半导体三极管和场效应管1

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1、第二章半导体三极管2.1双极型半导体三极管2.2单极型半导体三极管2.3半导体三极管电路的基本分析方法2.4半导体三极管的测试与应用http://www.elecfans.com电子发烧友2.1双极型半导体三极管图2-1几种半导体三极管的外形http://www.elecfans.com电子发烧友2.1.1晶体三极管的工作原理图2–2晶体三极管的结构示意图和符号一、结构及符号http://www.elecfans.com电子发烧友无论是NPN型或是PNP型的三极管,它们均包含三个区:发射区、基区和集电区,并相应地引出三个电极：发射极（e)、基极(b)和集电极(c)。同时,

2、在三个区的两两交界处,形成两个PN结,分别称为发射结和集电结。常用的半导体材料有硅和锗,因此共有四种三极管类型。它们对应的型号分别为：3A(锗PNP)、3B(锗NPN)、3C(硅PNP)、3D(硅NPN)四种系列。http://www.elecfans.com电子发烧友二、三极管的三种连接方式图2-3三极管的三种连接方式http://www.elecfans.com电子发烧友三、三极管的放大作用1.载流子的传输过程发射。(2)扩散和复合。(3)收集。图2–4三极管中载流子的传输过程http://www.elecfans.com电子发烧友2.电流分配图2-5三极管电流分配ht

3、tp://www.elecfans.com电子发烧友集电极电流ＩＣ由两部分组成：ＩＣｎ和ＩＣＢＯ,前者是由发射区发射的电子被集电极收集后形成的,后者是由集电区和基区的少数载流子漂移运动形成的,称为反向饱和电流。于是有ＩＣ＝ＩＣｎ＋ＩＣＢＯ(2-1)http://www.elecfans.com电子发烧友发射极电流ＩＥ也由两部分组成：ＩＥｎ和ＩＥｐ。ＩＥｎ为发射区发射的电子所形成的电流,ＩＥｐ是由基区向发射区扩散的空穴所形成的电流。因为发射区是重掺杂,所以ＩＥｐ忽略不计,即ＩＥ≈ＩＥｎ。ＩＥｎ又分成两部分,主要部分是ＩＣｎ,极少部分是ＩＢｎ。ＩＢｎ是电子在基区与空穴复合时

4、所形成的电流,基区空穴是由电源ＵＢＢ提供的,故它是基极电流的一部分。基极电流ＩＢ是ＩＢｎ与ＩＣＢＯ之差：(2-2)(2-3)http://www.elecfans.com电子发烧友发射区注入的电子绝大多数能够到达集电极,形成集电极电流,即要求ＩＣｎ>>ＩＢｎ。通常用共基极直流电流放大系数衡量上述关系,用α来表示,其定义为(2-4)一般三极管的α值为0.97～0.99。将(2-4)式代入(2-1)式,可得(2-5)http://www.elecfans.com电子发烧友通常ＩＣ>>ＩCBO,可将ＩＣＢＯ忽略,由上式可得出(2-6)三极管的三个极的电流满足节点电流定律,即

5、将此式代入(2-5)式得(2-7)http://www.elecfans.com电子发烧友经过整理后得令β称为共发射极直流电流放大系数。当IC>>ICBO时,β又可写成(2-8)(2-9)http://www.elecfans.com电子发烧友则其中ICEO称为穿透电流,即一般三极管的β约为几十～几百。β太小,管子的放大能力就差,而β过大则管子不够稳定。http://www.elecfans.com电子发烧友表2-1三极管电流关系的一组典型数据IB/mA-0.00100.010.020.030.040.05IC/mA0.0010.010.561.141.742.332.9

6、1IE/mA00.010.571.161.772.372.96http://www.elecfans.com电子发烧友相应地,将集电极电流与发射极电流的变化量之比,定义为共基极交流电流放大系数,即故http://www.elecfans.com电子发烧友显然β与β,α与α其意义是不同的,但是在多数情况下β≈β,α≈α。例如,从表2-1知,在ＩＢ＝００３mA附近,设ＩＢ由００２mA变为００４mA,可求得http://www.elecfans.com电子发烧友2.1.2三极管的特性曲线图2–6三极管共发射极特性曲线测试电路http://www.elecfans.com电子发烧友

7、1.输入特性当ＵＣＥ不变时,输入回路中的电流ＩＢ与电压ＵＢＥ之间的关系曲线称为输入特性,即图2-7三极管的输入特性http://www.elecfans.com电子发烧友2.输出特性当ＩＢ不变时,输出回路中的电流ＩＣ与电压ＵＣＥ之间的关系曲线称为输出特性,即图2-8三极管的输出特性http://www.elecfans.com电子发烧友(1)截止区。一般将ＩＢ≤０的区域称为截止区,在图中为ＩＢ＝０的一条曲线的以下部分。此时ＩＣ也近似为零。由于各极电流都基本上等于零,因而此时三极管没有放大作用。其实ＩＢ＝０