晶體管工作原理

1、上頁上頁下頁下頁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，它的放大作用和開關(guān)作用，促使了電子技術(shù)的飛躍。大作用和開關(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)上頁上頁下頁下頁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上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)上頁上頁下頁下頁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)示意圖和符號型晶體管

2、結(jié)構(gòu)示意圖和符號(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上頁下頁下頁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)示意圖上頁上頁下頁下頁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符號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)上頁上頁下頁下頁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)示意圖和符號型晶體管結(jié)構(gòu)示意圖和符號符號符號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)示意圖上頁上頁下頁下頁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)示意圖上頁上頁下

4、頁下頁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)上頁上頁下頁下頁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)兩個依據(jù)兩個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)上頁上頁下頁下頁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上頁上頁下頁下頁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上頁上頁下頁下頁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上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)因為發(fā)射區(qū)的摻雜濃度遠(yuǎn)大于基區(qū)濃度，因為發(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上頁上頁下頁下頁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上頁上頁下頁下頁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)散過來的電子集電區(qū)收集從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散過來的電子形成發(fā)射極電流形成發(fā)射極電流ICICIBEEVERCCVCRcN NPBEU CBU EIbe上頁上頁下頁下頁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上頁上頁下頁下頁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)系動畫演示晶體管的電流分配關(guān)系動畫演示上頁上頁下頁下頁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?；鶚O是兩個回路的公共端，稱這種接法為基極是兩個回路的公共端，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上頁上頁下頁下頁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上頁上頁下頁下頁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上頁上頁下頁下頁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、頁上頁下頁下頁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時時，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)。上頁上頁下頁下頁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 上頁上頁下頁下頁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上頁下頁下頁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無關(guān)無關(guān)飽和區(qū)飽和區(qū)放大區(qū)放大區(qū)iB=20A0406080100246801234i

12、C/ mA uCE/ V 上頁上頁下頁下頁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上頁上頁下頁下頁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上頁上頁下頁下頁返回返回模

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 上頁上頁下頁下頁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上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電

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) 集電極開路時發(fā)射極集電極開路時發(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)射極開路時集電極發(fā)射極開路時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) 基極開路時集電極基極開路時集電極發(fā)射極間反向擊穿發(fā)射極間反向擊穿 電壓電壓U(BR)EBO 上頁上頁下頁下頁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上頁上頁下頁下頁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 溫度對管子參數(shù)的影響溫度對管子參數(shù)的影響 1對對的影響的影響C/)%15 . 0( T 10)CBO()CBO(002TTTTII 2對對ICBO的影響的影響3對對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