第3章 半导体三极管及其基本放大电路

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1、第3章半导体三极管及其基本放大电路3.1双极型半导体三极管3.2三极管基本应用电路及其分析方法*3.3单极型半导体三极管及其电路分析小结3.1双极型半导体三极管3.1.1三极管的结构与分类1.三极管的结构与电路符号三极管的结构示意图如图3-1(a)所示，它是由三层不同性质的半导体组合而成的。按半导体的组合方式不同，可将其分为NPN型管和PNP型管。三极管的电路符号如图3-1(b)所示，符号中的箭头方向表示发射结正向偏置时的电流方向。2.三极管的分类(1)按其结构类型分为NPN管和PNP管。(2)按其制作材料分为硅管和锗管。(3)按工作频率分为高

2、频管和低频管。(4)按载流子的类型分为双极性半导体三极管和单极性半导体三极管。下一页3.1双极型半导体三极管3.1.1三极管的结构与分类3.三极管的外形结构常见三极管的外形结构如图3-2所示。下一页上一页3.1双极型半导体三极管3.1.2三极管的电流分配与放大作用1.三极管的工作状态及偏置方式三极管的工作状态由两个PN结的偏置方式决定，如表3-1所示。三极管实现放大作用的外部条件是发射结正向偏置，集电结反向偏置。图3-3(a)为NPN管的偏置电路，图3-3(b)为PNP管的偏置电路。2.三极管内部载流子的运动过程(以NPN管为例)图3-4为三极

3、管内部载流子运动的示意图。(1)发射区向基区发射电子的过程。(2)电子在基区的扩散和复合过程。(3)电子被集电区收集的过程。下一页上一页3.1双极型半导体三极管3.1.2三极管的电流分配与放大作用3.放大状态下三极管各极电流之间的关系由图3-4不难得出:下一页上一页3.1双极型半导体三极管3.1.2三极管的电流分配与放大作用4.三极管的电流放大作用(1)综合载流子的运动规律，由于三极管的ICBO较小，所以电流分配关系可简写为(2)IC与IB的比值基本保持不变，其大小由三极管的内部结构决定。下一页上一页3.1双极型半导体三极管3.1.2三极管的电

4、流分配与放大作用(3)放大作用。要使三极管工作在放大状态，必须具备两个条件：一是必须以正确的连接方式将三极管接入输入输出回路；二是必须外加正确的直流偏置电压，即发射结正向偏置、集电结反向偏置。下一页上一页3.1双极型半导体三极管3.1.3三极管的特性曲线及主要参数测试电路如图3-5所示。1.输入特性曲线共发射极输入特性曲线是指以集电极与发射极输出电压UCE为参变量，输入电流IB与输入电压UBE之间的关系曲线，即1)UCE=0时的输入特性(图3-6中曲线①)2)UCE≥1V时的输入特性(图3-6中曲线②)2.输出特性曲线输出特性曲线是指当三极管基

5、极电流IB为常数时，集电极电流入IC与集电极、发射极间电压UCE之间的关系，即下一页上一页3.1双极型半导体三极管3.1.3三极管的特性曲线及主要参数输出特性曲线如图3-7所示。(1)放大区:指曲线上IB>0和UCE>1V之间的部分，此时发射结正偏、集电结反偏，三极管处于放大状态。(2)截止区:指曲线上IB≤0的区域，此时发射结反偏，三极管为截止状态，IC很小，集电极与发射极间相当于开路，三极管相当于断开的开关。(3)饱和区:指曲线上UCE≤UBE的区域，此时IC与IB无对应关系，集电极与发射极均处于正向偏置，集电极与发射极之间的压降称为饱和

6、电压，用UCES表示。下一页上一页3.1双极型半导体三极管3.1.4三极管的主要参数1.电流放大系数β2.极间反向截止电流1)集电极-基极反向饱和电流ICBO1)集电极-发射极反向饱和电流ICEO下一页上一页3.1双极型半导体三极管3.1.4三极管的主要参数3.极限参数1)集电极最大允许电流ICM2)反向击穿电压U(BR)CEO3)集电极最大允许功耗PCM根据给定的PCM值可以作出一条PCM曲线如图3-8所示，由PCM、ICM和U(BR)CEO包围的区域为三极管安全工作区。下一页上一页3.1双极型半导体三极管3.1.5温度对三极管的特性与参数的

7、影响1.温度对UBE的影响三极管的输入特性曲线与二极管的正向特性曲线相似，温度升高，曲线左移，如图3-9所示。2.温度对ICBO的影响三极管输出特性曲线随温度升高将向上移动，如图3-10所示。3.温度对β的影响温度升高，输出特性各条曲线之间的间隔增大，从而β值增大，如图3-10所示。下一页上一页3.1双极型半导体三极管3.1.6三极管的判别及其手册的查阅方法1.三极管型号的意义三极管的型号一般由五大部分组成如3AX31A、3DG12B、3CG14G等。2.三极管手册的查阅方法1)三极管手册的基本内容(1)三极管的型号。(2)电参数符号说明。(3

8、)主要用途。(4)主要参数。2)三极管手册的查阅方法(1)已知三极管的型号查阅其性能参数和使用范围。(2)根据使用要求选择三极管。下一页上一页3.1双