楊四軍武科大工程系電子電工《電子線路》ppt課件第2章 晶體三極管與場(chǎng)效應(yīng)管

第二章晶體三極管和場(chǎng)效應(yīng)管晶體三極管第一節(jié)課前知識(shí)準(zhǔn)備1.了解晶體三極管的結(jié)構(gòu)、分類(lèi)、符號(hào)和基本連接方式。2.掌握晶體三極管的放大條件（偏置和工藝條件）、放大作用和電流分配關(guān)系。3.理解晶體三極管的輸入特性曲線、輸出特性曲線（共發(fā)射極接法）及其三個(gè)工作區(qū)域的劃分。4.熟悉晶體三極管的工作電壓。5.理解晶體三極管的主要參數(shù)。6.掌握晶體三極管的工作狀態(tài)的判別?！究季V要求】【考點(diǎn)解讀】

必考點(diǎn)：三極管工作狀態(tài)的判別、電流分配關(guān)系和主要參數(shù)。

重難點(diǎn)：三極管工作狀態(tài)的判別、電流分配關(guān)系和極限參數(shù)。

1.晶體三極管的結(jié)構(gòu)

晶體三極管的結(jié)構(gòu)如圖2-1-1所示?！局R(shí)清單】

(1)三個(gè)區(qū)：發(fā)射區(qū)、基區(qū)、集電區(qū)。

(2)三個(gè)極：發(fā)射極e、基極b、集電極c。

(3)兩個(gè)PN結(jié)：發(fā)射結(jié)、集電結(jié)。

2.晶體三極管的符號(hào)

晶體三極管的符號(hào)如圖2-1-2所示。

3.晶體三極管的分類(lèi)

晶體三極管的分類(lèi)見(jiàn)表2-1-1。表2-1-1晶體三極管的分類(lèi)

4.三極管的工作電壓和基本連接方式

(1)工作電壓：

三極管工作在放大區(qū)時(shí)，通常在它的發(fā)射結(jié)加正向電壓，集電結(jié)加反向電壓。加在基極和發(fā)射極之間的偏置電壓，一般硅管在0.5~0.8V，鍺管在0.1~0.3V。加在集電極和基極之間的電壓一般是幾伏到幾十伏。

(2)基本連接方式：

三極管在電路中的基本連接方式有共發(fā)射極、共基極和共集電極三種，如圖2-1-3所示。5.晶體三極管的放大條件

(1)工藝條件（內(nèi)部條件）：①發(fā)射區(qū)摻雜濃度較大，以利于發(fā)射區(qū)向基區(qū)發(fā)射載流子。②基區(qū)很薄，摻雜少，載流子易于通過(guò)。③集電區(qū)比發(fā)射區(qū)體積大且摻雜少，以利于收集載流子。

(2)偏置條件（外部條件）：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。6.晶體三極管的電流放大作用基極電流IB的微小變化將引起集電極電流IC的較大變化。三極管實(shí)質(zhì)上是一個(gè)以基極小電流控制集電極大電流的半導(dǎo)體器件。電流放大能力通常用電流放大系數(shù)表示：

(1)共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)。

(2)共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)。一般情況下，。若考慮穿透電流，則。7.三極管內(nèi)的電流分配關(guān)系三極管內(nèi)的電流分配關(guān)系為IE=IB+IC，其中IB最小，IE最大。8.三極管的主要參數(shù)

(1)共發(fā)射極電流放大系數(shù)：β和。

(2)極間反向飽和電流：①集電極—基極反向飽和電流ICBO。②集電極—發(fā)射極反向飽和電流ICEO（又稱(chēng)穿透電流）。ICEO和ICBO的關(guān)系為ICEO=（1+β）ICBO。

(3)極限參數(shù):①集電極最大允許電流ICM：正常時(shí)IC≤ICM，否則將導(dǎo)致三極管β下降。②集電極最大允許耗散功率PCM：正常時(shí)PC≤PCM，否則將導(dǎo)致三極管燒毀。③集電極—發(fā)射極間反向擊穿電壓U(BR)CEO：正常時(shí)UCE≤U(BR)CEO，否則將導(dǎo)致三極管被擊穿。9.三極管參數(shù)隨溫度變化的情況10.三極管的輸入特性曲線對(duì)于每一個(gè)固定的UCE的值，IB會(huì)隨UBE變化。如圖2-4-1所示為某共發(fā)

射極NPN型三極管的輸入特性曲線。

(1)三極管的輸入特性曲線是非線性的。

(2)在UBE小于某值（圖2-1-4中M點(diǎn)的電壓值）時(shí)，IB=0，三極管截止。

(3)在UBE大于某值（圖2-1-4中M點(diǎn)的電壓值）后，產(chǎn)生IB，三極管導(dǎo)通。

(4)圖2-1-4中M點(diǎn)電壓稱(chēng)為門(mén)檻電壓，通常硅管約為0.5V，鍺管約為0.2V；N點(diǎn)電壓稱(chēng)為導(dǎo)通電壓，通常硅管約為0.7V，鍺管約為0.3V。11.三極管的輸出特性曲線對(duì)于每一個(gè)固定的IB值，IC和UCE對(duì)應(yīng)值的關(guān)系如圖2-1-5所示。

(1)三個(gè)工作區(qū)：截止區(qū)、放大區(qū)、飽和區(qū)。

(2)三個(gè)工作區(qū)的偏置條件及特點(diǎn)：見(jiàn)表2-1-2。表2-1-2三個(gè)工作區(qū)的偏置條件及特點(diǎn)根據(jù)偏置條件，可知三種工作狀態(tài)下各極電位的關(guān)系，詳見(jiàn)表2-1-3。表2-1-3三種工作狀態(tài)下各極電位的關(guān)系

12.三極管的簡(jiǎn)易測(cè)試——NPN型/PNP型的判別及基極的判別

(1)用萬(wàn)用表R×1k或R×100擋測(cè)三極管極間電阻。

(2)方法：將萬(wàn)用表一表筆接三極管某一管腳，另一表筆分別接另外兩個(gè)管腳，測(cè)試極間電阻，如圖2-1-6所示。

①如果黑表筆接三極管某一管腳，紅表筆分別接另外兩個(gè)管腳時(shí)，測(cè)得的阻值都很小，則可判定該三極管為NPN型，且黑表筆所接的管腳是基極。

②如果紅表筆接三極管某一管腳，黑表筆分別接另外兩個(gè)管腳時(shí)，測(cè)得的阻值都很小，則可判定該三極管為PNP型，且紅表筆所接的管腳是基極。課堂全程導(dǎo)學(xué)

例題：（2013年高考題）現(xiàn)測(cè)得放大電路中某晶體管的兩個(gè)電極的電流情況如圖2-1-7所示，則該晶體管的電流放大系數(shù)β為

，該晶體管的類(lèi)型為

（填“PNP型”或“NPN型”）。

【分析】根據(jù)晶體管電流分配關(guān)系判斷管腳和管型是?？嫉闹R(shí)點(diǎn)。當(dāng)已知兩個(gè)極電流的大小和方向時(shí)，根據(jù)IE=IB+IC，可求出另外一個(gè)極電流的大小和方向。根據(jù)三個(gè)極電流的大小關(guān)系（IE＞IC＞IB），可判斷管腳；根據(jù)發(fā)射極電流的方向，可判斷管型?！窘獯稹繄D中兩極電流一個(gè)流入5.1mA，一個(gè)流出100μA，根據(jù)IE=IB+IC，可知另一極電流的方向?yàn)榱鞒?，大小?.1mA-0.1mA=5mA。三極中電流5.1mA最大，為發(fā)射極；100μA最小，為基極；5mA為集電極。由于發(fā)射極電流5.1mA為流入，因此為PNP型管。另外，β≈IC/IB=5/0.1=50。

例題2：（2011年高考題）如圖2-1-8所示，各晶體管工作正常，無(wú)損壞,測(cè)得電路中四個(gè)三極管各極對(duì)地的電壓如圖示，則VT1、VT2、VT3、VT4分別工作在（）

A.放大區(qū)、放大區(qū)、飽和區(qū)、截止區(qū)

B.放大區(qū)、截止區(qū)、飽和區(qū)、截止區(qū)

C.放大區(qū)、截止區(qū)、飽和區(qū)、放大區(qū)

D.飽和區(qū)、截止區(qū)、放大區(qū)、放大區(qū)

【分析】通?？筛鶕?jù)三極管發(fā)射結(jié)、集電結(jié)的偏置情況判斷其工作狀態(tài)。

【解答】VT1為NPN型，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏,所以工作在放大區(qū)；VT2為PNP型，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，所以工作在放大區(qū)；VT3為NPN型，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏，所以工作在飽和區(qū)；VT4為NPN型，發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏，所以工作在截止區(qū)。因此，答案為A。

例題3：（2015年高考題）處于放大狀態(tài)的三極管的3個(gè)引腳電位分別為：①腳5V，②腳5.7V，③腳2V。由此可判斷該三極管的管型為

（填“NPN型”或“PNP型”），③腳為

極?！痉治觥勘绢}需要根據(jù)三極管在放大條件下各極電位關(guān)系判別管腳及管型。(1)判別管腳：

NPN型：VC＞VB＞VE；PNP型：VC＜VB＜VE。因此，無(wú)論是NPN型還是PNP型，電位居中的都是基極。由于|UBE|≈0.7V/0.3V，因此，電位與基極相差0.7V或0.3V左右的為發(fā)射極，剩下的一極則為集電極。(2)判別管型：若集電極電位最高，則為NPN型；若集電極電位最低，則為PNP型。

【解答】因?yàn)?.7V>5V>2V，

所以電位居中的5V對(duì)應(yīng)的①腳為基極。

又因?yàn)?.7V與基極5V相差0.7V，

所以5.7V對(duì)應(yīng)的②腳為發(fā)射極，剩下2V對(duì)應(yīng)的③腳為集電極。

由于集電極電位2V最低，

故該管為PNP型。

訓(xùn)練1：如圖2-1-9所示為測(cè)得的某放大電路中三極管的三極電流，由此可判定a、b、c三極的順序和管型分別為（C）

A.c、e、b；NPN型B.c、b、e；PNP型

C.b、c、e；NPN型D.b、c、e；PNP型

訓(xùn)練2：下列選項(xiàng)中，工作在放大狀態(tài)的三極管是（A）

訓(xùn)練3：測(cè)得某放大電路中三極管的三個(gè)電極對(duì)地電位分別是V1＝-1.5Ｖ、V2＝-4Ｖ、V3＝-4.7Ｖ，則三個(gè)電極的順序和管型分別為（D

）

A.b、c、e;PNP型B.b、c、e;NPN型

C.c、b、e;PNP型D.c、b、e;NPN型

訓(xùn)練4：（2012年高考題）某三極管ICM=20mA，PCM=100mW，U（BR）CEO=20V,則當(dāng)UCE=1V時(shí)，IC應(yīng)不超過(guò)

20mA

；當(dāng)IC=2mA時(shí)，UCE=

20V

。場(chǎng)效應(yīng)管第二節(jié)課前知識(shí)準(zhǔn)備

1.了解結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管和絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理和特性曲線。

2.熟悉場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù)，并能根據(jù)轉(zhuǎn)移特性曲線和輸出特性曲線判別場(chǎng)效應(yīng)管的類(lèi)型。

必考點(diǎn)：根據(jù)轉(zhuǎn)移特性曲線和輸出特性曲線判別場(chǎng)效應(yīng)管的類(lèi)型。

重難點(diǎn)：判別場(chǎng)效應(yīng)管的類(lèi)型及求主要參數(shù)?！究季V要求】【考點(diǎn)解讀】

1.場(chǎng)效應(yīng)管的分類(lèi)

2.場(chǎng)效應(yīng)管的符號(hào)和極性

場(chǎng)效應(yīng)管的符號(hào)和極性見(jiàn)表2-2-1?！局R(shí)清單】表2-2-1場(chǎng)效應(yīng)管的符號(hào)和極性

3.場(chǎng)效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性曲線

場(chǎng)效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性曲線見(jiàn)表2-2-2。表2-2-2場(chǎng)效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性曲線

4.場(chǎng)效應(yīng)管的輸出特性曲線

場(chǎng)效應(yīng)管的輸出特性曲線見(jiàn)表2-2-3。表2-2-3場(chǎng)效應(yīng)管的輸出特性曲線5.場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù)

6.場(chǎng)效應(yīng)管與晶體三極管的比較場(chǎng)效應(yīng)管與晶體三極管在結(jié)構(gòu)和原理上都有所不同，表2-2-4是場(chǎng)效應(yīng)管與晶體三極管的比較。表2-2-4場(chǎng)效應(yīng)管與晶體三極管的比較

幾點(diǎn)說(shuō)明：

(1)場(chǎng)效應(yīng)管的特點(diǎn)：

①場(chǎng)效應(yīng)管具有輸入電阻高、噪聲小的特點(diǎn)。

②晶體三極管是利用基極電流去控制集電極電流的電流控制型器件；場(chǎng)效應(yīng)管是利用輸入電壓UGS的電場(chǎng)效應(yīng)來(lái)控制輸出電流ID的電壓控制型器件。

③晶體三極管中有兩種載流子（多子和少子）參與導(dǎo)電，是雙極型器件；在場(chǎng)效應(yīng)管中起主要作用的載流子始終是多數(shù)載流子，是單極型器件。

(2)耗盡型和增強(qiáng)型的劃分：

耗盡型與增強(qiáng)型的劃分依據(jù)是當(dāng)UGS=0時(shí)，ID是否為零。

耗盡型：當(dāng)UGS=0時(shí)，ID=IDSS。

增強(qiáng)型：當(dāng)UGS=0時(shí)，ID=0。

結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管屬于耗盡型。

(3)漏極和源極的調(diào)換：

結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管漏極與源極可以調(diào)換使用；MOS場(chǎng)效應(yīng)管如果襯底單獨(dú)引線，則漏極與源極可以調(diào)換使用；如果制造時(shí)已把源極與襯底連接在一起，則漏極與源極不能調(diào)換使用。課堂全程導(dǎo)學(xué)

例題1：（2013年高考題）已知某場(chǎng)效應(yīng)管的輸出特性曲線如圖2-2-1所示，則該場(chǎng)效應(yīng)管的類(lèi)型是（）

A.P溝道增強(qiáng)型B.N溝道增強(qiáng)型C.P溝道耗盡型D.N溝道耗盡型

【分析】本題要求學(xué)生能根據(jù)輸出特性曲線判別管子類(lèi)型。

【解答】因?yàn)閳D中UGS和UDS均為正值，因此，該管為N溝道增強(qiáng)型，答案為B。例題2：（2012年高考題）下列各特性曲線中，N溝道增強(qiáng)型MOS管的轉(zhuǎn)移特性曲線是