第3、4、5講-三極管分解

第三講三極管一、三極管的結(jié)構(gòu)及符號(hào)二、三極管的電流安排原則及放大作用三、三極管的特性曲線及主要參數(shù)四、三極管的測(cè)試一、三極管的結(jié)構(gòu)及符號(hào)

半導(dǎo)體三極管又稱晶體三極管（下稱三極管），一般簡(jiǎn)稱晶體管，或雙極型晶體管。它是通過(guò)確定的制作工藝，將兩個(gè)PN結(jié)結(jié)合在一起的器件，兩個(gè)PN結(jié)相互作用，使三極管成為一個(gè)具有限制電流作用的半導(dǎo)體器件。三極管可以用來(lái)放大微弱的信號(hào)和作為無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)。三極管從結(jié)構(gòu)上來(lái)講分為兩類：NPN型三極管和PNP型三極管。圖三極管的結(jié)構(gòu)示意圖和符號(hào)符號(hào)中放射極上的箭頭方向，表示放射結(jié)正偏時(shí)電流的流向。三極管制作時(shí)，通常它們的基區(qū)做得很?。◣孜⒚椎綆资⒚祝覔诫s濃度低；放射區(qū)的雜質(zhì)濃度則比較高；集電區(qū)的面積則比放射區(qū)做得大，這是三極管實(shí)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。依據(jù)工作頻率分為高頻管、低頻管和開(kāi)關(guān)管；依據(jù)工作功率分為大功率管、中功率管和小功率管。常見(jiàn)的三極管外形如圖1.27所示。圖1.27常見(jiàn)的三極管外形二、三極管的電流安排原則及放大作用要實(shí)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(shí)現(xiàn)放大的外部條件是：其放射結(jié)必需加正向電壓（正偏），而集電結(jié)必需加反向電壓（反偏）。1.試驗(yàn)結(jié)論為了了解三極管的電流安排原則及其放大原理，首先做一個(gè)試驗(yàn)，試驗(yàn)電路如圖1.28所示。在電路中，要給三極管的放射結(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。變更可變電阻Rb的值，則基極電流IB、集電極電流IC和放射極電流IE都發(fā)生變更，電流的方向如圖中所示。圖1.28三極管電流放大的試驗(yàn)電路由試驗(yàn)及測(cè)量結(jié)果可以得出以下結(jié)論。（1）試驗(yàn)數(shù)據(jù)中的每一列數(shù)據(jù)均滿足關(guān)系：IE=IC+IB；此結(jié)果符合基爾霍夫電流定律。（2）每一列數(shù)據(jù)都有IC>>IB，而且有IC與IB的比值近似相等，大約等于50。（3）對(duì)表1.4中任兩列數(shù)據(jù)求IC和IB變更量的比值，結(jié)果仍舊近似相等，約等于50。（4）從表1.4中可知，當(dāng)IB=0（基極開(kāi)路）時(shí)，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(shí)現(xiàn)電流安排的原理用載流子在三極管內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)規(guī)律來(lái)說(shuō)明。放射區(qū)向基區(qū)放射自由電子形成放射極電流IE自由電子在基區(qū)與空穴復(fù)合形成基極電流IB集電區(qū)收集從放射區(qū)擴(kuò)散過(guò)來(lái)的自由電子形成集電極電流IC3.結(jié)論結(jié)論要使三極管具有放大作用，發(fā)射結(jié)必正偏，集電結(jié)必反偏。β≈βIE=IC+IB

IC=βIB三、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。它可以用專用的圖示儀進(jìn)行顯示，也可通過(guò)試驗(yàn)測(cè)量得到。以NPN型硅三極管為例。輸出特性曲線輸入特性曲線常用特性曲線（1）輸入特性曲線它是指確定集電極和放射極電壓UCE下，三極管的基極電流IB與放射結(jié)電壓UBE之間的關(guān)系曲線。試驗(yàn)測(cè)得三極管的輸入特性曲線如圖1.30所示。圖1.30三極管的輸入特性曲線（2）輸出特性曲線它是指確定基極電流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。試驗(yàn)測(cè)得三極管的輸出特性曲線如圖1.31所示。圖1.31三極管的輸出特性曲線一般把三極管的輸出特性分為3個(gè)工作區(qū)域，下面分別介紹。①截止區(qū)三極管工作在截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（a）放射結(jié)和集電結(jié)均反向偏置；（b）若不計(jì)穿透電流ICEO，有IB、IC近似為0；（c）三極管的集電極和放射極之間電阻很大，三極管相當(dāng)于一個(gè)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。②放大區(qū)圖1.31中，輸出特性曲線近似平坦的區(qū)域稱為放大區(qū)。三極管工作在放大狀態(tài)時(shí)，具有以下特點(diǎn)：（a）三極管的放射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置；（b）基極電流IB微小的變更會(huì)引起集電極電流IC較大的變更，有電流關(guān)系式：IC=βIB；（c）對(duì)NPN型的三極管，有電位關(guān)系：UC>UB>UE；（d）對(duì)NPN型硅三極管，有放射結(jié)電壓UBE≈0.7V；對(duì)NPN型鍺三極管，有UBE≈0.2V。③飽和區(qū)三極管工作在飽和狀態(tài)時(shí)具有如下特點(diǎn)：（a）三極管的放射結(jié)和集電結(jié)均正向偏置；（b）三極管的電流放大實(shí)力下降，通常有IC<βIB；（c）UCE的值很小，稱此時(shí)的電壓UCE為三極管的飽和壓降，用UCES表示。一般硅三極管的UCES約為0.3V，鍺三極管的UCES約為0.1V；（d）三極管的集電極和放射極近似短接，三極管類似于一個(gè)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通。三極管作為開(kāi)關(guān)運(yùn)用時(shí)，通常工作在截止和飽和導(dǎo)通狀態(tài)；作為放大元件運(yùn)用時(shí)，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(guò)查半導(dǎo)體手冊(cè)來(lái)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(gè)主要參數(shù)。（1）共放射極電流放大系數(shù)β和β它是指從基極輸入信號(hào)，從集電極輸出信號(hào)，此種接法（共放射極）下的電流放大系數(shù)。（2）極間反向電流①集電極基極間的反向飽和電流ICBO②集電極放射極間的穿透電流ICEO（3）極限參數(shù)①集電極最大允許電流ICM②集電極最大允許功率損耗PCM③反向擊穿電壓圖1.32三極管的平安工作區(qū)3.溫度對(duì)三極管特性的影響同二極管一樣，三極管也是一種對(duì)溫度特別敏感的器件，隨溫度的變更，三極管的性能參數(shù)也會(huì)變更。圖1.33和圖1.34所示為三極管的特性曲線受溫度的影響狀況。圖1.34溫度對(duì)三極管輸出特性的影響圖1.33溫度對(duì)三極管輸入特性的影響四、三極管的測(cè)試