半導(dǎo)體三極管

1、半導(dǎo)體三極管模擬電子技術(shù)1.1三極管的結(jié)構(gòu)及符號 半導(dǎo)體三極管又稱晶體三極管（下稱三極管），一般簡稱晶體管，或雙極型晶體管。 NPN型三極管PNP型三極管 三極管按結(jié)構(gòu)分類: 三極管的結(jié)構(gòu)示意圖和符號如圖1.24所示。 符號中發(fā)射極上的箭頭方向，表示發(fā)射結(jié)正偏時電流的流向。半導(dǎo)體三極管NPN型三極管結(jié)構(gòu)與符號PNP型三極管結(jié)構(gòu)與符號圖1.24三極管的結(jié)構(gòu)示意圖和符號 半導(dǎo)體三極管三極管制作時，通常它們的基區(qū)做得很?。◣孜⒚椎綆资⒚祝覔诫s濃度低；發(fā)射區(qū)的雜質(zhì)濃度則比較高；集電區(qū)的面積則比發(fā)射區(qū)做得大，這是三極管實現(xiàn)電流放大的內(nèi)部條件。三極管可以是由半導(dǎo)體硅材料制成，稱為硅三極管；也可以由鍺

2、材料制成，稱為鍺三極管。三極管從應(yīng)用的角度講，種類很多。根據(jù)工作頻率分為高頻管、低頻管和開關(guān)管；根據(jù)工作功率分為大功率管、中功率管和小功率管。常見的三極管外形如圖1.25所示。圖1.25常見的三極管外形 半導(dǎo)體三極管1.2三極管的電流分配原則及放大作用 要實現(xiàn)三極管的電流放大作用，首先要給三極管各電極加上正確的電壓。三極管實現(xiàn)放大的外部條件是：其發(fā)射結(jié)必須加正向電壓（正偏），而集電結(jié)必須加反向電壓（反偏）。 1、實驗結(jié)論 在電路中，要給三極管的發(fā)射結(jié)加正向電壓，集電結(jié)加反向電壓，保證三極管能起到放大作用。改變可變電阻Rb的值，則基極電流IB、集電極電流IC和發(fā)射極電流IE都發(fā)生變化，電流的方向

3、如圖1.26所示。 圖1.26三極管電流放大的實驗電路半導(dǎo)體三極管由實驗及測量結(jié)果可以得出以下結(jié)論。 實驗數(shù)據(jù)（表1.1）中的每列數(shù)據(jù)均滿足關(guān)系：IEICIB；此結(jié)果符合基爾霍夫電流定律。 IB /A1001020304050IC / mA0.010.010.561.141.742.332.91IE / mA00.010.571.161.772.372.96表1.1電流表讀數(shù)記錄 每一列數(shù)據(jù)都有ICIB，而且有IC與IB的比值近似相等，大約等于50。于是，定義直流電流放大系數(shù)：IC/IB50 半導(dǎo)體三極管 對表1.1中任兩列數(shù)據(jù)求IC和IE變化量的比值，結(jié)果仍然近似相等，約等于50。又定義交流

4、電流放大系數(shù)：IC/IBIC/IB50 從表1.1中可知，當(dāng)IB0（基極開路）時，集電極電流的值很小，稱此電流為三極管的穿透電流ICEO。穿透電流ICEO越小越好。 2、三極管實現(xiàn)電流分配的原理 圖1.27為三極管內(nèi)部載流子的傳輸與電流分配示意圖。（1）發(fā)射區(qū)向基區(qū)發(fā)射自由電子，形成發(fā)射極電流IE。（2）自由電子在基區(qū)與空穴復(fù)合，形成基極電流IB。 （3）集電區(qū)收集從發(fā)射區(qū)擴散過來的自由電子，形成集電極電流IC。 半導(dǎo)體三極管圖1.27三極管內(nèi)部載流子的傳輸與電流分配示意半導(dǎo)體三極管3、結(jié)論 （3）三極管的電流分配及放大關(guān)系式為：IEICIBICIB（1）要使三極管具有放大作用，發(fā)射結(jié)必須正向

5、偏置，而集電結(jié)必須反向偏置。（2）一般有1；通常認為。半導(dǎo)體三極管1.3三極管的特性曲線及主要參數(shù) 1、三極管的特性曲線 三極管的特性曲線是指三極管的各電極電壓與電流之間的關(guān)系曲線，它反映出三極管的特性。 （1）輸入特性曲線 指一定集電極和發(fā)射極電壓UCE下，三極管的基極電流IB與發(fā)射結(jié)電壓UBE之間的關(guān)系曲線。實驗測得三極管的輸入特性曲線如圖1.28所示。 圖1.28三極管的輸入特性曲線 半導(dǎo)體三極管（2）輸出特性曲線指一定基極電流IB下，三極管的集電極電流IC與集電結(jié)電壓UCE之間的關(guān)系曲線。實驗測得三極管的輸出特性曲線如圖1.29所示。 圖1.29三極管的輸出特性曲線 半導(dǎo)體三極管一般把

6、三極管的輸出特性分為3個工作區(qū)域。 1）截止區(qū)。 特點： 發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均反向偏置； 若不計穿透電流ICEO，有IB、IC近似為0； 三極管的集電極和發(fā)射極之間電阻很大，三極管相當(dāng)于一個開關(guān)斷開。 2）放大區(qū)。 輸出特性曲線近似平坦的區(qū)域稱為放大區(qū)。 三極管的發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置； 基極電流IB微小的變化會引起集電極電流IC較大的變化，有電流關(guān)系式：ICIB； 對NPN型的三極管，有電位關(guān)系：UC UB UE； 對NPN型硅三極管，有發(fā)射結(jié)電壓UBE0.7V；對NPN型鍺三極管，有UBE0.2V。 半導(dǎo)體三極管3）飽和區(qū)。 三極管的發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均正向偏置； 三極管的電流放大能力下降

7、，通常有ICIB； UCE的值很小，稱此時的電壓UCE為三極管的飽和壓降，用UCES表示。 三極管的集電極和發(fā)射極近似短接，三極管類似于一個開關(guān)導(dǎo)通。三極管作為開關(guān)使用時，通常工作在截止和飽和導(dǎo)通狀態(tài)；作為放大元件使用時，一般要工作在放大狀態(tài)。 2三極管的主要參數(shù) 三極管的參數(shù)有很多，如電流放大系數(shù)、反向電流、耗散功率、集電極最大電流、最大反向電壓等，這些參數(shù)可以通過查半導(dǎo)體手冊來得到。三極管的參數(shù)是正確選定三極管的重要依據(jù)，下面介紹三極管的幾個主要參數(shù) 。 半導(dǎo)體三極管（1）共發(fā)射極電流放大系數(shù)和：指從基極輸入信號，從集電極輸出信號，此種接法（共射）下的電流放大系數(shù)。 （2）極間反向電流：

8、1）集電極基極間的反向飽和電流ICBO。2）集電極發(fā)射極間的穿透電流ICEO。 1）集電極最大允許電流ICM。2）集電極最大允許功率損耗PCM。 （3）極限參數(shù)：圖1.30中的虛線上各點坐標(biāo)值UCE與IC乘積（功率）均相等，此等功率線為過損耗線，其靠左下方為三極管安全工作區(qū)，右上方為過損耗區(qū)。 3）反向擊穿電壓U(BR)CEO。 半導(dǎo)體三極管半導(dǎo)體三極管圖1.30三極管的安全工作區(qū)3、溫度對三極管特性的影響 圖1.31和圖1.32所示為三極管的特性曲線受溫度影響的情況。 圖1.31溫度對三極管輸入特性的影響 半導(dǎo)體三極管圖1.32溫度對三極管輸出特性的影響 半導(dǎo)體三極管1.4三極管的檢測 1、

9、已知型號和管腳排列的三極管，判斷其性能的好壞2、判別三極管的管腳 （1）測量極間正反向電阻（2）三極管穿透電流ICEO大小的判斷（3）電流放大系數(shù)的估計（1）判定基極和管型 （2）判定集電極c和發(fā)射極eNPN型、PNP型： 半導(dǎo)體三極管半導(dǎo)體三極管圖1.33 判斷三極管c、e電極的原理圖（a）判斷示意圖（b）等效電路1.5特殊三極管 1、光電三極管 光電三極管又叫光敏三極管，是一種相當(dāng)于在三極管的基極和集電極之間接入一只光電二極管的三極管，光電二極管的電流相當(dāng)于三極管的基極電流。 光電三極管有塑封、金屬封裝（頂部為玻璃鏡窗口）、陶瓷、樹脂等多種封裝結(jié)構(gòu)，引腳分為兩腳型和三腳型。圖1.34所示為光電三極管的等效電路、符號和外形。 (a)等效電路(b)符號(c)外形圖1.34光電三極管的符號、等效電路和外形 半導(dǎo)體三極管2、光耦合器 光耦合器是把發(fā)光二極管和光電三極管組合在一起的光電轉(zhuǎn)換器件。圖1.35所示為光耦合器的一般符號。 圖1.35光耦合器的一般符號 3、達林頓管（復(fù)合管） 復(fù)合管是指將兩只或兩只以上的半導(dǎo)體三極管按一定的方式連接在一起，組成一只值較大