三極管教學課件

半導體三極管，又稱為雙極結型晶體管（BJT）becNNP基極發(fā)射極集電極發(fā)射結集電結NPN型PNP型cbebce三極管的發(fā)射極的箭頭方向，代表三極管工作在放大，飽和狀態(tài)時，發(fā)射極電流（IE）的實際方向。1.3.1概述半導體三極管，又稱為雙極結型晶體管（BJT）becNNP基極1半導體三極管的分類：按材料分：

硅管、鍺管按功率分：

小功率管<500mW按結構分：

NPN、PNP按使用頻率分：

低頻管、高頻管大功率管>1W中功率管0.51W按結構和材料共有4種組合半導體三極管的分類：按材料分：硅管、鍺管按21.3.2半導體三極管的工作原理半導體半導體三極管有共有四種工作狀態(tài)：1.3.2半導體三極管的工作原理半導體半導體三極管有共有3三極管的電流放大條件內部：發(fā)射區(qū)高摻雜，基區(qū)很薄，集電結面積大外部：發(fā)射結正偏，集電結反偏1.工作于放大狀態(tài)的半導體三極管三極管的電流放大條件1.工作于放大狀態(tài)的半導體三極管4發(fā)射結正偏集電結反偏UBB

RBUCCRC外電場方向ebc三極管的電流放大條件內部：發(fā)射區(qū)高摻雜，基區(qū)很薄，集電結面積大外部：發(fā)射結正偏，集電結反偏NNP發(fā)射結正偏集電結反偏UBBRBUCC5UBB

RBUCCRC1、發(fā)射區(qū)的電子大量地擴散注入到基區(qū)，基區(qū)空穴的擴散可忽略。

ebcIE發(fā)射結正偏集電結反偏外電場方向NNPUBBRBUCCRC1、發(fā)射區(qū)的電6UBB

RBUCCRC1、發(fā)射區(qū)的電子大量地擴散注入到基區(qū)，基區(qū)空穴的擴散可忽略。2、電子擴散的同時，在基區(qū)將與空穴相遇產生復合。由于基區(qū)空穴濃度低，且基區(qū)做得很薄，因此，復合的電子是極少數(shù)。3、絕大多數(shù)到基區(qū)的電子均能擴散到集電結處，并在集電結電場作用下到達集電區(qū)。4、因集電結反偏，集電區(qū)和基區(qū)中少子在結電場作用下漂移，形成很小的且與集電結的反偏壓無關的反向飽和電流。ebcIEIBIC發(fā)射結正偏集電結反偏外電場方向NNPICBO1、大量電子N2通過很薄的基極被集電極吸收，少量電子N1在基極與空穴復合。N2和N1的比例由三極管內部結構決定。在不考慮ICBO時：

IC/IB=N2/N1=β2、以上公式是右方電路滿足發(fā)射結正偏、集電結反偏時得到的，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。UBBRBUCCRC1、發(fā)射區(qū)的電7電流分配關系電流分配關系8電壓分配關系UBE正向導通:硅管大約0.7V鍺管大約0.2VUCE=UCC-IC*Rc≈UCC-βIB*Rc電壓分配關系UBE正向導通:UCE=UCC-IC*Rc≈UC9三極管的放大原理歸結為：內部機制：發(fā)射區(qū)高摻雜，基區(qū)很薄，集電結面積大外部條件：發(fā)射結正偏，集電結反偏載流子傳輸：

發(fā)射區(qū)向基區(qū)提供載流子基區(qū)傳送和控制載流子集電區(qū)收集載流子很小的IB控制

ICIC=β

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=β

iB。放大電路是在ui的作用下，改變iB，并通過iB控制直流電源供給集電極電流iC，使其產生相應的交流分量，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放大的交流電壓uo。三極管的放大原理歸結為：很小的IB控制IC基極電流和集電極10由放大狀態(tài)進入截止狀態(tài)的臨界情況是發(fā)射結電壓為零，此時基區(qū)的反向電流分別流入發(fā)射極和集電極。2.工作于截止狀態(tài)的半導體三極管2.工作于截止狀態(tài)的半導體三極管11放大狀態(tài)時有：IC=βIB+ICEO≈βIBUCE=UCC-IC*Rc減小Rb，IB增大；IC增大，UCE減小集電結反偏電壓減小。3.工作于飽和狀態(tài)的半導體三極管飽和后，UCE≈0,

IC=(UCC-UCES)/Rc

IC≈UCC/Rc

飽和條件：

IB>IC/βIB>(UCC-UCES)/βRc≈UCC/(βRc）三極管飽和時的管壓降UCE被稱作為三極管的飽和壓降UCES放大狀態(tài)時有：UCE=UCC-IC*Rc減小Rb，IB增大；124.工作于倒置狀態(tài)的半導體三極管放大倒置由于內部結構原因，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。4.工作于倒置狀態(tài)的半導體三極管放大倒置由于內部結構原因，13NPN型PNP型cbebce判斷放大狀態(tài)時的引腳UC>UB>UEUC<UB<UEUBE正向導通,壓降：硅管大約0.7V鍺管大約0.2V三極管狀態(tài)判斷小結1.以電壓判斷三極管工作狀態(tài)NPN型PNP型cbebce判斷放大狀態(tài)時的引腳UC>UB>14PNP型bce判斷截止狀態(tài)時的引腳NPN型cbeUC>UE≥UBUC<UE≤UB三極管狀態(tài)判斷小結對一般的NPN管電路：

UC=+UCC，UE=0V，UB≤0VUCE=+UCC對一般的PNP管電路：UC=-UCC，UE=0V，UB≥0VUCE=-UCCPNP型bce判斷截止狀態(tài)時的引腳NPN型cbeUC>UE≥15NPN型PNP型cbebce判斷飽和狀態(tài)時的引腳UC≤UB>UEUC≥UB<UE三極管狀態(tài)判斷小結UBE正向導通:硅管約0.7V,鍺管大約0.2V飽和時三極管的管壓被稱作為UCES，UCES范圍：硅管約0.7V~0V,鍺管約0.2V~0VNPN型PNP型cbebce判斷飽和狀態(tài)時的引腳UC≤UB>16避免倒置狀態(tài)三極管狀態(tài)判斷小結避免倒置狀態(tài)三極管狀態(tài)判斷小結1712v3.7v3v例1.放大電路如圖所示，在圓圈中畫出管子，并分別說明它們是硅管還是鍺管cbe12v11.3v0v12v12.7v15v12v12.2v0v12v15v14.8v12v11.8v15vNPN:UC>UB>UE

PNP:UE>UB>UCSi:UBE=0.7VGe:UBE=0.2Vcbecbecbebcecbe12v3.7v3v例1.放大電路如圖所示，在圓圈中畫出管子181、無正向導通電壓的處在截止狀態(tài)由引腳電壓判斷三極管管腳和工作狀態(tài)例1-5NPN:(3)2V,5V,1V1V2V5V例1-5NPN:(1)1V,0.3V,3V(2)0.3V,0.3V,1V(3)2V,5V,1VPNP:(1)-0.2V,0V,0V(2)-3V,-0.2V,0V(3)1V,1.2V,-2V由引腳電壓判斷三極管管腳和工作狀態(tài)例1-5NPN:(3)192、根據三個電位的集中程度判斷是否飽和例1-5NPN:(1)1V,0.3V,3V(2)0.3V,0.3V,1V(3)2V,5V,1VPNP:(1)-0.2V,0V,0V(2)-3V,-0.2V,0V(3)1V,1.2V,-2V由引腳電壓判斷三極管管腳和工作狀態(tài)1、無正向導通電壓的處在截止狀態(tài)2、根據三個電位的集中程度判斷是否飽和由引腳電壓判斷三極管管202、根據三個電位的集中程度判斷是否飽和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三極管管腳和工作狀態(tài)1、無正向導通電壓的處在截止狀態(tài)例1-5NPN:(2)0.3V,0.3V,1VPNP:(1)-0.2V,0V,0V-0.2V0V-0.05V1V0.3V0.35VNPN:0.35V,0.3V,1VPNP:-0.2V,0V,-0.05V2、根據三個電位的集中程度判斷是否飽和由引腳電壓判斷三極管管21由引腳電壓判斷三極管管腳和工作狀態(tài)例1-5NPN:(1)1V,0.3V,3V(2)0.3V,0.3V,1V

(3)2V,5V,1VPNP:(1)-0.2V,0V,0V(2)-3V,-0.2V,0V(3)1V,1.2V,-2V1、無正向導通電壓的處在截止狀態(tài)2、根據三個電位的集中程度判斷是否飽和3、如果飽和則先判斷基極，再判斷集電極和發(fā)射極4、不飽和則看有沒有兩個電壓差為正向導通電壓由引腳電壓判斷三極管管腳和工作狀態(tài)例1-5NPN:(1)22由引腳電壓判斷三極管管腳和工作狀態(tài)例1-5NPN:(1)1V,0.3V,3V

BEC

PNP:(2)-3V,-0.2V,0V

CBE(3)1V,1.2V,-2VBEC1、無正向導通電壓的處在截止狀態(tài)2、根據三個電位的集中程度判斷是否飽和3、如果飽和則先判斷基極，再判斷集電極和發(fā)射極4、不飽和則看有沒有兩個電壓差為正向導通電壓5、有正向導通電壓一般按放大狀態(tài)去判斷討論：P40題1-18，1-20由引腳電壓判斷三極管管腳和工作狀態(tài)例1-5NPN:(1)23圖1-33，1-36三極管狀態(tài)電流判斷條件說明放大、飽和放大狀態(tài)時：IC=(UCC-UCE)/RC=βIB

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<0.2V所以臨界飽和基極電流：IBS=(UCC-UCES)/(βRC)≈UCC/(βRC)圖1-35截止放大狀態(tài)時

UBE、IB為正，IC=βIB截止狀態(tài)時

UBE、IB=0(為負)，IC=0實際UBE小于導通電壓即脫離放大狀態(tài)，即IB=0，UBE=0為截止狀態(tài)。三極管飽和時的管壓降UCE被稱作為三極管的飽和壓降UCES此時，UCES對硅管為0.7，對鍺管為0.2圖1-33，1-36三極管狀態(tài)電流判斷條件說明放大、飽和放大241、當IB、IC均已知時：（1）當IB=IC/β時，三極管處于放大狀態(tài)（2）當IB>IC/β時，三極管處于飽和狀態(tài)（3）當IB=IC=0時，三極管處于放大狀態(tài)2、當只有IB已知時：（1）當0<IB<IBS=(UCC-UCES)/(βRC)≈UCC/(β

RC)時，三極管處于放大狀態(tài)（2）當IB>IBS時，三極管處于飽和狀態(tài)3、當只有IC已知時：（1）當UCE=UCC-ICRC>UCES時，三極管處于放大狀態(tài)（2）當0<UCE≤UCES時，三極管處于飽和狀態(tài)硅0.7V鍺0.2V三極管狀態(tài)電流判斷條件說明1、當IB、IC均已知時：硅0.7V鍺0.2V三極管狀態(tài)電流25UccRccbeUbbRbReUCE射極無電阻時：UCE=UCC-ICRC射極有電阻時：UCE=UCC-ICRC-IERE≈UCC-IC(RC+RE)則此時的IBS=(UCC-UCES)/β(RC+RE)≈UCC/β(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？UccRccbeUbbRbReUCE射極無電阻時：射極有電阻26例2.NPN型接法如下。UBE=0.7V，分析電路中三極管處于何種工作狀態(tài)Rb+UccRccbe（a）Rb=100kΩ,Rc=2kΩ,β=40,Ucc=5V因為IB<IBS，所以三極管處在放大狀態(tài)例2.NPN型接法如下。UBE=0.7V，分析電路中三極管27例2.NPN型接法如下。UBE=0.7V，分析電路中三極管處于何種工作狀態(tài)Rb+UccRccbe（b）Rb=20kΩ,Rc=2kΩ,β=100,Ucc=5V因為IB>IBS，所以三極管處在飽和狀態(tài)例2.NPN型接法如下。UBE=0.7V，分析電路中三極管28例2.NPN型接法如下。UBE=0.7V，分析電路中三極管處于何種工作狀態(tài)（c）Rb=30kΩ,Rc=2.5kΩ,β=35,Ucc=5V,Ui=0V或3VUi=3V，IB>IBS，故三極管處在飽和狀態(tài)Ui=0V，發(fā)射結無正偏，故三極管截止Ui=3VRb+UccRccbeUi例2.NPN型接法如下。UBE=0.7V，分析電路中三極291.3.3半導體三極管的基本組態(tài)和特性曲線共集電極接法，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)1.3.3半導體三極管的基本組態(tài)和特性曲線共集電極接法，集30三極管共射輸入特性曲線研究共射電路輸入端IB和UBE的關系。一般來說，IB和UBE的關系就是一個PN結的特性曲線關系。UCE=0V時，三極管飽和，IB較大。UCE≥1V時，三極管放大狀態(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)204060800.40.8uCE1V1.共發(fā)射極輸入特性曲線三極管共射輸入特性曲線研究共射電路輸入端IB和UBE的關系。31截止區(qū)：發(fā)射結反偏，集電結反偏。IB=0

,uBE<0,uCE>uBE。IB=020A40A60A80A100AUCE(V)369121234IC(mA)2.共發(fā)射極輸出特性曲線放大區(qū)：發(fā)射結正偏，集電結反偏。uBE>0且uCE≥uBE。IC=IB，0<IB

<IBS飽和區(qū)：發(fā)射結正偏，集電結正偏。uBE

>0

，uCEuBE。IC<IB。IB≥IBS截止區(qū)：發(fā)射結反偏，集電結反偏。IB=0,uBE<0321.3.4半導體三極管的主要電參數(shù)1.直流參數(shù)共射直流放大系數(shù)共基直流放大系數(shù)極間反向電流ICBO：發(fā)射極開路，集電結的反向飽和電流ICEO：基極開路，集電極與發(fā)射極間穿透電流2.交流參數(shù)共射交流放大系數(shù)共基交流放大系數(shù)1.3.4半導體三極管的主要電參數(shù)1.直流參數(shù)333.極限參數(shù)極間反向擊穿電壓U(BR)EBO，U(BR)CBO，U(BR)CEO最大集電極耗散功率PCM=iCuce最大集電極電流ICM，即使值明顯減小的iC3.極限參數(shù)34例1-6某三極管的極限參數(shù)PCM=150mW，ICM=100mA，UBRCEO=30V。問：（1）若工作電壓UCE=10V，求工作電流IC的最大值？（2）若工作電壓UCE=1V，求IC的最大值？（3）若工作電流IC=1mA，求工作電壓UCE最大值？解：三極管的三個極限參數(shù)在使用中均不能超過。（1）因為PCM=ICUCE=150mW，當UCE=10V時，IC=15mA即為此時所允許的最大值。（2）當UCE=10V時，僅從功率的角度考慮，工作電流可達IC=150mA。但考慮極限參數(shù)，故IC=100mA即為此時所允許的最大值。（3）當IC=1mA時，僅從功率的角度考慮，可有UCE=150V。但考慮到UBRCEO參數(shù)，故UCE=30V即為此時所允許的最大值。例1-6某三極管的極限參數(shù)PCM=150mW，ICM=10351.3半導體三極管結構放大、飽和、截止的三種工作狀態(tài)電流放大原理三種組態(tài)共射組態(tài)的輸入和輸出特性曲線工作狀態(tài)的判定思考習題18、201.3半導體三極管思考習題18、2036第1章半導體器件1.1半導體器件的基礎知識1.2半導體二極管1.3半導體三極管1.4場效應管第1章半導體器件37場效應晶體三極管簡稱場效應管（FET）：

場效應管分為：結型場效應管（JFET）和絕緣柵型場效應管（IGFET）。是一種通過改變半導體內的電場實現(xiàn)電流控制作用的半導體器件。它除了具有與雙極型晶體管相同的體積小、重量輕、壽命長等特點外，還具有輸入阻抗高（107～1015）、噪聲低、溫度穩(wěn)定好、抗輻射能力強、工藝簡單等優(yōu)點，特別適用于制造大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路。1.4場效應管場效應晶體三極管簡稱場效應管（FET）：1.4場效應管38場效應管和雙極型晶體管的重要區(qū)別是：

雙極型晶體管是通過基極或發(fā)射極電流實現(xiàn)對集電極電流的控制，參與導電的有兩種載流子即多數(shù)載流子和少數(shù)載流子所以叫做“電流控制型”器件或“雙極型”器件。而場效應管是靠電場效應控制漏極電流的，所以輸入端只需電壓，且參與導電的只有一種載流子即多數(shù)載流子，因此場效應管也叫“電壓控制型”器件或“單極型”器件。場效應管和雙極型晶體管的重要區(qū)別是：391.4.1結型場效應管1.結構三個電極源極和漏極形成溝道柵極控制溝道導通符號中的箭頭方向表示什么？圖1-41N溝道結型場效應管圖1-42P溝道結型場效應管1.4.1結型場效應管1.結構三個電極圖1-41N溝40gdsN2.工作原理漏極和源極接通UDS=0UGS使PN結反偏UGS=0隨著UGS絕對值逐漸增加：溝道由寬逐漸變窄，最后夾斷。Ugs對導電溝道的影響uGSiDPPgdsN2.工作原理漏極和源極接通UDS=0Ugs對導電溝41gdsN2.工作原理UGS使PN結反偏漏、源極加固定電壓UDSUGS=0隨著UGS絕對值逐漸增加：溝道由寬逐漸變窄，最后夾斷。Ugs對導電溝道的影響uGSiDUDS=10VIDSSIDUGS(off)轉移特性曲線PPgdsN2.工作原理UGS使PN結反偏Ugs對導電溝道的影422.工作原理特點（電路與三極管對比）：UGS使JFET柵極與溝道間的PN結反偏，因此iG0，輸入電阻很高。FET用輸入電壓（利用電場效應）控制漏極電流，是電壓控制電流器件。溝道中僅一種類型的多子參與導電，受溫度影響小。所以場效應管也稱為單極型三極管。uGSiDUDS=10VIDSSUGS(off)轉移特性曲線2.工作原理特點（電路與三極管對比）：uGSiDUDS=1433.特性曲線2.轉移特性1.輸出特性飽和漏極電流夾斷電壓VP恒流放大區(qū)可變電阻區(qū)截止區(qū)擊穿區(qū)與三極管對比：1、各特性曲線反映的內容2、公式反映的實質3、輸出特性曲線的幾個區(qū)間

3.特性曲線2.轉移特性1.輸出特性44絕緣柵場效應管的柵極處于絕緣狀態(tài)，利用半導體表面的電場效應來控制漏極電流，輸入電阻可高達1015。絕緣柵場效應管也有N溝道和P溝道之分，而且每一類又可分為耗盡型和增強型兩種。1.4.2絕緣柵場效應管耗盡型：場效應管沒有加偏置電壓時，就有導電溝道存在增強型：場效應管沒有加偏置電壓時，沒有導電溝道轉移特性曲線uGSiD0uGSiD0耗盡型增強型絕緣柵場效應管的柵極處于絕緣狀態(tài)，利用半導體表面的電45P溝道耗盡型P溝道P溝道N溝道增強型N溝道N溝道（耗盡型）FET場效應管分類JFET結型IGFET絕緣柵型(MOSFET)耗盡型：場效應管沒有加偏置電壓時，就有導電溝道存在增強型：場效應管沒有加偏置電壓時，沒有導電溝道場效應管：柵極g（基極b），漏極d（集電極c），源極s（發(fā)射極e）P溝道耗盡型P溝道P溝道N溝道增強型N溝道N溝道（耗盡型）F461.4.3場效應管的主要參數(shù)1.直流參數(shù)（1）夾斷電壓Up（2）飽和漏極電流IDSS（3）開啟電壓UT（4）直流輸入電阻RGSuGSiD02.交流參數(shù)（1）低頻跨導gm（2）極間電容UpIDSSUT耗盡型增強型gm=轉移特性曲線的斜率1.4.3場效應管的主要參數(shù)1.直流參數(shù)uGSiD02.47

FETBJT電壓控制器件電流控制器件

iD=guGS

iC=βiBri很大，幾乎無輸入電流輸入PN結正偏，ri較小主要多子導電，受溫度影響小易受溫度影響結構源漏極對稱，可互換結構要求，EC不可互換工藝簡單，適宜大規(guī)模集成MOS管易被靜電擊穿跨導一般不大，在相同條件下

其電壓放大倍數(shù)比BJT小1.4.4場效應管和晶體管的比較FET481.4場效應管分類、符號、三個電極特點：輸入電阻，電壓（電場）控制漏極電流，僅多子導電，受溫度影響小。轉移特性和輸出特性曲線主要參數(shù)和雙極型的對比1.4場效應管49半導體三極管，又稱為雙極結型晶體管（BJT）becNNP基極發(fā)射極集電極發(fā)射結集電結NPN型PNP型cbebce三極管的發(fā)射極的箭頭方向，代表三極管工作在放大，飽和狀態(tài)時，發(fā)射極電流（IE）的實際方向。1.3.1概述半導體三極管，又稱為雙極結型晶體管（BJT）becNNP基極50半導體三極管的分類：按材料分：

硅管、鍺管按功率分：

小功率管<500mW按結構分：

NPN、PNP按使用頻率分：

低頻管、高頻管大功率管>1W中功率管0.51W按結構和材料共有4種組合半導體三極管的分類：按材料分：硅管、鍺管按511.3.2半導體三極管的工作原理半導體半導體三極管有共有四種工作狀態(tài)：1.3.2半導體三極管的工作原理半導體半導體三極管有共有52三極管的電流放大條件內部：發(fā)射區(qū)高摻雜，基區(qū)很薄，集電結面積大外部：發(fā)射結正偏，集電結反偏1.工作于放大狀態(tài)的半導體三極管三極管的電流放大條件1.工作于放大狀態(tài)的半導體三極管53發(fā)射結正偏集電結反偏UBB

RBUCCRC外電場方向ebc三極管的電流放大條件內部：發(fā)射區(qū)高摻雜，基區(qū)很薄，集電結面積大外部：發(fā)射結正偏，集電結反偏NNP發(fā)射結正偏集電結反偏UBBRBUCC54UBB

RBUCCRC1、發(fā)射區(qū)的電子大量地擴散注入到基區(qū)，基區(qū)空穴的擴散可忽略。

ebcIE發(fā)射結正偏集電結反偏外電場方向NNPUBBRBUCCRC1、發(fā)射區(qū)的電55UBB

RBUCCRC1、發(fā)射區(qū)的電子大量地擴散注入到基區(qū)，基區(qū)空穴的擴散可忽略。2、電子擴散的同時，在基區(qū)將與空穴相遇產生復合。由于基區(qū)空穴濃度低，且基區(qū)做得很薄，因此，復合的電子是極少數(shù)。3、絕大多數(shù)到基區(qū)的電子均能擴散到集電結處，并在集電結電場作用下到達集電區(qū)。4、因集電結反偏，集電區(qū)和基區(qū)中少子在結電場作用下漂移，形成很小的且與集電結的反偏壓無關的反向飽和電流。ebcIEIBIC發(fā)射結正偏集電結反偏外電場方向NNPICBO1、大量電子N2通過很薄的基極被集電極吸收，少量電子N1在基極與空穴復合。N2和N1的比例由三極管內部結構決定。在不考慮ICBO時：

IC/IB=N2/N1=β2、以上公式是右方電路滿足發(fā)射結正偏、集電結反偏時得到的，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。UBBRBUCCRC1、發(fā)射區(qū)的電56電流分配關系電流分配關系57電壓分配關系UBE正向導通:硅管大約0.7V鍺管大約0.2VUCE=UCC-IC*Rc≈UCC-βIB*Rc電壓分配關系UBE正向導通:UCE=UCC-IC*Rc≈UC58三極管的放大原理歸結為：內部機制：發(fā)射區(qū)高摻雜，基區(qū)很薄，集電結面積大外部條件：發(fā)射結正偏，集電結反偏載流子傳輸：

發(fā)射區(qū)向基區(qū)提供載流子基區(qū)傳送和控制載流子集電區(qū)收集載流子很小的IB控制

ICIC=β

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=β

iB。放大電路是在ui的作用下，改變iB，并通過iB控制直流電源供給集電極電流iC，使其產生相應的交流分量，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放大的交流電壓uo。三極管的放大原理歸結為：很小的IB控制IC基極電流和集電極59由放大狀態(tài)進入截止狀態(tài)的臨界情況是發(fā)射結電壓為零，此時基區(qū)的反向電流分別流入發(fā)射極和集電極。2.工作于截止狀態(tài)的半導體三極管2.工作于截止狀態(tài)的半導體三極管60放大狀態(tài)時有：IC=βIB+ICEO≈βIBUCE=UCC-IC*Rc減小Rb，IB增大；IC增大，UCE減小集電結反偏電壓減小。3.工作于飽和狀態(tài)的半導體三極管飽和后，UCE≈0,

IC=(UCC-UCES)/Rc

IC≈UCC/Rc

飽和條件：

IB>IC/βIB>(UCC-UCES)/βRc≈UCC/(βRc）三極管飽和時的管壓降UCE被稱作為三極管的飽和壓降UCES放大狀態(tài)時有：UCE=UCC-IC*Rc減小Rb，IB增大；614.工作于倒置狀態(tài)的半導體三極管放大倒置由于內部結構原因，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。4.工作于倒置狀態(tài)的半導體三極管放大倒置由于內部結構原因，62NPN型PNP型cbebce判斷放大狀態(tài)時的引腳UC>UB>UEUC<UB<UEUBE正向導通,壓降：硅管大約0.7V鍺管大約0.2V三極管狀態(tài)判斷小結1.以電壓判斷三極管工作狀態(tài)NPN型PNP型cbebce判斷放大狀態(tài)時的引腳UC>UB>63PNP型bce判斷截止狀態(tài)時的引腳NPN型cbeUC>UE≥UBUC<UE≤UB三極管狀態(tài)判斷小結對一般的NPN管電路：

UC=+UCC，UE=0V，UB≤0VUCE=+UCC對一般的PNP管電路：UC=-UCC，UE=0V，UB≥0VUCE=-UCCPNP型bce判斷截止狀態(tài)時的引腳NPN型cbeUC>UE≥64NPN型PNP型cbebce判斷飽和狀態(tài)時的引腳UC≤UB>UEUC≥UB<UE三極管狀態(tài)判斷小結UBE正向導通:硅管約0.7V,鍺管大約0.2V飽和時三極管的管壓被稱作為UCES，UCES范圍：硅管約0.7V~0V,鍺管約0.2V~0VNPN型PNP型cbebce判斷飽和狀態(tài)時的引腳UC≤UB>65避免倒置狀態(tài)三極管狀態(tài)判斷小結避免倒置狀態(tài)三極管狀態(tài)判斷小結6612v3.7v3v例1.放大電路如圖所示，在圓圈中畫出管子，并分別說明它們是硅管還是鍺管cbe12v11.3v0v12v12.7v15v12v12.2v0v12v15v14.8v12v11.8v15vNPN:UC>UB>UE

PNP:UE>UB>UCSi:UBE=0.7VGe:UBE=0.2Vcbecbecbebcecbe12v3.7v3v例1.放大電路如圖所示，在圓圈中畫出管子671、無正向導通電壓的處在截止狀態(tài)由引腳電壓判斷三極管管腳和工作狀態(tài)例1-5NPN:(3)2V,5V,1V1V2V5V例1-5NPN:(1)1V,0.3V,3V(2)0.3V,0.3V,1V(3)2V,5V,1VPNP:(1)-0.2V,0V,0V(2)-3V,-0.2V,0V(3)1V,1.2V,-2V由引腳電壓判斷三極管管腳和工作狀態(tài)例1-5NPN:(3)682、根據三個電位的集中程度判斷是否飽和例1-5NPN:(1)1V,0.3V,3V(2)0.3V,0.3V,1V(3)2V,5V,1VPNP:(1)-0.2V,0V,0V(2)-3V,-0.2V,0V(3)1V,1.2V,-2V由引腳電壓判斷三極管管腳和工作狀態(tài)1、無正向導通電壓的處在截止狀態(tài)2、根據三個電位的集中程度判斷是否飽和由引腳電壓判斷三極管管692、根據三個電位的集中程度判斷是否飽和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三極管管腳和工作狀態(tài)1、無正向導通電壓的處在截止狀態(tài)例1-5NPN:(2)0.3V,0.3V,1VPNP:(1)-0.2V,0V,0V-0.2V0V-0.05V1V0.3V0.35VNPN:0.35V,0.3V,1VPNP:-0.2V,0V,-0.05V2、根據三個電位的集中程度判斷是否飽和由引腳電壓判斷三極管管70由引腳電壓判斷三極管管腳和工作狀態(tài)例1-5NPN:(1)1V,0.3V,3V(2)0.3V,0.3V,1V

(3)2V,5V,1VPNP:(1)-0.2V,0V,0V(2)-3V,-0.2V,0V(3)1V,1.2V,-2V1、無正向導通電壓的處在截止狀態(tài)2、根據三個電位的集中程度判斷是否飽和3、如果飽和則先判斷基極，再判斷集電極和發(fā)射極4、不飽和則看有沒有兩個電壓差為正向導通電壓由引腳電壓判斷三極管管腳和工作狀態(tài)例1-5NPN:(1)71由引腳電壓判斷三極管管腳和工作狀態(tài)例1-5NPN:(1)1V,0.3V,3V

BEC

PNP:(2)-3V,-0.2V,0V

CBE(3)1V,1.2V,-2VBEC1、無正向導通電壓的處在截止狀態(tài)2、根據三個電位的集中程度判斷是否飽和3、如果飽和則先判斷基極，再判斷集電極和發(fā)射極4、不飽和則看有沒有兩個電壓差為正向導通電壓5、有正向導通電壓一般按放大狀態(tài)去判斷討論：P40題1-18，1-20由引腳電壓判斷三極管管腳和工作狀態(tài)例1-5NPN:(1)72圖1-33，1-36三極管狀態(tài)電流判斷條件說明放大、飽和放大狀態(tài)時：IC=(UCC-UCE)/RC=βIB

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<0.2V所以臨界飽和基極電流：IBS=(UCC-UCES)/(βRC)≈UCC/(βRC)圖1-35截止放大狀態(tài)時

UBE、IB為正，IC=βIB截止狀態(tài)時

UBE、IB=0(為負)，IC=0實際UBE小于導通電壓即脫離放大狀態(tài)，即IB=0，UBE=0為截止狀態(tài)。三極管飽和時的管壓降UCE被稱作為三極管的飽和壓降UCES此時，UCES對硅管為0.7，對鍺管為0.2圖1-33，1-36三極管狀態(tài)電流判斷條件說明放大、飽和放大731、當IB、IC均已知時：（1）當IB=IC/β時，三極管處于放大狀態(tài)（2）當IB>IC/β時，三極管處于飽和狀態(tài)（3）當IB=IC=0時，三極管處于放大狀態(tài)2、當只有IB已知時：（1）當0<IB<IBS=(UCC-UCES)/(βRC)≈UCC/(β

RC)時，三極管處于放大狀態(tài)（2）當IB>IBS時，三極管處于飽和狀態(tài)3、當只有IC已知時：（1）當UCE=UCC-ICRC>UCES時，三極管處于放大狀態(tài)（2）當0<UCE≤UCES時，三極管處于飽和狀態(tài)硅0.7V鍺0.2V三極管狀態(tài)電流判斷條件說明1、當IB、IC均已知時：硅0.7V鍺0.2V三極管狀態(tài)電流74UccRccbeUbbRbReUCE射極無電阻時：UCE=UCC-ICRC射極有電阻時：UCE=UCC-ICRC-IERE≈UCC-IC(RC+RE)則此時的IBS=(UCC-UCES)/β(RC+RE)≈UCC/β(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？UccRccbeUbbRbReUCE射極無電阻時：射極有電阻75例2.NPN型接法如下。UBE=0.7V，分析電路中三極管處于何種工作狀態(tài)Rb+UccRccbe（a）Rb=100kΩ,Rc=2kΩ,β=40,Ucc=5V因為IB<IBS，所以三極管處在放大狀態(tài)例2.NPN型接法如下。UBE=0.7V，分析電路中三極管76例2.NPN型接法如下。UBE=0.7V，分析電路中三極管處于何種工作狀態(tài)Rb+UccRccbe（b）Rb=20kΩ,Rc=2kΩ,β=100,Ucc=5V因為IB>IBS，所以三極管處在飽和狀態(tài)例2.NPN型接法如下。UBE=0.7V，分析電路中三極管77例2.NPN型接法如下。UBE=0.7V，分析電路中三極管處于何種工作狀態(tài)（c）Rb=30kΩ,Rc=2.5kΩ,β=35,Ucc=5V,Ui=0V或3VUi=3V，IB>IBS，故三極管處在飽和狀態(tài)Ui=0V，發(fā)射結無正偏，故三極管截止Ui=3VRb+UccRccbeUi例2.NPN型接法如下。UBE=0.7V，分析電路中三極781.3.3半導體三極管的基本組態(tài)和特性曲線共集電極接法，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)1.3.3半導體三極管的基本組態(tài)和特性曲線共集電極接法，集79三極管共射輸入特性曲線研究共射電路輸入端IB和UBE的關系。一般來說，IB和UBE的關系就是一個PN結的特性曲線關系。UCE=0V時，三極管飽和，IB較大。UCE≥1V時，三極管放大狀態(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)204060800.40.8uCE1V1.共發(fā)射極輸入特性曲線三極管共射輸入特性曲線研究共射電路輸入端IB和UBE的關系。80截止區(qū)：發(fā)射結反偏，集電結反偏。IB=0

,uBE<0,uCE>uBE。IB=020A40A60A80A100AUCE(V)369121234IC(mA)2.共發(fā)射極輸出特性曲線放大區(qū)：發(fā)射結正偏，集電結反偏。uBE>0且uCE≥uBE。IC=IB，0<IB

<IBS飽和區(qū)：發(fā)射結正偏，集電結正偏。uBE

>0

，uCEuBE。IC<IB。IB≥IBS截止區(qū)：發(fā)射結反偏，集電結反偏。IB=0,uBE<0811.3.4半導體三極管的主要電參數(shù)1.直流參數(shù)共射直流放大系數(shù)共基直流放大系數(shù)極間反向電流ICBO：發(fā)射極開路，集電結的反向飽和電流ICEO：基極開路，集電極與發(fā)射極間穿透電流2.交流參數(shù)共射交流放大系數(shù)共基交流放大系數(shù)1.3.4半導體三極管的主要電參數(shù)1.直流參數(shù)823.極限參數(shù)極間反向擊穿電壓U(BR)EBO，U(BR)CBO，U(BR)CEO最大集電極耗散功率PCM=iCuce最大集電極電流ICM，即使值明顯減小的iC3.極限參數(shù)83例1-6某三極管的極限參數(shù)PCM=150mW，ICM=100mA，UBRCEO=30V。問：（1）若工作電壓UCE=10V，求工作電流IC的最大值？（2）若工作電壓UCE=1V，求IC的最大值？（3）若工作電流IC=1mA，求工作電壓UCE最大值？解：三極管的三個極限參數(shù)在使用中均不能超過。（1）因為PCM=ICUCE=150mW，當UCE=10V時，IC=15mA即為此時所允許的最大值。（2）當UCE=10V時，僅從功率的角度考慮，工作電流可達IC=150mA。但考慮極限參數(shù)，故IC=100mA即為此時所允許的最大值。（3）當IC=1mA時，僅從功率的角度考慮，可有UCE=150V。但考慮到UBRCEO參數(shù)，故UCE=30V即為此時所允許的最大值。例1-6某三極管的極限參數(shù)PCM=150mW，ICM=10841.3半導體三極管結構放大、飽和、截止的三種工作狀態(tài)電流放大原理三種組態(tài)共射組態(tài)的輸入和輸出特性曲線工作狀態(tài)的判定思考習題18、201.3半導體三極管思考習題18、2085第1章半導體器件1.1半導體器件的基礎知識1.2半導體二極管1.3半導體三極管1.4場效應管第1章半導體器件86場效應晶體三極管簡稱場效應管（FET）：

場效應管分為：結型場效應管（JFET）和絕緣柵型場效應管（IGFET）。是一種通過改變半導體內的電場實現(xiàn)電流控制作用的半導體器件。它除了具有與雙極型晶體管相同的體積小、重量輕、壽命長等特點外，還具有輸入阻抗高（107～1015）、噪聲低、溫度穩(wěn)定好、抗輻射能力強、工藝簡單等優(yōu)點，特別適用于制造大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路。1.4場效應管場效應晶體三極管簡稱場效應管（FET）：1.4場效應管87場效應管和雙極型晶體管的重要區(qū)別是：

雙極型晶體管是通過基極或發(fā)射極電流實現(xiàn)對集電極電流的控制，參與導電的有兩種載流子即多數(shù)載流子和少數(shù)載流子所以叫做“電流控制型”器件或“雙極型”器件。而場效應管是靠電場效應控制漏極電流的