晶体管及放大电路基础--晶体管

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1、2.1晶体管晶体管又称半导体三极管晶体管是最重要的一种半导体器件之一，它的放大作用和开关作用，促使了电子技术的飞跃。2晶体管及放大电路基础晶体管图片2.1.1晶体管的结构1.NPN型晶体管结构示意图和符号(2)根据使用的半导体材料分为:硅管和锗管(1)根据结构分为:NPN型和PNP型晶体管的主要类型NNP发射区集电区基区发射极E(e)集电极C(c)发射结JE集电结JC基极B(b)NPN型晶体管结构示意图NPN型晶体管符号B(b)E(e)TC(c)NNP发射区集电区基区发射极E(e)集电极C(c)发射结JE集电结JC基极B(b)2.PNP型晶体

2、管结构示意图和符号符号B(b)E(e)TC(c)E(e)发射区集电区基区PPNC(c)B(b)JEJC结构示意图集电区EBC发射区基区(1)发射区小，掺杂浓度高。3.晶体管的内部结构特点（具有放大作用的内部条件）平面型晶体管的结构示意图(2)集电区面积大。(3)基区掺杂浓度很低，且很薄。集电区EBC发射区基区2.1.2晶体管的工作原理（以NPN型管为例）依据两个PN结的偏置情况放大状态饱和状态截止状态倒置状态晶体管的工作状态1．发射结正向偏置、集电结反向偏置——放大状态原理图电路图+–+–(1)电流关系a.发射区向基区扩散电子形成发射极电流I

3、E发射区向基区扩散电子称扩散到基区的发射区多子为非平衡少子b.基区向发射区扩散空穴基区向发射区扩散空穴发射区向基区扩散电子形成空穴电流因为发射区的掺杂浓度远大于基区浓度，空穴电流可忽略不记。基区向发射区扩散空穴发射区向基区扩散电子c.基区电子的扩散和复合非平衡少子在基区复合，形成基极电流IBIB非平衡少子向集电结扩散非平衡少子到达集电区d.集电区收集从发射区扩散过来的电子形成发射极电流ICICIB少子漂移形成反向饱和电流ICBOe.集电区、基区少子相互漂移集电区少子空穴向基区漂移ICBO基区少子电子向集电区漂移ICIB晶体管的电流分配关系动画

4、演示发射结回路为输入回路，集电结回路为输出回路。基极是两个回路的公共端，称这种接法为共基极接法。输入回路输出回路定义称为共基极直流电流放大系数ICBOICIB各电极电流之间的关系IE=IC+IBICBOICIB晶体管共射极接法原理图电路图IBICICBO定义为共射极直流电流放大系数IBICICBO当UCE>UCB时，集电结正偏，发射结反偏，晶体管仍工作于放大状态。各电极电流之间的关系ICEO称为穿透电流IBICICBO或的关系由一般情况如果△UBE>0，那么△IB>0，△IC>0，△IE>0当输入回路电压U'BE=UBE+△UBE那么I'B=

5、IB+△IBI'C=IC+△ICI'E=IE+△IE如果△UBE<0，那么△IB<0，△IC<0，△IE<0IBICICBO为共基极交流电流放大系数为共射极交流电流放大系数定义α与β的关系一般可以认为uBE=ube+UBE(2)放大原理设输入信号ui=UimsinωtV那么iB=ib+IBiC=ic+ICuCE=uce+UCEuce=–icRC其中UCE=VCC–ICRC放大电路TVBBVCCiBuBE_uCEiC+RBRCui+_+_iEa.在RC两端有一个较大的交流分量可供输出。uce=–icRCuCE=uce+UCE由可知ui→ib→i

6、c→icRcb.交流信号的传递过程为TVBBVCCiBuBE_uCEiC+RBRCui+_+_iE2．发射结正向偏置、集电结正向偏置——饱和状态(2)ICbIB，IB失去了对IC的控制。(1)UCE≤UBE，集电结正向偏。饱和状态的特点(3)集电极饱和电压降UCES较小，小功率硅管为0.3~0.5V。(5)UCE对IC的影响大，当UCE增大，IC将随之增加。(4)饱和时集电极电流(2)IC=ICBO3．发射结反向偏置、集电结反向偏置——截止状态截止状态的特点(1)发射结反偏(3)IB=－ICBO4．发射结反向偏置、集电结正向偏置——倒置状态

7、(1)集电区扩散到基区的多子较少倒置状态的特点(2)发射区收集基区的非平衡少数载流子的能力小(3)管子的电流放大系数很小2.1.3晶体管共射极接法的伏安特性曲线1．共射极输入特性共射极输入特性三极管共射极接法uCE=0VuCE≥1V(1)输入特性是非线性的，有死区。(2)当uBE不变，uCE从零增大时，iB将减小。输入特性的特点(3)当uCE≥1V，输入特性曲线几乎重合在一起，即uCE对输入特性几乎无影响。uCE=0VuCE≥1V2．共射极输出特性输出特性曲线饱和区截止区放大区iB=20μA0406080100246801234iC/mAuC

8、E/V各区的特点(1)饱和区a.UCE≤UBEb.IC＜βIBc.UCE增大，IC增大饱和区iB=20μA0406080100246801234iC/mAuCE/V