晶體管工作原理課件

2.1晶體管晶體管又稱半導體三極管晶體管是最重要的一種半導體器件之一，它的放大作用和開關(guān)作用，促使了電子技術(shù)的飛躍。2晶體管及放大電路基礎(chǔ)晶體管圖片NNP發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)發(fā)射極E(e)集電極C(c)發(fā)射結(jié)JE集電結(jié)JC基極B(b)NPN型晶體管結(jié)構(gòu)示意圖NPN型晶體管符號B(b)E(e)TC(c)NNP發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)發(fā)射極E(e)集電極C(c)發(fā)射結(jié)JE集電結(jié)JC基極B(b)2.PNP型晶體管結(jié)構(gòu)示意圖和符號符號B(b)E(e)TC(c)E(e)發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)PPNC(c)B(b)JEJC結(jié)構(gòu)示意圖(2)集電區(qū)面積大。(3)基區(qū)摻雜濃度很低，且很薄。集電區(qū)EBC發(fā)射區(qū)基區(qū)2.1.2晶體管的工作原理（以NPN型管為例）依據(jù)兩個PN結(jié)的偏置情況放大狀態(tài)飽和狀態(tài)截止狀態(tài)倒置狀態(tài)晶體管的工作狀態(tài)1．發(fā)射結(jié)正向偏置、集電結(jié)反向偏置——放大狀態(tài)

原理圖電路圖+–+–b.基區(qū)向發(fā)射區(qū)擴散空穴基區(qū)向發(fā)射區(qū)擴散空穴發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴散電子形成空穴電流因為發(fā)射區(qū)的摻雜濃度遠大于基區(qū)濃度，空穴電流可忽略不記?；鶇^(qū)向發(fā)射區(qū)擴散空穴發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴散電子c.基區(qū)電子的擴散和復合非平衡少子在基區(qū)復合，形成基極電流IBIB非平衡少子向集電結(jié)擴散少子漂移形成反向飽和電流ICBOe.集電區(qū)、基區(qū)少子相互漂移集電區(qū)少子空穴向基區(qū)漂移ICBO基區(qū)少子電子向集電區(qū)漂移ICIB晶體管的電流分配關(guān)系動畫演示發(fā)射結(jié)回路為輸入回路，集電結(jié)回路為輸出回路?；鶚O是兩個回路的公共端，稱這種接法為共基極接法。

輸入回路輸出回路各電極電流之間的關(guān)系

IE=IC+IB

ICBOICIB晶體管共射極接法原理圖電路圖IBICICBO定義為共射極直流電流放大系數(shù)IBICICBO當UCE>UCB時，集電結(jié)正偏，發(fā)射結(jié)反偏，晶體管仍工作于放大狀態(tài)?；虻年P(guān)系由一般情況如果

△UBE

>0，那么△IB>0，△IC>0，△IE>0

當輸入回路電壓U

'BE=UBE+△UBE那么I

'B=IB+△IBI

'C=IC+△ICI

'E=IE+△IE如果

△UBE

<0，那么△IB<0，△IC<0，△IE<0

IBICICBO為共基極交流電流放大系數(shù)為共射極交流電流放大系數(shù)

定義α與β的關(guān)系一般可以認為a.在RC兩端有一個較大的交流分量可供輸出。uce=

–

icRCuCE=

uce+

UCE由可知ui→ib→ic→icRcb.

交流信號的傳遞過程為TVBBVCCiBuBE_uCEiC+RBRCui+_+_iE2．發(fā)射結(jié)正向偏置、集電結(jié)正向偏置——飽和狀態(tài)

(2)IC

bIB，IB失去了對IC的控制。(1)UCE≤UBE，集電結(jié)正向偏。飽和狀態(tài)的特點(3)

集電極飽和電壓降UCES較小，小功率硅管為0.3~0.5V。(5)UCE對IC的影響大，當UCE增大，IC將隨之增加。(4)飽和時集電極電流(2)IC=ICBO3．發(fā)射結(jié)反向偏置、集電結(jié)反向偏置——截止狀態(tài)截止狀態(tài)的特點(1)發(fā)射結(jié)反偏(3)IB=－ICBO4．發(fā)射結(jié)反向偏置、集電結(jié)正向偏置——倒置狀態(tài)(1)集電區(qū)擴散到基區(qū)的多子較少倒置狀態(tài)的特點(2)發(fā)射區(qū)收集基區(qū)的非平衡少數(shù)載流子的能力小(3)管子的電流放大系數(shù)很小2.1.3晶體管共射極接法的伏安特性曲線

1．共射極輸入特性

共射極輸入特性三極管共射極接法uCE=0VuCE≥1V(1)

輸入特性是非線性的，有死區(qū)。

(2)

當uBE不變，uCE從零增大時，iB將減小。輸入特性的特點(3)

當uCE≥1V，輸入特性曲線幾乎重合在一起，

即uCE對輸入特性幾乎無影響。

uCE=0VuCE≥1V2．共射極輸出特性

輸出特性曲線飽和區(qū)截止區(qū)放大區(qū)iB=20μA0406080100246801234iC/mAuCE/V各區(qū)的特點(1)飽和區(qū)a.UCE≤UBEb.IC＜βIBc.UCE增大，IC

增大飽和區(qū)iB=20μA0406080100246801234iC/mAuCE/V(3)截止區(qū)a.IB≈0b.IC≈0(2)放大區(qū)a.UCE>UBEb.IC=βIBc.IC與UCE無關(guān)飽和區(qū)放大區(qū)iB=20μA0406080100246801234iC/mAuCE/VNPN管與PNP管的區(qū)別iB、uBE、iC、iE、uCE的極性二者相反。NPN管電路PNP管電路硅管與鍺管的主要區(qū)別(3)鍺管的ICBO比硅管大(1)死區(qū)電壓約為硅管0.5V鍺管0.1V(2)

導通壓降|uBE|約為鍺管0.3V硅管0.7V2.1.4晶體管的主要電參數(shù)1.直流參數(shù)(3)集電極——基極間反向飽和電流ICBO

(1)共基極直流電流放大系數(shù)(2)共射極直流電流放大系數(shù)(4)集電極——發(fā)射極間反向飽和電流ICEO

2.交流參數(shù)

(1)共基極交流電流放大系數(shù)α

β值與iC的關(guān)系曲線(2)共射極交流電流放大系數(shù)β

iCOβ3.極限參數(shù)(4)集電極最大允許電流ICM(1)集電極開路時發(fā)射極——基極間反向擊穿電壓U(BR)EBO

(2)發(fā)射極開路時集電極——基極間反向擊穿電壓U(BR)EBO

(3)基極開路時集電極——發(fā)射極間反向擊穿電壓U(BR)EBO

不安全區(qū)iCuCEOU

(BR)CEOICM安全區(qū)(5)集電極最大允許功率耗散PCM晶體管的安全工作區(qū)等功耗線PC=PCM=uCE×iC2.1.5溫度對管子參數(shù)的影響

1．對β的影響