响 当温度上升1，UBE电压下降 (22.5mV/),
