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1、第3章 半导体三极管,3.1 双极三极管,3.1.1 三极管的结构与符号,3.1.2 三极管的分类,3.1.3 三极管的外部结构,3.2 三极管的电流分配与放大作用,3.2.1 载流子的运动及各电极电流的形成,3.2.2 电流放大作用,3.2.3 电流分配关系的测试,第3章 半导体三极管,3.3 三极管的特性曲线,3.3.1 输入特性曲线,3.3.2 输出特性曲线,3.4 三极管的主要参数及温度的影响,3.4.1 主要参数,3.4.2 温度对三极管的特性与参数的影响,3.5 特殊三极管简介,3.5.1 光电三极管,3.5.2 光电耦合器,本章重点 半导体三极管的基本结构 三极管的电流分配与放大
2、作用 三极管实现放大作用的内部及外部条件 三极管的基本特性 本章难点 在放大区三极管具有基极电流控制集电极电流的特性 三极管的开关特性 用万用表判断三极管的类型、管脚及三极管质量的好坏,第 3 章 半导体三极管,3.1 双极型三极管,3.1.1 三极管的结构与符号,半导体三极管，也叫晶体三极管。由于工作时，多数载流子和少数载流子都参与运行，因此，还被称为双极型晶体管（Bipolar Junction Transistor,简称BJT）。 BJT是由两个PN结组成的。,NPN型,PNP型,符号:,三极管的结构特点: （1）发射区的掺杂浓度集电区掺杂浓度。 （2）基区要制造得很薄且浓度很低。,3.
3、1.2 三极管的分类,按结构类型分为NPN型管和PNP型管 按材料分为硅管和锗管 按功率大小分为大功率管、中功率管和小功率管 按工作频率分为高频管和低频管 按其工作状态分为放大管和开关管,3.1.3 三极管的外部结构,常见三极管的外形结构图,半导体三极管的型号,第二位：A锗PNP管、B锗NPN管、 C硅PNP管、D硅NPN管,第三位：X低频小功率管、D低频大功率管、 G高频小功率管、A高频大功率管、K开关管,国家标准对半导体器件型号的命名举例如下：,3DG110B,3.2 三极管的电流分配与放大作用,三极管实现放大作用的内部条件，制作时： 基区做得很薄，且掺杂浓度低 发射区的掺杂浓度高 集电结
4、面积大于发射结面积 外部条件，即发射结正向偏置，集电结反向偏置,若在放大工作状态： 发射结正偏：,+ UCE , UBE , UCB ,集电结反偏：,由VBB保证,由VCC、 VBB保证,UCB=UCE - UBE, 0,三极管在工作时要加上适当的直流偏置电压。,3.2.1 载流子的运动及各电极电流的形成,1BJT内部的载流子传输过程,（1）因为发射结正偏，所以发射区向基区注入电子 ，形成了扩散电流IEN 。同时从基区向发射区也有空穴的扩散运动，形成的电流为IEP。但其数量小，可忽略。 所以发射极电流I E I EN 。,（2）发射区的电子注入基区后，变成了少数载流子。少部分遇到的空穴复合掉，
5、形成IBN。所以基极电流I B I BN 。大部分到达了集电区的边缘。,另外，集电结区的少子形成漂移电流ICBO。,（3）因为集电结反偏，收集扩散到集电区边缘的电子，形成电流ICN 。,动画演示,2电流分配关系,IE =IC+IB,定义：,(1)IC与I E之间的关系:,所以:,其值的大小约为0.90.99。,三个电极上的电流关系:,联立以下两式：,得：,所以：,得：,令：,3.2.2 电流放大作用,动画演示,在分析估算放大电路参数时取 通常情况下，=20200。,综上：有一小IB就可以获得大IC，实现了小基极电流控制大集电极电流，这就是三极管的电流放大作用。也证明了三极管是电流控制器件。当输
6、入电压变化时，会引起输入电流(基极电流)的变化，在输出回路将引起集电极电流较大变化，该变化电流在集电极负载电阻RC上产生较大的电压输出。这样，三极管的电流放大作用就转化为电路的电压放大作用。,3.2.3 电流分配关系的测试,测试电路,三极管的三种接法：共射极、共集电极和共基极,三极管的三种电路,动画演示,共发射极三极管各电极电流分配关系的测试电路,三极管电流分配关系的测试电路,调RP，可测得IB、IC、IE，数据如表,测试数据,数据分析,IB、IC、IE测试数据,满足基尔霍夫电流定律,IB、IC、IE的关系：IE= IB+IC IC、IB的关系： 三极管的直流放大作用 三极管的交流放大作用,当
7、IE=0时，即发射极开路，IC=-IB 当IB=0时，即基极开路，IC=IE0,反向饱和电流ICBO,集电极发射极的穿透电流ICEO,（1）uCE=0V时，相当于两个PN结并联。,2.3 BJT的特性曲线（共发射极接法）,3.3.1 输入特性曲线 iB=f(uBE) uCE=const,（3）uCE 1V再增加时，曲线右移很不明显。,（2）当uCE=1V时， 集电结已进入反偏状态，开始收集电子，所以基区复合减少， 在同一uBE 电压下，iB 减小。特性曲线将向右稍微移动一些。,3.3.2输出特性曲线 iC=f(uCE) iB=const,（1）当uCE=0 V时，因集电极无收集作用，iC=0。
8、,（2） uCE Ic 。,（3） 当uCE 1V后，收集电子的能力足够强。这时，发射到基区的电子都被集电极收集，形成iC。所以uCE再增加，iC基本保持不变。,同理，可作出iB=其他值的曲线。,现以iB=60uA一条加以说明。,动画演示,饱和区iC受uCE显著控制的区域，该区域内uCE0.7 V。 此时发射结正偏，集电结也正偏。,截止区iC接近零的区域，相当iB=0的曲线的下方。 此时，发射结反偏，集电结反偏。,放大区 曲线基本平行等 距。 此时，发 射结正偏，集电 结反偏。 该区中有：,饱和区,放大区,截止区,输出特性曲线可以分为三个区域:,3.4 三极管的主要参数及温度的影响,（2）共基
9、极电流放大系数：,一般取20200之间,2.3,1.5,（1）共发射极电流放大系数：,1.电流放大系数,动画演示,（2）集电极发射极间的穿透电流ICEO 基极开路时，集电极到发射极间的电流穿透电流 。 其大小与温度有关。,（1）集电极基极间反向饱和电流ICBO 发射极开路时，在其集电结上加反向电压，得到反向电流。它实际上就是一个PN结的反向电流。其大小与温度有关。 锗管：I CBO为微安数量级， 硅管：I CBO为纳安数量级。,2.极间反向电流,3.极限参数,（1）集电极最大允许电流ICM,（2）集电极最大允许功率损耗PCM 集电极电流通过集电结时所产生的功耗， PC= ICUCE,PCM,
10、PCM,Ic增加时， 要下降。当值下降到线性放大区值的70时，所对应的集电极电流称为集电极最大允许电流ICM。,对于前面的电路（固定偏置电路）而言，静态工作点由UBE、和ICEO决定，这三个参数随温度而变化。,3.4.2 温度对三极管的特性与参数的影响,温度对UBE的影响,温度对值及ICEO的影响,总的效果是：,3.5 特殊三极管简介,3.5.1 光电三极管,光电三极管的等效电路与电路符号,3.5.2 光电耦合器,光电耦合器电路符号,(a)LED+光敏电阻； (b)LED+光电二极管； (c)LED+光电三极管； (d)LED+光电池,小 结,BJT是由两个PN结构成的。工作时，有两种载流子参与导电，称为双极型晶体管。BJT是一种电流控制电流型的器件，改变基极电流就可以控制集电极电流。BJT的特性可用输入特性曲线和输出特性曲线来描述。其性能可以用一系列参数来表征。BJT有三个工作区：饱和区、放大器和截止区。,
