課題二晶體管及光電器件

課題二晶體管及光電器件第一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五14.5

晶體管第二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五14.5.1BJT的結(jié)構(gòu)簡介(1)基本結(jié)構(gòu)及符號NNP基極發(fā)射極集電極NPN型BECBECPNP型PPN基極發(fā)射極集電極符號：BECIBIEICBECIBIEICNPN型三極管PNP型三極管第三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五基區(qū)：最薄，摻雜濃度最低發(fā)射區(qū)：摻雜濃度最高發(fā)射結(jié)集電結(jié)BECNNP基極發(fā)射極集電極(2)結(jié)構(gòu)特點：集電區(qū)：面積最大BJT結(jié)構(gòu)第四頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五14.5.2電流分配和放大原理ICEBmAARBIBECmA––++IEIB(mA)IC(mA)IE(mA)00.020.040.060.080.10<0.0010.701.502.303.103.95<0.0010.721.542.363.184.05(1)BJT的作用第五頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五結(jié)論:2）IC

IB

，

IC

IE

靜態(tài)(直流)電流放大系數(shù):動態(tài)(交流)電流放大系數(shù):1）三電極電流關(guān)系IE=IB+IC3)當(dāng)IB=0(基極開路)時,IC=ICEO,很小接近于０。第六頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五(2)三極管放大的外部條件發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏

PNP發(fā)射結(jié)正偏VB<VE集電結(jié)反偏VC<VB從電位的角度看：

NPN

發(fā)射結(jié)正偏VB>VE集電結(jié)反偏VC>VB

第七頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五(3)內(nèi)部載流子傳輸過程（以NPN型為例）IB=IB’－ICBO

IE=IC+IB

IE＝IENReUEERcUCCIEICIC＝INC+ICBOIB內(nèi)部載流子傳輸動畫第八頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五３共集電極：集電極作為公共端，用CC表示；１共發(fā)射極：發(fā)射極作為公共端，用CE表示。２共基極：基極作為公共端，用CB表示。(4)三極管三種組態(tài)第九頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五發(fā)射極是輸入回路、輸出回路的公共端共發(fā)射極電路輸入回路輸出回路測量晶體管特性的實驗線路ICUBBmAAVUCEUBERBIBUCCV++––––++14.5.3特性曲線RC第十頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五(1)

輸入特性特點:非線性死區(qū)電壓：硅管0.5V，鍺管0.1V。正常工作時發(fā)射結(jié)電壓：NPN型硅管

UBE0.6~0.7VPNP型鍺管

UBE0.2~0.3V輸入特性曲線第十一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五(2)輸出特性IB=020A40A60A80A100A36iC(mA)1234uCE(V)9120放大區(qū)輸出特性曲線通常分三個工作區(qū)：(1)放大區(qū)放大區(qū)—曲線基本平行部分

條件：發(fā)射結(jié)正偏，

集電結(jié)反偏。

特點：

VCE較大

iC

=

iB

輸出特性曲線第十二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五IB=020A40A60A80A100A36iC(mA)1234uCE(V)9120（2）截止區(qū)條件：發(fā)射結(jié):反偏（或正偏壓小于Vth）

集電結(jié):反偏飽和區(qū)截止區(qū)（3）飽和區(qū)特點：iBiC

UCE較小深度飽和時，硅管UCES0.3V，鍺管UCES0.1V。條件：發(fā)射結(jié):正偏集電結(jié):正偏（或零偏）特點：iB

=0,iC=ICEO0ICEO第十三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五NPN、PNP型三極管分別處于放大區(qū)時，其三個極電位有何關(guān)系？思考題1第十四頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五測量BJT三個電極對地電位如圖所示，

試判斷BJT的工作區(qū)域？放大截止飽和思考題2第十五頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五晶體管三種工作狀態(tài)的電壓和電流(a)放大(b)截止(c)飽和+UBE>0

ICIB+UCE

UBC<0+IC0IB=0+UCEUCC

UBC<0++UBE

0

+UBE>

0

IB+UCE0

UBC>0+晶體三極管

當(dāng)晶體管飽和時，UCE

0，發(fā)射極與集電極之間如同一個開關(guān)的接通，其間電阻很??；當(dāng)晶體管截止時，IC

0，發(fā)射極與集電極之間如同一個開關(guān)的斷開，其間電阻很大，可見，晶體管除了有放大作用外，還有開關(guān)作用。第十六頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五例：下圖電路中，β=25，當(dāng)輸入電壓UI分別為3V，1V和-1V時，試問晶體管處于何種工作狀態(tài)？UIRb=10K?Rc=3KΩUcc(

6V)T第十七頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五14.5.4

主要參數(shù)1.電流放大系數(shù)，常用晶體管的

值在20~200之間。

只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)，與外加電壓無關(guān)。共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)

=IC/IBvCE=const共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)第十八頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五注意：1、反映了靜態(tài)（直流工作）時的電流放大特性

反映了動態(tài)（交流工作）時的電流放大特性2、理想三極管（輸出特性曲線平坦且各條曲線之間距離相等），可認(rèn)為第十九頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五2.極間反向電流

(1)集-基極反向截止電流ICBO

ICBO是由少數(shù)載流子的漂移運動所形成的電流，受溫度的影響大。溫度ICBOICBOA+–EC(2)集-射極反向截止電流(穿透電流)ICEOAICEOIB=0+–

ICEO受溫度的影響大。溫度ICEO，所以IC也相應(yīng)增加。三極管的溫度特性較差。第二十頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五3.極限參數(shù)：

(1)集電極最大允許電流ICM過流區(qū)IC

＞ICM時，管子性能將顯著下降，甚至?xí)p壞三極管。集電極電流IC上升會導(dǎo)致三極管的值的下降，當(dāng)

值下降到正常值的三分之二時的集電極電流即為ICM。第二十一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五(2)集電極最大允許損耗PCM集電結(jié)上允許損耗功率最大值。

PCM≈ICUCE

3.極限參數(shù)：

第二十二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五(3)反向擊穿電壓

U(BR)CEO——b開路時c、e間的擊穿電壓3.極限參數(shù)：

第二十三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五ICUCEICUCE=PCMICMU(BR)CEO安全工作區(qū)由三個極限參數(shù)可畫出三極管的安全工作區(qū)第二十四頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五例：設(shè)某三極管的極限參數(shù)：PCM=150mW，ICM=100mA，U（BR）CEO=30V，試問：

（1）若它的工作電壓UCE=10V,則工作電流IC最大不得超過多少？

（2）若工作電壓UCE=1V,則工作電流IC最大不得超過多少？

（3）若工作電流IC=1mA,則工作電壓UCE最大不得超過多少？第二十五頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五PCM=150mW，ICM=100mA，U（BR）CEO=30V，解：（1）∵PCM=ICUCE=150mW，當(dāng)UCE=10V時，IC=15mA，此即為IC允許的最大值。第二十六頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五PCM=150mW，ICM=100mA，U（BR）CEO=30V，解：（2）當(dāng)UCE=1V時，僅從功率的角度考慮，IC可達150mA，考慮到參數(shù)ICM，故IC=100mA即為此時允許的最大值。第二十七頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五PCM=150mW，ICM=100mA，U（BR）CEO=30V，解：（3）當(dāng)IC=1mA時，僅從功率的角度考慮，可有UCE=150V，考慮到參數(shù)U（BR）CEO

，∴UCE=30V，即為此時允許的最大值。第二十八頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五14.5.5溫度對晶體管參數(shù)的影響若TICBOICEO2.對UBE的影響：若T（1oC）UBE

(2.2mV)3.對的影響：若T（1oC）

（0.5%~1%

）1.對ICBO的影響：第二十九頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五1、BJT必須工作在安全工作區(qū)

2、要依使用要求：小功率還是大功率，低頻還是高頻，β值大小等要求3、注意對應(yīng)型號選用。4、要特別注意溫度對三極管的影響。14.5.6三極管的選擇及使用注意事項第三十頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五第三十一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五14.6光電器件概述主要產(chǎn)品有硅光敏二極管、硅光敏三極管、紅外發(fā)光二極管、光電開關(guān)、光電傳感器、光電位移傳感器。廣泛用于計算機、編碼器、計數(shù)器、測速表、紅外遙控器、消防煙霧探頭、偽鈔鑒別、光電自動控制等儀器設(shè)備。光電耦合，隔離作用；圖像顯示第三十二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五工作電流為2mA---10mA（＜20mA）工作電壓為1.5V-----3V發(fā)光二極管（正向電壓）常見有紅、綠、

黃三種顏色。主要用于顯示第三十三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五光電二極管（反向電壓）特點：

抗干擾能力強，傳輸信息量大、傳輸損耗小且工作可靠。在信號傳輸和存儲等環(huán)節(jié)中多用。第三十四頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五※光電晶體管

光電晶體管用入射光照度E的強弱來控制集電極電流。當(dāng)無光照時,集電極電流ICEO很小,稱為暗電流。當(dāng)有光照時,集電極電流稱為光電流。一般約為零點幾毫安到幾毫安。常用的光電晶體管有3AU,3DU等系列。(b)輸出特性曲線(a)符號E=0E1E3E4iCuCEOE2ICEOPCMCE第三十五頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五思考題

?1、可否用兩個二極管背靠背地相聯(lián)以構(gòu)