三極管特性及性能分析

1、模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)第第2章章 晶體三極管及其應(yīng)用晶體三極管及其應(yīng)用2022-3-31 本章內(nèi)容本章內(nèi)容2.1 2.1 晶體管的晶體管的基本特性基本特性2.2 2.2 三極管的三極管的性能檢測(cè)性能檢測(cè) 2.3 共射共射放大電路放大電路 2.4 共集和共基共集和共基放電電路放電電路 2.5 多級(jí)多級(jí)放大器放大器 2.6 放大器放大器主要主要性能參數(shù)性能參數(shù)的測(cè)試的測(cè)試 2.7 低頻功率放大器低頻功率放大器 2.8 項(xiàng)目設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)(放大電路的設(shè)計(jì)放大電路的設(shè)計(jì)) 本章小結(jié)本章小結(jié)模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)第第2章章 晶體三極管及其應(yīng)用晶體三極管及其應(yīng)用2022-3-32學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo):晶體三

2、極管是各類(lèi)型放大電路中的重要組成部晶體三極管是各類(lèi)型放大電路中的重要組成部分，分，通過(guò)本章學(xué)習(xí)，主要應(yīng)掌握以下內(nèi)容通過(guò)本章學(xué)習(xí)，主要應(yīng)掌握以下內(nèi)容：晶體管晶體管三極管的類(lèi)型及管腳識(shí)別和測(cè)試三極管的類(lèi)型及管腳識(shí)別和測(cè)試方法方法晶體晶體三極管的工作區(qū)及工作條件三極管的工作區(qū)及工作條件 晶體晶體三極管共射放大電路的分析三極管共射放大電路的分析方法；方法；共射、共集、共基三種放大器的性能特點(diǎn)共射、共集、共基三種放大器的性能特點(diǎn)；了解了解多級(jí)放大器的組成及分析多級(jí)放大器的組成及分析方法。方法。理解理解功率放大器特性及其分析功率放大器特性及其分析方法。方法。模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)第第2章章 晶體三極管及

3、其應(yīng)用晶體三極管及其應(yīng)用2022-3-33三極管是三極管是雙極型雙極型晶體管，屬于晶體管，屬于電流控制電流控制器件器件一、晶體三極管一、晶體三極管(Semiconductor Transistor)1.1.三極管的外形、封裝三極管的外形、封裝塑料塑料封裝、封裝、金屬金屬封裝、陶瓷封裝封裝、陶瓷封裝2.1 晶體三極管的基本特性晶體三極管的基本特性模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)第第2章章 晶體三極管及其應(yīng)用晶體三極管及其應(yīng)用2022-3-34三極管三極管的的封裝形式封裝形式是指是指三極管的外殼，三極管的外殼，是是三極管的三極管的外形參數(shù)外形參數(shù)1 1）材料材料方面：三極管的封裝形式主要有方面：三極管的封

4、裝形式主要有金屬金屬、陶瓷和塑料陶瓷和塑料形式；形式；2 2）結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)方面，三極管的封裝：方面，三極管的封裝：TOTO，表示三極管的外形；表示三極管的外形；3 3）裝配裝配方式：通孔方式：通孔插裝插裝（通孔式）、（通孔式）、表表面安裝面安裝（貼片式）和（貼片式）和直接安裝直接安裝；4 4）引腳形狀引腳形狀有有長(zhǎng)引線直插長(zhǎng)引線直插、短引線短引線或或無(wú)無(wú)引線貼片引線貼片裝等。裝等。常用三極管的封裝形式常用三極管的封裝形式有有TOTO9292、TOTO126126、TOTO3 3、TOTO220TO220TO等等 2、三極管的封裝、三極管的封裝:模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)第第2章章 晶體三極管及其應(yīng)用

5、晶體三極管及其應(yīng)用2022-3-35二、結(jié)構(gòu)、符號(hào)和分類(lèi)二、結(jié)構(gòu)、符號(hào)和分類(lèi)NNP發(fā)射極發(fā)射極 E基極基極 B集電極集電極 C發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)集電結(jié)集電結(jié) 基區(qū)基區(qū) 發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū) 集電區(qū)集電區(qū)emitterbasecollectorNPN 型型ECBPPNEBCPNP 型型ECB模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)第第2章章 晶體三極管及其應(yīng)用晶體三極管及其應(yīng)用2022-3-36分類(lèi)：分類(lèi)：按材料分：按材料分：硅管、鍺管硅管、鍺管按結(jié)構(gòu)分：按結(jié)構(gòu)分： NPN、 PNP按使用頻率分：按使用頻率分：低頻管、高頻管低頻管、高頻管按功率分：按功率分：小功率管小功率管 1 W模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)第第2章章 晶體三極

6、管及其應(yīng)用晶體三極管及其應(yīng)用2022-3-37三、晶體三極管電流放大原理三、晶體三極管電流放大原理1. 三極管放大的條件三極管放大的條件內(nèi)部?jī)?nèi)部條件條件發(fā)射區(qū)摻雜濃度高發(fā)射區(qū)摻雜濃度高基區(qū)薄且摻雜濃度低基區(qū)薄且摻雜濃度低集電結(jié)面積大集電結(jié)面積大外部外部條件條件發(fā)射結(jié)正偏發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)反偏集電結(jié)反偏模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)第第2章章 晶體三極管及其應(yīng)用晶體三極管及其應(yīng)用2022-3-382. 滿(mǎn)足放大條件的三種電路滿(mǎn)足放大條件的三種電路uiuoCEBECBuiuoECBuiuo共發(fā)射極共發(fā)射極共集電極共集電極共基極共基極模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)第第2章章 晶體三極管及其應(yīng)用晶體三極管及其應(yīng)用2

7、022-3-393. 三極管內(nèi)部載流子的傳輸過(guò)程三極管內(nèi)部載流子的傳輸過(guò)程1) ) 發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入多子發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入多子電子電子， 形成發(fā)射極電流形成發(fā)射極電流 IE。I CN多數(shù)向多數(shù)向 BC 結(jié)方向擴(kuò)散形成結(jié)方向擴(kuò)散形成 ICN。IE少數(shù)與空穴復(fù)合，形成少數(shù)與空穴復(fù)合，形成 IBN 。I BN基區(qū)空基區(qū)空穴來(lái)源穴來(lái)源基極電源提供基極電源提供( (IB) )集電區(qū)少子漂移集電區(qū)少子漂移( (ICBO) )I CBOIBIBN IB + ICBO即：即：IB = IBN ICBO 3) ) 集電區(qū)收集擴(kuò)散過(guò)來(lái)的載流子形成集電極電流集電區(qū)收集擴(kuò)散過(guò)來(lái)的載流子形成集電極電流 ICICI C =

8、 ICN + ICBO 2) )電子到達(dá)基區(qū)后電子到達(dá)基區(qū)后( (基區(qū)空穴運(yùn)動(dòng)因濃度低而忽略基區(qū)空穴運(yùn)動(dòng)因濃度低而忽略) )模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)第第2章章 晶體三極管及其應(yīng)用晶體三極管及其應(yīng)用2022-3-3104. 三極管的電流分配關(guān)系三極管的電流分配關(guān)系當(dāng)管子制成后，發(fā)射區(qū)載流子濃度、基區(qū)寬度、當(dāng)管子制成后，發(fā)射區(qū)載流子濃度、基區(qū)寬度、集電結(jié)面積等確定，故電流的比例關(guān)系確定，即：集電結(jié)面積等確定，故電流的比例關(guān)系確定，即：IB = I BN ICBO IC = ICN + ICBOCBOBCBOCBNCNIIIIII CEOBCBOBC)1(IIIII IE = IC + IB穿透電流

9、穿透電流CEOBCIII BCEIII BC II BE )1(II CEOBE )1(III 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)第第2章章 晶體三極管及其應(yīng)用晶體三極管及其應(yīng)用2022-3-3115 5、晶體管的電流放大作用晶體管的電流放大作用基極輸入端基極輸入端接入接入一個(gè)一個(gè)小的輸入信號(hào)小的輸入信號(hào)電壓電壓ui, ,則則由于由于發(fā)射結(jié)兩端發(fā)射結(jié)兩端電壓的變化電壓的變化引起了引起了基極電流的變化基極電流的變化，集電極電流也會(huì)發(fā)集電極電流也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化生相應(yīng)的變化，他，他們的變化量們的變化量分別用分別用I IB B和和I IC C表示表示。I IC C和和I IB B的比值的比值稱(chēng)為稱(chēng)為共發(fā)射極交

10、流共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)電流放大系數(shù)，用，用 表示表示為：為：iBBiuUuBCII模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)第第2章章 晶體三極管及其應(yīng)用晶體三極管及其應(yīng)用2022-3-312晶體管輸入特性與輸出特性的測(cè)試電路晶體管輸入特性與輸出特性的測(cè)試電路 2.1.2 晶體管的特性曲線晶體管的特性曲線 V2V1+uCEuBE+mARP2AUBBUCCRCRP1RBiBiCBCEVBBVCC模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)第第2章章 晶體三極管及其應(yīng)用晶體三極管及其應(yīng)用2022-3-313一、輸入特性一、輸入特性輸入輸入回路回路輸出輸出回路回路常數(shù)常數(shù) CE)(BEBuufi0CE u與二極管特性相似與二極管特性

11、相似RCUCCiBIERB+uBE +uCE UBBCEBiC+ + + iBRB+uBE UBB+ BEuBiO0CE uV 1CE u0CE uV 1CE u特性基本特性基本重合重合( (電流分配關(guān)系確定電流分配關(guān)系確定) )特性右移特性右移( (因集電結(jié)開(kāi)始吸引電子因集電結(jié)開(kāi)始吸引電子) )導(dǎo)通電壓導(dǎo)通電壓 UBE( (on) )硅管：硅管： (0.6 0.8) V鍺管：鍺管： (0.2 0.3) V取取 0.7 V取取 0.2 VUBB+ RB集電極反偏，拉動(dòng)電子越過(guò)集電極反偏，拉動(dòng)電子越過(guò)集電結(jié)，形成集電結(jié)，形成IC模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)第第2章章 晶體三極管及其應(yīng)用晶體三極管及其

12、應(yīng)用2022-3-314二、輸出特性二、輸出特性常數(shù)常數(shù) B)(CECiufiiC / mAuCE /V50 A40 A30 A20 A10 AIB = 0O 2 4 6 8 4321截止區(qū)：截止區(qū)： IB 0 IC = ICEO 0條件：條件：兩個(gè)結(jié)反偏兩個(gè)結(jié)反偏2. 放大區(qū)：放大區(qū)：CEOBCIII 3. 飽和區(qū)：飽和區(qū)： uCE u BEuCB = uCE u BE 0條件：條件：兩個(gè)結(jié)正偏兩個(gè)結(jié)正偏特點(diǎn)：特點(diǎn)：IC IB臨界飽和時(shí)：臨界飽和時(shí)： uCE = uBE深度飽和時(shí)：深度飽和時(shí)：0.3 V ( (硅管硅管) )UCE( (SAT) )= =0.1 V ( (鍺管鍺管) )放大區(qū)

13、放大區(qū)截止區(qū)截止區(qū)飽飽和和區(qū)區(qū)條件：條件：發(fā)射結(jié)正偏發(fā)射結(jié)正偏 集電結(jié)反偏集電結(jié)反偏特點(diǎn)：特點(diǎn)：水平、等間隔水平、等間隔ICEO模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)第第2章章 晶體三極管及其應(yīng)用晶體三極管及其應(yīng)用2022-3-315三、溫度對(duì)特性曲線的影響三、溫度對(duì)特性曲線的影響1. 溫度升高，輸入特性曲線溫度升高，輸入特性曲線向左移。向左移。溫度每升高溫度每升高 1 C，UBE (2 2.5) mV。溫度每升高溫度每升高 10 C，ICBO 約增大約增大 1 倍。倍。2. 溫度升高，輸出特性曲線溫度升高，輸出特性曲線向上移。向上移。BEuBiOT1T2 iCuCE T1iB = 0T2 iB = 0溫度

14、每升高溫度每升高 1 C， (0.5 1)%。輸出特性曲線間距輸出特性曲線間距增大增大O模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)第第2章章 晶體三極管及其應(yīng)用晶體三極管及其應(yīng)用2022-3-316例例2-12-1圖示電路，晶體三極管圖示電路，晶體三極管V V為硅管，為硅管，4040，V VCCCC6V6V，R RC C3k3k，R RB B62k62k。輸入電壓。輸入電壓u ui為方波脈沖：為方波脈沖：低電平低電平U UILIL0V0V，高電平，高電平UIH4V4V。畫(huà)出輸入電壓為高、。畫(huà)出輸入電壓為高、低電平時(shí)的等效電路，并求相應(yīng)的輸出電壓低電平時(shí)的等效電路，并求相應(yīng)的輸出電壓u uO O。RBRCV+ V

15、C C(a )uOuIiCiBCEB0 V3 V+ VC CRCCEBRBuI 4 V(c )uOUC E (s a t) 0 .3 VUB E (o n )= 0 .7 VIC (s a t)iC 0+ VC CRCCEBRBuI V(b )uO模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)第第2章章 晶體三極管及其應(yīng)用晶體三極管及其應(yīng)用2022-3-317ui=4V時(shí)的等效電路時(shí)的等效電路RBRCV+ VC C( a )uOuIiCiBCEB0 V3 V+ VC CRCCEBRBuI 4 V( c )uOUC E ( s a t) 0 .3 VUB E ( o n )= 0 .7 VIC ( s a t)iC

16、0+ VC CRCCEBRBuI V( b )uOui=0時(shí)等效電路時(shí)等效電路RBRCV+ VC C( a )uOuIiCiBCEB0 V3 V+ VC CRCCEBRBuI 4 V( c )uOUC E ( s a t ) 0 .3 VUB E ( o n )= 0 .7 VIC ( s a t )iC 0+ VC CRCCEBRBuI V( b )uO模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)第第2章章 晶體三極管及其應(yīng)用晶體三極管及其應(yīng)用2022-3-318例例2-2 2-2 如圖所示電路，如圖所示電路，晶體三極管晶體三極管V為硅管，為硅管，50，VCC12V，RC3k，RE1k。判斷在下列情況下判斷在下

17、列情況下晶體三極管所處的工作晶體三極管所處的工作狀態(tài)，并求出相應(yīng)的開(kāi)狀態(tài)，并求出相應(yīng)的開(kāi)路電壓路電壓U Uo o 。1）RB10k2）RB 150k3）RB 300kRBRC+VCCIBIEREBCE+UoIC模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)第第2章章 晶體三極管及其應(yīng)用晶體三極管及其應(yīng)用2022-3-3192.1.3 晶體三極管的主要參數(shù)晶體三極管的主要參數(shù)一、電流放大系數(shù)一、電流放大系數(shù)1. 共發(fā)射極電流放大系數(shù)共發(fā)射極電流放大系數(shù)iC / mAuCE /V50 A40 A30 A20 A10 AIB = 0O 2 4 6 8 4321 直流電流放大系數(shù)直流電流放大系數(shù)BCCBOBCBOCBNCN

18、IIIIIIII 交流電流放大系數(shù)交流電流放大系數(shù) BiiC一般為幾十一般為幾十 幾百幾百2. 共基極電流放大系數(shù)共基極電流放大系數(shù) 11BCCECIIIII 1 一般在一般在 0.98 以上。以上。 Q82A1030A1045. 263 80108 . 0A1010A10)65. 145. 2(63 988. 018080 二、極間反向飽和電流二、極間反向飽和電流CB 極極間反向飽和電流間反向飽和電流 ICBO，CE 極極間反向飽和電流間反向飽和電流 ICEO。模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)第第2章章 晶體三極管及其應(yīng)用晶體三極管及其應(yīng)用2022-3-320三、極限參數(shù)三、極限參數(shù)1. ICM 集電極最大允許電流，超過(guò)時(shí)集電極最大允許電流，超過(guò)時(shí) 值明顯降低。值明顯降低。U( (BR) )CBO 發(fā)射極開(kāi)路時(shí)發(fā)射極開(kāi)路時(shí) C、B 極極間反向擊穿電壓。間反向擊穿電壓。2. PCM 集電極最大允許功率損耗集電極最大允許功率損耗PC = iC uCE。3. U( (BR) )CEO 基極開(kāi)路時(shí)基極開(kāi)路時(shí) C、E 極極間反向擊穿電壓。間反向擊穿電壓。U( (BR) )EBO 集電極極開(kāi)路時(shí)集電極極開(kāi)路時(shí) E、B 極極間反向擊穿電壓。間反向擊穿電壓。U( (BR) )CBO U( (BR) )CEO U( (BR) )EB