第2章 半導(dǎo)體三極管

1、Ch 2 半導(dǎo)體三極管半導(dǎo)體三極管 2.1 晶體管晶體管(雙極型三極管）雙極型三極管） l有NPN和PNP兩種結(jié)構(gòu)類(lèi)型。核心部分 都是兩個(gè)PN結(jié)。 3AX31 3DG6 3AD6 (a)外形示意圖 1 晶體管的結(jié)構(gòu)和類(lèi)型晶體管的結(jié)構(gòu)和類(lèi)型 N N+ P c be SiO2絕緣層 (b) NPN硅管結(jié)構(gòu)圖 N c b e P N型鍺 銦球 銦球 (c) PNP鍺管結(jié)構(gòu)圖 1. 晶體管的結(jié)構(gòu)和類(lèi)型晶體管的結(jié)構(gòu)和類(lèi)型 lPNP型 c集電極 b基極 集電區(qū) P N基區(qū) 發(fā)射區(qū) P 集電結(jié) 發(fā)射結(jié) e發(fā)射極 (a) PNP型 e b c 1. 晶體管的結(jié)構(gòu)和類(lèi)型晶體管的結(jié)構(gòu)和類(lèi)型 lNPN型 c集電極

2、b基極 集電區(qū) N P基區(qū) 發(fā)射區(qū) N 集電結(jié) 發(fā)射結(jié) e發(fā)射極 (b) NPN型 e b c 1. 晶體管的結(jié)構(gòu)和類(lèi)型晶體管的結(jié)構(gòu)和類(lèi)型 l三極管在結(jié)構(gòu)上的兩個(gè)特點(diǎn)： (1)摻雜濃度：摻雜濃度：發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)集電區(qū)集電區(qū)基區(qū)；基區(qū)； (2)基區(qū)必須很基區(qū)必須很薄薄。 2. 晶體管的電流分配關(guān)系和放大作用晶體管的電流分配關(guān)系和放大作用 l內(nèi)部條件內(nèi)部條件 l外部條件外部條件 發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏(放大）。放大）。 l電路接法：共基接法。電路接法：共基接法。 NPN VEE VCCiB RcRe iE iC b ec l共射接法。共射接法。 Rb VBB VCC Rc iB

3、 iC b e c N P N uBE uCE iE uBC + + + 2. 晶體管的電流分配關(guān)系和放大作用晶體管的電流分配關(guān)系和放大作用 晶體管內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)晶體管內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng) l 發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子的過(guò)程發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子的過(guò)程 l 電子在基區(qū)中的擴(kuò)散過(guò)程電子在基區(qū)中的擴(kuò)散過(guò)程 l 電子被集電極收集的過(guò)程電子被集電極收集的過(guò)程 iB iC iE VCC VB Rb N P N (a) 載流子運(yùn)動(dòng)情況載流子運(yùn)動(dòng)情況 iB iE iCn ICBO iE iB Rb VBB VCC iC (b)各極電流分配情況各極電流分配情況 晶體管中的電流晶體管中的電流 iEn iEp iB iC

4、n ICBO 晶體管的電流分配關(guān)系晶體管的電流分配關(guān)系 CBOBB Iii-= CBOCnC Iii+= CBE iii+= iB iE iCn ICBO iE iB Rb VBB VCC iC (b)各極電流分配情況 Cn i= = b b B i ,iCn = = b b Bi , 令令 = = B i , CnC CBO I ii+ += =+ + CBO I= =b b CBO I+ + CBO I+ + B i b b b b 晶體管的電流分配關(guān)系晶體管的電流分配關(guān)系 CEOBC Iii+ += =b b CEOBBCE Iiiii+ + += =+ += =)1(b b B CEO

5、C i Ii - - = =b b CBOCEO II)1(b b+ += =令： CBOBC I1ii)(b bb b+ + += = b b 系數(shù)系數(shù) 代表代表iB對(duì)對(duì)iC的控制作用的大小，的控制作用的大小， 越大，控制作用越強(qiáng)。越大，控制作用越強(qiáng)。 晶體管的電流分配關(guān)系晶體管的電流分配關(guān)系 l電流電流iC由兩部分組成：由兩部分組成： l一部分是一部分是ICEO，它是，它是iB=0時(shí)流經(jīng)集電極與時(shí)流經(jīng)集電極與 發(fā)射極的電流，稱(chēng)為穿透電流。發(fā)射極的電流，稱(chēng)為穿透電流。 另一部分是另一部分是 ，它表示，它表示iC中受基極電流中受基極電流 iB控制的部分?？刂频牟糠帧?B ib b 晶體管的放大

6、作用晶體管的放大作用 l晶體管放大作用的本質(zhì)：晶體管放大作用的本質(zhì)： iB對(duì)對(duì)iC或或iE對(duì)對(duì)iC的控制作用的控制作用。 為什么能實(shí)現(xiàn)放大呢？為什么能實(shí)現(xiàn)放大呢？ 輸 入 信 號(hào) 負(fù) 載VEE VCC e c b iE iC 晶體管共基電路晶體管共基電路 iB iC 輸 入 信 號(hào) 負(fù) 載 VCC VBB 晶體管共射電路晶體管共射電路 關(guān)于關(guān)于PNP型晶體管型晶體管 lPNP管與管與NPN管之間的差別：管之間的差別： (1)電壓極性不同。電壓極性不同。 (2)電流方向不同。電流方向不同。 VBB VCC b c e iB iC iE (a) NPN型 VBB VCC b c e iB iC i

7、E (b) PNP型 NPN型和型和PNP型晶體管電路的差別型晶體管電路的差別 3. 晶體管的特性曲線晶體管的特性曲線 l晶體管特性曲線是表示晶體管各極間電晶體管特性曲線是表示晶體管各極間電 壓和電流之間的關(guān)系曲線。壓和電流之間的關(guān)系曲線。 b c e iB iE iC uBC uCE uBE + - + - + - NPN型晶體管的電壓和電流參考方向型晶體管的電壓和電流參考方向 l iC+iB=iE uCE =uBEuBC l通常是以發(fā)射極為公共端，通常是以發(fā)射極為公共端， 畫(huà)出畫(huà)出iC、iB，uCE和和uBE四個(gè)四個(gè) 量的關(guān)系曲線，稱(chēng)為共射量的關(guān)系曲線，稱(chēng)為共射 極特性曲線。極特性曲線。

8、A V V mA iB iC VBB RW1 Rb RW2 VCC uCE + uBE - + - 測(cè)量測(cè)量NPN管共射特性曲線的電路圖管共射特性曲線的電路圖 共射輸入特性共射輸入特性 luCE為一固定值時(shí)，為一固定值時(shí)，iB和和uBE之間的關(guān)系曲之間的關(guān)系曲 線稱(chēng)為共射輸入特性，即線稱(chēng)為共射輸入特性，即 CE uBEB ufi)(= = iB(mA) uBE(V) 0.20.40.60.8 0.02 0.04 0.06 0.08 0 uCE = 0V 1V 5V 3DG4的輸入特性的輸入特性 20 輸入特性有以下幾個(gè)特點(diǎn)：輸入特性有以下幾個(gè)特點(diǎn)： l當(dāng)當(dāng)uCE=0時(shí)，輸入特性曲線與二極管的正

9、時(shí)，輸入特性曲線與二極管的正 向伏安特性曲線形狀類(lèi)似。向伏安特性曲線形狀類(lèi)似。 A RW1 VBB b e c V uBE + - iB uCE =0時(shí)的晶體管時(shí)的晶體管 l uCE增加，特性曲線右移。增加，特性曲線右移。 uCE的大小影響基區(qū)內(nèi)集電結(jié)邊界電子的分布。的大小影響基區(qū)內(nèi)集電結(jié)邊界電子的分布。 l uCE1V以后以后，特性曲線幾乎重合。，特性曲線幾乎重合。 uCE1V以后以后，基區(qū)中集電結(jié)邊界處的電子濃度，基區(qū)中集電結(jié)邊界處的電子濃度 很低。很低。 l與二極管的伏安特性相似與二極管的伏安特性相似 uBEUr 時(shí)，時(shí)，iB =0； Ur =0.5V (Si) Ur =0.1V (Ge

10、) l正常工作時(shí)正常工作時(shí) uBE=0.7V (Si) uBE= 0.2V (Ge) 共射輸入特性共射輸入特性 c e b uBE iB iC iE uCE + _ + _ PNP型晶體管的電壓電流參型晶體管的電壓電流參 考方向考方向 l電壓極性、電流方向電壓極性、電流方向 與與 N P N 型 管 不 同 。型 管 不 同 。 PNP管的參考方向管的參考方向 -uBE(V) iB(mA) 0 0.1 0.20.30.4 0.04 0.08 0.12 0.16 uCE = 0V -6V 3AX1的輸入特性的輸入特性 共射輸入特性共射輸入特性 共射輸出特性共射輸出特性 liB為固定值時(shí)，為固定值

11、時(shí)，iC和和uCE之間的關(guān)系曲線之間的關(guān)系曲線 稱(chēng)為共射輸出特性，即稱(chēng)為共射輸出特性，即 B iCEC ufi| )(= = (a)3AX1的輸出特性的輸出特性 iC(mA) -uCE(V) iB = 0 0.02mA 0.04mA 0.06mA 0.08mA 0.10mA 0.12mA 0.14mA 0.16mA 0.18mA 放放 大大 區(qū)區(qū) 截止區(qū)截止區(qū) 飽和區(qū)飽和區(qū) 2 0 4 6 8 20 26810 12 晶體管的輸出特性晶體管的輸出特性 iC(mA) uCE(V) iB= 0 0. 2mA 20 0.4mA 0.6mA 0.8mA 1.0mA 放放 大大 區(qū)區(qū) 飽和區(qū)飽和區(qū) 10

12、 0 20 30 40 (b)3DG4的輸出特性的輸出特性 510 15 20 25 30 35 50 共射輸出特性共射輸出特性 l 截止區(qū)截止區(qū): 指指iB0，iCICEO的工作區(qū)域。在這個(gè)區(qū)域中，的工作區(qū)域。在這個(gè)區(qū)域中， 電流電流iC很小，基本不導(dǎo)通，故稱(chēng)為截止區(qū)。工作在很小，基本不導(dǎo)通，故稱(chēng)為截止區(qū)。工作在 截止區(qū)時(shí)，晶體管基本失去放大作用。截止區(qū)時(shí)，晶體管基本失去放大作用。 (a)3AX1的輸出特性的輸出特性 iC(mA) -uCE(V) iB = 0 0.02mA 0.04mA 0.06mA 0.08mA 0.10mA 0.12mA 0.14mA 0.16mA 0.18mA 放放

13、大大 區(qū)區(qū) 截止區(qū)截止區(qū) 飽和區(qū)飽和區(qū) 2 0 4 6 8 20 26810 12 晶體管的輸出特性晶體管的輸出特性 iC(mA) uCE(V) iB= 0 0. 2mA 20 0.4mA 0.6mA 0.8mA 1.0mA 放放 大大 區(qū)區(qū) 飽和區(qū)飽和區(qū) 10 0 20 30 40 (b)3DG4的輸出特性的輸出特性 510 15 20 25 30 35 50 共射輸出特性共射輸出特性 l實(shí)際上，三極管在實(shí)際上，三極管在iB=0時(shí)并沒(méi)有完全截止。為使三極管時(shí)并沒(méi)有完全截止。為使三極管 真正截止，必須給發(fā)射結(jié)加反向偏壓，使發(fā)射區(qū)不再向真正截止，必須給發(fā)射結(jié)加反向偏壓，使發(fā)射區(qū)不再向 基區(qū)注入載

14、流子?；鶇^(qū)注入載流子。 (a)3AX1的輸出特性的輸出特性 iC(mA) -uCE(V) iB = 0 0.02mA 0.04mA 0.06mA 0.08mA 0.10mA 0.12mA 0.14mA 0.16mA 0.18mA 放放 大大 區(qū)區(qū) 截止區(qū)截止區(qū) 飽和區(qū)飽和區(qū) 2 0 4 6 8 20 26810 12 晶體管的輸出特性晶體管的輸出特性 iC(mA) uCE(V) iB= 0 0. 2mA 20 0.4mA 0.6mA 0.8mA 1.0mA 放放 大大 區(qū)區(qū) 飽和區(qū)飽和區(qū) 10 0 20 30 40 (b)3DG4的輸出特性的輸出特性 510 15 20 25 30 35 50

15、 共射輸出特性共射輸出特性 l 飽和區(qū)飽和區(qū): 指輸出特性中指輸出特性中iC上升部分與縱軸之間的區(qū)域。上升部分與縱軸之間的區(qū)域。 飽和區(qū)特性曲線的特點(diǎn)是固定飽和區(qū)特性曲線的特點(diǎn)是固定iB不變時(shí)，不變時(shí)，iC隨隨uCE的增加的增加 而迅速增大。而迅速增大。 (a)3AX1的輸出特性的輸出特性 iC(mA) -uCE(V) iB = 0 0.02mA 0.04mA 0.06mA 0.08mA 0.10mA 0.12mA 0.14mA 0.16mA 0.18mA 放放 大大 區(qū)區(qū) 截止區(qū)截止區(qū) 飽和區(qū)飽和區(qū) 2 0 4 6 8 20 26810 12 晶體管的輸出特性晶體管的輸出特性 iC(mA)

16、uCE(V) iB= 0 0. 2mA 20 0.4mA 0.6mA 0.8mA 1.0mA 放放 大大 區(qū)區(qū) 飽和區(qū)飽和區(qū) 10 0 20 30 40 (b)3DG4的輸出特性的輸出特性 510 15 20 25 30 35 50 共射輸出特性共射輸出特性 l飽和區(qū)是對(duì)應(yīng)于飽和區(qū)是對(duì)應(yīng)于uCE較?。ㄝ^?。╱CEUr，uBC0)。 CE uCES U l飽和時(shí)的飽和時(shí)的 值稱(chēng)為飽和壓降值稱(chēng)為飽和壓降 BECE uu= = rBEBC Uuu = = , 0 l當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí) （ ），稱(chēng)），稱(chēng) 為臨界飽和。為臨界飽和。 共射輸出特性共射輸出特性 l 放大區(qū)放大區(qū): 輸出特性上在飽和區(qū)和截止區(qū)之間的區(qū)

17、域?yàn)榉泡敵鎏匦陨显陲柡蛥^(qū)和截止區(qū)之間的區(qū)域?yàn)榉?大區(qū)。在這個(gè)區(qū)域里，大區(qū)。在這個(gè)區(qū)域里，iB0，uCEuBE，即，即發(fā)射結(jié)是正發(fā)射結(jié)是正 向偏置，集電結(jié)是反向偏置向偏置，集電結(jié)是反向偏置。 (a)3AX1的輸出特性的輸出特性 iC(mA) -uCE(V) iB = 0 0.02mA 0.04mA 0.06mA 0.08mA 0.10mA 0.12mA 0.14mA 0.16mA 0.18mA 放放 大大 區(qū)區(qū) 截止區(qū)截止區(qū) 飽和區(qū)飽和區(qū) 2 0 4 6 8 20 26810 12 晶體管的輸出特性晶體管的輸出特性 iC(mA) uCE(V) iB= 0 0. 2mA 20 0.4mA 0.6m

18、A 0.8mA 1.0mA 放放 大大 區(qū)區(qū) 飽和區(qū)飽和區(qū) 10 0 20 30 40 (b)3DG4的輸出特性的輸出特性 510 15 20 25 30 35 50 共射輸出特性共射輸出特性 l放大區(qū)的特點(diǎn)：放大區(qū)的特點(diǎn)：iB固定，固定，uCE增加增加iC略有增加。略有增加。 luCE固定，固定，iB變化變化iC變化很大，變化很大，iB對(duì)對(duì)iC的強(qiáng)烈控制作用。的強(qiáng)烈控制作用。 (a)3AX1的輸出特性的輸出特性 iC(mA) -uCE(V) iB = 0 0.02mA 0.04mA 0.06mA 0.08mA 0.10mA 0.12mA 0.14mA 0.16mA 0.18mA 放放 大大

19、區(qū)區(qū) 截止區(qū)截止區(qū) 飽和區(qū)飽和區(qū) 2 0 4 6 8 20 26810 12 晶體管的輸出特性晶體管的輸出特性 iC(mA) uCE(V) iB= 0 0. 2mA 20 0.4mA 0.6mA 0.8mA 1.0mA 放放 大大 區(qū)區(qū) 飽和區(qū)飽和區(qū) 10 0 20 30 40 (b)3DG4的輸出特性的輸出特性 510 15 20 25 30 35 50 4. 晶體管的主要參數(shù)晶體管的主要參數(shù) l晶體管的參數(shù)是用來(lái)表示晶體管的各種性能晶體管的參數(shù)是用來(lái)表示晶體管的各種性能 指標(biāo)。指標(biāo)。 l 電流放大系數(shù)電流放大系數(shù) B CEOC i Ii - - = =b b b共射直流電流放大系數(shù)共射直流

20、電流放大系數(shù) n它表示集電極電壓它表示集電極電壓uCE一定時(shí)，集電極電流和一定時(shí)，集電極電流和 基極電流之間的關(guān)系基極電流之間的關(guān)系 如果如果iCICEO則則 B C i i b b 電流放大系數(shù)電流放大系數(shù) l A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的iC=6mA，iB=40A uCE(V) iC(mA) 0 51015 4 8 3.3 6 8.8 12 16 A 20 40 60 80 iB =100A 3DG6的輸出特性的輸出特性 150 04. 0 6 B C = i i b 電流放大系數(shù)電流放大系數(shù) l 晶體管晶體管3AX3有較大的穿透電流有較大的穿透電流ICEO 55 04. 0 8 . 03 = =

21、- - = = - - = = B CEOC i Ii b b 0.8 2 3 4 6 8 -uCE(V) iC(mA) iB=0 0.02mA 0.04 0.06 0.08 0.1 0.14 0.18 B 0 3AX3的輸出特性的輸出特性 l 表示集電極負(fù)載短路（即表示集電極負(fù)載短路（即uCE保持不變）的條件保持不變）的條件 下，下，集電極電流的變化量與相應(yīng)的基極電流變化集電極電流的變化量與相應(yīng)的基極電流變化 量之比量之比，即，即 b 共射交流電流放大系數(shù)共射交流電流放大系數(shù) 常數(shù)= = CE B C u i i b 大表示只要基極電流很小的變化，就可以控大表示只要基極電流很小的變化，就可以

22、控 制產(chǎn)生集電極電流大的變化，即電流放大作制產(chǎn)生集電極電流大的變化，即電流放大作 用好。用好。 b 值的求法：值的求法： b 在在A點(diǎn)附近找兩個(gè)點(diǎn)附近找兩個(gè)uCE相同的點(diǎn)相同的點(diǎn)C和和D 138 04. 0 5 . 5 = = = = = B C i i b b所以所以 對(duì)應(yīng)于對(duì)應(yīng)于C點(diǎn)，點(diǎn)，iC=8.8mA，B=60A； 對(duì)應(yīng)于對(duì)應(yīng)于D點(diǎn)，點(diǎn)，iC=3.3mA，iB=20A， iC =8.8-3.3=5.5mA， iB=60-20=40A，uCE(V) iC(mA) 0 51015 4 8 3.3 6 8.8 12 16 C D A 20 40 60 80 iB =100A 3DG6的輸出特

23、性的輸出特性 b 共射交流短路電流放大系數(shù)共射交流短路電流放大系數(shù) 用同樣辦法可以求出用同樣辦法可以求出3AX3工作在工作在B 點(diǎn)的點(diǎn)的 值。值。 b 找出找出F點(diǎn)和點(diǎn)和G點(diǎn)，點(diǎn)， 對(duì)應(yīng)于對(duì)應(yīng)于F點(diǎn)，點(diǎn)，iC=3.9mA， iB=0.06mA； 對(duì)應(yīng)于對(duì)應(yīng)于G點(diǎn)，點(diǎn)，iC=1.8mA， iB=0.02mA； 于是于是iC=3.9-1.8=2.lmA， iB=0.06-0.02=0.04mA， b所以所以 =2.1/0.04=52.5 -uCE(V) iC(mA) iB=0 0.02mA 0.04 0.06 0.08 0.1 0.14 0.18 F B G 0 3AX3的輸出特性的輸出特性 0.

24、8 2 3 4 6 8 b 共射交流短路電流放大系數(shù)共射交流短路電流放大系數(shù) l 定義定義 E C i i = n 根據(jù)晶體管的電流分配關(guān)系，可以得根據(jù)晶體管的電流分配關(guān)系，可以得 到下列換算關(guān)系到下列換算關(guān)系 - = - = + = + = b b b b b b 11 11 ， ， 共基直流電流放大系數(shù)共基直流電流放大系數(shù) 和共基和共基 交流電流放大系數(shù)交流電流放大系數(shù) E C E CBOC i i i Ii - - = = 極間反向電流極間反向電流 集電極集電極-基極反向飽和電流基極反向飽和電流ICBO lICBO是指發(fā)射極開(kāi)路，集電極與基極之是指發(fā)射極開(kāi)路，集電極與基極之 間加反向電壓

25、時(shí)產(chǎn)生的電流，也就是集間加反向電壓時(shí)產(chǎn)生的電流，也就是集 電結(jié)的反向飽和電流?？捎孟聢D電路測(cè)電結(jié)的反向飽和電流?？捎孟聢D電路測(cè) 出。出。 A ICBO (b) PNP管 V A ICBO (a) NPN管 V ICBO的測(cè)量 集電極集電極-基極反向飽和電流基極反向飽和電流ICBO l反向電壓大小改變時(shí)，反向電壓大小改變時(shí)，ICBO的數(shù)值可能的數(shù)值可能 稍有改變。稍有改變。 lICBO是少數(shù)載流子電流，受溫度影響很是少數(shù)載流子電流，受溫度影響很 大，大，ICBO越小越好。越小越好。 l硅管的硅管的ICBO比鍺管的小得多，要求在溫比鍺管的小得多，要求在溫 度變化范圍寬的環(huán)境下工作時(shí)，應(yīng)選用度變化范

26、圍寬的環(huán)境下工作時(shí)，應(yīng)選用 硅管；大功率管的硅管；大功率管的ICBO值較大，使用時(shí)值較大，使用時(shí) 應(yīng)予以注意。應(yīng)予以注意。 穿透電流穿透電流ICEO lICEO是基極開(kāi)路，集電極與發(fā)射極間加是基極開(kāi)路，集電極與發(fā)射極間加 反向電壓時(shí)的集電極電流。由于這個(gè)電反向電壓時(shí)的集電極電流。由于這個(gè)電 流由集電極穿過(guò)基區(qū)流到發(fā)射極，故稱(chēng)流由集電極穿過(guò)基區(qū)流到發(fā)射極，故稱(chēng) 為穿透電流。測(cè)量為穿透電流。測(cè)量ICEO的電路如圖所示。的電路如圖所示。 Ab c e ICEO (a) NPN管管 A b c e ICEO (b) PNP管管 ICEO的測(cè)量的測(cè)量 穿透電流穿透電流ICEO l由圖可見(jiàn)，由圖可見(jiàn)，IC

27、EO不單純是一個(gè)不單純是一個(gè)PN結(jié)的反向電流結(jié)的反向電流 CBOCEO II)1(b b+ += = b所以，所以， 大的三極管的溫度穩(wěn)大的三極管的溫度穩(wěn) 定性較差定性較差 Ab c e ICEO (a) NPN管管 A b c e ICEO (b) PNP管管 ICEO的測(cè)量的測(cè)量 極限參數(shù)極限參數(shù) l 集電極最大允許耗散功率集電極最大允許耗散功率PCM l 晶體管電流晶體管電流iC與電壓與電壓uCE的乘積稱(chēng)為集電極耗散的乘積稱(chēng)為集電極耗散 功率功率PC =iCuCE，這個(gè)功率將導(dǎo)致集電結(jié)發(fā)熱，這個(gè)功率將導(dǎo)致集電結(jié)發(fā)熱， 溫度升高。溫度升高。 l 因此，定出了集電極最大允許耗散功率因此，定出

28、了集電極最大允許耗散功率PCM， 工作時(shí)管子消耗的平均功率工作時(shí)管子消耗的平均功率PC必須小于必須小于PCM。 集電極最大允許耗散功率集電極最大允許耗散功率PCM l 可以在輸出特性的坐標(biāo)上畫(huà)出可以在輸出特性的坐標(biāo)上畫(huà)出PCM=iCuCE的曲的曲 線稱(chēng)為集電極最大功率損耗線。線稱(chēng)為集電極最大功率損耗線。 l 例如，例如，3DG4的的PCM=300mW， l 根據(jù)根據(jù)iCuCE=300mW，可以計(jì)算出功率損耗線上，可以計(jì)算出功率損耗線上 的點(diǎn)：的點(diǎn)：uCE=5V時(shí)時(shí)iC=60mA； l uCE=l0V時(shí)時(shí)iC=30mA；uCE=l5V時(shí)，時(shí)，iC=20mA； uCE=20V時(shí)，時(shí)，iC=l5mA

29、；uCE=30V時(shí)，時(shí)，iC=l0mA； uCE=40V時(shí)，時(shí)，iCE=7.5mA等等。等等。 l 在輸出特性坐標(biāo)上找出這些點(diǎn)，并將它們連成在輸出特性坐標(biāo)上找出這些點(diǎn)，并將它們連成 一條曲線即為最大功率損耗線，如圖所示。一條曲線即為最大功率損耗線，如圖所示。 集電極最大允許耗散功率集電極最大允許耗散功率PCM l 曲線的左下方均滿足此之此曲線的左下方均滿足此之此PCU(BR)CEOU(BR)EBO。 集電極最大允許電流集電極最大允許電流ICM l集電極電流如果超過(guò)集電極電流如果超過(guò)ICM，晶體管的放大，晶體管的放大 性能就要下降甚至可能損壞。性能就要下降甚至可能損壞。 lPCM、U(BR)CE

30、O和和ICM三個(gè)極限參數(shù)，決定三個(gè)極限參數(shù)，決定 了晶體管的安全工作區(qū)。了晶體管的安全工作區(qū)。 頻率參數(shù)頻率參數(shù) l用來(lái)評(píng)價(jià)晶體管高頻放大性能的參數(shù)。用來(lái)評(píng)價(jià)晶體管高頻放大性能的參數(shù)。 共發(fā)射極截止頻率共發(fā)射極截止頻率 b f n晶體管共射短路電流放大系數(shù)晶體管共射短路電流放大系數(shù) 隨信號(hào)隨信號(hào) 頻率升高而下降，如圖所示。頻率升高而下降，如圖所示。 b b下降到低頻時(shí)的下降到低頻時(shí)的 0.707倍時(shí)倍時(shí)f 的值的值 b f f fT 104105106107108 10 100 1000 1 0 0.7070 f 的頻率特性 特征頻率特征頻率fT n 下降到等于下降到等于1時(shí)的頻率稱(chēng)為特征頻率

31、時(shí)的頻率稱(chēng)為特征頻率fT。 b n通常高頻晶體管都用通常高頻晶體管都用fT來(lái)表征它的高頻來(lái)表征它的高頻 放大特性。放大特性。 b b ff T ff= =b b n當(dāng)頻率當(dāng)頻率 后，有以下近后，有以下近 似關(guān)系：似關(guān)系： f fT 104105106107108 10 100 1000 1 0 0.7070 f 的頻率特性 5.溫度對(duì)晶體管參數(shù)的影響溫度對(duì)晶體管參數(shù)的影響 n主要考慮溫度對(duì)下述三個(gè)參數(shù)的影響：主要考慮溫度對(duì)下述三個(gè)參數(shù)的影響： n共射短路電流放大系數(shù)共射短路電流放大系數(shù) n基射極間正向電壓基射極間正向電壓uBE n集電結(jié)反向飽和電流集電結(jié)反向飽和電流ICBO。 b 溫度對(duì)溫度對(duì)

32、ICBO的影響的影響 lICBO是少數(shù)載流子形成的電流是少數(shù)載流子形成的電流 溫度每升高溫度每升高10，ICBO增加約一倍。增加約一倍。 公式為：公式為： 10 0 0 2)()( TT CBOCBO TITI - - = = l通常手冊(cè)上給出的通常手冊(cè)上給出的ICBO是溫度為是溫度為25時(shí)時(shí) 的值，如果實(shí)際工作溫度高于的值，如果實(shí)際工作溫度高于25，則，則 應(yīng)用上式算出實(shí)際值。應(yīng)用上式算出實(shí)際值。 溫度對(duì)溫度對(duì) 的影響的影響b n溫度升高時(shí)溫度升高時(shí) 隨之增大。一般的，溫度每隨之增大。一般的，溫度每 升高升高1， 增加約增加約(0.51)%，即，即 b b C o T C o /)%15 .

33、 0( 25 1 = = b b b b b稱(chēng)為稱(chēng)為 的溫度系數(shù)。的溫度系數(shù)。 TC b b)25( 1 o n晶體管晶體管的曲線的曲線隨溫度升高間距增大。隨溫度升高間距增大。 uCE(V) iC(mA) 0 51015 1 2 3 0 20 40 iB =60A 輸出特性輸出特性 0 20 40 iB =60A 25 100 溫度對(duì)溫度對(duì) 的影響的影響b 溫度對(duì)基溫度對(duì)基-射電壓射電壓uBE的影響的影響 l溫度升高時(shí)，對(duì)于同樣的發(fā)射極電流，晶溫度升高時(shí)，對(duì)于同樣的發(fā)射極電流，晶 體管所需的基體管所需的基-射電壓射電壓uBE減小。減小。 l圖中給出低頻小功率鍺管在圖中給出低頻小功率鍺管在iE為

34、恒定值時(shí)，為恒定值時(shí)， uBE與溫度的關(guān)系曲線。與溫度的關(guān)系曲線。 l溫度每升高溫度每升高l，|uBE|大約減小大約減小2mV。 l無(wú)論硅管或鍺管，無(wú)論硅管或鍺管，uBE受溫度的影響基本受溫度的影響基本 相同相同 )()(.()()(mVTT5281TuTu 00BEBE - - - -= = iB(uA) uBE(V)0.30.60.9 4 0 uCE=2V 輸入特性輸入特性 25 150 1 2 3 溫度對(duì)基溫度對(duì)基-射電壓射電壓uBE的影響的影響 2.2 場(chǎng)效應(yīng)管場(chǎng)效應(yīng)管 場(chǎng)效應(yīng)管是由一種載流子參與導(dǎo)電的半導(dǎo)體器件場(chǎng)效應(yīng)管是由一種載流子參與導(dǎo)電的半導(dǎo)體器件 是用輸入電壓控制輸出電流的的半

35、導(dǎo)體器件。是用輸入電壓控制輸出電流的的半導(dǎo)體器件。 按結(jié)構(gòu)來(lái)劃分，它有兩大類(lèi)。按結(jié)構(gòu)來(lái)劃分，它有兩大類(lèi)。 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)三極管結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)三極管JFET (Junction type Field Effect Transister) 絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)三極管絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)三極管IGFET ( Insulated Gate Field Effect Transister) IGFET也稱(chēng)金屬氧化物半導(dǎo)體三極管也稱(chēng)金屬氧化物半導(dǎo)體三極管MOSFET （Metal Oxide Semiconductor FET） 1. 絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管 絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管MOSFET分為分為 增強(qiáng)型

36、增強(qiáng)型 N溝道、溝道、P溝道溝道 耗盡型耗盡型 N溝道、溝道、P溝道溝道 N溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型MOSFET 結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)和工作原理 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) N溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型MOSFET結(jié)構(gòu)示意圖和符號(hào)圖結(jié)構(gòu)示意圖和符號(hào)圖 d(Drain)為漏極，相當(dāng)為漏極，相當(dāng)c g(Gate)為柵極，相當(dāng)為柵極，相當(dāng)b s(Source)為源極，相當(dāng)為源極，相當(dāng)e l 絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管是利用電場(chǎng)效應(yīng)來(lái)改變導(dǎo)電通絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管是利用電場(chǎng)效應(yīng)來(lái)改變導(dǎo)電通 道的寬窄，從而控制漏道的寬窄，從而控制漏-源極間電流的大小源極間電流的大小 l感生溝道的形成感生溝道的形成 工作原理工作原理 uGS 鋁鋁 SiO2P襯底型

37、硅襯底型硅 耗盡區(qū)耗盡區(qū) 受主離子受主離子 （a）uGS0時(shí)，形成空間電荷區(qū)。時(shí)，形成空間電荷區(qū)。 當(dāng)當(dāng)uGSUT，形成導(dǎo)電溝道。，形成導(dǎo)電溝道。 UT開(kāi)啟電壓。開(kāi)啟電壓。 luGS越大，則越大，則導(dǎo)電溝道越寬，導(dǎo)電溝道越寬， 溝道電阻越小，溝道電阻越小， iD越大越大 。 工作原理工作原理 l當(dāng)當(dāng)uGSUT 時(shí)，時(shí)，uDS0 iD有有 電流。電流。 當(dāng)當(dāng)uDS較小時(shí)，較小時(shí)， uGD= uGS - uDS UT， 溝道各處寬度基本不變溝道各處寬度基本不變電阻不變電阻不變 iD與與uDS線性關(guān)系。線性關(guān)系。 l當(dāng)當(dāng)uGS0 iD=0 l漏源電壓漏源電壓uDS對(duì)漏極電流對(duì)漏極電流i iD的影響的

38、影響 工作原理工作原理 uDS uGD d處變窄，處變窄，s 處不變處不變電阻電阻 iD與與uDS非非 線性關(guān)系。線性關(guān)系。 當(dāng)當(dāng)uGD =UT時(shí)時(shí)d處溝道消失處溝道消失 預(yù)夾斷。預(yù)夾斷。 uDS uGD0時(shí)，將加強(qiáng)由絕緣層中正離子產(chǎn)生的電場(chǎng)，感生溝時(shí)，將加強(qiáng)由絕緣層中正離子產(chǎn)生的電場(chǎng)，感生溝 道加寬，道加寬， iD增大。增大。 l當(dāng)柵、源極間加反向電壓，即當(dāng)柵、源極間加反向電壓，即uGS Up ，有感生，有感生 溝道存在時(shí)，漏源電溝道存在時(shí)，漏源電 壓壓uDS作用對(duì)作用對(duì)iD的影響，的影響， 以及以及uGS對(duì)導(dǎo)電溝道寬對(duì)導(dǎo)電溝道寬 窄及窄及iD大小的控制作大小的控制作 用都與增強(qiáng)型用都與增強(qiáng)

39、型MOS管管 相同。相同。 l在在uGSUp時(shí)，沒(méi)有時(shí)，沒(méi)有 導(dǎo)電溝道，導(dǎo)電溝道， iD =0， 管子截止。管子截止。 特性曲線特性曲線 PGSDS Uuu- -= = l輸出特性線分為三個(gè)區(qū)：輸出特性線分為三個(gè)區(qū)：可變可變 電阻區(qū)、放大區(qū)和截止區(qū)。電阻區(qū)、放大區(qū)和截止區(qū)。 l其預(yù)夾斷點(diǎn)軌跡線方程為其預(yù)夾斷點(diǎn)軌跡線方程為 l轉(zhuǎn)移特性的表達(dá)式為轉(zhuǎn)移特性的表達(dá)式為 2 GS DDSS P u iI(1) U =- uDS(V) iD(mA) 0 4812 4 8 2 6 10 12 -1 0 1 2 uGS =3V 輸出特性曲線輸出特性曲線 -2 16 0 2 iD（mA） uGS（V）1234

40、UP 4 6 8 10 12 uDS=10V 轉(zhuǎn)移特性曲線轉(zhuǎn)移特性曲線 -3 IDSS 主要參數(shù)主要參數(shù) l夾斷電壓夾斷電壓UP 物理意義是指導(dǎo)電溝道完全夾斷時(shí)所需的柵源電物理意義是指導(dǎo)電溝道完全夾斷時(shí)所需的柵源電 壓。實(shí)際測(cè)量時(shí)，是在規(guī)定的壓。實(shí)際測(cè)量時(shí)，是在規(guī)定的uDS條件下，使條件下，使iD減小到減小到 規(guī)定的微小值時(shí)所需的規(guī)定的微小值時(shí)所需的uGS值。值。 l 零偏漏極電流零偏漏極電流IDSS 為為uDS在恒流區(qū)范圍內(nèi)，且在恒流區(qū)范圍內(nèi)，且uGS =0V時(shí)的時(shí)的iD值，亦稱(chēng)值，亦稱(chēng) 飽和漏極電流。它反映了零柵壓時(shí)原始溝道的導(dǎo)電能飽和漏極電流。它反映了零柵壓時(shí)原始溝道的導(dǎo)電能 力。力。 2. 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管 l結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管常用英文縮寫(xiě)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管常用英文縮寫(xiě)JFET來(lái)表示來(lái)表示 （Junction Field Effect Transistor)。 l兩種類(lèi)型，分為兩種類(lèi)型，分為N溝道和溝道和P溝道兩類(lèi)。溝道兩類(lèi)。 l 在一塊在一塊N型半導(dǎo)體的兩邊制作高摻雜濃度的型半導(dǎo)體的兩邊制作高摻雜濃度的P+區(qū)，形成兩個(gè)區(qū)，形成兩個(gè) PN結(jié)，彼此相連作為柵極。在結(jié)，彼此相連作為柵極。在N型半導(dǎo)體的兩端各引出一型半導(dǎo)體的兩端各引出一