模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)-晶體管

§1.3晶體三極管一、晶體管的結(jié)構(gòu)和符號(hào)二、晶體管的放大原理三、晶體管的共射輸入特性和輸出特性四、溫度對(duì)晶體管特性的影響五、主要參數(shù)六、光電三極管七、晶閥管一、晶體管的結(jié)構(gòu)和符號(hào)NPN型晶體管ecb符號(hào)集電區(qū)集電結(jié)基區(qū)發(fā)射結(jié)發(fā)射區(qū)集電極c基極b發(fā)射極eNNPPNP型晶體管集電區(qū)集電結(jié)基區(qū)發(fā)射結(jié)發(fā)射區(qū)集電極c發(fā)射極e基極b

cbe符號(hào)NNPPN圖1.3.2?

三極管結(jié)構(gòu)示意圖和符號(hào)(b)PNP型二、晶體管的放大原理三極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)要求：NNPebcNNNPPP

1.發(fā)射區(qū)高摻雜。

2.基區(qū)做得很薄。通常只有幾微米到幾十微米，而且摻雜較少。

三極管放大的外部條件：外加電源的極性應(yīng)使發(fā)射結(jié)處于正向偏置狀態(tài)，而集電結(jié)處于反向偏置狀態(tài)。3.集電結(jié)面積大。擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成發(fā)射極電流IE，復(fù)合運(yùn)動(dòng)形成基極電流IB，漂移運(yùn)動(dòng)形成集電極電流IC。

becRcRb晶體管內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)IEIB發(fā)射結(jié)加正向電壓，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成發(fā)射極電流發(fā)射區(qū)的電子越過(guò)發(fā)射結(jié)擴(kuò)散到基區(qū)，基區(qū)的空穴擴(kuò)散到發(fā)射區(qū)—形成發(fā)射極電流

IE

(基區(qū)多子數(shù)目較少，空穴電流可忽略)。2.擴(kuò)散到基區(qū)的自由電子與空穴的復(fù)合運(yùn)動(dòng)形成基極電流

電子到達(dá)基區(qū)，少數(shù)與空穴復(fù)合形成基極電流Ibn，復(fù)合掉的空穴由VBB

補(bǔ)充。多數(shù)電子在基區(qū)繼續(xù)擴(kuò)散，到達(dá)集電結(jié)的一側(cè)。晶體管內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)becIEIBRcRb3.集電結(jié)加反向電壓，漂移運(yùn)動(dòng)形成集電極電流Ic

集電結(jié)反偏，有利于收集基區(qū)擴(kuò)散過(guò)來(lái)的電子而形成集電極電流

Icn。其能量來(lái)自外接電源VCC

。IC另外，集電區(qū)和基區(qū)的少子在外電場(chǎng)的作用下將進(jìn)行漂移運(yùn)動(dòng)而形成反向飽和電流，用ICBO表示。ICBO晶體管內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)beceRcRb二、晶體管的電流分配關(guān)系IEpICBOIEICIBIEnIBnICn圖1.3.4晶體管內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)與外部電流IE－擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成的電流IB－復(fù)合運(yùn)動(dòng)形成的電流IC－漂移運(yùn)動(dòng)形成的電流三、晶體管的共射電流放大系數(shù)整理可得：ICBO稱反向飽和電流ICEO稱穿透電流1、共射直流電流放大系數(shù)VCCRb+VBBC1TICIBC2Rc+共發(fā)射極接法直流參數(shù)與交流參數(shù)

、

的含義是不同的，但是，對(duì)于大多數(shù)三極管來(lái)說(shuō)，直流和交流的數(shù)值卻差別不大，計(jì)算中，可不將它們嚴(yán)格區(qū)分。2、共射交流電流放大系數(shù)3、共基直流電流放大系數(shù)或4、共基交流電流放大系數(shù)5.

的關(guān)系ICIE+C2+C1VEEReVCCRc共基極接法

共射BJT工作在正向作用區(qū)的大信號(hào)特性方程Ebers－Moll模型：（主要用于EDA計(jì)算）埃伯爾斯—莫爾模型埃伯爾斯—莫爾模型是三極管通用模型，它適用于任何工作模式。IE=IF-

RIRIC=

FIF-IR

其中ECBIEIF

RIRIC

FIFIRIB式中：

F表示共基極正向電流傳輸系數(shù)；

R表示共基極反向電流傳輸系數(shù)；

埃伯爾斯—莫爾模型二極管的伏安特性三、晶體管的共射輸入特性和輸出特性u(píng)CE=0VuBE

/V

iB=f(uBE)

UCE=const(2)當(dāng)uCE≥1V時(shí)，uCB=uCE

-uBE>0，集電結(jié)已進(jìn)入反偏狀態(tài)，開始收集電子，基區(qū)復(fù)合減少，在同樣的uBE下IB減小，特性曲線右移。(1)當(dāng)uCE=0V時(shí)，相當(dāng)于發(fā)射結(jié)的正向伏安特性曲線。1.輸入特性曲線uCE=0VuCE

1VuBE

/V+-bce共射極放大電路UBBUCCuBEiCiB+-uCEiC=f(uCE)

IB=const2、輸出特性曲線+-bce共射極放大電路UBBUCCuBEiCiB+-uCE輸出特性曲線的三個(gè)區(qū)域:放大區(qū)：條件：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏

特點(diǎn)：iC的大小不受uCE的影響，只受IB的控制。

如何根據(jù)曲線獲得

值輸出特性曲線的三個(gè)區(qū)域:截止區(qū)：條件：發(fā)射結(jié)反偏（不導(dǎo)通），集電結(jié)反偏

特點(diǎn)：iC

電流趨近于0。

等效模型：相當(dāng)于開關(guān)斷開輸出特性曲線的三個(gè)區(qū)域:飽和區(qū)：條件：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏

特點(diǎn)：iB

、iC

大到一定數(shù)值后三極管進(jìn)入該區(qū)域，UCE電壓的數(shù)值較小。

等效模型討論為什么UCE

增大曲線右移？為什么UCE增大到一定值曲線右移就不明顯了？為什么uCE

較小時(shí)iC

隨uCE

變化很大？為什么進(jìn)入放大狀態(tài)曲線幾乎是橫軸的平行線？三極管的參數(shù)分為三大類:

直流參數(shù)、交流參數(shù)、極限參數(shù)1、直流參數(shù)1.共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)=（IC－ICEO）/IB≈IC/IB

vCE=const四、晶體管的主要參數(shù)2.共基直流電流放大系數(shù)3.集電極基極間反向飽和電流ICBO集電極發(fā)射極間的反向飽和電流ICEOICEO=（1+）ICBO2、交流參數(shù)1.共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)

=

iC/

iB

UCE=const2.

共基極交流電流放大系數(shù)α

α=

iC/

iE

UCB=const3.特征頻率fT

值下降到1的信號(hào)頻率1.最大集電極耗散功率PCM

PCM=

iCuCE

3、極限參數(shù)2.最大集電極電流ICM3.

反向擊穿電壓

UCBO——發(fā)射極開路時(shí)的集電結(jié)反 向擊穿電壓。

UEBO——集電極開路時(shí)發(fā)射結(jié)的反 向擊穿電壓。

UCEO——基極開路時(shí)集電極和發(fā)射極間的擊穿電壓。幾個(gè)擊穿電壓有如下關(guān)系

UCBO＞UCEO＞UEBO

由PCM、ICM和UCEO在輸出特性曲線上可以確定過(guò)損耗區(qū)、過(guò)電流區(qū)和擊穿區(qū)。

輸出特性曲線上的過(guò)損耗區(qū)和擊穿區(qū)

PCM=

iCuCE

U(BR)CEOUCE/V五溫度對(duì)晶體管特性及參數(shù)的影響1、溫度對(duì)ICBO的影響溫度每升高100C，ICBO增加約一倍。反之，當(dāng)溫度降低時(shí)ICBO減少。硅管的ICBO比鍺管的小得多。2、溫度對(duì)輸入特性的影響溫度升高時(shí)正向特性左移，反之右移60402000.40.8I/mAU/V溫度對(duì)輸入特性的影響2006003、溫度對(duì)輸出特性的影響溫度升高將導(dǎo)致IC

增大iCuCEOiB200600溫度對(duì)輸出特性的影響二極管伏安特性曲線反映的特征T（℃）↑→在電流不變情況下管壓降u↓→反向飽和電流IS↑，U(BR)↓T（℃）↑→正向特性左移，反向特性下移六光電三極管1、等效電路、符號(hào)2、光電三極管的輸出特性曲線ceceiCuCEO圖1.3.11光電三極管的輸出特性E1E2E3E4E＝0光電二極管[例1]

某放大電路中BJT三個(gè)電極的電流如圖所示。

IA＝-2mA,IB＝-0.04mA,IC＝+2.04mA,試判斷管腳、管型。解：電流判斷法。電流的正方向和KCL。IE=IB+ICABC

IAIBICC為發(fā)射極B為基極A為集電極。管型為NPN管。例[2]：測(cè)得工作在放大電路中幾個(gè)晶體管三個(gè)電極的電位U1、U2、U3分別為：

（1）U1=3.5V、U2=2.8V、U3=12V

（2）U1=3V、U2=2.8V、U3=12V

（3）U1=6V、U2=11.3V、U3=12V

（4）U1=6V、U2=11.8V、U3=12V判斷它們是NPN型還是PNP型？是硅管還是鍺管？并確定e、b、c。（1）U1b、U2e、U3cNPN硅（2）U1b、U2e、U3cNPN鍺（3）U1c、U2b、U3ePNP硅（4）U1c、U2b、U3ePNP鍺原則：先求UBE，若等于0.6-0.7V，為硅管；若等于0.2-0.3V，為鍺管。發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。

NPN管UBE＞0，UBC＜0，即UC

＞UB

＞UE

。

PNP管UBE＜0，UBC＜0，即UC

＜UB

＜UE

。解：復(fù)習(xí)1.BJT放大電路三個(gè)電流關(guān)系？IE=IC+IB2.BJT的輸入、輸出特性曲線？uCE=0VuCE

1VuBE

/V3.BJT工作狀態(tài)如何判斷？七晶閘管1、結(jié)構(gòu)和等效模型圖

1.5.5

晶閘管的結(jié)構(gòu)和符號(hào)CCC陽(yáng)極陰極控制極2、工作原理圖

1.5.6

1.控制極不加電壓，無(wú)論在陽(yáng)極與陰極之間加正向或反向電壓，晶閘管都不導(dǎo)通?！Q為阻斷

2.控制極與陰極間加正向電壓，陽(yáng)極與陰極之間加正向電壓，晶閘管導(dǎo)通。PNPIGβ1β2IGβ1IG圖

1.5.5CNPNCC結(jié)論：晶閘管由阻斷變?yōu)閷?dǎo)通的條件是在陽(yáng)極和陰極之間加正向電壓時(shí)，再在控制極加一個(gè)正的觸發(fā)脈沖；晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)樽钄嗟臈l件是減小陽(yáng)極電流IA

，或改變A-C電壓極性的方法實(shí)現(xiàn)。晶閘管導(dǎo)通后，管壓降很小，約為0.6~1.2V左右。3、晶閘管的伏安特性1.伏安特性O(shè)UAKIAUBOABCIHIG=0正向阻斷特性：當(dāng)IG=0，而陽(yáng)極電壓不超過(guò)一定值時(shí)，管子處于阻斷狀態(tài)。UBO——正向轉(zhuǎn)折電壓正向?qū)ㄌ匦裕汗茏訉?dǎo)通后，伏安特性