15三極管基本知識

1、電子世界電子世界 你的世界你的世界 我的世界我的世界 溫州市家電維修培訓部溫州市家電維修培訓部李老師李老師 就業(yè)中心家電專業(yè)：李老師就業(yè)中心家電專業(yè)：李老師 晶體管的幾種常見外形晶體管的幾種常見外形 (a)、(b)小功率管小功率管 (c)中功率管中功率管 (d)大功率管大功率管 第五章第五章 三極管放大電路三極管放大電路 一、半導體三極管的結構一、半導體三極管的結構-NPN管管 第五章第五章 三極管放大電路三極管放大電路 B E C N N P 基極基極 發(fā)射極發(fā)射極 集電極集電極 基區(qū)：較薄，基區(qū)：較薄， 摻雜濃度低摻雜濃度低 集電區(qū)：集電區(qū)： 面積較大面積較大 發(fā)射區(qū)：摻發(fā)射區(qū)：摻 雜濃度

2、較高雜濃度較高 集電結集電結 發(fā)射結發(fā)射結 B E C P P N 基極基極 發(fā)射極發(fā)射極 集電極集電極 基區(qū)：較薄，基區(qū)：較薄， 摻雜濃度低摻雜濃度低 集電區(qū)：集電區(qū)： 面積較大面積較大 發(fā)射區(qū)：摻發(fā)射區(qū)：摻 雜濃度較高雜濃度較高 集電結集電結 發(fā)射結發(fā)射結 一、半導體三極管的結構一、半導體三極管的結構-PNP管管 三極管的結構三極管的結構 NPN型PNP型 符號符號: - - - b c e - - - e b c 三極管的結構特點三極管的結構特點: （1）發(fā)射區(qū)的摻雜濃度集電區(qū)摻雜濃度。）發(fā)射區(qū)的摻雜濃度集電區(qū)摻雜濃度。 （2）基區(qū)要制造得很薄且濃度很低。）基區(qū)要制造得很薄且濃度很低。

3、- - N N P 發(fā)射區(qū) 集電區(qū)基區(qū) 發(fā)射結 集電結 ec b 發(fā)射極 集電極 基極 - - P P N 發(fā)射區(qū) 集電區(qū)基區(qū) 發(fā)射結 集電結 ec b 發(fā)射極 集電極 基極 B E C N N P 基極基極 發(fā)射極發(fā)射極 集電極集電極 NPN型型 P N P 集電極集電極 基極基極 發(fā)射極發(fā)射極 B C E PNP型型 B E C NPN型型 B E C PNP型型 二極管檢測二極管檢測 用數(shù)字用數(shù)字萬用表萬用表測試測試二極管二極管 時，是測量二極管的正向時，是測量二極管的正向 壓降。測量時，把壓降。測量時，把數(shù)字萬數(shù)字萬 用表用表撥在二極管檔，然后撥在二極管檔，然后 用紅、黑兩表筆分別接觸

4、用紅、黑兩表筆分別接觸 二極管的兩根引線，當二極管的兩根引線，當液液 晶顯示屏晶顯示屏上顯示出上顯示出0.6-0.6- 0.8V0.8V的數(shù)值時，的數(shù)值時，紅表筆接紅表筆接 的是二極管的正極，黑表的是二極管的正極，黑表 筆接的是二極管的負極。筆接的是二極管的負極。 如果把表筆反復調(diào)換，接觸二極管的兩根引線，液晶顯示屏如果把表筆反復調(diào)換，接觸二極管的兩根引線，液晶顯示屏 上始終顯示上始終顯示0L0L，說明二極管是壞的，說明二極管是壞的( (二極管內(nèi)部斷路二極管內(nèi)部斷路););若若 測量時，液晶顯示屏顯示測量時，液晶顯示屏顯示0v0v，則表示二極管內(nèi)部短路。，則表示二極管內(nèi)部短路。 三極管檢測三極

5、管檢測 萬用表置于二極管量程，紅萬用表置于二極管量程，紅 筆接一極，黑筆分別接另外筆接一極，黑筆分別接另外 兩級，若兩次均通，測紅筆兩級，若兩次均通，測紅筆 接的為基極，數(shù)值大的為發(fā)接的為基極，數(shù)值大的為發(fā) 射極，數(shù)值小的為集電極。射極，數(shù)值小的為集電極。 該管為該管為NPNNPN管。管。 六測二通六測二通 萬用表置于二極管量程，黑萬用表置于二極管量程，黑 筆接一極，紅筆分別接另外筆接一極，紅筆分別接另外 兩級，若兩次均通，測黑筆兩級，若兩次均通，測黑筆 接的為基極，數(shù)值大的為發(fā)接的為基極，數(shù)值大的為發(fā) 射極，數(shù)值小的為集電極。射極，數(shù)值小的為集電極。 該管為該管為PNP管。管。 二、三極管的

6、工作電壓二、三極管的工作電壓 + VCC RC Rb VT 三極管兩大作用：三極管兩大作用：放大放大 開關開關 要使三極管能夠起放大作用，其工要使三極管能夠起放大作用，其工 作電源的接法必須是：發(fā)射結加正作電源的接法必須是：發(fā)射結加正 偏電壓，集電結加反偏電壓，并且偏電壓，集電結加反偏電壓，并且 反偏電壓要高于正偏電壓反偏電壓要高于正偏電壓2倍以上。倍以上。 圖中，電源為圖中，電源為12V，經(jīng)，經(jīng)Rb分壓，基極為分壓，基極為0.6V，經(jīng)，經(jīng)Rc分壓，集電分壓，集電 極為極為10V，發(fā)射極接地為，發(fā)射極接地為0V。 這樣，發(fā)射結正偏導通，正偏壓為這樣，發(fā)射結正偏導通，正偏壓為0.6V，集電結反偏

7、，反偏壓，集電結反偏，反偏壓 為為9.4V，且反偏電壓高于正偏電壓，且反偏電壓高于正偏電壓2倍以上。三極管就可以工倍以上。三極管就可以工 作在放大狀態(tài)了。作在放大狀態(tài)了。 NPN型三極管型三極管 RC Rb VCC + VT PNP型三極管型三極管 圖中，電源為圖中，電源為12V，經(jīng)，經(jīng)Rb分壓，基分壓，基 極為極為11.4V，經(jīng)，經(jīng)Rc分壓，集電極為分壓，集電極為 3V，發(fā)射極接電源為，發(fā)射極接電源為12V。 這樣，發(fā)射結正偏導通，正偏壓為這樣，發(fā)射結正偏導通，正偏壓為 0.6V，集電結反偏，反偏壓為，集電結反偏，反偏壓為8.4V， 且反偏電壓高于正偏電壓且反偏電壓高于正偏電壓2倍以上。倍以

8、上。 三極管就可以工作在放大狀態(tài)了。三極管就可以工作在放大狀態(tài)了。 二、三極管的工作電壓二、三極管的工作電壓 : Cbe NPN UUU: ebc PNP UUU 三、三極管的電流分配關系三、三極管的電流分配關系 NPN型型 B E C PNP型型 B E C IC IB IE IE IC IB IB、IC為流入電流為流入電流 IE為流出電流為流出電流 IE為流入電流，為流入電流， IB、 、IC為流出電流 為流出電流 根據(jù)基爾霍夫電流定律可知：流入電流等于流出電流根據(jù)基爾霍夫電流定律可知：流入電流等于流出電流 即：即： I IE E =I =IB B + I + IC C 為了說明三極管的電

9、流放大作用，我們把三極管接成如圖 6-3的電路來做一個實驗。當改變圖中基極可變電阻RB， 則基極電流IB，集電極電流IC，發(fā)射極電流IE都跟著發(fā)生變 化，記錄幾組測量結果，列于表6-1中。 圖圖6-3 晶體管電流放大的實驗電路晶體管電流放大的實驗電路 三極管的電流放大作用 實驗數(shù)據(jù)可得如下結論： BCE III(1) (KCL) (2)三極管的直流電流放大倍數(shù)：集電極電流與基極電流 的比值，記做。 ICIB 0.80 40 20 C B ImA IuA 1.6 40 40 C B ImA IuA 可見，直流電流放大倍數(shù)是個常數(shù)，它表示集電極電可見，直流電流放大倍數(shù)是個常數(shù)，它表示集電極電 流隨

10、基極電流變化，是基極電流的流隨基極電流變化，是基極電流的倍。倍。 CB II即：即： 三極管的電流放大作用三極管的電流放大作用 40 02. 004. 0 80. 060. 1 B C I I 為三極管的交流電流放大倍數(shù)，它表示集電極電流跟隨為三極管的交流電流放大倍數(shù)，它表示集電極電流跟隨 基極電流變化，當基極電流有較小變化就可以引起集電極基極電流變化，當基極電流有較小變化就可以引起集電極 電流較大變化，集電極電流受基極電流控制。電流較大變化，集電極電流受基極電流控制。這就是三極這就是三極 管的電流放大原理。管的電流放大原理。 電流放大作用還體現(xiàn)在基極電流的微量變化電流放大作用還體現(xiàn)在基極電流

11、的微量變化IIB B，可以引，可以引 起集電極電流較大的變化起集電極電流較大的變化IIC C CB II 注意：注意：和和數(shù)值很接近，通常不將他們嚴格區(qū)分。數(shù)值很接近，通常不將他們嚴格區(qū)分。 四、三極管的特性曲線四、三極管的特性曲線 IC mA VUBE RB A IB EC EB 實驗線路實驗線路 VUCE RP 一、一、輸入特性輸入特性 IB( A) UBE(V) 20 40 60 80 0.40.8 工作壓降：工作壓降： 硅管硅管 UBE 0.60.7V 死區(qū)電壓，死區(qū)電壓， 硅管硅管0.5V 一、一、輸入特性輸入特性 輸入特性描述的是三極管基極電流輸入特性描述的是三極管基極電流IB和發(fā)

12、射結兩端電壓和發(fā)射結兩端電壓 UBE之間的關系。之間的關系。 當當UBE0.5V死區(qū)電壓時，發(fā)射結截止，基極電流死區(qū)電壓時，發(fā)射結截止，基極電流IB 約為約為0V。 當當0.5VUBE0.7V時，發(fā)射結導通，形成基極電流時，發(fā)射結導通，形成基極電流IB， UBE越大，越大，IB越大；越大；UBE 越小，越小，IB越小。用式子表示越小。用式子表示 為：為： 另外，發(fā)射結也不能加過高的正向電壓，否則將因另外，發(fā)射結也不能加過高的正向電壓，否則將因 IB的過大而損壞。的過大而損壞。 BEB UI BEB UI IC(mA ) 1 2 3 4 UCE(V)3 6912 IB=0 20 A 40 A 6

13、0 A 80 A 100 A 二、二、輸出特性輸出特性 放放 大大 區(qū)區(qū) 飽飽 和和 區(qū)區(qū) 截止區(qū)截止區(qū) IC(mA ) 1 2 3 4 UCE(V)3 6912 IB=0 20 A 40 A 60 A 80 A 100 A 此區(qū)域中此區(qū)域中 : IB=0,IC=ICEO, UBE 死區(qū)電死區(qū)電 壓，稱為截壓，稱為截 止區(qū)。止區(qū)。 二、二、輸出特性輸出特性 IC(mA ) 1 2 3 4 UCE(V)3 6912 IB=0 20 A 40 A 60 A 80 A 100 A 此區(qū)域滿此區(qū)域滿 足足IC= IB 稱為線性稱為線性 區(qū)（放大區(qū)（放大 區(qū)）。區(qū)）。 當當UCE大于一大于一 定的數(shù)值，

14、定的數(shù)值，IC 只與只與IB有關，有關， IC= IB。 IC(mA ) 1 2 3 4 UCE(V)3 6912 IB=0 20 A 40 A 60 A 80 A 100 A 此區(qū)域中此區(qū)域中UCE UBE, 集電結正偏，集電結正偏， UCE 0.3V稱為飽稱為飽 和區(qū)。和區(qū)。 二、二、輸出特性輸出特性 截止區(qū)截止區(qū) 條件：發(fā)射結反偏，集電結反偏。條件：發(fā)射結反偏，集電結反偏。 發(fā)射結反偏截止，基極電流發(fā)射結反偏截止，基極電流IB為為0， 集電極電流集電極電流IC0。此時的集電極電流。此時的集電極電流 IC為三極管的穿透電流，記作為三極管的穿透電流，記作ICEO該該 電流越小，三極管質(zhì)量越好

15、。電流越小，三極管質(zhì)量越好。 由于集電極電流由于集電極電流IC不能通過三極管，不能通過三極管， 所以三極管內(nèi)阻可以看做為無窮大，所以三極管內(nèi)阻可以看做為無窮大， 即即RK，相當于開關斷開。，相當于開關斷開。 NPN管截止時，集電極電位管截止時，集電極電位UC電源電源 電源電源UCC； PNP管截止時，集電極電位管截止時，集電極電位UC0. 應用舉例應用舉例 UCE/V IC/mA ICIB uAIB0 uAIB20 uAIB40 uAIB60 uAIB80 應用舉例應用舉例 二、二、輸出特性輸出特性 B E C B E C B E C 12V 3V 2.9V 12V 5V 5.1V B E C

16、 12V 12V 11.8V 12V 0.01V 0V UCE/V IC/mA ICIB uAIB0 uAIB20 uAIB40 uAIB60 uAIB80 二、二、輸出特性輸出特性 放大區(qū)放大區(qū) 條件：發(fā)射結正偏，集電結反偏。條件：發(fā)射結正偏，集電結反偏。 發(fā)射結正偏導通，發(fā)射結正偏導通，UBE在在0.5-0.7V變變 化，使基極電流變化，集電極電流有化，使基極電流變化，集電極電流有 更大的變化，且集電極電流的變化量更大的變化，且集電極電流的變化量 是基極的是基極的倍，有電流放大作用。倍，有電流放大作用。 由于集電極電流由于集電極電流IC受基極電流控制，受基極電流控制， 所以三極管內(nèi)阻可以看

17、做為一個阻值所以三極管內(nèi)阻可以看做為一個阻值 可變可變 的可變電阻。的可變電阻。 NPN管管 放大時放大時 PNP管管 放大時放大時 CKCBBE URIIU CKCBBE URIIU 應用舉例應用舉例 二、二、輸出特性輸出特性 B E C B E C B E C 10V 3V 2.4V 12V 5V 4.9V B E C 12V 12V 11.3V 0V 5V 0V UCE/V IC/mA ICIB uAIB0 uAIB20 uAIB40 uAIB60 uAIB80 二、二、輸出特性輸出特性 飽和區(qū)飽和區(qū) 條件：發(fā)射結正偏，集電結正偏。條件：發(fā)射結正偏，集電結正偏。 發(fā)射結正偏導通，發(fā)射結正

18、偏導通，UBE大于大于0.7V，基，基 極電流很大，集電極電流更大，并到極電流很大，集電極電流更大，并到 極限。此時集電極電流不再受控于基極限。此時集電極電流不再受控于基 極電流，管子飽和。極電流，管子飽和。 由于集電極電流由于集電極電流IC增大到極限，所以增大到極限，所以 三極管內(nèi)阻減小到最小值，三極管內(nèi)阻減小到最小值，RK0。 相當于開關閉合。相當于開關閉合。 當當UCE=UBE時，達到臨界飽和狀態(tài)；時，達到臨界飽和狀態(tài)； 當當UCEUBE時，為過飽和狀態(tài)時，為過飽和狀態(tài). NPN管飽和時：管飽和時： PNP管飽和時：管飽和時： 0 EC UU 電源電壓 EC UU 小功率硅管飽和壓降小功

19、率硅管飽和壓降 UCE0.4V 應用舉例應用舉例 二、二、輸出特性輸出特性 B E C B E C B E C 0.6V 3V 2.3V 0.7V 5V 4.3V B E C 12V 12V 11.2V 11.3V 11.5 11.3V 三、主要參數(shù)三、主要參數(shù) 共射共射直流電流放大倍數(shù)直流電流放大倍數(shù)： B C I I _ 工作于動態(tài)的三極管，真正的信號是疊加在工作于動態(tài)的三極管，真正的信號是疊加在 直流上的交流信號?；鶚O電流的變化量為直流上的交流信號?；鶚O電流的變化量為 IB， 相應的集電極電流變化為相應的集電極電流變化為 IC，則則交流電流放交流電流放 大倍數(shù)大倍數(shù)為：為： B I IC

20、 1. 電流放大倍數(shù)電流放大倍數(shù)和和 _ 一般作近似處理：一般作近似處理： = 2.集集- -基極反向截止電流基極反向截止電流ICBO A ICBO ICBO是集是集 電結反偏電結反偏 由少子的由少子的 漂移形成漂移形成 的反向電的反向電 流，受溫流，受溫 度的變化度的變化 影響。影響。 3.集電極最大電流集電極最大電流ICM 集電極電流集電極電流IC上升會導致三極管的上升會導致三極管的 值的下降，值的下降， 當當 值下降到正常值的三分之二時的集電極電值下降到正常值的三分之二時的集電極電 流即為流即為ICM。 4.集集-射極反向擊穿電壓射極反向擊穿電壓 當集當集-射極之間的電壓射極之間的電壓UCE超過一定的數(shù)值超過一定的數(shù)值 時，三極管就會被擊穿。手冊上給出的數(shù)值是時，三極管就會被擊穿。手冊上給出的數(shù)值是 25 C、基極開路時的擊穿電壓基極開路時的擊穿電壓U(BR)CE