模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)

2.1晶體管晶體管又稱半導(dǎo)體三極管晶體管是最重要的一種半導(dǎo)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晶體管及放大電路根底晶體管圖片2.1.1晶體管的構(gòu)造1.NPN型晶體管構(gòu)造表示圖和符號(hào)(2)根據(jù)運(yùn)用的半導(dǎo)體資料分為:硅管和鍺管(1)根據(jù)構(gòu)造分為:NPN型和PNP型晶體管的主要類型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型晶體管構(gòu)造表示圖NPN型晶體管符號(hào)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型晶體管構(gòu)造表示圖和符號(hào)符號(hào)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構(gòu)造表示圖集電區(qū)EBC發(fā)射區(qū)基區(qū)(1)發(fā)射區(qū)小，摻雜濃度高。3.晶體管的內(nèi)部構(gòu)造特點(diǎn)〔具有放大作用的內(nèi)部條件〕平面型晶體管的構(gòu)造表示圖(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晶體管的任務(wù)原理〔以NPN型管為例〕根據(jù)兩個(gè)PN結(jié)的偏置情況放大形狀飽和形狀截止形狀倒置形狀晶體管的任務(wù)形狀1．發(fā)射結(jié)正向偏置、集電結(jié)反向偏置——放大形狀原理圖電路圖+–+–(1)電流關(guān)系a.發(fā)射區(qū)向基區(qū)分散電子構(gòu)成發(fā)射極電流IE發(fā)射區(qū)向基區(qū)分散電子稱分散到基區(qū)的發(fā)射區(qū)多子為非平衡少子b.基區(qū)向發(fā)射區(qū)分散空穴基區(qū)向發(fā)射區(qū)分散空穴發(fā)射區(qū)向基區(qū)分散電子構(gòu)成空穴電流由于發(fā)射區(qū)的摻雜濃度遠(yuǎn)大于基區(qū)濃度，空穴電流可忽略不記?；鶇^(qū)向發(fā)射區(qū)分散空穴發(fā)射區(qū)向基區(qū)分散電子c.基區(qū)電子的分散和復(fù)合非平衡少子在基區(qū)復(fù)合，構(gòu)成基極電流IBIB非平衡少子向集電結(jié)分散非平衡少子到達(dá)集電區(qū)d.集電區(qū)搜集從發(fā)射區(qū)分散過來的電子構(gòu)成發(fā)射極電流ICICIB少子漂移構(gòu)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(dòng)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(gè)回路的公共端，稱這種接法為共基極接法。輸入回路輸出回路定義稱為共基極直流電流放大系數(shù)ICBOICIB各電極電流之間的關(guān)系IE=IC+IBICBOICIB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(dāng)UCE>UCB時(shí)，集電結(jié)正偏，發(fā)射結(jié)反偏，晶體管仍任務(wù)于放大形狀。各電極電流之間的關(guān)系ICEO稱為穿透電流IBICICBO或的關(guān)系由普通情況假設(shè)△UBE>0，那么△IB>0，△IC>0，△IE>0當(dāng)輸入回路電壓U'BE=UBE+△UBE那么I'B=IB+△IBI'C=IC+△ICI'E=IE+△IE假設(shè)△UBE<0，那么△IB<0，△IC<0，△IE<0IBICICBO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)系普通可以以為uBE=ube+UBE(2)放大原理設(shè)輸入信號(hào)ui=UimsinωtV那么iB=ib+IBiC=ic+ICuCE=uce+UCEuce=–icRC其中UCE=VCC–ICRC放大電路TVBBVCCiBuBE_uCEiC+RBRCui+_+_iEa.在RC兩端有一個(gè)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(hào)的傳送過程為TVBBVCCiBuBE_uCEiC+RBRCui+_+_iE2．發(fā)射結(jié)正向偏置、集電結(jié)正向偏置——飽和形狀(2)ICbIB，IB失去了對(duì)IC的控制。(1)UCE≤UBE，集電結(jié)正向偏。飽和形狀的特點(diǎn)(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(duì)IC的影響大，當(dāng)UCE增大，IC將隨之添加。(4)飽和時(shí)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——截止形狀截止形狀的特點(diǎn)(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——倒置形狀(1)集電區(qū)分散到基區(qū)的多子較少倒置形狀的特點(diǎn)(2)發(fā)射區(qū)搜集基區(qū)的非平衡少數(shù)載流子的才干小(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(dāng)uBE不變，uCE從零增大時(shí)，iB將減小。輸入特性的特點(diǎn)(3)當(dāng)uCE≥1V，輸入特性曲線幾乎重合在一同，即uCE對(duì)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(diǎn)(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(dǎo)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ICEO2.交流參數(shù)(1)共基極交流電流放大系數(shù)αβ值與iC的關(guān)系曲線(2)共射極交流電流放大系數(shù)βiCOβ3.極限參數(shù)(4)集電極最大允許電流ICM(1)集電極開路時(shí)發(fā)射極——基極間反向擊穿電壓U(BR)EBO(2)發(fā)射極開路時(shí)集電極——基極間反向擊穿電壓U(BR)EBO(3)基極開路時(shí)集電極——發(fā)射極間反向擊穿電壓U(BR)EBO不平安區(qū)iCuCEOU(BR)CEOICM平安區(qū)(5)集電極最大允許功率耗散PCM晶體管的平安任務(wù)區(qū)等功耗線PC=PCM=uCE×iC2.1.5溫度對(duì)管子參數(shù)