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1、1.3 半导体三极管半导体三极管11.3.1 基本结构、类型和符号基本结构、类型和符号BECNNP基极基极发射极发射极集电极集电极NPN型型PNP集电极集电极基极基极发射极发射极BCEPNP型型一、结构一、结构2BECNNP基极基极发射极发射极集电极集电极基区：较薄，掺基区：较薄，掺杂浓度低杂浓度低集电区：集电区：面积较大面积较大发射区：掺发射区：掺杂浓度较高杂浓度较高三极管在制造时必须满足以下条件：1、发射区掺杂浓度最大，它的作用是发射载流子。2、基区必须做得很薄（微米级）掺杂浓度最小，它的作用是传输和控制载流子。3、集电区要做得体积最大，它的作用是收集载流子。3BECNNP基极基极发射极发
2、射极集电极集电极发射结发射结集电结集电结二、类型二、类型有有PNP型和型和NPN型；硅管和锗管；大功率管型；硅管和锗管；大功率管和小功率管；高频管和低频管。和小功率管；高频管和低频管。4三、符号三、符号BECIBIEICNPN型三极管型三极管BECIBIEICPNP型三极管型三极管5uiuoCEBECBuiuoECBuiuo共发射极共发射极共集电极共集电极共基极共基极1.3.2 三极管的连接方式三极管的连接方式一、共发射极接法一、共发射极接法二、共集电极接法二、共集电极接法三、共基极接法三、共基极接法61.3.3 电流放大原理电流放大原理三极管正常放大外加电压必须满足：三极管正常放大外加电压必
3、须满足：1发射结外加正向电压，即发射结外加正向电压，即P区较区较N区为正。区为正。2集电结外加反向电压，即集电结外加反向电压，即P区较区较N区为负。区为负。正常放大时，正常放大时，NPN管集电极电位最高，基极电管集电极电位最高，基极电位次之，射极电位最低。位次之，射极电位最低。 即即 UC UB UE ；PNP管则反之，射极电位最高，基极电位次之，集电极管则反之，射极电位最高，基极电位次之，集电极电位最低。即电位最低。即 UE UB UC .7例题；测得工作在放大区的四个三极管，各电极对地电位如题表2-1-1，判断是硅管还是锗管，是PNP管还是NPN管，并标出管脚e b c 填入表中8BECN
4、NPUBBRBUCCIE基区空穴基区空穴向发射区向发射区的扩散可的扩散可忽略。忽略。IBE进入进入P区的电子区的电子少部分与基区的少部分与基区的空穴复合，形成空穴复合，形成电流电流IBE ，多数，多数扩散到集电结。扩散到集电结。发射结正发射结正偏，发射偏，发射区电子不区电子不断向基区断向基区扩散，形扩散，形成发射极成发射极电流电流IE。电流放大原理电流放大原理9BECNNPUBBRBUCCIE集电结反偏，有集电结反偏，有少子形成的反向少子形成的反向电流电流ICBO。ICBOIC=ICE+ICBO ICEIBEICE从基区扩散从基区扩散来的电子作来的电子作为集电结的为集电结的少子，漂移少子，漂移
5、进入集电结进入集电结而被收集，而被收集，形成形成ICE。一、载流子传输过程一、载流子传输过程 发射、复合、收集发射、复合、收集10IB=IBE-ICBO IBEIBBECNNPEBRBECIEICBOICEIC=ICE+ICBO ICEIBE二、各极电流关系二、各极电流关系11ICE与与IBE之比称为电流放大倍数之比称为电流放大倍数要使三极管能放大电流，必须使发射结正要使三极管能放大电流，必须使发射结正偏，集电结反偏。偏，集电结反偏。三、电流放大系数三、电流放大系数三极管的放大作用有三个含义：三极管的放大作用有三个含义： 1）电流放大电流放大； 2）电压放大电压放大；3）功率放大功率放大（功率
6、放大不是指能量放大）（功率放大不是指能量放大）121.3.4 特性曲线特性曲线ICmA AVVUCEUBERBIBUCCUBB 实验线路实验线路13一、一、输入特性输入特性UCE 1VIB( A)UBE(V)204060800.40.8工作压降：工作压降： 硅管硅管UBE 0.60.7V,锗管锗管UBE 0.20.3V。UCE=0VUCE =0.5V 死区电死区电压，硅管压，硅管0.5V，锗，锗管管0.2V。14二、二、输出特性输出特性IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A此区域满此区域满足足IC= IB称为线性称为线性区（放大区（放大区
7、）。区）。当当UCE大于一大于一定的数值时，定的数值时，IC只与只与IB有关，有关，IC= IB。15IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A此区域中此区域中UCE UBE,集电结集电结正偏，正偏， IBIC，UCE 0.3V称为饱称为饱和区。和区。16IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A此区域中此区域中 : IB=0,IC=ICEO,UBEIC，UCE 0.3V (3) 截止区：截止区： UBE 死区电压，死区电压， IB=0 ， IC=ICEO 0 18例例： =50， UCC
8、=12V， RB =70k ， RC =6k 当当UBB = -2V，2V，5V时，时，晶体管工作于哪个区？晶体管工作于哪个区？当当USB =-2V时：时：ICUCEIBUBCRBUBBCBERCUBEIB=0 ， IC=0IC最大饱和电流：最大饱和电流：Q位于截止区位于截止区 说明电源的习惯连接方式，说明电源的习惯连接方式，B、C共用电源共用电源19例：例： =50， UCC =12V， RB =70k ， RC =6k 当当USB = -2V，2V，5V时，时，晶体管工作于哪个区？晶体管工作于哪个区？IC ICmax (=2mA) ， Q位于放大区位于放大区。ICUCEIBUCCRBUSB
9、CBERCUBEUSB =2V时：时：20USB =5V时时:例：例： =50， USC =12V， RB =70k ， RC =6k 当当USB = -2V，2V，5V时，时，晶体管工作于哪个区？晶体管工作于哪个区？ICUCEIBUSCRBUSBCBERCUBEQ 位于饱和区，此时位于饱和区，此时IC 和和IB 已不是已不是 倍的关系。倍的关系。211.3.5 主要参数主要参数前面的电路中，三极管的发射极是输入输出的前面的电路中，三极管的发射极是输入输出的公共点，称为共射接法，相应地还有共基、共公共点，称为共射接法，相应地还有共基、共集接法。集接法。共射共射直流电流放大倍数直流电流放大倍数：
10、工作于动态的三极管，真正的信号是叠加在工作于动态的三极管，真正的信号是叠加在直流上的交流信号。基极电流的变化量为直流上的交流信号。基极电流的变化量为 IB，相应的集电极电流变化为相应的集电极电流变化为 IC，则则交流电流交流电流放大倍数放大倍数为：为：1. 电流放大倍数电流放大倍数 和和 22例：例：UCE=6V时时：IB = 40 A, IC =1.5 mA； IB = 60 A, IC =2.3 mA。在以后的计算中，一般作近似处理：在以后的计算中，一般作近似处理： =232.集集- -基极反向截止电流基极反向截止电流ICBO AICBOICBO是集是集电结反偏电结反偏由少子的由少子的漂移
11、形成漂移形成的反向电的反向电流，受温流，受温度变化的度变化的影响。影响。24BECNNPICBOICEO= （1+ ）ICBO IBE IBEICBO进入进入N区，形成区，形成IBE。根据放大关系，根据放大关系，由于由于IBE的存的存在，必有电流在，必有电流 IBE。集电结反集电结反偏有偏有ICBO3. 集集- -射极反向截止电流射极反向截止电流ICEOICEO受温度影响很受温度影响很大，当温度上升大，当温度上升时，时，ICEO增加很快增加很快，所以，所以IC也相应也相应增加。增加。三极管的三极管的温度特性较差温度特性较差。254.集电极最大电流集电极最大电流ICM集电极电流集电极电流IC上升
12、会导致三极管的上升会导致三极管的 值的下降，值的下降，当当 值下降到正常值的三分之二时的集电极电值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为流即为ICM。5.集集-射极反向击穿电压射极反向击穿电压当集当集-射极之间的电压射极之间的电压UCE超过一定的数值时，超过一定的数值时，三极管就会被击穿。手册上给出的数值是三极管就会被击穿。手册上给出的数值是25 C、基极开路时的击穿电压基极开路时的击穿电压U(BR)CEO。266. 集电极最大允许功耗集电极最大允许功耗PCM 集电极电流集电极电流IC 流过三极管，流过三极管， 所发出的焦耳所发出的焦耳 热为：热为：PC =ICUCE 必定导致结温必定导致结
13、温 上升，所以上升，所以PC 有限制。有限制。PC PCMICUCEICUCE=PCMICMU(BR)CEO安全工作区安全工作区271.3.6温度对三极管参数的影响温度对三极管参数的影响n1、对、对的影响的影响n温度升高，温度升高， 值增大。值增大。n2、对反向饱和电流、对反向饱和电流ICBO的影响的影响n温度升高，温度升高， ICBO增大。增大。n3、对发射结电压、对发射结电压UBE的影响的影响n温度升高，温度升高， UBE减小减小 。温度升高，温度升高，最终使最终使IC增大增大281.3.7 复合管（达林顿管）复合管（达林顿管）n复合管：将两个或两个以上的三极管进行适当的复合管：将两个或两
14、个以上的三极管进行适当的连接，组合成一个等效的管子。连接，组合成一个等效的管子。n优点：可获得很高的电流增益。优点：可获得很高的电流增益。n缺点：穿透电流大缺点：穿透电流大n连接要求：连接要求：1.前后级三极管之间的电流应有正确的流通通路。即应前后级三极管之间的电流应有正确的流通通路。即应将第一只管的集电极或发射极电流做为第二只管子将第一只管的集电极或发射极电流做为第二只管子的基极电流。的基极电流。2在正确的外加电压下每只管子的各极电流均有合适在正确的外加电压下每只管子的各极电流均有合适的通路，且均工作在放大区，即前极管的的通路，且均工作在放大区，即前极管的C-E只能和只能和后极管的后极管的C-B（或（或B-C）连接。不能和后极管的）连接。不能和后极管的B-E连接。连接。3.复合连接后的等效管导电类型决定于前极管。复合连接后的等效管导电类型决定于前极管。29 复合管的接法及等效管 30
