《極管經(jīng)典教程》PPT課件.ppt

1、2.2.1 三極管的結(jié)構(gòu)和工作原理,分類,按頻率分有高頻管、低頻管,按功率分有小、中、大功率管,按材料分有硅管、鍺管,按結(jié)構(gòu)分有NPN型和PNP型,國產(chǎn)三極管的命名方式,3 D G 6,三極管,表示器件材料和極性,高頻管,設(shè)計序號,A：PNP鍺材料,B：NPN鍺材料,D：NPN硅材料,C：PNP硅材料,三極管的不同封裝形式,金屬封裝,塑料封裝,中功率管,半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示。它有兩種類型:NPN型和PNP型。 兩種類型的三極管,發(fā)射結(jié)(Je),集電結(jié)(Jc),基極，用B或b表示（Base）,發(fā)射極，用E或e 表示（Emitter）；,集電極，用C或c 表示（Collector）。

2、,發(fā)射區(qū),集電區(qū),基區(qū),三極管符號,三極管的結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)特點：, 發(fā)射區(qū)的摻雜濃度最高；, 集電區(qū)摻雜濃度低于發(fā)射區(qū)，且面積大；, 基區(qū)很薄，一般在幾個微米至幾十個微米，且摻雜濃度最低。,管芯結(jié)構(gòu)剖面圖,三極管的電流分配與放大作用,正常放大時外加偏置電壓的要求,be結(jié)正偏,問：若為PNP管，圖中電源極性如何？,三極管內(nèi)載流子的傳輸過程,動畫21,三極管內(nèi)載流子的傳輸過程,2.電子在基區(qū)中的擴散與復(fù)合,3.集電區(qū)收集擴散過來的電子,另外,基區(qū)集電區(qū)本身存在的少子， 在集電結(jié)上存在漂移運動，由此形成電流ICBO,三極管內(nèi)有兩種載流子參與導(dǎo)電，故稱此種三極管 為雙極型三極管，記為BJT,IE=IBIC

3、,三極管三個電極間的分配關(guān)系,IE=IBNICN,IB=IBNICBO,IC=ICNICBO,三極管的放大作用,正向時PN結(jié)電流與電壓成指數(shù)關(guān)系,電壓放大倍數(shù),三極管基區(qū)的電流傳遞作用,兩個要點,2.2.2 三極管的特性,三極管在電路中的連接方式,共基極連接,共集電極連接,共發(fā)射極連接,三極管的特性曲線,特性曲線是指各電極之間的電壓與電流之間的關(guān)系曲線,概念,輸入特性曲線,輸出特性曲線,vCE = 0V,iB=f(vBE) vCE=const,(2) 當集電結(jié)進入反偏狀態(tài)時， vCB= vCE - vBE隨著 vCE的增大而增大，集電結(jié)的反偏加強。由于基區(qū)的寬度調(diào)制效應(yīng)，基區(qū)變窄，基區(qū)復(fù)合減少

4、，同樣的vBE下 IB減小，特性曲線右移。,(1) 當vCE=0V時，相當于發(fā)射結(jié)的正向伏安特性曲線。,1. 輸入特性曲線,BJT的特性曲線,（以共射極放大電路為例）,輸入電流與輸入電壓間的關(guān)系曲線,當 vCE1V以后，由于集電結(jié)的反偏電壓可以在單位時間內(nèi)將所有到達集電結(jié)邊上的載流子拉到集電極，故iC不隨vCE變化，所以同樣的vBE下的 iB不變，特性曲線幾乎重疊。,iC=f(vCE) iB=const,2. 輸出特性曲線,BJT的特性曲線,輸出電流與輸出電壓間的關(guān)系曲線,如何判斷三極管的電極、管型和材料,發(fā)射結(jié)處于正向偏置，且對于硅管|VBE|=0.7V，鍺管|VBE|=0.2V；,集電結(jié)處

5、于反向偏置，且|VCB|1V；,NPN管集電極電位比發(fā)射極電位高，PNP管集電極電位比發(fā)射極電位低。,當三極管在電路中處于放大狀態(tài)時,例題,一個BJT在電路中處于正常放大狀態(tài)，測得A、B和C三個管腳對地的直流電位分別為6V，0.6V，1.3V。試判別三個管腳的極名、是硅管還是鍺管？NPN型還是PNP型？,集電極,管子為NPN管,C基極，B發(fā)射極,另一例題參見P30 2.2.2-1,2.2.3 三極管的主要參數(shù),三極管的參數(shù)是用來表征管子性能優(yōu)劣適應(yīng)范圍的，是選管的依據(jù)，共有以下三大類參數(shù)。,電流放大系數(shù),極間反向電流,極限參數(shù),電流放大系數(shù),交流電流放大系數(shù) b,b=DIC/DIBvCE=co

6、nst,共射電流放大系數(shù),電流放大系數(shù),=iC/iE,共基電流放大系數(shù),交流電流放大系數(shù),(2) 集電極發(fā)射極間的反向飽和電流ICEO ICEO=（1+ ）ICBO,極間反向電流,ICEO,(1) 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。,極限參數(shù),集電極最大允許電流ICM,集電極最大允許功率損耗PCM,三極管正常工作時集電極所允許的最大工作電流,PCM值與環(huán)境溫度有關(guān)，溫度愈高，則PCM值愈小。當超過此值時，管子性能將變壞或燒毀。,反向擊穿電壓,安全工作區(qū),由ICM、V(BR)CEO、及PCM三個極限參數(shù)可畫出三極管的安全工作區(qū)圖。,2.2.4 三極管的模型,截

7、止模型,飽和模型,放大模型,建立小信號模型的意義,建立小信號模型的思路,當放大電路的輸入信號電壓很小時，就可以把三極管小范圍內(nèi)的特性曲線近似地用直線來代替，從而可以把三極管這個非線性器件所組成的電路當作線性電路來處理。,由于三極管是非線性器件，這樣就使得放大電路的分析非常困難。建立小信號模型，就是將非線性器件做線性化處理，從而簡化放大電路的分析和設(shè)計。,H參數(shù)的引出,將共射連接三極管看成一雙端口網(wǎng)絡(luò),輸入輸出端口的函數(shù)表達式,對輸入輸出端口的兩函數(shù)表達式求微分,用相關(guān)符號取代上式中的微分量后得,微分量用交流量取代，偏微分量用H參數(shù)取代,H參數(shù)物理含義,輸出端交流短路時的輸入電阻，即 rbe。,

8、輸入端交流開路時的反向電壓傳輸系數(shù)，即,輸出端交流短路時的電流放大系數(shù)，即。,輸入端交流開路時的輸出電導(dǎo)，即1 / rce。,根據(jù),可得小信號模型,BJT的H參數(shù)模型,H參數(shù)等效電路,H參數(shù)等效電路中需注意的幾點,h參數(shù)小信號模型是用于交流分析的，不能用于直流分析。,h參數(shù)是在某個靜態(tài)工作點測得的，其數(shù)值與靜態(tài)工作點有關(guān)。,h參數(shù)中的電流源和電壓源都是受控源，其方向不能隨意假定。,即 rbe= hie = hfe ur = hre rce= 1/hoe,一般采用習慣符號,則BJT的H參數(shù)模型為, ur很小，一般為10-310-4 ， rce很大，約為100k。故一般可忽略它們的影響，得到簡化電路, ib 是受控源 ，且為電流控制電流源(CCCS)。 電流方向與ib的方向是關(guān)聯(lián)的。,H參數(shù)簡化等效電路,H參數(shù)的確定, 一般用測試儀測出；, rbe 與Q點有關(guān)，可用圖示儀測出。,一般也用公式估算 rbe,rbe= rb + (1+ ) re,其中對于低頻小功率管 rb200,則,跨導(dǎo)gm,衡量晶體管輸出電流隨輸入電壓變化的物理量,概念：,對于共射電路,厄利電壓VA,概念：,反映iCvCE曲線在線性區(qū)內(nèi)水平程度（即斜