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1、基本元件-三极管 基本结构NNP基极基极基极基极发射极发射极发射极发射极集电极集电极集电极集电极NPNNPN型型型型BECB BE EC CPNPPNP型型型型P PP PN N基极基极基极基极发射极发射极发射极发射极集电极集电极集电极集电极符号：符号：符号：符号：BECIBIEICBECIBIEICNPNNPN型三极管型三极管型三极管型三极管PNPPNP型三极管型三极管型三极管型三极管1晶体三极管样图基本元件-三极管2基区：最薄，基区：最薄，基区：最薄，基区：最薄，掺杂浓度最低掺杂浓度最低掺杂浓度最低掺杂浓度最低发射区：掺发射区：掺发射区：掺发射区：掺杂浓度最高杂浓度最高杂浓度最高杂浓度最高
2、发射结发射结发射结发射结集电结集电结集电结集电结B B B BE E E EC C C CN N N NN N N NP P P P基极基极基极基极发射极发射极发射极发射极集电极集电极集电极集电极结构特点：结构特点：结构特点：结构特点：集电区：集电区：集电区：集电区：面积最大面积最大面积最大面积最大基本元件-三极管3放大原理：把基极电流的微小变化能够引起集电把基极电流的微小变化能够引起集电极电流较大变化的特性称为晶体管的电流放大作极电流较大变化的特性称为晶体管的电流放大作用。用。 实质实质实质实质: : : :用一个微小电流的变化去控制一个较大电流的变化用一个微小电流的变化去控制一个较大电流的
3、变化用一个微小电流的变化去控制一个较大电流的变化用一个微小电流的变化去控制一个较大电流的变化。 三极管放大的外部条件三极管放大的外部条件三极管放大的外部条件三极管放大的外部条件B BEC CN NN NP PEBRBE EC CRC发射结正偏、集电结反偏发射结正偏、集电结反偏发射结正偏、集电结反偏发射结正偏、集电结反偏 PNPPNP发射结正偏发射结正偏发射结正偏发射结正偏 V VB B V VE E集电结反偏集电结反偏集电结反偏集电结反偏 V VC C V VE E集电结反偏集电结反偏集电结反偏集电结反偏 V VC C V VB B 发射结正偏发射结正偏集电结反偏集电结反偏基本元件-三极管 4
4、晶体管的放大原理和电流分配（晶体管的放大原理和电流分配（实验角度分析实验角度分析）：实验电路采用共发射极接法，发射极是基极电路和集电极电路：实验电路采用共发射极接法，发射极是基极电路和集电极电路的公共端。实验中用的是的公共端。实验中用的是 NPN NPN 型管，为了使晶体管具有放大作型管，为了使晶体管具有放大作用，电源用，电源 E EB B 和和 E EC C 的极性必须使的极性必须使发射结上加正向电压发射结上加正向电压( (正向偏置正向偏置) )，集电结加反向电压，集电结加反向电压( (反向偏置反向偏置) )。mAICECIBC AVVmAIERB+UBE +UCE EBEB3DG100 设
5、设 E EC C = = 6 6 V V，改改变变可可变变电电阻阻 R RB B，则则基基极极电电流流 I IB B、集集电电极极电电流流 I IC C 和和发发射射极极电电流流 I IE E 都都发生变化，测量结果如下表：发生变化，测量结果如下表：基极电路基极电路集电极电路集电极电路基本元件-三极管5I IB B/ /mAmA 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.100 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10I IC C/ /mAmA 0.001 0.70 1.50 2.30 3.10 3.95 0.001 0.70 1.50 2.30 3.10 3.95I IE E/
6、 /mAmA 0.001 0.72 1.54 2.36 3.18 4.05 0.001 0.72 1.54 2.36 3.18 4.05晶体管电流测量数据晶体管电流测量数据结论：结论：( (1) )符合基尔霍夫定律符合基尔霍夫定律( (2) ) IC 和和 IE 比比 IB 大得多。从第三列和第四列的数据可得大得多。从第三列和第四列的数据可得 这就是晶体管的电流放大作用。这就是晶体管的电流放大作用。 称为共发射极静态称为共发射极静态电流电流( (直流直流) )放大系数。电流放大作用还体现在放大系数。电流放大作用还体现在基极电流的基极电流的少量变化少量变化 IB 可以引起集电极电流较大的变化可以
7、引起集电极电流较大的变化 IC 。 式式中，中， 称为称为动态电流动态电流( (交流交流) )放大系数放大系数6 ( (3) )当当 IB = 0( (将基极开路将基极开路) )时，时，IC = ICEO，表中表中 ICEO 0UBC VB VE对于对于 PNP 型三极管应满足型三极管应满足: UEB 0UCB 0即即 VC VB 0，UBCUBE。IC / mAUCE /V100 A80A60 A40 A20 AIB =0O 3 6 9 43212.31.5放放 大大 区区 饱和区饱和区9饱和区饱和区截止区截止区( (2) ) 截止区截止区 IB = 0 的的曲曲线线以以下下的的区区域域称称
8、为为截截止止区区。IB = 0 时时, IC = ICEO( (很很小小) )。对对 NPN 型型硅硅管管，当当UBE 0.5 V 时时，即即已已开开始始截截止止，但但为为了了使使晶晶体体管管可可靠靠截截止止，常常使使 UBE 0，截截止止时时集集电电结结也也处处于于反反向向偏偏置置( (UBC 0) )，此此时时, IC 0 ，UCE UCC 。( (3) ) 饱和区饱和区 当当 UCE 0) )，晶晶体体管管工工作作于于饱饱和和状状态态。在在饱饱和和区区，IC 和和 IB 不不成成正正比比。此此时时，发发射射结也处于正向偏置，结也处于正向偏置，UCE 0 ， IC UCC/RC 。IC /
9、 mAUCE /V100 A80 A60 A40 A20 AIB = 0O 3 6 9 1243212.31.5放放 大大 区区 10 当当晶晶体体管管饱饱和和时时， UCE 0，发发射射极极与与集集电电极极之之间间如如同同一一个个开开关关的的接接通通，其其间间电电阻阻很很小小；当当晶晶体体管管截截止止时时，IC 0 ，发发射射极极与与集集电电极极之之间间如如同同一一个个开开关关的的断断开开，其其间间电电阻阻很很大大，可可见，晶体管除了有放大作用外，还有开关作用。见，晶体管除了有放大作用外，还有开关作用。晶体管的晶体管的三种三种工作状态如下图所示工作状态如下图所示+ UBE 0 ICIB+UC
10、E ( (a) )放大放大 UBC 0+IC 0 IB = 0+ UCE UCC ( (b) )截止截止 UBC 0 IB+ UCE 0 ( (c) )饱和饱和 UBC 0+11 三种组态 双极型三极管有三个电极，其中两个可以作为输入, 两个可以作为输出，这样必然有一个电极是公共电极。三种接法也称三种组态，见下图 共集电极接法，集电极作为公共电极，用CC表示。 共基极接法，基极作为公共电极，用CB表示；共发射极接法，发射极作为公共电极，用CE表示；基本元件-三极管- -各电极的电流关各电极的电流关系系12 管 型 工 作 状 态 饱和 放大 截 止 UBE/VUCE/V UBE/V UBE/V
11、开始截止 可靠截止硅管(NPN)锗管(PNP) 0.7 0.3 0.3 0.1 0.6 0.7 0.2 0.3 0.5 0.1 0 0.1晶体管结电压的典型值晶体管结电压的典型值 主要参数主要参数1. 电流放大系数电流放大系数 ， 当晶体管接成共发射极电路时，在静态当晶体管接成共发射极电路时，在静态( (无输入信无输入信号号) )时集电极电流与基极电流的比值称为时集电极电流与基极电流的比值称为静态电流静态电流( (直流直流) )放大放大系数系数 13 当当晶体管工作在动态晶体管工作在动态( (有输入信号有输入信号) )时，基极电流的变化时，基极电流的变化量为量为 IB ，它，它引起集电极电流的
12、变化量为引起集电极电流的变化量为 IC 。 IC 与与 IB的比值称为的比值称为动态电流动态电流( (交流交流) )放大系数放大系数 在输出特性曲线近于平行等距并且在输出特性曲线近于平行等距并且 ICEO 较小的情况下较小的情况下,可近似认为可近似认为 ，但二者含义不同。，但二者含义不同。2. 集集基极反向截止电流基极反向截止电流 ICBO ICBO 是当是当发射极开路时流经集电结的反向电流，其值很小。发射极开路时流经集电结的反向电流，其值很小。3. 集集射极反向截止电流射极反向截止电流 ICEO ICEO 是当是当基极开路基极开路( (IB = 0) )时的集电极电流，也称为穿透时的集电极电
13、流，也称为穿透电流，其值越小越好。电流，其值越小越好。 4. 集电极最大允许电流集电极最大允许电流 ICM 集电极电流集电极电流IC超过一定值时，超过一定值时， 三极管的三极管的 值下降。值下降。当当 值下值下降到正常数值的三分之二时的集电极电流，称为集电极最大允许降到正常数值的三分之二时的集电极电流，称为集电极最大允许电流电流 ICM 。14 5. 集集射反相击穿电压射反相击穿电压 U(BR)CEO 6. 集电极最大允许耗散功率集电极最大允许耗散功率 PCM 基基极极开开路路时时，加加在在集集电电极极和和发发射射极极之之间间的的最最大大允允许许电电压压，称为集称为集射反相击穿电压射反相击穿电
14、压 U(BR)CEO 。 当当晶晶体体管管因因受受热热而而引引起起的的参参数数变变化化不不超超过过允允许许值值时时，集集电电极所消耗的最大功率，称为集电极最大允许耗散功率极所消耗的最大功率，称为集电极最大允许耗散功率 PCM。ICICMU(BR)CEOUCEPCMOICEO安安全全 工工 作作 区区 由由 ICM 、 U(BR)CEO 、 PCM 三三者者共共同同确确定定晶晶体体管管的安全工作区。的安全工作区。 7. 特征频率特征频率 三三极极管管工工作作频频率率高高到到一一定定程程度度时时，电电流流放放大大倍倍数数 要要下下降降， 下下降降到到1时时的的频频率率为为特征频率。特征频率。15晶
15、体管参数与温度的关系晶体管参数与温度的关系晶体管参数与温度的关系晶体管参数与温度的关系1 1、温度硅管每升高、温度硅管每升高、温度硅管每升高、温度硅管每升高8 8 C C，锗管每升高，锗管每升高，锗管每升高，锗管每升高1212 C C，I ICBOCBO增大一倍。增大一倍。增大一倍。增大一倍。2 2 2 2、温度每升高、温度每升高、温度每升高、温度每升高 1 1 C C，U UBEBE将减小将减小将减小将减小 2 2 2.5mV2.5mV。3 3、温度每升高、温度每升高、温度每升高、温度每升高 1 1 C C， 增加增加增加增加 0.5%1.0%0.5%1.0%。16 常用三极管的封装形式有金
16、属封装和塑料封装两大类，引脚的排列方式常用三极管的封装形式有金属封装和塑料封装两大类，引脚的排列方式具有一定的规律，如图对于小功率金属封装三极管，按图示底视图位置放置，具有一定的规律，如图对于小功率金属封装三极管，按图示底视图位置放置，使三个引脚构成等腰三角形的顶点上，从左向右依次为使三个引脚构成等腰三角形的顶点上，从左向右依次为e b ce b c；对于中小功率；对于中小功率塑料三极管按图使其平面朝向自己，三个引脚朝下放置，则从左到右依次为塑料三极管按图使其平面朝向自己，三个引脚朝下放置，则从左到右依次为e e b cb c；对于；对于F F型大功率三极管，外形上只能看到两根电极，分别为型大
17、功率三极管，外形上只能看到两根电极，分别为e e、b b，底座，底座为为c c。基本元件基本元件-三极管三极管- - - -类型的判别类型的判别17电子制作中常用的三极管有电子制作中常用的三极管有9090系列，包括低频小功率硅管系列，包括低频小功率硅管90139013（NPNNPN）、）、90129012（PNPPNP），低噪声管），低噪声管90149014（NPNNPN），高频小功率），高频小功率管管90189018（NPNNPN）等。它们的型号一般都标在塑壳上，而样子都一样，）等。它们的型号一般都标在塑壳上，而样子都一样，都是都是TO-92TO-92标准封装。在老式的电子产品中还能见到标准
18、封装。在老式的电子产品中还能见到3DG63DG6（低频小（低频小功率硅管）、功率硅管）、3AX313AX31（低频小功率锗管）等，它们的型号也都印在（低频小功率锗管）等，它们的型号也都印在金属的外壳上。金属的外壳上。基本元件基本元件-三极管三极管- - - -类型的判别类型的判别18基本元件基本元件-三极管三极管- - - -数字万用表检测数字万用表检测三极管三极管19基本元件基本元件-三极管三极管- - - -数字万用表检测数字万用表检测三极管三极管20基本元件基本元件-三极管三极管- - - -数字万用表检测数字万用表检测三极管三极管21基本元件基本元件-三极管三极管- - - -数字万用
19、表检测数字万用表检测三极管三极管22基本元件基本元件-三极管三极管- - - -应用应用应用：放大和开关应用：放大和开关1 1、放大、放大、放大、放大 三极管工作在放大区。三极管工作在放大区。三极管工作在放大区。三极管工作在放大区。 实现一个微小电流的变化控制一个较大电流的变化。实现一个微小电流的变化控制一个较大电流的变化。实现一个微小电流的变化控制一个较大电流的变化。实现一个微小电流的变化控制一个较大电流的变化。分为共发射级电路、共基极电路和共集电极电路。分为共发射级电路、共基极电路和共集电极电路。分为共发射级电路、共基极电路和共集电极电路。分为共发射级电路、共基极电路和共集电极电路。2 2
20、、开关、开关、开关、开关 三极管工作在饱和区或截止区。三极管工作在饱和区或截止区。三极管工作在饱和区或截止区。三极管工作在饱和区或截止区。 通常，通常，通常，通常，NPNNPN控制接地的引线，控制接地的引线，控制接地的引线，控制接地的引线，PNPPNP控制接控制接控制接控制接VccVcc的引线。的引线。的引线。的引线。23基本元件基本元件-三极管三极管- - - -应用应用24基本元件基本元件-三极管三极管- - - -应用应用25基本元件基本元件-三极管三极管- - - -应用应用 红光、绿光和黄光的LED的压降大约在1.0V到1.5V，而蓝光LED很容易达到3.5V。如果想用便宜但较老的红
21、光/绿光/黄光LED来替换蓝光LED时，即使输出引脚为3.3V的高电平，加在LED和电阻上的压降为1.7V，足以使LED导通（多数情况下发光会比较暗）。用三极管可以解决这个问题。26基本元件基本元件-三极管三极管- - - -三极管的选用三极管的选用 选用三极管是一个很复杂的问题，它要根据电路的特点、选用三极管是一个很复杂的问题，它要根据电路的特点、选用三极管是一个很复杂的问题，它要根据电路的特点、选用三极管是一个很复杂的问题，它要根据电路的特点、三极管在电路中的作用、工作环境与周围元器件的关系等多种三极管在电路中的作用、工作环境与周围元器件的关系等多种三极管在电路中的作用、工作环境与周围元器
22、件的关系等多种三极管在电路中的作用、工作环境与周围元器件的关系等多种因素进行选取，是一个综合设计问题。因素进行选取，是一个综合设计问题。因素进行选取，是一个综合设计问题。因素进行选取，是一个综合设计问题。 对于初学者，选取时抓主要矛盾。对于初学者，选取时抓主要矛盾。对于初学者，选取时抓主要矛盾。对于初学者，选取时抓主要矛盾。1 1、在高频放大电路、高频振荡电路中主要考虑频率参数。原、在高频放大电路、高频振荡电路中主要考虑频率参数。原、在高频放大电路、高频振荡电路中主要考虑频率参数。原、在高频放大电路、高频振荡电路中主要考虑频率参数。原则上讲，高频管可以代替低频管，但高频管的功率一般都比较则上讲
23、，高频管可以代替低频管，但高频管的功率一般都比较则上讲，高频管可以代替低频管，但高频管的功率一般都比较则上讲，高频管可以代替低频管，但高频管的功率一般都比较小，动态范围窄。在代换时不仅要考虑频率，还要考虑功率。小，动态范围窄。在代换时不仅要考虑频率，还要考虑功率。小，动态范围窄。在代换时不仅要考虑频率，还要考虑功率。小，动态范围窄。在代换时不仅要考虑频率，还要考虑功率。2 2、 一般常希望一般常希望一般常希望一般常希望 值大一些。但值大一些。但值大一些。但值大一些。但 值太大，容易引起自激振荡，值太大，容易引起自激振荡，值太大，容易引起自激振荡，值太大，容易引起自激振荡，且受温度影响大，工作也
24、不稳定。通常，且受温度影响大，工作也不稳定。通常，且受温度影响大，工作也不稳定。通常，且受温度影响大，工作也不稳定。通常， 值选在值选在值选在值选在4040至至至至100100之之之之间。间。间。间。3 3、如制作低频放大器主要考虑噪声和输出功率等参数。、如制作低频放大器主要考虑噪声和输出功率等参数。、如制作低频放大器主要考虑噪声和输出功率等参数。、如制作低频放大器主要考虑噪声和输出功率等参数。4 4、根据负载大小和电路工作时间长短考虑选用三极管的耗散、根据负载大小和电路工作时间长短考虑选用三极管的耗散、根据负载大小和电路工作时间长短考虑选用三极管的耗散、根据负载大小和电路工作时间长短考虑选用三极管的耗散功率。功率。功率。功率。27
