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1、 三极管三三极管及其三极管的应用极管及其三极管的应用三极管种类很多按材料分：硅管和锗管按结构分：双极性晶体管（BJT：电流控制） 场效应管（FET：电压控制）三极管制作时，通常它们的基区做得很薄（几微米到几十微米），且掺杂浓度低；发射区的杂质浓度则比较高；集电区的面积则比发射区做得大，这是三极管实现电流放大的内部条件。发射区向基区射区向基区扩散散电子子IEIB电子在基区子在基区扩散与复合散与复合集集电区收集区收集电子子 电子流向子流向电源正极形成源正极形成 ICICNPN电源源负极向极向发射射区区补充充电子形成子形成 发射极射极电流流IE三极管的放大原理三极管的放大原理电子和空穴复子和空穴复合
2、合形成形成 IBVCCRCVBBRB三极管内部三极管内部三极管内部三极管内部载载流子的流子的流子的流子的传输传输与与与与电电流分配示意流分配示意流分配示意流分配示意图图IE=IB+ICIE、IC单位是毫安IB单位是微安、IB可忽略不计IEIC输出特性曲线先把先把IB调到调到某一固定值某一固定值保持不变。保持不变。 当IB不变时，输出回路中的电流IC与管子输出端电压UCE之间的关系曲线称为输出特性曲线。然后调节然后调节UCC使使UCE从从0增增大，观察毫安表中大，观察毫安表中IC的变的变化并记录下来。化并记录下来。UCEUBBUCCRC+ + +RBICIBUBEmA AIE 根据记录可给出IC
3、随UCE变化的伏安特性曲线，此曲线就是晶体管的输出特性曲线。IBUCE / VIC /mA0UBBUCCRC+ + +RBICIBUBEmA AIE再调节再调节IB1至至另一稍小的另一稍小的固定值上保固定值上保持不变。持不变。仍然调节仍然调节UCC使使UCE从从0增增大，继续观察毫安表中大，继续观察毫安表中IC的变化并记录下来。的变化并记录下来。UCE 根据电压、电流的记录值可绘出另一条IC随UCE变化的伏安特性曲线，此曲线较前面的稍低些。UCE / VIC /mA0IBIB1IB2IB3IB=0 如此不断重复上述过程，我们即可得到不同基极电流IB对应相应IC、UCE数值的一组输出特性曲线。输
4、出曲线开始部分很输出曲线开始部分很陡，说明陡，说明IC随随UCE的增的增加而急剧增大。加而急剧增大。当当UCE增至一定数值时增至一定数值时(一般小于一般小于1V)，输出特性曲线变得平坦，表明，输出特性曲线变得平坦，表明IC基基本上不再随本上不再随UCE而变化。而变化。当IB一定时，从发射区扩散到基区的电子数大致一定。当UCE超过1V以后，这些电子的绝大部分被拉入集电区而形成集电极电流IC 。之后即使UCE继续增大，集电极电流IC也不会再有明显的增加，具有恒流特性。UCE / VIC /mA020 AIB=040 A60 AIB=100 A80 A43211.52.3 当IB增大时，相应IC也增
5、大，输出特性曲线上移， 且IC增大的 幅度比对应IB大得多。这一点正是晶体管的电流放大作用。从输出特性曲线可求出三极管的电流放大系数。IB=40 A取任意再两条特性曲线上的平坦段，读出其基极电流之差；再读出这两条曲线对应的集电极电流之差IC=1.3mA；IC于是我们可得到三极管的电流放大倍数： = = I IC C/ / I IB B=1.3=1.3 0.04=32.50.04=32.5 三极管的电流放大作用IB/mA00.010.020.030.040.05Ic/ mA01.042.033.074.035.21IE/ mA01.052.053.104.175.26IE = ICIB结论假设三
6、极管是个大坝，这个大坝奇怪的地方是，有两个阀门，一个大阀门，一个小阀门。 小阀门可以用人力打开，大阀门很重，人力是打不开的，只能通过小阀门的水力打开。所以，平常的工作流程便是，每当放水的时候，人们就打开小阀门，很小的水流涓涓流出，这涓涓细流冲击大阀门的开关，大阀门随之打开，汹涌的江水滔滔流下。如果不停地改变小阀门开启的大小，那么大阀门也相应地不停改变，假若能严格地按比例改变，那么，完美的控制就完成了。在这里，Ube就是小水流，Uce就是大水流，人就是输入信号。当然，如果把水流比为电流的话，会更确切，因为三极管毕竟是一个电流控制元件。截止区：应该是那个小的阀门开启的还不够，不能打开打阀门，这种情
7、况是截止区。饱和区：应该是小的阀门开启的太大了，以至于大阀门里放出的水流已经到了它极限的流量，但是关小 小阀门的话，可以让三极管工作状态从饱和区返回到线性区。输出特性曲线可以分为三个区域输出特性曲线可以分为三个区域: :饱和区饱和区i iC C受受v vCECE显著控制显著控制的区域，该区域内的区域，该区域内v vCECE的数值的数值较小，较小，一般一般v vCECE0.70.7 V(V(硅管硅管) )。此时。此时发射结正偏，发射结正偏，集电结集电结正偏正偏。截止区截止区i iC C接近零的区域，相当接近零的区域，相当i iB B=0=0的曲线的下方。的曲线的下方。此时，此时，发射结反偏，发射
8、结反偏，集电结反偏。集电结反偏。放大区放大区i iC C平行于平行于v vCECE轴的区域，线基本平行等距轴的区域，线基本平行等距. .此时，此时，发射结正偏，发射结正偏，集电结反偏，集电结反偏，电压大于电压大于0.70.7 V V左右左右( (硅管硅管) ) v vc c v vb b v ve e三极管的三个工作区三极管的三个工作区工作状态 放大饱和饱和截止截止发射结正偏正偏正偏反偏反偏集电结反偏正偏正偏反偏反偏电势特征（NPN）v vc c v vb b v ve ev vCECE0.70.7 V V( (硅管硅管) )IB小于等于小于等于0测量测量BJTBJT三个电极对地电位如图所示，
9、三个电极对地电位如图所示，试试判断判断BJTBJT的工作区域的工作区域 ？放大区放大区截止区截止区饱和区饱和区三极管三种状态微观理解 当VBE很小时或反向时，发射结不通，无电子从发射区到基区，三极管上无电流，三极管处于截止状态 VBE增大，发射结通，产生IB,电子从发射区到基区，需大于供，IB控制IC，三极管处于放大状态 VBE再增大，IB再增大，供大于需， IB再增大，IC不会再增大，IB对IC失控，三极管处于饱和状态供供需需三极管的三极管的3 3种工作状态种工作状态1.截止状截止状态 当当RP 阻阻值很大很大时，加在，加在三极管三极管发射射结的的电压小于小于PN节导通的通的电压，基极，基极
10、电流流Ib = 0, 此此时Ic = 0，集电极和发射极相当集电极和发射极相当于一只断开的开关。于一只断开的开关。三极管的三极管的3 3种工作状态种工作状态2.放大状放大状态 当当RP R1 Rc阻阻值合适，合适，发射射结加上正向加上正向电压，集，集电结加上反向加上反向电压时，三极管具有三极管具有电流放大作流放大作用，集用，集电极极电流流Ic = Ib， 称为三极管的电流放称为三极管的电流放大系数，一般其值在大系数，一般其值在20150之间。之间。三极管的三极管的3 3种工作状态种工作状态3.饱和和导通状通状态 当当RP R1 阻阻值很小很小时，发射射结和集和集电结都都处于正向偏置状于正向偏置
11、状态时。三极管的。三极管的Ic 基本不随基本不随Ib的的变化而化而变化，或化，或Ic 已不受已不受 Ib 的控制，三极管处于饱和状态。的控制，三极管处于饱和状态。三极管饱和时的三极管饱和时的Uce值称为饱值称为饱和压降，记作和压降，记作Uces ，小功率，小功率管小于管小于0.6V，锗管小于，锗管小于0.3V。此时集电极和发射极之间相当此时集电极和发射极之间相当于一只接通的开关。于一只接通的开关。ECRCIC UCECEBUBE三极管三极管电流分配及放大作用流分配及放大作用 （1）发射结正向偏置；）发射结正向偏置；（2）集电结反向偏置。）集电结反向偏置。 以以NPN型三极管型三极管为例例应满足
12、足: UBE 0UBC VB VE输出输出回路回路输入输入回路回路公公共共端端EBRBIB 通常把公共端点作为参考电位点，即通常把公共端点作为参考电位点，即0 0电位电位点，称为点，称为“地地”，图形符号为，图形符号为，与金属外壳，与金属外壳或底板连接，并不是与大地连接。或底板连接，并不是与大地连接。基本基本交流交流放大电路的组成放大电路的组成RCC1C2VRLRB2RE+CE+1.电路路组成成RB1RSus信号源信号源直流直流电源提供源提供偏置和能量偏置和能量集集电极极电阻保阻保证交交变电压的的输出出基极偏置基极偏置电阻阻保保证发射射结正偏正偏EC C1、C2 为耦合耦合电容，用来隔断放大容，用来隔断放大电路与信号源及路与信号源及负载之之间的直流通路，同的直流通路，同时又起耦合交流的作用。又起耦合交流的作用。CE为旁路旁路电容，容，对直流开路，直流开路，对交流短路交流短路。2.电容的作用：容的作用：负载RCC1C2VRLRB2RE+CE+RB1RS信信号号源源uouiusEC三极管的三种基本组态三极管的三种基本组态共集电极接法共集电极接法:集电极作为公共电极，集电极作为公共电极，用用CC表示表示;共共 基基 极极 接法接法:基基 极作为公共电极，用极作为公共电极，用CB表示表示;共发射极接法共发射极接法:发射极作为公共电极，用发射极作为公共电极，用CE表示；表示；
