三极管

补充讲义 晶体管的基本原理 2.1 双极型晶体管的构成和特点 2.2 晶体管内部载流子的运动 2.3 晶体管的特性曲线 2.4 晶体管的主要参数 2.5 共发射极放大电路 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 1 电路与电子线路基础 1 2 2.1 双极型晶体管(BJT)的构成和特点 又称半导体三极管、晶体三极管，或简称晶体管。 三极管有两种类型：NPN 型和 PNP 型。 主要以 NPN 型为例进行讨论。 普通开关管 高频放大管(贴片) 中高频放大管 三极管内有两种载流子(自由电子和空穴)参与导电， 故称为双极型三极管 (Bipolar Junction Transistor)。 电路与电子线路基础 1 3 三极管结构示意图和符号 NPN 型 e c b 符号 集电区 集电结 基区 发射结 发射区 集电极 c 基极 b 发射极 e N N P 一、晶体管的结构及类型 电路与电子线路基础 1 4 集电区 集电结 基区 发射结 发射区 集电极 c 发射极 e 基极 b c b e 符号 N N P P N 三极管结构示意图和符号 (b)PNP 型 电路与电子线路基础 1 5 NPN型 PNP型 基区： 发射区：发射载流子 集电区：收集载流子 传送和控制载流子 电流控制的电流源 电路与电子线路基础 1 6 二、晶体管的电流放大作用 以 NPN 型三极管为例讨论 c N N P e b b e c 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面看 三极管若实 现放大，必须从 三极管内部结构 和外部所加电源 的极性来保证。 不具备 放大作用 电路与电子线路基础 1 7 三极管内部结构 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 ： N N P e b c N N N P P P 1. 发射区高掺杂。 2. 基区做得很薄。通常只有 几微米到几十微米，而且掺杂较 少。 三极管放大的外部条件：外加电源的极性应使发射 结处于正向偏置状态，而集电结处于反向偏置状态。 3. 集电结面积大。 电路与电子线路基础 1 8 b e c Rc Rb 2.2 晶体管内部载流子的运动 I E IB 发射区的电子越过发射结扩散 到基区，基区的空穴扩散到发射区— 形成发射极电流 IE (基区多子数目较 少，空穴电流可忽略)。 电子到达基区，少数与空穴复合形 成基极电流 Ibn，复合掉的空穴由 VBB 补充。 多数电子在基区继续扩散，到达集 电结的一侧。 晶体管内部载流子的运动 1）发射结加正向电压，扩散运动 形成发射极电流 2）扩散到基区的自由电子与空 穴的复合运动形成基极电流 电路与电子线路基础 1 9 b e c I E I B Rc Rb 3）集电结加反向电压，漂 移运动形成集电极电流Ic I C 另外，集电区和基区的少子 在外电场的作用下将进行漂 移运动而形成反向饱和电流， 用ICBO表示。 ICBO 晶体管内部载流子的运动 集电结反偏，有利于收集 基区扩散过来的电子而形成 集电极电流 Icn。 其能量来自外接电源VCC。 2.2 晶体管内部载流子的运动 电路与电子线路基础 1 10 b e c e Rc Rb 一、晶体管的电流分配关系 IEp ICBO IC IB IEn IBn ICn IC = ICn + ICBO IE = ICn + IBn + IEp = IEn+ IEp IB =IEP+ IBN－ICBO IE =IC+IB 晶体管内部载流子的运动与外部电流 电路与电子线路基础 1 11 二、晶体管的电流放大系数 Cn C CBO Bn B CBO I I I I I I      (1 )C B CBO B CEOI I I I I       整理可得： ICBO 称反向饱和电流 ICEO 称穿透电流 1、共射直流电流放大系数 C BI I 1E C B BI I I I   （ ） 2、共射交流电流放大系数 C B i i       VCC Rb + VBB C1 T IC IB C2 Rc + 共发射极接法 基区每复合一个电子就有𝛽 个 电子扩散到集电极去， 一般𝛽 在（20, 200）之间。 电路与电子线路基础 1 12 3、共基直流电流放大系数 Cn En I I   CBOECBOCnC IIIII        1      1 或 4、共基交流电流放大系数 E C Δ Δ i i  直流参数 与交流参数 、  的含义是不同的，但 是，对于大多数三极管来说， 与 ，  与 的数值却差别 不大，计算中，可不将它们严格区分。 、   5. 与的关系 IC IE + C2 + C1 VEE Re VCC Rc 共基极接法 描述扩散到集电区的电流和发射区 注入基区电流的关系。 当𝛽 （20, 200），𝜶 （0.95, 0.995） = 𝐼𝐶 − 𝐼𝐶𝐵𝑂 𝐼𝐸 < 1 电路与电子线路基础 1 13 2.3 晶体管的共射特性曲线 IB=f(VBE) VCE=const (2) 当VCE≥1V时， VCB= VCE - VBE>0，集电结已进入反偏 状态，开始收集电子，基区复合减少，在同样的VBE下 IB 减小，特性曲线右移。 (1) 当VCE=0V时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。 一、输入特性曲线 VCE = 0V VCE  1V vBE /V + - b c e 共射极放大电路 VBB VCC vBE iC iB + - vCE 电路与电子线路基础 1 14 饱和区：IC明显受VCE控制的区域， 该区域内，一般VCE＜0.7V(硅管)。 此时，发射结正偏，集电结正偏或 反偏电压很小。 IC = f(VCE)IB=const 二、输出特性曲线 输出特性曲线的三个区域: 截止区：IC接近零的区域， 相当IB = -ICBO的曲线的下 方。此时， VBE小于死区 电压，集电结反偏。 放大区：IC平行于VCE轴 的区域，曲线基本平行等 距。此时，发射结正偏， 集电结反偏。 电路与电子线路基础 1 15 三极管工作状态的判断 例1：测量某NPN型BJT各电极对地的电压值如下，试 判别管子工作在什么区域？ （1） VC ＝6V VB ＝0.7V VE ＝0V （2） VC ＝6V VB ＝4V VE ＝3.6V （3） VC ＝3.6V VB ＝4V VE ＝3.4V 解： 原则： 正偏 反偏 反偏 集电结 正偏 正偏 反偏 发射结 饱和 放大 截止 对NPN管而言，放大时VC ＞ VB ＞ VE 对PNP管而言，放大时VC ＜ VB ＜VE （1）放大区 （2）截止区 （3）饱和区 电路与电子线路基础 1 16 三极管的参数分为三大类: 直流参数、交流参数、极限参数 一、直流参数 1.共发射极直流电流放大系数 2.4 晶体管的主要参数 2.共基直流电流放大系数：  E C I I  3.集-基极间反向饱和电流：ICBO 集-射极间的反向电流，集电极穿透电流：ICEO ICEO=（1+ ）ICBO  Cn C CBO Bn B CBO I I I I I I      电路与电子线路基础 1 17 二、交流参数 1.共发射极交流电流放大系数  =iC/iBvCE=const 2. 共基极交流电流放大系数α α=iC/iE vCB=const 3.结电容 发射结电容Cbe，集电结电容Cbc 会影响晶体管的频率特性。 电路与电子线路基础 1 18 3.最大集电极耗散功率 PCM PCM= ICVCE 三、 极限参数 2.最大集电极电流 ICM 1. 反向击穿电压  VCBO——发射极开路时，集电结反向击穿电压。  VEBO——集电极开路时，发射结的反向击穿电压。  VCEO——基极开路时，集电极和发射极间的击穿电压。 几个击穿电压有如下关系 VCBO＞VCEO＞VEBO iC增加时，β下降，ICM为β下降到正常值2/3时的iC iC >> ICM时，管子不致损坏，但β明显下降，不利于线性应用 与管芯 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 、大小，散热条件和环境温度有关 超过PCM，结温升高，性能下降，甚至烧坏 电路与电子线路基础 1 19 由PCM、 ICM和VCEO在输出特性曲线上可以确 定过损耗区、过电流区和击穿区。 输出特性曲线上的过损耗区和击穿区 PCM= iCvCE V(BR) CEO VCE/V 晶体管的安全工作区 电路与电子线路基础 1 20 四、温度对晶体管特性及参数的影响 1、温度对BJT参数的影响 温度每升高10℃， ICBO增加约一倍。 反之，当温度降低时ICBO减少。 硅管的ICBO比锗管的小得多。 (1) 温度对ICBO的影响 (2) 温度对 的影响 温度每升高1℃，  值约增大0.5%~1%。 (3) 温度对反向击穿电压V(BR)CBO、V(BR)CEO的影响 温度升高时，V(BR)CBO和V(BR)CEO都会有所提高。 电路与电子线路基础 1 21 四、温度对晶体管特性及参数的影响 2、温度对输入特性的影响 温度升高时正向特性左移， 反之右移 60 40 20 0 0.4 0.8 I / mA v / V 温度对输入特性的影响 200 600 3、温度对输出特性的影响 温度升高将导致 IC 增大 iC vCE O iB 200 600 温度对输出特性的影响 电路与电子线路基础 1 22 小结 1. BJT放大电路三个电流关系： IE =IC+IB C BI I 1E BI I （ ）2. BJT的输入、输出特性曲线： vCE = 0V vCE  1V vBE /V 3. BJT工作在放大区的条件： 发射结正偏，集电结反偏 电路与电子线路基础 1 23 2.5 共发射极放大电路分析 电路与电子线路基础 1 24 1. 静态(直流工作状态) 输入信号vi＝0时， 放大电路的工作状态称 为静态或直流工作状态。 直流通路 b B EQB B B Q R VV I   BQCEOBQCQ βIIβII  VCEQ=VCC－ICQRc 电路与电子线路基础 1 25 静态工作点的图解分析 采用图解法分析静态工作点，必须已知三极管的输入 输出特性曲线。 共射极放大电路 电路与电子线路基础 1 26  列输入回路方程  列输出回路方程（直流负载线） VCE=VCC－iCRc  首先，画出直流通路 直流通路 bBBBBE RiV v 电路与电子线路基础 1 27  在输出特性曲线上，作出直流负载线 VCE=VCC－iCRc，与IBQ曲 线的交点即为Q点，从而得到VCEQ 和ICQ。  在输入特性曲线上，作出直线 ，两线的交点 即是Q点，得到IBQ。 bBBBBE RiV v 电路与电子线路基础 1 28 共射极放大电路 放大电路如图所示。已知BJT的 ß=80， Rb=300k ， Rc=2k， VCC= +12V，求： （1）放大电路的Q点。此时BJT工作在哪个区域？ （2）当Rb=100k时，放大电路的Q点。此时BJT 工作在哪个区域？（忽略BJT的饱和压降） 解：（1） μA40 300k 2V1 b BECC BQ      R VV I （2）当Rb=100k时， 3.2mAμA4080BQCQ  II  5.6V3.2mA2k-V12CQcCCCEQ  IRVV 静态工作点为Q（40A，3.2mA，5.6V），BJT工作在放大区。 其最小值也只能为0，即IC的最大电流为： μA120 100k 2V1 b CC BQ    R V I mA6.9μA12080BQCQ  II  V2.79.6mA2k-V12CQcCCCEQ  IRVV mA6 2k 2V1 c CESCC CM      R VV I CMBQ II 由于 ，所以BJT工作在饱和区。 VCE不可能为负值， 此时，Q（120uA，6mA，0V）， 例2 电路与电子线路基础 1 29 2. 动态 输入正弦信号vs后，电路 将处在动态工作情况。此时， BJT各极电流及电压都将在静 态值的基础上随输入信号作相 应的变化。 交流通路 电路与电子线路基础 1 30  根据vs的波形，在BJT的输入特性曲线图上画出vBE 、 iB 的 波形 动态工作情况的图解分析 ωtsinsms Vv bBsBBBE RiV  vv 电路与电子线路基础 1 31  根据iB的变化范围在输出特性曲线图上画出iC和vCE 的波形 cCCCCE RiV v 电路与电子线路基础 1 32 3. 静态工作点对波形失真的影响 截止失真的波形 电路与电子线路基础 1 33 饱和失真的波形 3. 静态工作点对波形失真的影响