半导体三极管.ppt
3.1 半导体三极管(BJT),一、基本结构,基极,发射极,集电极,NPN型,PNP型,基区：较薄，掺杂浓度低,集电区：面积较大,发射区：掺 杂浓度较高,发射结,集电结,二、 电流放大原理,VBB,RB,VCC,进入P区的电子少部分与基区的空穴复合，形成电流IBN ，多数扩散到集电结。,发射结正偏，发射区电子不断向基区扩散，形成发射结电子扩散电流IEN。,VBB,RB,VCC,集电结反偏，有少子形成的反向电流ICBO。,从基区扩散来的电子作为集电结的少子，漂移进入集电结而被收集，形成ICN。,IB=IBN-ICBOIBN,VBB,RB,VCC,内部载流子传输过程演示,电路符号,箭头方向表示发射结加正偏时的实际电流方向,晶体三极管又称双极性器件，是电流控制型器件，其主要作用是放大电信号。,IB,IE,IC,IB,IE,IC,三种连接方式,共发射极接法、共集电极接法、共基极接法,无论哪种连接方式，要使BJT有放大作用，都必须保证发射结正偏、集电结反偏，其内部的载流子传输过程相同。,ICN与IBN之比称为共射直流电流放大倍数,ICN与IE之比称为共基极直流电流放大倍数,电流传输方程,因 1, 所以 1,注意: 1、只有三极管工作在放大模式，上述基本关系式才成立,2、上述电流分配基本关系式与组态无关,3、在一定的电流范围内，与为常数，则IC与IE，IC与IB之间成线性控制关系。,电流传输方程,三、特性曲线（共射电路）,IC,V,VCE,VBE,RB,IB,VCC,VBB,实验线路,A,1.输入特性曲线,工作压降： 硅管vBE0.60.7V 锗管vBE0.20.3V,结论：三极管输入特性与二极管相似,但vCE增大时，曲线略向右移,若忽略vCE的影响，三极管的输入端可近似用二极管表示,iC(mA ),此区域满足IC=IB称为线性区（放大区）。,当VCE大于一定的数值时，IC只与IB有关，IC=IB。,2.输出特性曲线,（NPN） VBE 0.7V VCE 0.3V,（PNP） VBE - 0.7V VCE -0.3V,此区域中vCEvBE,集电结正偏，iBiC，vCE0.3V称为饱和区。,（NPN） VBE 0.7V VCE 0.3V,（PNP） VBE -0.7V VCE -0.3V,此区域中 : iB=0,iC=ICEO,vBE 死区电压，称为截止区。,（NPN） VBE 0.7V,（PNP） VBE -0.7V,共射输出特性演示,输出特性三个区域的特点:,放大区：发射结正偏，集电结反偏。 即： iC=iB , 且 IC = IB,(2) 饱和区：发射结正偏，集电结正偏。 即：vCEvBE ， iBiC，vCES0.3V,(3) 截止区： vBE 死区电压， iB=0 ， iC=ICEO 0,例： =50， VCC =12V， RB =70k， RC =6k 当VBB = -2V，2V，5V时， 晶体管的静态工作点Q位 于哪个区？,当VBB =-2V时：,IB=0 ， IC=0,ICS临界饱和电流：,Q位于截止区,IC ICS (2mA) ， Q位于放大区。,VBB =2V时：,例： =50， VCC =12V， RB =70k， RC =6k 当VBB = -2V，2V，5V时， 晶体管的静态工作点Q位 于哪个区？,VBB =5V时:,例： =50， VCC =12V， RB =70k， RC =6k 当VBB = -2V，2V，5V时， 晶体管的静态工作点Q位 于哪个区？,IC ICS(2 mA)， Q位于饱和区。(实际上，此时IC和IB 已不是的关系）,四、主要参数,共射直流电流放大倍数：,1. 电流放大倍数,共基极直流电流放大倍数:,工作于动态的三极管，真正的信号是叠加在直流上的交流信号。基极电流的变化量为IB，相应的集电极电流变化为IC，则交流电流放大倍数为：,共基极交流电流放大系数定义为：,2.集-基极反向截止电流ICBO,ICBO是集电结反偏由少子的漂移形成的反向电流，受温度的变化影响。,B,E,C,N,N,P,ICBO进入N区，形成IBN。,根据放大关系，由于IBN的存在，必有电流IBN。,集电结反偏有ICBO,3. 集-射极反向截止电流ICEO,ICEO受温度影响很大，当温度上升时，ICEO增加很快，所以IC也相应增加。三极管的温度特性较差。,4.集电极最大电流ICM,集电极电流IC上升会导致三极管的值的下降，当值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为ICM。,5.集-射极反向击穿电压,当集-射极之间的电压VCE超过一定的数值时，三极管就会被击穿。手册上给出的数值是25C、基极开路时的击穿电压V(BR)CEO。,6. 集电极最大允许功耗PCM,集电极电流IC 流过三极管， 所发出的焦耳 热为：,PC =ICVCE,必定导致结温 上升，所以PC 有限制。,PCPCM,ICVCE=PCM,安全工作区,晶体三极管的温度特性,1 对VBE（on）的影响 温度每升高1ºC， VBE（on）减小2-2.5mv 2 对ICBO的影响 温度每升高10ºC， ICBO 增大一倍 3 对 的影响 温度每升高1ºC， 增大0.51 最终使IC随温度升高而增大,PNP型三极管，要保证发射结正偏，集电结反偏，外加电源极性应与NPN管相反。,PNP型三极管,NPN型三极管,注意：,晶体三极管的型号,国家标准对半导体晶体管的命名如下: 3 D G 110 B,第二位：A锗PNP管、B锗NPN管、 C硅PNP管、D硅NPN管,第三位：X低频小功率管、D低频大功率管、 G高频小功率管、A高频大功率管、K开关管,用字母表示材料,用字母表示器件的种类,用数字表示同种器件型号的序号,用字母表示同一型号中的不同规格,三极管,思考：试判断三极管的工作状态,
