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1、第一章半导体二极管和晶体管n1.1 半导体的基本知识n1.2 PN结n1.3 半导体二极管n1.4 半导体二极管的应用n1.5 稳压二极管n1.6 双极型晶体管11.6 双极型晶体管（BJT）晶体管又称半导体三极管晶体管又称半导体三极管晶体管是最重要的一种半导体器件之一，它的放晶体管是最重要的一种半导体器件之一，它的放大作用和开关作用，促使了电子技术的飞跃。大作用和开关作用，促使了电子技术的飞跃。2半导体三极管有两大类型：半导体三极管有两大类型： 一是双极型半导体三极管一是双极型半导体三极管 二是场效应半导体三极管二是场效应半导体三极管* 双极型半导体三极管是由两种载双极型半导体三极管是由两种
2、载流子参与导电的半导体器件，它由两流子参与导电的半导体器件，它由两个个 PN 结组合而成，是一种结组合而成，是一种CCCS器件。器件。 场效应型半导体三极管仅由一种场效应型半导体三极管仅由一种载流子参与导电，是一种载流子参与导电，是一种VCCS器件。器件。3双极型晶体管的结构1. NPN型晶体管结构示意图和符号型晶体管结构示意图和符号(2) 根据使用的半导体材料分为根据使用的半导体材料分为:硅管和锗管硅管和锗管 (1) 根据结构分为根据结构分为: NPN型和型和PNP型型晶体管的主要类型晶体管的主要类型4NNP发射区射区集集电区区基区基区发射极射极E(e)集集电极极C(c)发射射结JE集集电结
3、JC基极基极B(b)NPN型型晶体管晶体管结构示意构示意图5NPN型型晶体管晶体管符号符号B (b)E(e)TC(c)NNP发射区射区集集电区区基区基区发射极射极E(e)集集电极极C(c)发射射结JE集集电结JC基极基极B(b)6型晶体管结构示意图和符号型晶体管结构示意图和符号符号符号B (b)E(e)TC(c)E(e)发射区射区集集电区区基区基区PPNC(c)B(b)JEJC结构示意构示意图7集集电区区EBC发射区射区基区基区(1) (1) 发射区面积小，掺杂浓度高发射区面积小，掺杂浓度高。3.3.晶体管的内部结构特点（具有放大作用的内部条件）晶体管的内部结构特点（具有放大作用的内部条件）平
4、面型晶平面型晶体管的体管的结构示意构示意图8(2) (2) 集电区面积大，掺杂浓度低。集电区面积大，掺杂浓度低。(3) (3) 基区掺杂浓度很低，且很薄。基区掺杂浓度很低，且很薄。集集电区区EBC发射区射区基区基区9晶体管的工作原理（以NPN型管为例）依据两个依据两个PNPN结的偏置情况结的偏置情况放大状态放大状态饱和状态饱和状态截止状态截止状态倒置状态倒置状态晶体管的工作状态晶体管的工作状态101发射结正向偏置、集电结反向偏置发射结正向偏置、集电结反向偏置放大状态放大状态 原理原理图电路路图+ + + + 11 (1) 电流关系电流关系a. 发射区向基区扩散电子发射区向基区扩散电子形成发射极
5、电流形成发射极电流I IE E发射区向基区射区向基区扩散散电子子称称扩散到基区的散到基区的发射射区多子区多子为非平衡少子非平衡少子+ + + + 12b. 基区向发射区扩散空穴基区向发射区扩散空穴基区向基区向发射区射区扩散空穴散空穴发射区向基区射区向基区扩散散电子子形成空穴电流形成空穴电流+ + + + 13+ + + + 因为发射区的掺杂浓度远大于基区浓度，因为发射区的掺杂浓度远大于基区浓度，空穴电流空穴电流可忽略不记。可忽略不记。基区向基区向发射区射区扩散空穴散空穴发射区向基区射区向基区扩散散电子子14+ + + + c. 基区电子的扩散和复合基区电子的扩散和复合非平衡少子在非平衡少子在基
6、区复合，形基区复合，形成基极成基极电流流IBIB非平衡少子向非平衡少子向集集电结扩散散15+ + + + IBIC非平衡少子非平衡少子到达集到达集电区区d. 集电区收集从发射区扩散过来的电子集电区收集从发射区扩散过来的电子形成集电极电流形成集电极电流IC16+ + + + IBICICBO少子漂移形成反少子漂移形成反向向饱和和电流流ICBOe. 集电区、基区少子相互漂移集电区、基区少子相互漂移集集电区少子空区少子空穴向基区漂移穴向基区漂移基区少子基区少子电子向子向集集电区漂移区漂移17晶体管的电流分配关系动画演示晶体管的电流分配关系动画演示18发射结回路为输入回路，集电结回路为输出回路。发射结
7、回路为输入回路，集电结回路为输出回路。基极是两个回路的公共端，称这种接法为基极是两个回路的公共端，称这种接法为共基极接法共基极接法。 输入回路入回路输出回路出回路19定义定义称为共基极直流电流放大系数，反映了发射区称为共基极直流电流放大系数，反映了发射区注入基区的电子被集电区收集的能力注入基区的电子被集电区收集的能力ICBOICIB20ICBOICIB各电极电流之间的关系各电极电流之间的关系 IE=IC+IB 21IBICICBO晶体管晶体管共射极接法共射极接法原理原理图电路路图22定义定义为共射极直流电流为共射极直流电流放大系数放大系数当当UCEUBE时时，发射结正偏，集电结反偏，晶体管发射
8、结正偏，集电结反偏，晶体管仍工作于放大状态仍工作于放大状态。IBICICBO23各电极电流之间的关系各电极电流之间的关系ICEO称为穿透电流称为穿透电流IBICICBO24或或的关系的关系由由一般情况一般情况25 如果如果 UBE 0，那么那么IB 0， IC 0 ，IE 0当输入回路电压当输入回路电压U BE =UBE+ +UBE那么那么I B =IB+ +IBI C =IC+ +ICI E =IE+ +IE 如果如果 UBE 0，那么那么IB 0， IC 0 ，IE IC，UCE (3) 截止状态：发射结反偏，集电结反偏。截止状态：发射结反偏，集电结反偏。 UBEUBEb. IC=IBc.
9、 IC与与UCE无关无关饱和区和区放大区放大区iB=20A0406080100246801234iC/ mA uCE/ V 截止区截止区39NPN管与管与PNP管的区别管的区别iB、uBE、iC、 iE 、uCE的极性二者相反的极性二者相反。PNP管管电路路NPN管管电路路40硅管与锗管的主要区别硅管与锗管的主要区别(3) 锗管的锗管的ICBO比硅管大比硅管大(1) 死区电压约为死区电压约为硅管硅管0 0.5 V锗管锗管0.1 V(2) 导通压降导通压降| |uBE| |约为约为锗管锗管0.3V硅管硅管0 0.7 V41晶体管的主要参数1. 直流参数直流参数(3) 集电极集电极基极间反向饱和电
10、流基极间反向饱和电流ICBO (1) 共基极直流电流放大系数共基极直流电流放大系数(2) 共射极直流电流放大系数共射极直流电流放大系数(4) 集电极集电极发射极间穿透电流发射极间穿透电流ICEO 422. 交流参数交流参数 (1) 共基极交流电流放大系数共基极交流电流放大系数(2) 共射极交流电流放大系数共射极交流电流放大系数 1.值受温度影响，随温度升高而增大。值受温度影响，随温度升高而增大。2.近似计算时，通常认近似计算时，通常认 、 ，即对交、直流电流放大系数不加区分。即对交、直流电流放大系数不加区分。注：注：433. 极限参数极限参数(4) 集电极最大允许电流集电极最大允许电流ICM(
11、1) 集电极开路时发射极集电极开路时发射极基极间反向击穿基极间反向击穿 电压电压U(BR)EBO(2) 发射极开路时集电极发射极开路时集电极基极间反向击穿基极间反向击穿 电压电压U(BR)CBO (3) 基极开路时集电极基极开路时集电极发射极间反向击穿发射极间反向击穿 电压电压U(BR)CEO 44(5) 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，所流过三极管，所发出的焦耳热为：发出的焦耳热为：PC =iCuCE 必定导致结温上升，必定导致结温上升，所以所以PC有限制。有限制。PC PCMiCuCE等功耗线等功耗线PCM = iCuCEICMU(BR)CE
12、O安全工作区安全工作区45温度对管子参数的影响1对对的影响的影响2对对ICBO的影响的影响3温度升高，管子的死区电压降低。温度升高，管子的死区电压降低。 46思思 考考 题题1. 如何用万用表判别晶体管的类型和电极如何用万用表判别晶体管的类型和电极？2. 晶体管能够放大的内部和外部条件各是什么？晶体管能够放大的内部和外部条件各是什么？3. 晶体管工作在饱和区时，其电流放大系数是否与晶体管工作在饱和区时，其电流放大系数是否与其工作在放大区时相同？其工作在放大区时相同？47例题讲解n例1 如图所示各晶体管处于放大工作状态，已知各电极直流电位。试确定晶体管的类型（NPN /PNP、硅/锗），并说明x
13、、y、z 代表的电极。48提示：提示： （1）晶体管工作于放大状态的条件晶体管工作于放大状态的条件：NPN管管：VC VBVE，PNP管管：VEVBVC；（；（2）导通电压导通电压：硅管硅管|VBE，硅管硅管|VBE，49n 例2 已知NPN型硅管T1 T4 各电极的直流电位如表所示，试确定各晶体管的工作状态。晶体管晶体管T1T2T3T4VB/V0.71-10VE/V00.3-1.70VC/V50.7015工作状态工作状态提示提示： NPN NPN管管（1）放大状态放大状态：VBE Von, VCE VBE; （2）饱和状态饱和状态： VBE Von, VCE VBE; （3）截止状态截止状态： VBE Von放大放大饱和饱和放大放大 截止截止50n 例3 如图所示电路中，晶体管为硅管， VCES=0.3V 。求：当VI=0V、VI=1V 和VI=2V时VO=? 解：(1) VI=0V时， VBE Von，晶体管截止，IC=IB=0， VO= VCC=12V。51(3) VI=2V时：时：(2) VI=1V时：时：52小结1.晶体管的结构及类型（理解）2.晶体管的工作原理（理解）3.晶体管的三种组态（掌握）4.晶体管的共射特性曲线（掌握）5.晶体管的参数（掌握）53
