半导体三极管(3)

《半导体三极管(3)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、一、复习引入三极管是电子电路中基本的电子器件之一，在模拟电子电路中其主要作用是构成放大电路。在数字电路中主要作用是作为电子开关。二、新授（一）三极管的结构和分类根据不同的掺杂方式，在同一个硅片上制造出三个掺杂区域，并形成两个PN结，三个区引出三个电极，就构成三极管。采用平面工艺制成的NPN型硅材料三极管的结构示意图如图1(a)所示。位于中间的P区称为基区，它很薄且掺杂浓度很低，位于上层的N区是发射区，掺杂浓度最高；位于下层的N区是集电区，因而集电结面积很大。显然，集电区和发射区虽然属于同一类型的掺杂半导体，但不能调换使用。如

2、图1(b)所示是NPN型管的结构示意图，基区与集电区相连接的PN结称集电结，基区与发射区相连接的PN结称发射结。由三个区引出的三个电极分别称集电极c、基极b和发射极e。（a）NPN型硅材料三极管结构示间意图14（b）NPN型管的结构示意图（c）NPN型和PNP型管的符号图1　　三极管的结构示意图按三个区的组成形式，三极管可分为NPN型和PNP型，如图1(c)所示。从符号上区分，NPN型发射极箭头向外，PNP型发射极箭头向里。发射极的箭头方向除了用来区分类型之上，更重要的是表示三极管工作时，发射极的箭头方向就是电流的流动方向。

3、三极管按所用的半导体材料可分为硅管和锗管；按功率可分为大、中、小功率管；按频率可分为低频管和高频管等。常见三极管的类型如图2所示。3DG6NPN型高频小功率硅管3AD6PNP型低频大功率锗管3AX31PNP型高频小功率锗管3DX204NPN型低频小功率硅管图2常见三极管的类型（二）三极管的电流放大作用及其放大的基本条件14三极管具有电流放大作用。下面从实验来分析它的放大原理。1．三极管各电极上的电流分配用NPN型三极管构成的电流分配实验电路如图3所示。电路中，用三只电流表分别测量三极管的集电极电流IC、基极电流IB和发射极电

4、流IE，它们的方向如图中箭头所示。基极电源UBB通过基极电阻Rb和电位器Rp给发射结提供正偏压UBE；集电极电源UCC，通过电极电表Rc给集电极与发射极之间提供电压UCE。调节电位器RP，可以改变基极上的偏置电压UBE和相应的基极电流IB。而IB的变化又将引起IC和IE的变化。每产生一个IB值，就有一组IC和IE值与之对应，该实验所得数据见表1-1。图3三极管电流分配实验电路表1-1三极管三个电极上的电流分配IB00.010.020.030.040.0514/mAIC/mA0.010.561.141.742.332.91IE

5、/mA0.010.571.161.772.372.96表1-1所列的每一列数据，都具有如下关系IE=IB+IC（1-2）式（1-2）表明，发射极电流等于基极电流与集电极电流之和。与正向偏置二极管相似，三极管发射极电流IE与发射结电压uBE成指数关系ie=（1-3）式中，UT为温度电压当量，室温时UT≈26mV。(1)三极管的电流放大作用从表1-1可以看到，当基极电流IB从0.02mA变化到0.03mA,即变化0.01mA时,集电极电流IC随之从1.14mA变化到了1.74mA即变化0.6mA,这两个变化量相比(1.74-1.

6、14)/(0.03-0.02)=60,说明此时三极管集电极电流IC的变化量为基极电流IB变化量的60倍.可见,基极电流IB的微小变化,将使集电极电流IC发生大的变化,即基极电流IB的微小变化控制了集电极电流IC14较大变化,这就是三极管的电流放大作用。值得注意的是，在三极管放大作用中，被放大的集电极电流IC是电源UCC提供的，并不是三极管自身生成的能量，它实际体现了用小信号控制大信号的一种能量控制作用。三极管是一种电流控制器件。(2)三极管放大的基本条件要使三极管具有放大作用，必须要有合适的偏置条件，即：发射结正向偏置，集电

7、结反向偏置。对于NPN型三极管，必须保证集电极电压高于基极电压，基极电压又高于发射极电压，即UC＞UB＞UE；而对于PNP型三极管，则与之相反，即UC＜UB＜UE。（三）三极管的伏安特性三极管的各个电极上电压和电流之间的关系曲线称为三极管的伏安特性曲线或特性曲线。它是三极管内部的外部表现，是分析由三极管组成的放大电路和选择管子参数的重要依据。常用的是输入特性曲线和输出特性曲线。三极管在电路中的连接方式（组态）不同，其特性曲线也不同。用NPN型管组成测试电路如图4所示。该电路信号由基极输入，集电极输出，发射极为输入输出回路的公

8、共端，故称为共发射极电路，简称共射电路。所测得特性曲线称为共射特性曲线。14图4三极管共射特性曲线测试电路1．输入特性曲线三极管的共射输入特性曲线表示当管子的输出电压uCE为常数时，输入电流iB与输入电压uBE之间的关系曲线，即iB=（1-4）测试时，先固定uCE为某一数值，调节电路中的R