[初三理化生]3 三極管ppt課件

1、3 3 三極管、場效應(yīng)管及其電流源電路三極管、場效應(yīng)管及其電流源電路3.1 晶體管三極管晶體管三極管3.2 場效應(yīng)管場效應(yīng)管3.3 電流源電路電流源電路3.1 晶體三極管3.1.1 晶體管的構(gòu)造和符號3.1.2 晶體管電流的可控性3.1.3 晶體管的共射輸入、輸出特性3.1.4 溫度對晶體管特性的影響3.1.5 主要參數(shù)3.1.6 復(fù)合管多子濃度高多子濃度高多子濃度很多子濃度很低，且很薄低，且很薄面積大面積大晶體管有三個極、三個區(qū)、兩個晶體管有三個極、三個區(qū)、兩個PN結(jié)。結(jié)。小功率管小功率管中功率管中功率管大功率管大功率管為什么有孔？3.1.2 晶體管電流的可控性晶體管電流的可控性（集電結(jié)反偏

2、），即（發(fā)射結(jié)正偏）可控的外部條件BECECBONBE0vvvVv1、 電流可控是如何實現(xiàn)的？電流可控是如何實現(xiàn)的？從兩個獨立的理想二極管一個正偏，一個反偏。來了解.區(qū)面積最大發(fā)射區(qū)濃度最高，集電低基區(qū)很薄，且雜質(zhì)濃度可控的內(nèi)部條件2 2、晶體管內(nèi)部載流子傳輸過程、晶體管內(nèi)部載流子傳輸過程分散運動構(gòu)成發(fā)射極電流分散運動構(gòu)成發(fā)射極電流IE復(fù)合運動構(gòu)成基極電流復(fù)合運動構(gòu)成基極電流IB漂移運構(gòu)成集電極電流漂移運構(gòu)成集電極電流IC少數(shù)載少數(shù)載流子的流子的運動運動因發(fā)射區(qū)多子濃度高使大量因發(fā)射區(qū)多子濃度高使大量電子從發(fā)射區(qū)分散到基區(qū)電子從發(fā)射區(qū)分散到基區(qū)因基區(qū)薄且多子濃度低，使極少因基區(qū)薄且多子濃度低，

3、使極少數(shù)分散到基區(qū)的電子與空穴復(fù)合數(shù)分散到基區(qū)的電子與空穴復(fù)合因集電區(qū)面積大，在外電場作用下大因集電區(qū)面積大，在外電場作用下大部分分散到基區(qū)的電子漂移到集電區(qū)部分分散到基區(qū)的電子漂移到集電區(qū)基區(qū)空穴基區(qū)空穴的分散？的分散？ BCBCii II直流電流直流電流放大系數(shù)放大系數(shù)交流電流放大系數(shù)交流電流放大系數(shù)為什么基極開路集電極回路會有穿透電流？為什么基極開路集電極回路會有穿透電流？節(jié)點電流方程：節(jié)點電流方程：iEiEiBiBiCiC定義：定義：3、受控電流的數(shù)學(xué)表達：CBOCEOCEOBECEOBC)(1 )1 ( ; IIIiiIii )1 ( ; BEBCiiii受控電流：受控電流：思索反向

4、電流的影響：思索反向電流的影響：集電結(jié)反向電流集電結(jié)反向電流穿透電流穿透電流4、三極管的開關(guān)作用、三極管的開關(guān)作用受控電流源受控電流源BCII3.1.3 晶體管的共射輸入特性和輸出特性晶體管的共射輸入特性和輸出特性CE)(BEBUufi 為什么為什么UCE增大曲線右移？增大曲線右移？ 對于小功率晶體管，對于小功率晶體管，UCE大于大于1V的一條輸入特性曲的一條輸入特性曲線可以取代線可以取代UCE大于大于1V的一切輸入特性曲線。的一切輸入特性曲線。為什么像為什么像PN結(jié)的伏安特性？結(jié)的伏安特性？為什么為什么UCE增大到一定值曲增大到一定值曲線右移就不明顯了？線右移就不明顯了？1、輸入特性、輸入特

5、性2 2、輸出特性、輸出特性B)(CECiufi 是常數(shù)嗎？什么是理想三極管？什么情況下是常數(shù)嗎？什么是理想三極管？什么情況下 ?對應(yīng)于一個對應(yīng)于一個IB就有一條就有一條iC隨隨uCE變化的曲變化的曲線。線。 為什么為什么uCE較小時較小時iC隨隨uCE變化很大？為什么進入放大形變化很大？為什么進入放大形狀曲線幾乎是橫軸的平行線？狀曲線幾乎是橫軸的平行線？飽和區(qū)飽和區(qū)放大區(qū)放大區(qū)截止區(qū)截止區(qū)BiCi常量CEBCUii3、晶體管的三個任務(wù)區(qū)域、晶體管的三個任務(wù)區(qū)域 晶體管任務(wù)在放大形狀時，輸出回路電流 iC幾乎僅僅決議于輸入回路電流 iB；即可將輸出回路等效為電流 iB 控制的電流源iC 。狀態(tài)

6、狀態(tài)UBEICUCE截止截止UonICEOVCC放大放大 UoniB uBE飽和飽和 UoniB uBE3.1.4 溫度對晶體管特性的影響溫度對晶體管特性的影響B(tài)EBBBECEO )(uiiuIT不變時，即不變時3.1.5 BJT的主要參數(shù)的主要參數(shù)1. 電流放大系數(shù)電流放大系數(shù) (2) 共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)共發(fā)射極交流電流放大系數(shù) = IC/ IBvCE=const (1) (1) 共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)共發(fā)射極直流電流放大系數(shù) = =ICICICEOICEO/IBIC / IB /IBIC / IB vCE=constvCE=const 當(dāng)當(dāng)ICBO和和ICEO很小時，很小時， 、

7、，可，可以不加區(qū)分。以不加區(qū)分。 2. 極間反向電流極間反向電流 (1) 集電極基極間反向飽和電流集電極基極間反向飽和電流ICBO 發(fā)射極開路時，集電結(jié)的反向飽和電流。發(fā)射極開路時，集電結(jié)的反向飽和電流。 (2) 集電極發(fā)射極間的反向飽和電流集電極發(fā)射極間的反向飽和電流ICEO ICEO=1+ ICBO (1) 集電極最大允許電流集電極最大允許電流ICM(2) 集電極最大允許功率損耗集電極最大允許功率損耗PCM 3. 極限參數(shù)極限參數(shù)(3) 反向擊穿電壓反向擊穿電壓幾個擊穿電壓有如下關(guān)系幾個擊穿電壓有如下關(guān)系 V(BR)CBOV(BR)CEOV(BR) EBO4. 溫度對溫度對BJT參數(shù)的影響

8、參數(shù)的影響(1) 溫度對溫度對ICBO的影響的影響溫度每升高溫度每升高10，ICBO約添加一倍。約添加一倍。 (2) 溫度對溫度對 的影響的影響溫度每升高溫度每升高1， 值約增大值約增大0.5%1%。 (3) 溫度對反向擊穿電壓溫度對反向擊穿電壓V(BR)CBO、V(BR)CEO的影的影響響溫度升高時，溫度升高時，V(BR)CBO和和V(BR)CEO都會有所提高。都會有所提高。 3.1.6 復(fù)合管復(fù)合管復(fù)合管的組成：多雖然子合理銜接等效成一雖然子。復(fù)合管的組成：多雖然子合理銜接等效成一雖然子。21)1)(1 (211BE ii 不同類型的管子復(fù)合后，其類型決議于T1管。目的：增大目的：增大，減

9、小前級驅(qū)動電流，改動管子的類型。，減小前級驅(qū)動電流，改動管子的類型。討論一1、分別分析、分別分析uI=0V、5V時時T是任務(wù)在截止形狀還是導(dǎo)通形狀；是任務(wù)在截止形狀還是導(dǎo)通形狀；2、知、知T導(dǎo)通時的導(dǎo)通時的UBE0.7V，假設(shè)當(dāng)，假設(shè)當(dāng)uI=5V，那么，那么在什么范圍在什么范圍內(nèi)內(nèi)T處于放大形狀，在什么范圍內(nèi)處于放大形狀，在什么范圍內(nèi)T處于飽和形狀？處于飽和形狀？ 經(jīng)過uBE能否大于Uon判別管子能否導(dǎo)通。A431007 . 05bBEIBRUuimA4 . 2512cCCCmaxRVi56BCmaxii臨界飽和時的臨界飽和時的討論二由圖示特性求出由圖示特性求出PCM、ICM、UBRCEO、。

10、CECCMuiP2.7iCCEBCUiiuCE=1V時的時的iC就是就是ICMUBRCEO3.2 3.2 場效應(yīng)管場效應(yīng)管FETFET3.2.1 場效應(yīng)管分類和特點場效應(yīng)管分類和特點3.2.2 3.2.2 絕緣柵場效應(yīng)管絕緣柵場效應(yīng)管MOSMOS3.2.3 結(jié)型場效應(yīng)管結(jié)型場效應(yīng)管JFET3.2.4 FET主要參數(shù)主要參數(shù)P溝道溝道耗盡型耗盡型P溝道溝道P溝道溝道N溝道溝道加強型加強型N溝道溝道N溝道溝道耗盡型耗盡型FET場效應(yīng)管場效應(yīng)管JFET結(jié)型結(jié)型MOSFET絕緣柵型絕緣柵型耗盡型：場效應(yīng)管沒有加偏置電壓時，就有導(dǎo)電溝道存在耗盡型：場效應(yīng)管沒有加偏置電壓時，就有導(dǎo)電溝道存在加強型：場效應(yīng)

11、管沒有加偏置電壓時，沒有導(dǎo)電溝道加強型：場效應(yīng)管沒有加偏置電壓時，沒有導(dǎo)電溝道1. 場效應(yīng)管的分類：場效應(yīng)管的分類：3.2.1 場效應(yīng)管分類和特點場效應(yīng)管分類和特點3.2.2 絕緣柵場效應(yīng)管絕緣柵場效應(yīng)管MOSSiO2絕緣層絕緣層襯底襯底耗盡層耗盡層空穴空穴高參雜高參雜1、ENMOS的構(gòu)造與符號的構(gòu)造與符號符號符號柵極柵極源極源極漏極漏極襯底襯底2、 ENMOS的任務(wù)原理的任務(wù)原理在預(yù)夾斷處：在預(yù)夾斷處：vGD=vGS-vDS =VTvGD=vGS-vDS =VT在預(yù)夾斷處：在預(yù)夾斷處：vDS=vGS- VTvDS=vGS- VT 柵柵- -源電壓對導(dǎo)電溝道源電壓對導(dǎo)電溝道寬度的控制造用寬度的

12、控制造用 漏漏- -源電壓對導(dǎo)電溝源電壓對導(dǎo)電溝道寬度的影響作用道寬度的影響作用3、受控電流方程及、受控電流方程及V-I 特性曲線特性曲線2)(TGSnDVKi v2TGS2Tn) 1(VVKv21)(TGSDO VIv2TnDOVKI 是是vGSvGS2VT2VT時的時的iD iD 1 1 飽和電流恒流區(qū)飽和電流恒流區(qū)K n為 電 導(dǎo) 常 數(shù) ， 單 位 ：為 電 導(dǎo) 常 數(shù) ， 單 位 ：mA/V22轉(zhuǎn)移特性轉(zhuǎn)移特性3輸出特性輸出特性 為什么必需用轉(zhuǎn)移特性描畫VGS對iD的控制造用？4、DNMOS的任務(wù)原理及特性曲線的任務(wù)原理及特性曲線1 1 DNMOS DNMOS構(gòu)造與符號構(gòu)造與符號2轉(zhuǎn)

13、移特性轉(zhuǎn)移特性3輸出特性輸出特性夾斷夾斷電壓電壓2PGSnD)(VKiv2PGS2Pn)1 (VVKv2PGSDSS)1 (VIv3.2.3 結(jié)型場效應(yīng)管結(jié)型場效應(yīng)管JFET1、 構(gòu)造構(gòu)造 與符號與符號 符號符號導(dǎo)電導(dǎo)電溝道溝道源極源極柵極柵極漏極漏極構(gòu)造表示圖構(gòu)造表示圖 場效應(yīng)管有三個極：源極s、柵極g、漏極d，對應(yīng)于晶體管的e、b、c；有三個任務(wù)區(qū)域：截止區(qū)、恒流區(qū)、可變電阻區(qū)，對應(yīng)于三極管的截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū)。 2、 DNJFET的任務(wù)原理的任務(wù)原理在預(yù)夾斷處：在預(yù)夾斷處：vGD=vGS-vDS =VPvGD=vGS-vDS =VP在預(yù)夾斷處：在預(yù)夾斷處：vDS=vGS- vDS=v

14、GS- VPVP3 3、 受控電流方程受控電流方程)0()1 (GSP2PGSDSSDvvVVIiA.轉(zhuǎn)移特性轉(zhuǎn)移特性 4 4、 V-I V-I 特性曲線特性曲線2pGSnD)(VKiv2PGS2Pn)1 (VVKv2pGSDSS)1 (VIv2PnDSSVKI 是是vGSvGS0 0時的時的iD iD K n為 電 導(dǎo) 常 數(shù) ， 單 位 ：為 電 導(dǎo) 常 數(shù) ， 單 位 ：mA/V2常量GS)(DSDUufig-s電壓控電壓控制制d-s的等的等效電阻效電阻B.輸出特性輸出特性常量DSGSDmUuig預(yù)夾斷軌跡，預(yù)夾斷軌跡，uGDUGSoff可可變變電電阻阻區(qū)區(qū)恒恒流流區(qū)區(qū)iD幾乎僅決幾乎僅

15、決議于議于uGS擊擊穿穿區(qū)區(qū)夾斷區(qū)截止區(qū)夾斷區(qū)截止區(qū)夾斷電壓夾斷電壓IDSSiD 不同型號的管子不同型號的管子UGSoff、IDSS將不同。將不同。低頻跨導(dǎo)：低頻跨導(dǎo)：討論一討論一 在適宜的外加電壓下，每雖然子的電流都有適宜的通路，才干組成復(fù)合管。判別以下各圖能否能組成復(fù)合管判別以下各圖能否能組成復(fù)合管3.2.4 FET的主要參數(shù)的主要參數(shù)一、直流參數(shù)一、直流參數(shù)1 1、 開啟電壓開啟電壓VT VT 加強型參數(shù)加強型參數(shù)2、 夾斷電壓夾斷電壓VP 耗盡型參數(shù)耗盡型參數(shù)3 3、 飽和漏電流飽和漏電流IDSS IDSS 耗盡型參數(shù)耗盡型參數(shù)4 4、 直流輸入電阻直流輸入電阻RGS RGS 1091

16、091015 1015 二、交流參數(shù)二、交流參數(shù) GSDDSdsVir v1 1、 輸出電阻輸出電阻rds rds 三、極限參數(shù)三、極限參數(shù) 1 1、 最大漏極電流最大漏極電流IDM IDM 2 2、 最大耗散功率最大耗散功率PDM PDM 3 3、 最大漏源電壓最大漏源電壓V VBRBRDS DS 4 4、 最大柵源電壓最大柵源電壓V VBRBRGS GS DS GSDmVigv二、交流參數(shù)二、交流參數(shù) 2 2、 低頻互導(dǎo)低頻互導(dǎo)gm gm )(2TGSnVK v2TGSnD)(VKiv)(2PGSnVKv2PGSnD)(VKiv3.3 電流源電路電流源電路 3.3.1 BJT電流源電路電流源電路3.3.2 FET電流源電流源1、 鏡像電流源鏡像電流源2 2、 微電流源微電流源3、組合電流源、組合電流源1、 JFET電流源電流源2、 MOSFET鏡像電流源鏡像電流源3、 MOSFET多路電流源多路電流源3.3.1 BJT電流源電路電流源電路1 1、鏡象電流源、鏡象電流源T0 和和 T1 特性完全一樣。特性完全一樣。B0B1BE0BE1IIVV，CCB10B0C2IIIIIIRRII C 2時，則若基準(zhǔn)電流基準(zhǔn)電流RVVIR)(BECCRII2CCC0C1III即即0011，ICEO0ICEO0ICEO1 ICEO1 代表符號代表符號eBE1BE0RVVE1C1OIII1