三极管工作原理及应用.pdf

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1、第2章半导体三极管(SemiconductorDiode)2.1双极型三极管教学要求：1.掌握晶体三极管的工作原理；2.理解晶体三极管的输入、输出特性曲线；3.了解晶体三极管的主要参数。一、晶体三极管(SemiconductorTransistor)利用特殊工艺将两个PN结结合在一起就构成了双极型三极管。1.结构和符号：结构特点：e区掺杂浓度最高，b区薄，掺杂浓度最底；c区面积最大。分类：构成材料：硅管、锗管结构：PNP、NPN使用频率：低频管、高频管功率：小功率管、中功率管、大功率管2.电流放大原理放大条件内部条件：e区掺杂浓

2、度最高，b区薄，掺杂浓度最底；c区面积最大。外部条件：发射结（e结）加正向偏置电压，集电结（c结）加反向偏置电压。电位条件：NPN型：Vc＞Vb＞Ve；PNP型：Vc＜Vb＜Ve电压数值：UBE：硅0.5-0.8V,锗0.1-0.3VUCB：几伏——十几伏UCE：UCE＝UCB＋UBE几伏——+几伏三极管内部（NPN型为例）1)发射区不断向基区注入多子（电子），形成发射极电流I。E2)向发射区扩散的基区多子（空穴）因数量小被忽略。这样，到达基区的电子多数向BC结方向扩散形成ICN。少数与空穴复合，形成IBN。基区空穴来源主要来自

3、基极电源提供(IB)和集电区少子漂移(ICBO)。即IBN»IB+ICBO，IB=IBN–ICBO3)集电区收集扩散过来的载流子形成集电极电流IC，IC=ICN+ICBO。（4）三极管各极电流之间的分配关系IB=IBN-ICBO，IC=ICN+ICBO当管子制成后，发射区载流子浓度、基区宽度、集电结面积等确定，故电流的比例关系确定，即：二、晶体三极管的特性曲线1.输入特性曲线：由输入回路可写出三极管的输入特性的函数式为iB=f(uBE)，uCE=常数。实测的某NPN型硅三极管的输入特性曲线如下图(b)所示，由图可见曲线形状与二极

4、管的伏安特性相类似，不过，它与uCE有关，uCE=1V的输入特性曲线比uCE=0V的曲线向右移动了一段距离，即uCE增大曲线向右移，但当uCE＞1V后，曲线右移距离很小，可以近似认为与uCE=1V时的曲线重合，所以下图(b)中只画出两条曲线，在实际使用中，uCE总是大于1V的。由图可见，只有uBE大于05V(该电压称为死区电压)后，iB才随uBE的增大迅速增大，正常工作时管压降uBE约为0.6～0.8V，通常取0.7V，称之为导通电压uBE(on)。对锗管，死区电压约为0.1V，正常工作时管压降uBE的值约为0.2～0.3V，导

5、通电压uBE(on)≈0.2V。2.输出特性曲线输出回路的输出特性方程为：iC=f(uCE)，iB=常数；晶体三极管的输出特性曲线分为截止、饱和和放大三个区，每区各有其特点：截止区：IB≤0，IC=ICEO≈0，此时两个PN结均反向偏置。放大区：IC=βIB+ICEO，此时发射结正向偏置，集电结反向偏置，特性曲线比较平坦且等间距。Ic受IB控制，IB一定时，Ic不随UCE而变化。饱和区：uCE

6、E=uBE时，达到临界饱和，深度饱和时，硅管UCE(SAT)=0.3V，锗管U=0.1V。CE(SAT)3.温度对特性曲线的影响温度升高，输入特性曲线向左移。温度每升高1°C，UBE¯(2~2.5)mV。温度每升高10°C，ICBO约增大1倍。温度升高，输出特性曲线向上移。温度每升高1°C，b-(0.5~1)%。输出特性曲线间距增大。三、晶体三极管的主要参数1.电流放大系数共发射极电流放大系数:β（β）为直流（交流）电流放大系数β=IC/IB（β=ΔiC/ΔiB）。共基极电流放大系数:α=β/（1+β），a<1一般在0.98以上

7、。2.极间反向饱和电流：CB极间反向饱和电流ICBO，CE极间反向饱和电流ICEO。ICBO、ICEO均随温度的升高而增大。3.极限参数：ICM：集电极最大允许电流，超过时b值明显降低；PCM：集电极最大允许功率损耗；U(BR)CEO：基极开路时C、E极间反向击穿电压；U(BR)CBO：发射极开路时C、B极间反向击穿电压。U(BR)EBO：集电极极开路时E、B极间反向击穿电压；U(BR)CBO>U(BR)CEO>U(BR)EBO2.3三极管电路的基本分析方法教学要求1.掌握三极管电路的直流电路画法及分析方法；2.掌握三极管电路的

8、交流电路画法及分析方法；3.熟悉三极管小信号等效电路的分析方法。一、概述三极管为非线型器件，对含有这些器件的电路进行分析时，可采用适当的近似方法，按线性电路来处理。利用叠加定理可对电路中的交、直流成分分别进行分析。直流分析（静态分析）：只研究在直流电源作用下，电