模電雙極型三極管

模電課件雙極型三極管第一頁(yè)，共十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日半導(dǎo)體三極管晶體管(transistor)雙極型三極管或簡(jiǎn)稱三極管制作材料：分類：它們通常是組成各種電子電路的核心器件。雙極結(jié)型三極管又稱為：硅或鍺NPN型PNP型下頁(yè)上頁(yè)首頁(yè)2第二頁(yè)，共十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日一、三極管的結(jié)構(gòu)三個(gè)區(qū)發(fā)射區(qū)：雜質(zhì)濃度很高基區(qū)：雜質(zhì)濃度低且很薄集電區(qū)：無(wú)特別要求發(fā)射結(jié)集電結(jié)集電區(qū)基區(qū)發(fā)射區(qū)cbeNPN型三極管的結(jié)構(gòu)和符號(hào)兩個(gè)PN結(jié)發(fā)射結(jié)集電結(jié)三個(gè)電極發(fā)射極

e基極

b集電極

c集電極

ccollector基極

bbase發(fā)射極

eemitterNPN下頁(yè)上頁(yè)首頁(yè)3第三頁(yè)，共十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日RbRcVBBVCCecb發(fā)射極電流二、三極管中載流子的運(yùn)動(dòng)和電流分配關(guān)系發(fā)射:發(fā)射區(qū)大量電子向基區(qū)發(fā)射。2.復(fù)合和擴(kuò)散：電子在基區(qū)中復(fù)合擴(kuò)散。3.收集：將擴(kuò)散過(guò)來(lái)的電子收集到集電極。同時(shí)形成反向飽和電流ICBO。IEICIBICNIENIBNICBO集電極電流基極電流下頁(yè)上頁(yè)首頁(yè)動(dòng)畫4第四頁(yè)，共十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日RbRcVBBVCCecbIEICIBICNIENIBNICBOIC

=

ICn+

ICBOIE

=

ICn+

IBnIC

=αIE+

ICBO當(dāng)ICBO

<<IC時(shí)，可得≈ICIEαIEn

=

ICn+

IBnIE

=

IEnIE

=

IC+

IB下頁(yè)上頁(yè)將代入IC

=

ICn+

ICBO得ICnα=IE通常將定義為共基直流電流放大系數(shù)。首頁(yè)5第五頁(yè)，共十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日β≈ICIBIE

=

IC+

IBIC

=αIE+

ICBO代入得IC

=αα1-

IB+α1-

1ICBOβ=αα1-令可得IC

=βIB+（1+）ICBOβIC

=βIB+ICEO當(dāng)ICEO

<<

IC時(shí)，可得β稱為共射直流電流放大系數(shù)。ICEO

=（

1+β）ICBOIE=IC+IBIC

≈βIBIE=（1+β）IBICEO稱為穿透電流。下頁(yè)上頁(yè)首頁(yè)6第六頁(yè)，共十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日各參數(shù)含義：：共基直流電流放大系數(shù)。：共射直流電流放大系數(shù)。α=ICnIEICEO=（1+）ICBOβ：集電極與發(fā)射極間穿透電流。β=ΔiCΔiBα=ΔiCΔiE：共基交流電流放大系數(shù)。：共射交流電流放大系數(shù)。β1+βα

=β=α1-αα

和β滿足或β=IC-

ICEOIB≈ICIB下頁(yè)上頁(yè)首頁(yè)7第七頁(yè)，共十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日三、三極管的特性曲線1.輸入特性iB=f（uBE）uCE=

常數(shù)uCE=0VuCE=2V當(dāng)uCE大于某一數(shù)值后，各條輸入特性十分密集，通常用uCE

>1時(shí)的一條輸入特性來(lái)代表。uBE/ViB/μAO

三極管的輸入特性下頁(yè)上頁(yè)uBEiB+-uCE=0VBBRbbec

三極管的輸入回路首頁(yè)8第八頁(yè)，共十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日2.輸出特性iC/mAOuCE/ViB=80μА6040200iC=f(uCE)iB=常數(shù)飽和區(qū)放大區(qū)截止區(qū)：iB≤0的區(qū)域，iC

≈0，發(fā)射結(jié)和集電結(jié)都反偏。3.

飽和區(qū)：發(fā)射結(jié)和集電結(jié)都正偏，uCE較小，iC

基本不隨iB

而變化。當(dāng)uCE=uBE時(shí)，為臨界飽和；當(dāng)uCE<uBE

時(shí)過(guò)飽和。截止區(qū)下頁(yè)上頁(yè)首頁(yè)動(dòng)畫2.

放大區(qū)：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏ΔiC=βΔiB

9第九頁(yè)，共十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日發(fā)射結(jié)反向偏置,集電結(jié)反向偏置,三極管工作在截止區(qū),可調(diào)換

VBB極性。發(fā)射結(jié)反向偏置,三極管工作在截止區(qū),可調(diào)換

VCC極性,或?qū)T更換為PNP型。兩PN結(jié)均正偏,三極管工作在飽和區(qū)。[例1.3.1]判斷圖示各電路中三極管的工作狀態(tài)。0.7VVT0.3V下頁(yè)上頁(yè)RbRcVCCVBBVTRbRcVCCVT首頁(yè)10第十頁(yè)，共十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日VBB=iBRb+uBEiBiCiB

=

46.5

μAβiB

=

2.3mA假設(shè)三極管飽和，UCES=0.3

V則ICS=VCC-UCESRc=4.85

mAβiB

<ICS假設(shè)不成立，三極管工作在放大區(qū)?；蛘遡C=βiB

=

2.3mAuCE=VCC-iCRc=5.4

V發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)反偏，三極管工作在放大區(qū)。下頁(yè)上頁(yè)RbRcVCCVBBVT2k200k10V10Vβ=50首頁(yè)11第十一頁(yè)，共十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日VBB=iBRb+uBEiBiCiB

=

465

μAβiB

=

23mA假設(shè)三極管飽和，UCES=0.3

V則ICS=VCC-UCESRc=4.85

mAβiB

>ICS假設(shè)成立，三極管工作在飽和區(qū)?；蛘遡C=βiB

=

23mAuCE=VCC-iCRc=-36

V發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)正偏，三極管工作在飽和區(qū)。下頁(yè)上頁(yè)RbRcVCCVBBVT2kΩ20kΩ10V10Vβ=50首頁(yè)12第十二頁(yè)，共十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日四、三極管的主要參數(shù)2.反向飽和電流β=ΔiCΔiBβ≈ICIB共基直流電流放大系數(shù)αα=ΔiCΔiE共基電流放大系數(shù)αα=ICIEβ共射直流電流放大系數(shù)集電極和基極之間的反向飽和電流ICBO集電極和發(fā)射極之間的穿透電流

ICEOICEO=（1+）ICBOβ兩者滿足1.電流放大系數(shù)共射電流放大系數(shù)β下頁(yè)上頁(yè)首頁(yè)13第十三頁(yè)，共十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日3.極限參數(shù)a.集電極最大允許電流

ICMiC/mAOuCE/V三極管的安全工作區(qū)過(guò)流區(qū)集射反向擊穿電壓U(BR)CEO集基反向擊穿電壓U(BR)CBOiCuCE=PCM過(guò)壓區(qū)安全工作區(qū)ICM過(guò)損耗區(qū)U(BR)CEOc.極間反向擊穿電壓b.集電極最大允許耗散功率

PCM下頁(yè)上頁(yè)首頁(yè)14第十四頁(yè)，共十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日下頁(yè)上頁(yè)五、PNP型三極管PNP型三極管的放大原理與NPN型基本相同，但外加電源的極性相反。首頁(yè)VBBuiRbRcVT+-uOVCCVBBuiRbRcVT+-uOVCC15第十五頁(yè)，共十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日在由PNP型三極管組成的放大電路中，三極管中各極電流和電壓的實(shí)際方向如圖(a)所示，根據(jù)習(xí)慣三極管中電流和電壓的規(guī)定正方向如圖(b)所示。UCE

UBE

IE

IC

IB

cbe(-)

(+)

(+)

(-)

(a)UCE

UBE

IE

IC

IB

cb