03第1章-常用半導(dǎo)體器件-三極管及應(yīng)用_第1頁
03第1章-常用半導(dǎo)體器件-三極管及應(yīng)用_第2頁
03第1章-常用半導(dǎo)體器件-三極管及應(yīng)用_第3頁
03第1章-常用半導(dǎo)體器件-三極管及應(yīng)用_第4頁
03第1章-常用半導(dǎo)體器件-三極管及應(yīng)用_第5頁
已閱讀5頁,還剩28頁未讀, 繼續(xù)免費閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進(jìn)行舉報或認(rèn)領(lǐng)

文檔簡介

2024/8/16模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)北京航空航天大學(xué)儀器科學(xué)與光電工程學(xué)院主講:趙建輝第一章常用半導(dǎo)體器件(2)

三極管原理與應(yīng)用2024/8/161.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識1.2半導(dǎo)體二極管1.3雙極型晶體管1.4場效應(yīng)管1.5單結(jié)晶體管和晶閘管1.6集成電路中的元件第1章常用半導(dǎo)體器件本節(jié)課內(nèi)容2024/8/161.3雙極型晶體管(三極管)重點:晶體管放大原理、特性曲線。難點:1.晶體管電流分配及控制

2.晶體管輸入輸出曲線3.晶體管主要參數(shù)及意義重點難點1.3.1晶體管結(jié)構(gòu)及類型1.3.2晶體管電流放大作用1.3.3晶體管共射特性曲線1.3.4晶體管主要參數(shù)1.3.5溫度對晶體管特性幾參數(shù)的影響1.3.6光電晶體管2024/8/16結(jié)構(gòu):有PNP型和NPN型;材料:硅管和鍺管;功率:大功率管和小功率管;頻率:高頻管和低頻管。常見三極管封裝2024/8/16結(jié)構(gòu)與類型1.3.1晶體管結(jié)構(gòu)與類型BECNNP基極集電極發(fā)射極BECPPN基極集電極發(fā)射極NPN型PNP型becbec結(jié)構(gòu)符號箭頭指向:P—>N2024/8/16BECNNP基極發(fā)射極集電極基區(qū):較薄,摻雜濃度低集電區(qū):結(jié)面積較大發(fā)射區(qū):摻雜濃度較高結(jié)構(gòu)特點:(三極兩結(jié))目的:有利于電流的控制(放大)作用發(fā)射結(jié)集電結(jié)2024/8/16(注意:為何不是6種?。?.3.2電流分配(放大)作用三種接法:(三極雙端口網(wǎng)絡(luò))共集電極接法,集電極作為公共電極,用CC表示;共基極接法,基極作為公共電極,用CB表示。共發(fā)射極接法,發(fā)射極作為公共電極,用CE表示;BJT的三種組態(tài)IE=(1+β)IB?2024/8/16共射放大電路:(條件:發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)反偏)ICUCEIBVCCRBVBBCBERCUBEuo

放大:輸入電壓微小變化,反映在輸出中。2024/8/16載流子運動(發(fā)射、復(fù)合、收集)發(fā)射結(jié)正偏,發(fā)射區(qū)電子不斷向基區(qū)擴(kuò)散,形成發(fā)射極電流IEN。發(fā)射結(jié)正偏,基區(qū)空穴向發(fā)射區(qū)的擴(kuò)散很小,可忽略。進(jìn)入基區(qū)的電子少部分與基區(qū)的空穴復(fù)合,形成電流IBN

,多數(shù)擴(kuò)散到集電結(jié)。集電結(jié)反偏,極經(jīng)發(fā)射結(jié)擴(kuò)散到基區(qū)的電子作為非平衡少子,經(jīng)集電結(jié)漂移被C極收集,形成ICN。集電結(jié)反偏,有少子形成的反向電流ICBO。2024/8/16IB=IBN+IEP-ICBOIC=ICN+ICBO

ICN二、各極電流分配關(guān)系(P25)IE=IEP+IEN

IEN

外部關(guān)系:IE=IC+IBCB結(jié)平衡少子漂移形成ICBOCB結(jié)非平衡少子漂移被C極收集2024/8/16ICN與(IB)’之比稱為共射電流放大倍數(shù)意義:(IB+ICBO)對ICN的控制能力(內(nèi)部)。

IB對IC的控制能力(外部)。三、共射電流放大系數(shù)表示直流放大倍數(shù)ICEO集電結(jié)反向飽和電流(可忽略)交流放大倍數(shù)整理:2024/8/16ICN與IE之比稱為共基電流放大倍數(shù)三、共基電流放大系數(shù)表示直流放大倍數(shù)交流放大倍數(shù)意義:ICN對IE的控制/放大能力(內(nèi)部)。

IC對IE的控制/放大能力(外部)。2024/8/16三極管電流分配:注意:要使三極管能放大電流,必須使發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)反偏。三、近似公式(外部特性)BECIBIEICNPNBECIBIEICPNP記?。?!2024/8/16ICmA

AVVUCEUBERBIBECEB測試實驗電路1.3.3晶體管共射特性曲線各極間電壓電流關(guān)系(實驗)2024/8/16一、輸入特性曲線IB(

A)UBE(V)204060800.40.8UCE1V工作壓降:硅管UBE0.6~0.7V鍺管BE0.2~0.3V。UCE=0VUCE=0.5V死區(qū)電壓:硅管0.5V,鍺管0.2V。注意:輸入曲線是一簇曲線!2024/8/16二、輸出特性曲線IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A放大區(qū):發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)反偏

IC=

IBUCE變化截止區(qū):UBE<UON集電結(jié)反偏,IB=0IC=ICEO飽和區(qū):發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)正偏UCE

UBE

IB>IC,UCE0.3VIC=ICEO2024/8/16輸出特性三個區(qū)域的特點:放大區(qū):發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)反偏。(線性放大)即:UCE≥UBE

,

IC=IB,且

IC

=

IB(2)飽和區(qū):發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)正偏(二PN結(jié)均導(dǎo)通)即:UCE

UBE

IC<IB,UCE0.3V

(3)截止區(qū):UBE<UON(或反偏),集電結(jié)反偏)。

IB=0,IC≤ICEO

0,UCE≥UBE

三種狀態(tài)的判斷:(根據(jù)UBE,UCE,IB,IC同時判斷)2024/8/16例:

=50,USC

=12V,

RB

=70k,RC

=6k

當(dāng)USB

=-2V,2V,5V時,晶體管的靜態(tài)工作點Q位于哪個區(qū)?當(dāng)USB

=-2V,(發(fā)射結(jié)反偏,集電結(jié)反偏)ICUCEIBUSCRBUSBCBERCUBEIB=0,IC=0IC最大(可能)飽和電流:Q位于截止區(qū)

2024/8/16例:

=50,USC

=12V,

RB

=70k,RC

=6k

當(dāng)USB

=-2V,2V,5V時,晶體管的靜態(tài)工作點Q位于哪個區(qū)?IC<

ICmax(=2mA)

,

Q位于放大區(qū)。ICUCEIBUSCRBUSBCBERCUBEUSB

=2V時:(發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)反偏)2024/8/16USB

=5V時:(發(fā)射結(jié)正偏,最終導(dǎo)致集電結(jié)反偏

正偏)例:

=50,USC

=12V,

RB

=70k,RC

=6k

當(dāng)USB

=-2V,2V,5V時,晶體管的靜態(tài)工作點Q位于哪個區(qū)?ICUCEIBUSCRBUSBCBERCUBEQ位于飽和區(qū),此時IC和IB

已不是倍線性關(guān)系。UCE=0,集電結(jié)正偏!而非反偏!2024/8/161.3.4晶體管的主要參數(shù)由三極管結(jié)構(gòu)決定,由實驗測得(一定范圍),通常在半導(dǎo)體手冊(元件手冊)中查到。分為:直流參數(shù)交流參數(shù)極限參數(shù)(應(yīng)用極限)。2024/8/161.共射電流放大倍數(shù)一、直流參數(shù)IB對IC控制/放大能力(幾十~幾百)2.共基電流放大倍數(shù)IE對IC控制/放大能力(小于1,接近1)3.極間反向電流ICBO集電結(jié)反向飽和電流(盡量小)ICEO集電結(jié)到發(fā)射結(jié)穿透電流2024/8/161.共射交流電流放大倍數(shù)二、交流參數(shù)IB變化對IC變化的控制/放大能力(疊加于直流上)2.共基電流放大倍數(shù)IE的變化對IC的變化的控制/放大能力(疊加于直流上)3.特征頻率使下降到1的信號頻率,與結(jié)電容有關(guān)2024/8/161.集電極最大允許功耗PCM

集電極電流IC

流過三極管,所發(fā)出的焦耳熱功率為:PC=ICUCE

必定導(dǎo)致結(jié)溫上升,所以PC

有限制。PC

PCMICUCEICUCE=PCMICMU(BR)CEO安全工作區(qū)三、極限參數(shù)2024/8/162.集電極最大電流ICM集電極電流IC上升會導(dǎo)致三極管的

值的下降,當(dāng)

值下降到正常值的2/3時的集電極電流即為ICM。3.極間反向擊穿電壓(一極開路,另2極最高電壓)UCBO:發(fā)射極開路,C、B之間擊電壓(CB間最大電壓)UCEO:基極開路,C、E之間擊穿電壓(CE間最大電壓)參考上圖2024/8/16三極管極間反向電流的測量4.極間反向電流平衡少子漂移形成,越小越好,溫度敏感CE極間穿透電流CB極間反向飽和電流2024/8/161.3.5溫度對特性及參數(shù)的影響溫度影響很大,過高溫度導(dǎo)致性能下降,甚至不能用。一、溫度對ICBOI/ICEO的影響ICBO由集電結(jié)反向平衡少子漂移形成,溫度↑

少子數(shù)目↑

ICBO

↑溫度每升高10oC,ICBO增加一倍(反向飽和電流)。硅管比鍺管ICBO小的多,溫度影響小。2024/8/16二、溫度對輸入特性的影響IBUBEUBE260OC20OCUBE1溫度升高↑輸入曲線左移(同二極管輸入特性)溫度每升高1oC,UBE減小2-2.5mV(負(fù)溫度系數(shù))2024/8/16三、溫度對輸出特性的影響ICUCE20OC60OC溫度升高↑曲線上移(間隔不等),β、ICEO↑溫度每升高1oC,β增加0.5-1%,(ICBO增加1倍/10oC)2024/8/161.3.6其它三極管光電三極管(見課本P33)三極管應(yīng)用模擬電路:線性放大(線性放大區(qū))數(shù)字電路:開關(guān)邏輯(截止/飽和區(qū))(精度、穩(wěn)定性等)(開關(guān)頻率、功耗、可靠性)2024/8/161.既然BJT具有兩個PN結(jié),可否用兩個二極管相聯(lián)以構(gòu)成一只BJT,試說明其理由。2.能否將BJT的e、c兩個電極交換使用,為什么?3.BJT是電流控制器件,還是電壓控制器件?4.放大電路輸出端增加的能量是從哪里來的??思考題5.三極管如何用于開關(guān)電路(數(shù)字電路/模電區(qū)別)?2024/8/16小結(jié)

晶體三極管是電流控制元件,通過控制基極電流或射極電流可以控制集電極電流(電流可控性)。要使三極管正常工作并有放大作用,管子的發(fā)射結(jié)必須正向偏置

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論