半導(dǎo)體三極管3

1、1會(huì)計(jì)學(xué)半導(dǎo)體三極管半導(dǎo)體三極管321.3.1 基本結(jié)構(gòu)、類型和符號(hào)基本結(jié)構(gòu)、類型和符號(hào)BECNNP基極基極發(fā)射極發(fā)射極集電極集電極NPN型型PNP集電極集電極基極基極發(fā)射極發(fā)射極BCEPNP型型一、結(jié)構(gòu)一、結(jié)構(gòu)3BECNNP基極基極發(fā)射極發(fā)射極集電極集電極基區(qū)：較薄，摻基區(qū)：較薄，摻雜濃度低雜濃度低集電區(qū)：集電區(qū)：面積較大面積較大發(fā)射區(qū)：摻發(fā)射區(qū)：摻雜濃度較高雜濃度較高三極管在制造時(shí)必須滿足以下條件：1、發(fā)射區(qū)摻雜濃度最大，它的作用是發(fā)射載流子。2、基區(qū)必須做得很?。ㄎ⒚准?jí)）摻雜濃度最小，它的作用是傳輸和控制載流子。3、集電區(qū)要做得體積最大，它的作用是收集載流子。4BECNNP基極基極發(fā)射極

2、發(fā)射極集電極集電極發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)集電結(jié)集電結(jié)二、類型二、類型有有PNP型和型和NPN型；硅管和鍺管；大功率管型；硅管和鍺管；大功率管和小功率管；高頻管和低頻管。和小功率管；高頻管和低頻管。5三、符號(hào)三、符號(hào)BECIBIEICNPN型三極管型三極管BECIBIEICPNP型三極管型三極管6uiuoCEBECBuiuoECBuiuo共發(fā)射極共發(fā)射極共集電極共集電極共基極共基極1.3.2 三極管的連接方式三極管的連接方式一、共發(fā)射極接法一、共發(fā)射極接法二、共集電極接法二、共集電極接法三、共基極接法三、共基極接法71.3.3 電流放大原理電流放大原理三極管正常放大外加電壓必須滿足：三極管正常放大外加電壓

3、必須滿足：1發(fā)射結(jié)外加正向電壓，即發(fā)射結(jié)外加正向電壓，即P區(qū)較區(qū)較N區(qū)為正。區(qū)為正。2集電結(jié)外加反向電壓，即集電結(jié)外加反向電壓，即P區(qū)較區(qū)較N區(qū)為負(fù)。區(qū)為負(fù)。正常放大時(shí)，正常放大時(shí)，NPN管集電極電位最高，基極電管集電極電位最高，基極電位次之，射極電位最低。位次之，射極電位最低。 即即 UC UB UE ；PNP管則反之，射極電位最高，基極電位次之，集電極管則反之，射極電位最高，基極電位次之，集電極電位最低。即電位最低。即 UE UB UC .8例題；測得工作在放大區(qū)的四個(gè)三極管，各電極對(duì)地電位如題表2-1-1，判斷是硅管還是鍺管，是PNP管還是NPN管，并標(biāo)出管腳e b c 填入表中9BEC

4、NNPUBBRBUCCIE基區(qū)空穴基區(qū)空穴向發(fā)射區(qū)向發(fā)射區(qū)的擴(kuò)散可的擴(kuò)散可忽略。忽略。IBE進(jìn)入進(jìn)入P區(qū)的電子區(qū)的電子少部分與基區(qū)的少部分與基區(qū)的空穴復(fù)合，形成空穴復(fù)合，形成電流電流IBE ，多數(shù)，多數(shù)擴(kuò)散到集電結(jié)。擴(kuò)散到集電結(jié)。發(fā)射結(jié)正發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射偏，發(fā)射區(qū)電子不區(qū)電子不斷向基區(qū)斷向基區(qū)擴(kuò)散，形擴(kuò)散，形成發(fā)射極成發(fā)射極電流電流IE。電流放大原理電流放大原理10BECNNPUBBRBUCCIE集電結(jié)反偏，有集電結(jié)反偏，有少子形成的反向少子形成的反向電流電流ICBO。ICBOIC=ICE+ICBO ICEIBEICE從基區(qū)擴(kuò)從基區(qū)擴(kuò)散來的電散來的電子作為集子作為集電結(jié)的少電結(jié)的少子，漂移子，

5、漂移進(jìn)入集電進(jìn)入集電結(jié)而被收結(jié)而被收集，形成集，形成ICE。一、載流子傳輸過程一、載流子傳輸過程 發(fā)射、復(fù)合、收集發(fā)射、復(fù)合、收集11IB=IBE-ICBO IBEIBBECNNPEBRBECIEICBOICEIC=ICE+ICBO ICEIBE二、各極電流關(guān)系二、各極電流關(guān)系12ICE與與IBE之比稱為電流放大倍數(shù)之比稱為電流放大倍數(shù)要使三極管能放大電流，必須使發(fā)射結(jié)正要使三極管能放大電流，必須使發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。偏，集電結(jié)反偏。BCCBOBCBOCBECEIIIIIIII三、電流放大系數(shù)三、電流放大系數(shù)三極管的放大作用有三個(gè)含義：三極管的放大作用有三個(gè)含義： 1）電流放大電流放大；

6、2）電壓放大電壓放大；3）功率放大功率放大（功率放大不是指能量放大）（功率放大不是指能量放大）131.3.4 特性曲線特性曲線ICmA AVVUCEUBERBIBUCCUBB 實(shí)驗(yàn)線路實(shí)驗(yàn)線路14一、一、輸入特性輸入特性UCE 1VIB( A)UBE(V)204060800.40.8工作壓降：工作壓降： 硅管硅管UBE 0.60.7V,鍺管鍺管UBE 0.20.3V。UCE=0VUCE =0.5V 死區(qū)電死區(qū)電壓，硅管壓，硅管0.5V，鍺，鍺管管0.2V。15二、二、輸出特性輸出特性IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A此區(qū)域滿此區(qū)域滿足

7、足IC= IB稱為線性稱為線性區(qū)（放大區(qū)（放大區(qū)）。區(qū)）。當(dāng)當(dāng)UCE大于一大于一定的數(shù)值時(shí)，定的數(shù)值時(shí)，IC只與只與IB有關(guān)有關(guān)，IC= IB。16IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A此區(qū)域中此區(qū)域中UCE UBE,集電結(jié)正偏，集電結(jié)正偏， IBIC，UCE 0.3V稱為飽和區(qū)。稱為飽和區(qū)。17IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A此區(qū)域中此區(qū)域中 : IB=0,IC=ICEO,UBEIC，UCE 0.3V (3) 截止區(qū)：截止區(qū)： UBE 死區(qū)電壓，死區(qū)電壓， IB=0 ， IC

8、=ICEO 0 19例例： =50， UCC =12V， RB =70k ， RC =6k 當(dāng)當(dāng)UBB = -2V，2V，5V時(shí)，時(shí)，晶體管工作于哪個(gè)區(qū)？晶體管工作于哪個(gè)區(qū)？當(dāng)當(dāng)USB =-2V時(shí)：時(shí)：ICUCEIBUBCRBUBBCBERCUBEmA2612maxCCCCRUIIB=0 ， IC=0IC最大飽和電流：最大飽和電流：Q位于截止區(qū)位于截止區(qū) 說明電源的習(xí)慣連接方式，說明電源的習(xí)慣連接方式，B、C共用電源共用電源20例：例： =50， UCC =12V， RB =70k ， RC =6k 當(dāng)當(dāng)USB = -2V，2V，5V時(shí)，時(shí)，晶體管工作于哪個(gè)區(qū)？晶體管工作于哪個(gè)區(qū)？IC ICm

9、ax (=2mA) ， Q位于放大區(qū)位于放大區(qū)。ICUCEIBUCCRBUSBCBERCUBEUSB =2V時(shí)：時(shí)：9mA01070702.RUUIBBESBB0.95mA9mA01050.IIBC21USB =5V時(shí)時(shí):例：例： =50， USC =12V， RB =70k ， RC =6k 當(dāng)當(dāng)USB = -2V，2V，5V時(shí)，時(shí)，晶體管工作于哪個(gè)區(qū)？晶體管工作于哪個(gè)區(qū)？ICUCEIBUSCRBUSBCBERCUBEQ 位于飽和區(qū)，此時(shí)位于飽和區(qū)，此時(shí)IC 和和IB 已不是已不是 倍的關(guān)系。倍的關(guān)系。mA061070705.RUUIBBESBBcmaxBI.I5m03mA061050mA2

10、cmaxcII221.3.5 主要參數(shù)主要參數(shù)前面的電路中，三極管的發(fā)射極是輸入輸出的前面的電路中，三極管的發(fā)射極是輸入輸出的公共點(diǎn)，稱為共射接法，相應(yīng)地還有共基、共公共點(diǎn)，稱為共射接法，相應(yīng)地還有共基、共集接法。集接法。共射共射直流電流放大倍數(shù)直流電流放大倍數(shù)：BCII_工作于動(dòng)態(tài)的三極管，真正的信號(hào)是疊加在工作于動(dòng)態(tài)的三極管，真正的信號(hào)是疊加在直流上的交流信號(hào)?；鶚O電流的變化量為直流上的交流信號(hào)?；鶚O電流的變化量為 IB，相應(yīng)的集電極電流變化為相應(yīng)的集電極電流變化為 IC，則則交流電流交流電流放大倍數(shù)放大倍數(shù)為：為：BIIC1. 電流放大倍數(shù)電流放大倍數(shù)和和 _23例：例：UCE=6V時(shí)時(shí)

11、：IB = 40 A, IC =1.5 mA； IB = 60 A, IC =2.3 mA。5 .3704. 05 . 1_BCII4004. 006. 05 . 13 . 2BCII在以后的計(jì)算中，一般作近似處理：在以后的計(jì)算中，一般作近似處理： =242.集集- -基極反向截止電流基極反向截止電流ICBO AICBOICBO是集是集電結(jié)反偏電結(jié)反偏由少子的由少子的漂移形成漂移形成的反向電的反向電流，受溫流，受溫度變化的度變化的影響。影響。25BECNNPICBOICEO= （1+ ）ICBO IBE IBEICBO進(jìn)入進(jìn)入N區(qū)，形成區(qū)，形成IBE。根據(jù)放大關(guān)系根據(jù)放大關(guān)系，由于，由于IBE

12、的的存在，必有電存在，必有電流流 IBE。集電結(jié)反集電結(jié)反偏有偏有ICBO3. 集集- -射極反向截止電流射極反向截止電流ICEOICEO受溫度影響受溫度影響很大，當(dāng)溫度上很大，當(dāng)溫度上升時(shí)，升時(shí)，ICEO增加增加很快，所以很快，所以IC也也相應(yīng)增加。相應(yīng)增加。三極三極管的溫度特性較管的溫度特性較差差。264.集電極最大電流集電極最大電流ICM集電極電流集電極電流IC上升會(huì)導(dǎo)致三極管的上升會(huì)導(dǎo)致三極管的 值的下降值的下降，當(dāng)，當(dāng) 值下降到正常值的三分之二時(shí)的集電極值下降到正常值的三分之二時(shí)的集電極電流即為電流即為ICM。5.集集-射極反向擊穿電壓射極反向擊穿電壓當(dāng)集當(dāng)集-射極之間的電壓射極之間

13、的電壓UCE超過一定的數(shù)值超過一定的數(shù)值時(shí)，三極管就會(huì)被擊穿。手冊(cè)上給出的數(shù)值是時(shí)，三極管就會(huì)被擊穿。手冊(cè)上給出的數(shù)值是25 C、基極開路時(shí)的擊穿電壓基極開路時(shí)的擊穿電壓U(BR)CEO。276. 集電極最大允許功耗集電極最大允許功耗PCM 集電極電流集電極電流IC 流過三極管，流過三極管， 所發(fā)出的焦耳所發(fā)出的焦耳 熱為：熱為：PC =ICUCE 必定導(dǎo)致結(jié)溫必定導(dǎo)致結(jié)溫 上升，所以上升，所以PC 有限制。有限制。PC PCMICUCEICUCE=PCMICMU(BR)CEO安全工作區(qū)安全工作區(qū)281.3.6溫度對(duì)三極管參數(shù)的影響溫度對(duì)三極管參數(shù)的影響n1、對(duì)、對(duì)的影響的影響n溫度升高，溫度

14、升高， 值增大。值增大。n2、對(duì)反向飽和電流、對(duì)反向飽和電流ICBO的影響的影響n溫度升高，溫度升高， ICBO增大。增大。n3、對(duì)發(fā)射結(jié)電壓、對(duì)發(fā)射結(jié)電壓UBE的影響的影響n溫度升高，溫度升高， UBE減小減小 。溫度升高，溫度升高，最終使最終使IC增大增大291.3.7 復(fù)合管（達(dá)林頓管）復(fù)合管（達(dá)林頓管）n復(fù)合管：將兩個(gè)或兩個(gè)以上的三極管進(jìn)行適當(dāng)?shù)膹?fù)合管：將兩個(gè)或兩個(gè)以上的三極管進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪B接，組合成一個(gè)等效的管子。連接，組合成一個(gè)等效的管子。n優(yōu)點(diǎn)：可獲得很高的電流增益。優(yōu)點(diǎn)：可獲得很高的電流增益。n缺點(diǎn)：穿透電流大缺點(diǎn)：穿透電流大n連接要求：連接要求：1.前后級(jí)三極管之間的電流應(yīng)有正

15、確的流通通路。即前后級(jí)三極管之間的電流應(yīng)有正確的流通通路。即應(yīng)將第一只管的集電極或發(fā)射極電流做為第二只管應(yīng)將第一只管的集電極或發(fā)射極電流做為第二只管子的基極電流。子的基極電流。2在正確的外加電壓下每只管子的各極電流均有合適在正確的外加電壓下每只管子的各極電流均有合適的通路，且均工作在放大區(qū)，即前極管的的通路，且均工作在放大區(qū)，即前極管的C-E只能只能和后極管的和后極管的C-B（或（或B-C）連接。不能和后極管的）連接。不能和后極管的B-E連接。連接。3.復(fù)合連接后的等效管導(dǎo)電類型決定于前極管。復(fù)合連接后的等效管導(dǎo)電類型決定于前極管。30 復(fù)合管的接法及等效管 31BECNNP基極基極發(fā)射極發(fā)射極集電極集電極發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)集電結(jié)集電結(jié)二、類型二、類型有有PNP型和型和NPN型；硅管和鍺管；大功率管型；硅管和鍺管；大功率管和小功率管；高頻管和低頻管。和小功率管；高頻管和低頻管。32例題；測得工作在放大區(qū)的四個(gè)三極管，各電極對(duì)地電位如題表2-1-1，判斷是硅管還是鍺管，是PNP管還是NPN管，并標(biāo)出管腳e b c 填入表中33IB=IBE-ICBO IBEIBBECNNPEBRBECIEICBOICEIC=ICE+ICBO ICEIBE二、各極電流關(guān)系二