三極管工作原理及詳解資料

1、半導(dǎo)體三極管，又稱為(chn wi)雙極結(jié)型晶體管（BJT）becNNP基極發(fā)射極集電極發(fā)射結(jié)集電結(jié)NPN型PNP型cbebce三極管的發(fā)射極的箭頭方向，代表三極管工作(gngzu)在放大，飽和狀態(tài)時，發(fā)射極電流（IE）的實(shí)際方向。1.3.1 概述共五十頁半導(dǎo)體三極管的分類(fn li)：按材料(cilio)分： 硅管、鍺管按功率分： 小功率管 1 W中功率管 0.5 1 W按結(jié)構(gòu)和材料共有4種組合共五十頁1.3.2 半導(dǎo)體三極管的工作(gngzu)原理工作狀態(tài)發(fā)射結(jié)電壓集電結(jié)電壓放大正向反向截止反向反向飽和正向正向倒置反向正向半導(dǎo)體半導(dǎo)體三極管有共有(n yu)四種工作狀態(tài)：共五十頁三極管的

2、電流放大條件內(nèi)部：發(fā)射區(qū)高摻雜(chn z)，基區(qū)很薄，集電結(jié)面積大外部：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏1. 工作(gngzu)于放大狀態(tài)的半導(dǎo)體三極管共五十頁發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)反偏UBB RB UCC RC外電場(din chng)方向ebc三極管的電流放大(fngd)條件內(nèi)部：發(fā)射區(qū)高摻雜，基區(qū)很薄，集電結(jié)面積大外部：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏NNP共五十頁UBB RB UCC RC1、發(fā)射區(qū)的電子大量地?cái)U(kuò)散注入到基區(qū)，基區(qū)空穴(kn xu)的擴(kuò)散可忽略。 ebcIE發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)反偏外電場(din chng)方向NNP共五十頁UBB RB UCC RC1、發(fā)射區(qū)的電子大量地?cái)U(kuò)散注入到基區(qū)，基區(qū)空穴的

3、擴(kuò)散可忽略。2、電子擴(kuò)散的同時，在基區(qū)將與空穴相遇產(chǎn)生復(fù)合。由于基區(qū)空穴濃度低，且基區(qū)做得很薄，因此，復(fù)合的電子是極少數(shù)。3、絕大多數(shù)到基區(qū)的電子均能擴(kuò)散到集電結(jié)處，并在集電結(jié)電場作用下到達(dá)集電區(qū)。4、因集電結(jié)反偏，集電區(qū)和基區(qū)中少子在結(jié)電場作用下漂移，形成很小的且與集電結(jié)的反偏壓(pin y)無關(guān)的反向飽和電流。 ebcIEIBIC發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)反偏外電場(din chng)方向NNPICBO1、大量電子N2通過很薄的基極被集電極吸收，少量電子N1在基極與空穴復(fù)合。N2和N1的比例由三極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定。在不考慮ICBO時： IC/IB=N2/N1=2、以上公式是右方電路滿足發(fā)射結(jié)正偏、集電

4、結(jié)反偏時得到的，一旦外界條件改變到不再滿足這兩個條件，則以上公式不再成立。共五十頁電流(dinli)分配關(guān)系共五十頁電壓(diny)分配關(guān)系UBE正向?qū)?xingdo)通:硅管大約0.7V鍺管大約0.2VUCE=UCC-IC*RcUCC-IB*Rc共五十頁三極管的放大原理歸結(jié)為：內(nèi)部機(jī)制：發(fā)射區(qū)高摻雜，基區(qū)很薄，集電結(jié)面積大外部條件：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏載流子傳輸： 發(fā)射區(qū)向基區(qū)提供(tgng)載流子基區(qū)傳送和控制載流子集電區(qū)收集載流子 很小的IB控制(kngzh) ICIC = IB基極電流和集電極電流除直流分量外還有交流分量，且iC = iB。放大電路是在ui的作用下，改變iB，并通過i

5、B控制直流電源供給集電極電流iC，使其產(chǎn)生相應(yīng)的交流分量，并在足夠大的RC上形成較大的電壓降，就有了可供輸出的經(jīng)放大的交流電壓uo。共五十頁工作狀態(tài)發(fā)射結(jié)電壓集電結(jié)電壓放大正向反向截止反向反向飽和正向正向倒置反向正向由放大狀態(tài)進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)的臨界情況是發(fā)射結(jié)電壓為零，此時基區(qū)的反向(fn xin)電流分別流入發(fā)射極和集電極。2. 工作(gngzu)于截止?fàn)顟B(tài)的半導(dǎo)體三極管共五十頁工作狀態(tài)發(fā)射結(jié)電壓集電結(jié)電壓放大正向反向截止反向反向飽和正向正向倒置反向正向放大(fngd)狀態(tài)時有：IC=IB+ICEOIBUCE=UCC-IC*Rc減小Rb，IB增大(zn d)；IC增大，UCE減小集電結(jié)反偏電壓減

6、小。3. 工作于飽和狀態(tài)的半導(dǎo)體三極管 飽和后，UCE0, IC=(UCC-UCES)/Rc ICUCC/Rc 飽和條件： IBIC/IB(UCC-UCES)/RcUCC/( Rc）三極管飽和時的管壓降UCE被稱作為三極管的飽和壓降UCES共五十頁工作狀態(tài)發(fā)射結(jié)電壓集電結(jié)電壓放大正向反向截止反向反向飽和正向正向倒置反向正向4. 工作于倒置(dozh)狀態(tài)的半導(dǎo)體三極管放大(fngd)倒置由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)原因，集電區(qū)摻雜的濃度低，正偏的集電區(qū)不能提供大量的電子發(fā)射，發(fā)射結(jié)也不能有效收集電子，所以倒置狀態(tài)電流放大倍數(shù)很小，不采用。共五十頁工作狀態(tài)發(fā)射結(jié)電壓集電結(jié)電壓放大正向反向截止反向反向飽和正向正向

7、倒置反向正向NPN型PNP型cbebce判斷(pndun)放大狀態(tài)時的引腳UCUBUEUCUBUEUBUCUEUCUBUBUE PNP: UEUBUCSi: UBE=0.7VGe: UBE=0.2Vcbecbecbebcecbe共五十頁1、無正向?qū)妷旱奶幵诮刂?jizh)狀態(tài)由引腳電壓判斷(pndun)三極管管腳和工作狀態(tài)工作狀態(tài)發(fā)射結(jié)電壓集電結(jié)電壓放大正向反向截止 反向反向飽和正向正向例1-5 NPN: (3)2V, 5V, 1V1V2V5V例1-5 NPN: (1) 1V,0.3V,3V (2) 0.3V,0.3V,1V (3)2V,5V,1V PNP: (1) -0.2V,0V,0V

8、 (2) -3V,-0.2V,0V (3)1V,1.2V,-2V共五十頁2、根據(jù)三個電位的集中程度判斷(pndun)是否飽和例1-5 NPN: (1) 1V,0.3V,3V (2) 0.3V,0.3V,1V (3)2V,5V,1V PNP: (1) -0.2V,0V,0V (2) -3V,-0.2V,0V (3)1V,1.2V,-2V由引腳電壓(diny)判斷三極管管腳和工作狀態(tài)工作狀態(tài)發(fā)射結(jié)電壓集電結(jié)電壓放大正向反向截止 反向反向飽和正向正向1、無正向?qū)妷旱奶幵诮刂範(fàn)顟B(tài)共五十頁2、根據(jù)三個電位的集中程度(chngd)判斷是否飽和3、如果飽和則先判斷基極，再判斷集電極和發(fā)射極由引腳電壓判斷

9、(pndun)三極管管腳和工作狀態(tài)工作狀態(tài)發(fā)射結(jié)電壓集電結(jié)電壓放大正向反向截止 反向反向飽和正向正向1、無正向?qū)妷旱奶幵诮刂範(fàn)顟B(tài)例1-5 NPN:(2) 0.3V,0.3V,1V PNP: (1) -0.2V,0V,0V-0.2V0V-0.05V1V0.3V0.35VNPN: 0.35V,0.3V,1V PNP: -0.2V,0V,-0.05V共五十頁由引腳電壓(diny)判斷三極管管腳和工作狀態(tài)工作狀態(tài)發(fā)射結(jié)電壓集電結(jié)電壓放大正向反向截止 反向反向飽和正向正向例1-5 NPN: (1) 1V,0.3V,3V (2) 0.3V,0.3V,1V (3)2V,5V,1V PNP: (1) -0

10、.2V,0V,0V (2) -3V,-0.2V,0V (3)1V,1.2V,-2V1、無正向?qū)妷旱奶幵诮刂範(fàn)顟B(tài)2、根據(jù)三個電位的集中程度判斷是否(sh fu)飽和3、如果飽和則先判斷基極，再判斷集電極和發(fā)射極4、不飽和則看有沒有兩個電壓差為正向?qū)妷汗参迨撚梢_電壓判斷三極管管腳和工作(gngzu)狀態(tài)工作狀態(tài)發(fā)射結(jié)電壓集電結(jié)電壓放大正向反向截止 反向反向飽和正向正向例1-5 NPN: (1) 1V,0.3V, 3V B E C PNP: (2) -3V,-0.2V,0V C B E (3)1V, 1.2V, -2V B E C1、無正向?qū)妷旱奶幵诮刂範(fàn)顟B(tài)2、根據(jù)三個電位的集中程度

11、判斷(pndun)是否飽和3、如果飽和則先判斷基極，再判斷集電極和發(fā)射極4、不飽和則看有沒有兩個電壓差為正向?qū)妷?、有正向?qū)妷阂话惆捶糯鬆顟B(tài)去判斷討論：P40 題1-18，1-20共五十頁圖1-33，1-36三極管狀態(tài)電流(dinli)判斷條件說明放大(fngd)、飽和放大狀態(tài)時：IC=(UCC-UCE) / RC=IB IC隨著IB的增大而增大飽和狀態(tài)時：IC=（UCC-UCES) / RC IC受外電路限制不再隨IB變化。三極管飽和壓降UCES硅0.7V,鍺IC/時，三極管處于 飽和狀態(tài)（3）當(dāng)IB=IC=0時，三極管處于放大狀態(tài)2、當(dāng)只有IB已知時：（1）當(dāng)0IBIBS時，三極管

12、處于飽和狀態(tài)3、當(dāng)只有IC已知時：（1）當(dāng)UCE=UCC-ICRCUCES時，三極管處于放大狀態(tài)（2）當(dāng)0UCEUCES時，三極管處于飽和狀態(tài)硅0.7V鍺0.2V三極管狀態(tài)電流判斷條件(tiojin)說明共五十頁UccRccbeUbbRbReUCE射極無電阻(dinz)時：UCE=UCC-ICRC射極有電阻(dinz)時：UCE=UCC-ICRC-IERE UCC-IC(RC+RE)則此時的IBS=(UCC-UCES)/(RC+RE)UCC/(RC+RE)三極管狀態(tài)電流判斷條件說明思考：射極加上電阻后的IBS變化嗎？如變化如何變化？共五十頁例2. NPN型接法如下(rxi)。UBE=0.7V，

13、分析電路中三極管處于何種工作狀態(tài)Rb+UccRccbe（a）Rb=100k, Rc=2k,=40, Ucc=5V因?yàn)镮BIBS，所以三極管處在飽和狀態(tài)共五十頁例2. NPN型接法如下。UBE=0.7V，分析電路(dinl)中三極管處于何種工作狀態(tài)（c）Rb=30k, Rc=2.5k, =35, Ucc=5V,Ui=0V或3VUi=3V，IBIBS，故三極管處在飽和狀態(tài)Ui=0V，發(fā)射結(jié)無正偏，故三極管截止(jizh)Ui=3VRb+UccRccbeUi共五十頁1.3.3 半導(dǎo)體三極管的基本(jbn)組態(tài)和特性曲線共集電極接法，集電極作為(zuwi)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)共五十頁三極管共射輸入特性曲線研究共射電路輸入端IB和UBE的關(guān)系。一般來說， IB和UBE的關(guān)系就是一個PN結(jié)的特性曲線關(guān)系。UCE=0V時，三極管飽和，IB較大。UCE1V時，三極管放大(fngd)狀態(tài)，IB比飽和狀態(tài)稍少，以后隨著UCE增大，IB增大不明顯。uCE =0VIB(A)uBE(V)204060800.40.8uCE 1V1. 共發(fā)射極輸入(shr)特性曲線共五十頁截止(jizh)區(qū)：發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏。