晶體管工作原理

1、上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2.1 晶體管晶體管晶體管又稱半導(dǎo)體三極管晶體管又稱半導(dǎo)體三極管晶體管是最重要的一種半導(dǎo)體器件之一，它的放晶體管是最重要的一種半導(dǎo)體器件之一，它的放大作用和開(kāi)關(guān)作用，促使了電子技術(shù)的飛躍。大作用和開(kāi)關(guān)作用，促使了電子技術(shù)的飛躍。2 晶體管及放大電路基礎(chǔ)晶體管及放大電路基礎(chǔ)上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)晶體管圖片晶體管圖片上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2.1.1 晶體管的結(jié)構(gòu)晶體管的結(jié)構(gòu)1. . NPN型晶體管結(jié)構(gòu)示意圖和符號(hào)型晶體管

2、結(jié)構(gòu)示意圖和符號(hào)(2) 根據(jù)使用的半導(dǎo)體材料分為根據(jù)使用的半導(dǎo)體材料分為: : 硅管和鍺管硅管和鍺管 (1) 根據(jù)結(jié)構(gòu)分為根據(jù)結(jié)構(gòu)分為: NPN型和型和PNP型型晶體管的主要類型晶體管的主要類型上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)NNP發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)集電區(qū)集電區(qū)基區(qū)基區(qū)發(fā)射極發(fā)射極E(e)集電極集電極C(c)發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)JE集電結(jié)集電結(jié)JC基極基極B(b)NPN型型晶體管晶體管結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)NPN型型晶體管晶體管符號(hào)符號(hào)B (b)E(e)TC(c)NNP發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)集電區(qū)集電區(qū)基區(qū)基區(qū)發(fā)射極發(fā)射極E(e)集電極集電

3、極C(c)發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)JE集電結(jié)集電結(jié)JC基極基極B(b)上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2. PNP型晶體管結(jié)構(gòu)示意圖和符號(hào)型晶體管結(jié)構(gòu)示意圖和符號(hào)符號(hào)符號(hào)B (b)E(e)TC(c)E(e)發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)集電區(qū)集電區(qū)基區(qū)基區(qū)PPNC(c)B(b)JEJC結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)集電區(qū)集電區(qū)EBC發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)基區(qū)基區(qū)(1) 發(fā)射區(qū)小，摻雜濃度高發(fā)射區(qū)小，摻雜濃度高。3. 晶體晶體管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（具有放大作用的內(nèi)部條件）管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（具有放大作用的內(nèi)部條件）平面型晶平面型晶體管的結(jié)體管的結(jié)構(gòu)示意圖構(gòu)示意圖上頁(yè)上頁(yè)下

4、頁(yè)下頁(yè)返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(2) 集電區(qū)面積大。集電區(qū)面積大。(3) 基區(qū)摻雜濃度很低，且很薄?；鶇^(qū)摻雜濃度很低，且很薄。集電區(qū)集電區(qū)EBC發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)基區(qū)基區(qū)上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2.1.2 晶體管的工作原理（以晶體管的工作原理（以NPN型管為例）型管為例）依據(jù)兩個(gè)依據(jù)兩個(gè)PN結(jié)的偏置情況結(jié)的偏置情況放大狀態(tài)放大狀態(tài)飽和狀態(tài)飽和狀態(tài)截止?fàn)顟B(tài)截止?fàn)顟B(tài)倒置狀態(tài)倒置狀態(tài)晶體管的工作狀態(tài)晶體管的工作狀態(tài)上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)1發(fā)射結(jié)正向偏置、集電結(jié)反向偏置發(fā)射結(jié)正向偏置、集電結(jié)反向偏置放大狀態(tài)放大狀態(tài) 原理圖原理

5、圖電路圖電路圖EEVERCCVCRCIcN NPBEUCBUEIbeBI+ + +ERCREICIBEU CBUBICCVEEVT上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) (1) 電流關(guān)系電流關(guān)系a. 發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴(kuò)散電子發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴(kuò)散電子形成發(fā)射極電流形成發(fā)射極電流IE發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴(kuò)散電子發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴(kuò)散電子稱擴(kuò)散到基區(qū)的發(fā)射稱擴(kuò)散到基區(qū)的發(fā)射區(qū)多子為非平衡少子區(qū)多子為非平衡少子EEVERCCVCRcN NPBEU CBU EIbe上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)b. 基區(qū)向發(fā)射區(qū)擴(kuò)散空穴基區(qū)向發(fā)射區(qū)擴(kuò)散空穴基區(qū)向發(fā)射區(qū)擴(kuò)散空穴基區(qū)向發(fā)射區(qū)擴(kuò)散空穴發(fā)

6、射區(qū)向基區(qū)擴(kuò)散電子發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴(kuò)散電子形成空穴電流形成空穴電流EEVERCCVCRcN NPBEU CBU EIbe上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)因?yàn)榘l(fā)射區(qū)的摻雜濃度遠(yuǎn)大于基區(qū)濃度，因?yàn)榘l(fā)射區(qū)的摻雜濃度遠(yuǎn)大于基區(qū)濃度，空穴電流空穴電流可忽略不記?？珊雎圆挥??；鶇^(qū)向發(fā)射區(qū)擴(kuò)散空穴基區(qū)向發(fā)射區(qū)擴(kuò)散空穴發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴(kuò)散電子發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴(kuò)散電子EEVERCCVCRcN NPBEU CBU EIbe上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)c. 基區(qū)電子的擴(kuò)散和復(fù)合基區(qū)電子的擴(kuò)散和復(fù)合非平衡少子在非平衡少子在基區(qū)復(fù)合，形基區(qū)復(fù)合，形成基極電流成基極電流IBIB非平

7、衡少子向非平衡少子向集電結(jié)擴(kuò)散集電結(jié)擴(kuò)散EEVERCCVCRcN NPBEU CBU EIbe上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)非平衡少子非平衡少子到達(dá)集電區(qū)到達(dá)集電區(qū)d. 集電區(qū)收集從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散過(guò)來(lái)的電子集電區(qū)收集從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散過(guò)來(lái)的電子形成發(fā)射極電流形成發(fā)射極電流ICICIBEEVERCCVCRcN NPBEU CBU EIbe上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)少子漂移形成反少子漂移形成反向飽和電流向飽和電流ICBOe. 集電區(qū)、基區(qū)少子相互漂移集電區(qū)、基區(qū)少子相互漂移集電區(qū)少子空集電區(qū)少子空穴向基區(qū)漂移穴向基區(qū)漂移ICBO基區(qū)少子電子基區(qū)少子電子

8、向集電區(qū)漂移向集電區(qū)漂移ICIBEEVERCCVCRcN NPBEU CBU EIbe上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)晶體管的電流分配關(guān)系動(dòng)畫(huà)演示晶體管的電流分配關(guān)系動(dòng)畫(huà)演示上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)發(fā)射結(jié)回路為輸入回路，集電結(jié)回路為輸出回路。發(fā)射結(jié)回路為輸入回路，集電結(jié)回路為輸出回路。基極是兩個(gè)回路的公共端，稱這種接法為基極是兩個(gè)回路的公共端，稱這種接法為共基極接法。共基極接法。 輸入回路輸入回路輸出回路輸出回路EIERCRCIBEU CBUBICCVEEVT上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)0ECCBO III 定

9、義定義稱為共基極直流電流放大系數(shù)稱為共基極直流電流放大系數(shù) ICBOICIBEEVERCCVCRcN NPBEU CBU EIbe上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)各電極電流之間的關(guān)系各電極電流之間的關(guān)系CBOECIII IE=IC+IB CBOEB)1(III ICBOICIBEEVERCCVCRcN NPBEU CBU EIbe上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)晶體管共射極接法晶體管共射極接法原理圖原理圖電路圖電路圖IBBBVBRCCVCRcN NPBEU CBU EIbeICICBO CEU TCI CEUCRCCVEIBBVBRBEUBI 上

10、頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)0BCCBO III 定義定義為共射極直流電流為共射極直流電流放大系數(shù)放大系數(shù)IBBBVBRCCVCRcN NPBEU CBU EIbeICICBO CEU 當(dāng)當(dāng)UCEUCB時(shí)時(shí)，集電結(jié)正偏，發(fā)射結(jié)反偏，晶體管，集電結(jié)正偏，發(fā)射結(jié)反偏，晶體管仍工作于放大狀態(tài)。仍工作于放大狀態(tài)。上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)各電極電流之間的關(guān)系各電極電流之間的關(guān)系CEOBCIII CEOBBCE)1(IIIII CBOCEO)1(II ICEO稱為穿透電流稱為穿透電流IBBBVBRCCVCRcN NPBEU CBU EIbeICIC

11、BO CEU 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 1 1或或的關(guān)系的關(guān)系 由由995. 095. 0 20020 一般情況一般情況上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 如果如果 UBE 0，那么那么IB 0， IC 0 ，IE 0 當(dāng)輸入回路電壓當(dāng)輸入回路電壓U BE =UBE+ +UBE那么那么I B =IB+ +IBI C =IC+ +ICI E =IE+ +IE 如果如果 UBE 0，那么那么IB 0， IC 0 ，IE UBEb. IC=IBc. IC與與UCE無(wú)關(guān)無(wú)關(guān)飽和區(qū)飽和區(qū)放大區(qū)放大區(qū)iB=20A0406080100246801234i

12、C/ mA uCE/ V 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)NPN管與管與PNP管的區(qū)別管的區(qū)別iB、uBE、iC、 iE 、uCE的極性二者相反。的極性二者相反。NPN管電路管電路BiBEuCiCEu EiPNP管電路管電路BiBEuCiCEu Ei上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)硅管與鍺管的主要區(qū)別硅管與鍺管的主要區(qū)別(3) 鍺管的鍺管的ICBO比硅管大比硅管大(1) 死區(qū)電壓約為死區(qū)電壓約為硅管硅管0 0.5 V鍺管鍺管0.1 V(2) 導(dǎo)通壓降導(dǎo)通壓降| |uBE| |約為約為鍺管鍺管0.3V硅管硅管0 0.7 V上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)返回返回模

13、擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2.1.4 晶體管的主要電參數(shù)晶體管的主要電參數(shù)1. 直流參數(shù)直流參數(shù)(3) 集電極集電極基極間反向飽和電流基極間反向飽和電流ICBO (1) 共基極直流電流放大系數(shù)共基極直流電流放大系數(shù) (2) 共射極直流電流放大系數(shù)共射極直流電流放大系數(shù) (4) 集電極集電極發(fā)射極間反向飽和電流發(fā)射極間反向飽和電流ICEO 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2. 交流參數(shù)交流參數(shù) (1) 共基極交流電流放大系數(shù)共基極交流電流放大系數(shù) 值與值與iC的的關(guān)系曲線關(guān)系曲線(2) 共射極交流電流放大系數(shù)共射極交流電流放大系數(shù) iCO上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)返回返回模擬電

14、子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)3. 極限參數(shù)極限參數(shù)(4) 集電極最大允許電流集電極最大允許電流ICM(1) 集電極開(kāi)路時(shí)發(fā)射極集電極開(kāi)路時(shí)發(fā)射極基極間反向擊穿基極間反向擊穿 電壓電壓U(BR)EBO (2) 發(fā)射極開(kāi)路時(shí)集電極發(fā)射極開(kāi)路時(shí)集電極基極間反向擊穿基極間反向擊穿 電壓電壓U(BR)EBO (3) 基極開(kāi)路時(shí)集電極基極開(kāi)路時(shí)集電極發(fā)射極間反向擊穿發(fā)射極間反向擊穿 電壓電壓U(BR)EBO 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)不安全區(qū)不安全區(qū)iCuCEOU (BR)CEOICM安全區(qū)安全區(qū)(5) 集電極最大允許功率耗散集電極最大允許功率耗散PCM晶體管的安全工作區(qū)晶體管的安全工作區(qū)等功耗線等功耗線PC=PCM =uCEiC上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2.1.5 溫度對(duì)管子參數(shù)的影響溫度對(duì)管子參數(shù)的影響 1對(duì)對(duì)的影響的影響C/)%15 . 0( T 10)CBO()CBO(002TTTTII 2對(duì)對(duì)ICBO的影響的影響3對(duì)對(duì)UBE的影響的影響 C/mV)5 . 22(BE TU4溫度升高，管子的死區(qū)電壓降低。溫度升高，管子的死區(qū)電壓降低