晶體三極管精品課件

1、晶體三極管第1頁，共23頁，2022年，5月20日，18點14分，星期三5.3 晶體三極管主要內(nèi)容分類結(jié)構(gòu)放大原理伏安特性曲線含三極管電路分析第2頁，共23頁，2022年，5月20日，18點14分，星期三認識晶體管第3頁，共23頁，2022年，5月20日，18點14分，星期三一、三極管的分類：按材料分： 硅管、鍺管按功率分： 小功率管 1 W中功率管 0.5 1 W第4頁，共23頁，2022年，5月20日，18點14分，星期三二. 晶體管結(jié)構(gòu)NPN型 晶體三極管是通過特殊工藝將兩個相距很近的PN 結(jié)結(jié)合在一起的器件，通常簡稱為晶體管，具有電流放大作用。第5頁，共23頁，2022年，5月20日，

2、18點14分，星期三PNP型第6頁，共23頁，2022年，5月20日，18點14分，星期三 為了能保證三極管具有放大特性，在制作時候應使其結(jié)構(gòu)具有以下特點： 發(fā)射區(qū)的摻雜濃度最高 集電區(qū)摻雜濃度低于發(fā)射區(qū)，且面積大； 基區(qū)很薄，一般在幾個微米至幾十個微米，且摻雜濃度最低。管芯結(jié)構(gòu)剖面圖Exit 三極管內(nèi)有兩種載流子(自由電子和空穴)參與導電，故稱為雙極型三極管。第7頁，共23頁，2022年，5月20日，18點14分，星期三三、晶體三極管的電流放大原理 2.晶體管放大的條件內(nèi)部條件：在制造晶體管時需保證其發(fā)射區(qū)摻雜濃度高；基區(qū)很薄且摻雜濃度低；集電結(jié)面積大。外部條件：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。1.

3、三極管有三種連接方法： 共射極連接、共集電極連接和共基極連接。第8頁，共23頁，2022年，5月20日，18點14分，星期三（1）因為發(fā)射結(jié)正偏，所以發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子 ，形成了擴散電流IEN 。同時從基區(qū)向發(fā)射區(qū)也有空穴的擴散運動，形成的電流為IEP。但其數(shù)量小，可忽略。 所以發(fā)射極電流I E I EN 。（2）發(fā)射區(qū)的電子注入基區(qū)后，變成了少數(shù)載流子。少部分遇到的空穴復合掉，形成IBN。大部分電子到達了集電區(qū)的邊緣。3.內(nèi)部的載流子傳輸過程：第9頁，共23頁，2022年，5月20日，18點14分，星期三（3）因為集電結(jié)反偏，收集擴散到集電區(qū)邊緣的電子，形成電流ICN 。 （4）另外，集電

4、結(jié)區(qū)的少子形成漂移電流ICBO。第10頁，共23頁，2022年，5月20日，18點14分，星期三電流分配關(guān)系：三個電極上的電流關(guān)系:IE =IC+IB發(fā)射區(qū)發(fā)射的電子數(shù)目等于基區(qū)復合的電子數(shù)目與集電區(qū)收集的電子數(shù)目之和。集電區(qū)電流IC占了發(fā)射區(qū)電流IE的絕大部分，基區(qū)電流IB只占IE的極小部分。ICIB三極管的電流放大特性：為三極管輸入回路提供一個很小的電流IB，便可在其輸出回路得到一個大電流IC。第11頁，共23頁，2022年，5月20日，18點14分，星期三對于一只三極管，它的基區(qū)厚度和雜質(zhì)濃度已定，因此IC與IB之間保持一定的比例關(guān)系，兩者之比稱為電流放大系數(shù)。集電區(qū)直流電流IC與基區(qū)直

5、流電流IB的比值稱為直流放大系數(shù)：集電區(qū)電流的變化量與基區(qū)電流的變化量的比值稱為交流放大系數(shù)：4. 電流放大系數(shù)第12頁，共23頁，2022年，5月20日，18點14分，星期三四、 三極管的特性曲線 iB=f(vBE) vCE=const(2) 當vCE1V時 vCB= vCE - vBE0，集電結(jié)已進入反偏狀態(tài)，開始收 集電子，基區(qū)復合減少，同樣的vBE下 IB減小，特性曲線右移。(1) 當vCE=0V時 相當于發(fā)射結(jié)的正向伏安特性曲線。1. 輸入特性曲線（以共射極放大電路為例）圖vCE = 0VvCE = 0VvCE 1V+-bce共射極放大電路VBBVCCvBEiCiB+-vCE(3)

6、輸入特性曲線的三個部分死區(qū)線性區(qū)非線性區(qū)第13頁，共23頁，2022年，5月20日，18點14分，星期三截止區(qū)：iC接近零的區(qū)域，相當iB=0的曲線的下方。此時， 發(fā)射結(jié)反偏,集電結(jié)反偏.2. 輸出特性曲線飽和區(qū)：iC明顯受uCE控制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)，一般uCE0.7V(硅管)。此時，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏iC=f(vCE) iB=const輸出特性曲線的三個區(qū)域:放大區(qū)：iC平行于uCE軸的區(qū)域，曲線基本平行等距。此時，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。飽和區(qū)截止區(qū)放大區(qū)+-bce共射極放大電路VBBVCCvBEiCiB+-vCE第14頁，共23頁，2022年，5月20日，18點14分，星期三1. 三

7、極管的等效模型當滿足發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)也反偏時三極管工作在截止區(qū)，則有IB=IC=IE=0共射輸入端口和輸出端口都相當于開路當滿足發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)也正偏時三極管工作在飽和區(qū)，則三極管共射輸出電壓UCE小于0.7V，深度飽和時為0.3V,因此在數(shù)字系統(tǒng)中看成是低電平。五、 含三極管的電路分析第15頁，共23頁，2022年，5月20日，18點14分，星期三當滿足發(fā)射結(jié)正偏，而集電結(jié)反偏時三極管工作在放大區(qū)，此時無論共射輸出端口的電壓UCE為多少，IC都不會隨UCE變化而變化，IC只跟IB有關(guān)，即IC=IB此時三極管的輸出端口可等效為數(shù)值是IC的受控電流源第16頁，共23頁，2022年，5月20日

8、，18點14分，星期三首先判斷三極管的發(fā)射結(jié)的偏置狀態(tài)如果反偏，且集電極也反偏，就按照截止時的等效電路去求解待求量。含三級管的電路分析方法：如果發(fā)射結(jié)是正偏的，結(jié)電壓可根據(jù)材料不同做如下估算： 硅三極管：UBE0.7V 鍺三極管：UBE0.3V 根據(jù)輸入回路的KVL計算基極電流IB假設(shè)三極管工作在放大區(qū)，根據(jù)電流放大關(guān)系計算ICIC=IB第17頁，共23頁，2022年，5月20日，18點14分，星期三根據(jù)輸出回路的KVL計算三極管的輸出電壓UCE，并根據(jù)計算結(jié)果判斷三極管真實的工作狀態(tài)，即UCE0.7V 放大區(qū)UCE0.7V 飽和區(qū)根據(jù)三極管真實的工作狀態(tài)，確定相應的等效電路，計算待求量。工作

9、在截止區(qū)時，三極管BE端口和CE端口都開路工作在放大區(qū)時，三極管CE端口等效為數(shù)值是IC的恒流源工作在飽和區(qū)時，三極管CE端口等效為短路（或數(shù)值為0.3V的恒壓源）第18頁，共23頁，2022年，5月20日，18點14分，星期三【例5.9】試根據(jù)下圖所示管子的對地電位，判斷管子處于哪一種工作狀態(tài)，是硅管還是鍺管？(a)(b)解： （a）npn型三極管：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)也正偏三極管工作在飽和狀態(tài)（b）pnp型三極管：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏三極管工作在放大狀態(tài)根據(jù)發(fā)射結(jié)正偏電壓為0.7V，可知三極管為硅管根據(jù)發(fā)射結(jié)正偏電壓為0.3V，可知三極管為鍺管第19頁，共23頁，2022年，5月20日，18點14分，星期三【例5.10】在如圖所示的電路中，已知VCC=12V，硅三極管的 ，飽和時UCE0，電阻Rb=47k，Rc=3k,當UI= - 2VUI= +2VUI= +6V時，分別判斷三極管的工作狀態(tài)，并計算UCE的值。解： UI = - 2V 時：三極管發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)也反偏三極管工作在截止狀態(tài)此時，RC上無電流因此：第20頁，共23頁，2022年，5月20日，18點14分，星期三 UI = +2V 時：再根據(jù)輸出回路KVL列輸入回路KVL則因此三極管發(fā)射結(jié)正偏，硅管正偏時假設(shè)三極管工作在放大狀態(tài)可見，三極管就是工作在放大區(qū)。第21頁，共23頁，2022年，5月20日，18點14分