三極管(結(jié)構(gòu),電流分配)

1、12015年3月10日3模擬電子技術(shù)604020 00.51.02550I / mAU / V2四、二極管電路的基本分析方法AK1理想二極管的電路模型604020 00.71.02550I / mAU / V604020 00.71.02550I / mAU / V折線化理想化-+AK-+理想二極管即忽略正向?qū)▔航岛头聪蚵╇娏?，將其視為一理想開關(guān)模型。1.3 半導(dǎo)體二極管32基本分析思路已知電路圖 判斷二極管V的工作狀態(tài) 畫出等效電路求參數(shù)，或畫波形。 【例題】：判斷二極管V的工作狀態(tài)，求輸出電壓UAO。設(shè)二極管為理想。 1.3 半導(dǎo)體二極管四、二極管電路的基本分析方法4五、基本應(yīng)用電路1.

2、整流電路整流：將交流電變換成直流電?；驹恚豪枚O管單向?qū)щ娦詫?shí)現(xiàn)。 以單相半波整流電路為例：TRVDRLu1u2uoioiDiowtuo00p2pwtu2uo輸出電壓平均值UoUo=0.45U21.3 半導(dǎo)體二極管52.限幅電路限幅：限制輸出電壓的幅值。【例題】：電路如圖，設(shè)ui=10sint（V），E=5V，并設(shè)二極管為理想，試畫出輸出電壓uo的波形。五、基本應(yīng)用電路削波電路1.3 半導(dǎo)體二極管1）VD、R位置互換；2）VD反接；3）E反接。 思考：以下幾種情況，uo波形有何變化？ 正向特性604020 0.002 0.00400.51.036I / mAU / V反向特性6六、特殊二

3、極管及應(yīng)用1.穩(wěn)壓二極管用特殊工藝制造的面接觸型硅二極管。 陽極陰極2）伏安特性利用反向擊穿特性來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。 正常工作區(qū)反向擊穿區(qū) 反向擊穿3）主要參數(shù)ZZZIUr（1）穩(wěn)定電壓UZ穩(wěn)壓管反向擊穿后穩(wěn)定工作的電壓值。（2）穩(wěn)定電流IZUR= UZ時(shí)的工作電流值。（3）動(dòng)態(tài)電阻rZ反映穩(wěn)壓性能，rZ越小穩(wěn)壓性能越好。（4）溫度系數(shù)V當(dāng)I=IZ時(shí)，溫度每增加1穩(wěn)定電壓的相對(duì)變化量。（5）最大耗散功率PM PM=IZMUZUZIZIZ+-UZ1.3 半導(dǎo)體二極管1）符號(hào)正向特性604020 0.002 0.00400.51.036I / mAU / V反向特性74）應(yīng)用電路陽極陰極正常工作區(qū)反向擊穿

4、區(qū) UZIZIZ+-UZ穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路 R限流電阻 當(dāng)負(fù)載變化或輸入電壓變化時(shí)，利用穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓特性，能使輸出電壓UO基本保持不變，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。Uo=UzIZ+-UZ+-UZ1.3 半導(dǎo)體二極管六、特殊二極管及應(yīng)用1.穩(wěn)壓二極管84）應(yīng)用電路Uo=Uz=5V1.3 半導(dǎo)體二極管六、特殊二極管及應(yīng)用1.穩(wěn)壓二極管【例1】穩(wěn)壓管電路如圖，已知UI=20V，Uz=5V，RL=R=1k，求Uo、UR、Io、Iz、IR 。+-UZ+-URIzIoIR解：UR=UI-Uo=15VIR=UR/R=15mAIo=Uo/RL=5mAIz=IR-Io=10mA思考：以下幾種情況，Uo=？ 1) UI=15V時(shí)； 2

5、) UI=8V時(shí)； Uo=Uz=5VUo=4V9穩(wěn)壓管使用時(shí)的注意事項(xiàng)：1）穩(wěn)壓管必須工作在反向擊穿區(qū)才具有穩(wěn)壓作用；2）穩(wěn)壓管正常工作時(shí)必須要求IZminIZui，ioii ，PoPi 2）放大的基本特征功率放大； 4）放大的前提輸出信號(hào)失真要小； 放大電路的核心：半導(dǎo)體三極管 放大的實(shí)質(zhì)：三極管的能量控制作用。 直流電源3）能量的來源直流電源。 有源放大第2章 三極管及其放大電路擴(kuò)音機(jī)的工作過程192.1 半導(dǎo)體三極管一、三極管的結(jié)構(gòu)和符號(hào)外形： 分類： 功率小功率管、中功率管、大功率管工作頻率高頻管、低頻管制造材料硅管、鍺管內(nèi)部結(jié)構(gòu)NPN型、PNP型 用途放大管、開關(guān)管202.1 半導(dǎo)體

6、三極管一、三極管的結(jié)構(gòu)和符號(hào)NPN型NNP集電極 c基極 b發(fā)射極 e集電區(qū)發(fā)射區(qū)基區(qū)集電結(jié)發(fā)射結(jié)ecbPPNPNP型基極 b集電極 c發(fā)射極 e集電結(jié)發(fā)射結(jié)ecb三極管有三個(gè)極、三個(gè)區(qū)、兩個(gè)PN結(jié)。212.1 半導(dǎo)體三極管一、三極管的結(jié)構(gòu)和符號(hào)NPN型NNP集電極 c基極 b發(fā)射極 e集電區(qū)發(fā)射區(qū)基區(qū)集電結(jié)發(fā)射結(jié)ecb內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1） 發(fā)射區(qū)高摻雜。2） 基區(qū)做得很薄，且摻雜較少。3） 集電結(jié)面積大。通常只有幾微米到幾十微米。222.1 半導(dǎo)體三極管一、三極管的結(jié)構(gòu)和符號(hào)A鍺PNP管、B鍺NPN管C硅PNP管、D硅NPN管 表示材料X低頻小功率管、D低頻大功率管、G高頻小功率管、A高頻大功

7、率管、K開關(guān)管表示器件的種類用數(shù)字表示同種器件型號(hào)的序號(hào)表示同一型號(hào)中的不同規(guī)格三極管3DG110B例如：3AX31B 低頻小功率PNP型鍺三極管（參數(shù)查閱有關(guān)手冊(cè)）根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，半導(dǎo)體三極管型號(hào)的命名如下：232.1 半導(dǎo)體三極管二、三極管的工作原理1.放大條件發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置外加電源電壓的極性必須滿足：NNPcbeNPN：UcUbUePPNcbePNP：UeUbUc2425三極管（1）結(jié)構(gòu)、電流分配關(guān)系（2）特性曲線：輸入曲線、輸出曲線（3）主要參數(shù)：放大系數(shù)、反向電流、極限參數(shù)提綱基本共射（1）共射組態(tài)電路圖（2）靜態(tài)分析：目標(biāo)、方法（數(shù)值計(jì)算、圖解、估算）（3）動(dòng)態(tài)分析：

8、目標(biāo)、方法（圖解、微變等效 ）、參數(shù)意義（4）分析步驟：262.1 半導(dǎo)體三極管1.放大條件發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置外加電源電壓的極性必須滿足：NNPcbeNPN：VcVbVeecbEbRbEcRc共發(fā)射極接法思考：PNP管放大電路怎樣連接？二、三極管的工作原理Rp開路100%70%50%30%15%IB(A)00.0100.0140.0190.0280.045IC(mA)0.0011.6672.1112.5613.2143.923IE(mA)0.0011.6772.1252.583.2423.968（直流）16115813611487（交流）891026942272.1 半導(dǎo)體三極管2

9、.電流分配關(guān)系V112 V V212 V 2XMM1XMM21XMM33Q22N2219R21MKey=A50%R3100kR13kI58cIEIB4706仿真實(shí)驗(yàn)電路實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：二、三極管的工作原理282.1 半導(dǎo)體三極管2.電流分配關(guān)系V112 V V212 V 2XMM1XMM21XMM33Q22N2219R21MKey=A50%R3100kR13kI58cIEIB4706仿真實(shí)驗(yàn)電路Rp開路100%70%50%30%15%IB(mA)00.0100.0140.0190.0280.045IC(mA)0.0011.6672.1112.5613.2143.923IE(mA)0.0011.677

10、2.1252.583.2423.968（直流）16115813611487（交流）891026942實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：三極管的電流放大作用。 結(jié)論：2）IB=0時(shí)，ICIE0；3）IB IB，IC IB1）IE=IC+IB，IC =IB， IE=(1+)IB三極管的電流分配關(guān)系； 二、三極管的工作原理292.1 半導(dǎo)體三極管3.電流放大作用V112 V V212 V 2XMM1XMM21XMM33Q22N2219R21MKey=A50%R3100kR13kI58cIEIB4706仿真實(shí)驗(yàn)電路三極管的電流放大作用。 結(jié)論：2）IB=0時(shí)，ICIE0；3）IB IB，IC IB1）IE=IC+IB，IC

11、=IB， IE=(1+)IB三極管的電流分配關(guān)系； 二、三極管的工作原理IC IBBCII=即1 IB對(duì)IC有控制作用，只要有微小的基極電流IB變化就會(huì)引起很大的集電極電流IC的變化，使集電極電流的變化量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于基極電流的變化量。三極管的電流放大作用。302.1 半導(dǎo)體三極管例如：已測(cè)得工作于放大狀態(tài)的某三極管三個(gè)電極的電流分別為：I1= -2.04mA，I2=2mA，I3=0.04mA，如圖所示，試問：1、2、3各為什么電極，是NPN管還是PNP管？ 解： 1發(fā)射極e為PNP型三極管。2集電極c3基極b二、三極管的工作原理3.電流放大作用312.1 半導(dǎo)體三極管三、三極管的伏安特性以共射接法

12、為例CEUBEBufi)(1.輸入特性oiB/AuBE/VUCE1死區(qū)死區(qū)電壓：硅管0.5V鍺管0.1V正向?qū)▔航礥BE：硅管0.60.7V鍺管0.20.3VUBE0 5 10 1534iC/mAuCE/V21100 A80A60 A40 A20 AIB = 05322.1 半導(dǎo)體三極管三、三極管的伏安特性以共射接法為例BICECufi)(2.輸出特性曲線族 飽和區(qū)截止區(qū)放大區(qū)三個(gè)工作區(qū)：1）截止區(qū)IB=0以下的區(qū)域(IBIB ，IC=IBa）uCE IC基本不變b） IBICUCESBICECufi)(2.輸出特性三個(gè)工作區(qū)：IBIC電流放大系數(shù)控制放大0 5 10 1534iC/mAuC

13、E/V21100 A80A60 A40 A20 AIB = 05352.1 半導(dǎo)體三極管三、三極管的伏安特性以共射接法為例曲線族 飽和區(qū)截止區(qū)放大區(qū)ICEOUCESIBIC歸納：1）三極管只有工作在放大區(qū)才具有IC=IB2）三極管是非線性元件。3）三極管工作在截止區(qū)和飽和區(qū)時(shí)電流放大作用。具有開關(guān)作用。截止：飽和：c ce ec ce e362.1 半導(dǎo)體三極管四、三極管的主要參數(shù)1.電流放大系數(shù)共射直流電流放大系數(shù)BCII=BCII共射交流電流放大系數(shù)0 5 10 1534iC/mAuCE/V21100 A80A60 A40 A20 AIB = 05放大區(qū)ICEOIBIC注意：1）兩者的概念

14、不同。2）兩者的求法不同。3）當(dāng)曲線水平等距，且忽略ICEO時(shí)， 即，IC=IB的大小用來反映三極管的電流放大能力，但不宜過大。共基直流電流放大系數(shù)和交流電流放大系數(shù)ECII=ECII=了解輸入輸出11372.1 半導(dǎo)體三極管四、三極管的主要參數(shù)2.極間反向電流0 5 10 1534iC/mAuCE/V21100 A80A60 A40 A20 AIB = 05放大區(qū)ICEOIBIC1）集-基極反向飽和電流ICBOICBO2）集-射極反向飽和電流ICEO （穿透電流）ICEOICEO與ICBO的關(guān)系： ICEO=（1+）ICBOICBO的大小決定于少數(shù)載流子的濃度。溫度少子數(shù)量 ICBO ICEO極間反向電流的大小反映三極管的溫度穩(wěn)定性能，其值越小越好。越小越好射極開路 (IE=0)基極開路(IB=0)382.1 半導(dǎo)體三極管四、三極管的主要參數(shù)3.極限參數(shù)0 5