双极型半导体三极管ppt课件.ppt

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1、1.2双极型半导体三极管三极管半导体是一种具有放大作用的半导体器件，分双极型晶体管和场效应管两大类。双极型晶体管由两种极性的载流子参与导电，故称双极型晶体管；而场效应管只由一种极性的载流子参与导电，故场效应晶体管又称单极型晶体管。本节主要讨论双极型晶体管的结构、特性及应用电路。(以下介绍的三极管均指双极型半导体三极管，即双极型晶体管。)1.2.1三极管的结构、材料、极性和符号三极管是由两个PN结三层半导体组成的器件。三层半导体可以排成两种不同的组合，如图1.16(a)所示。三层半导体分别称发射区、基区和集电区，从各区引

2、出的电极则称发射极(e)、基极(b)和集电极(c)，发射区与基区之间的PN结称发射结；基区和集电区之间的PN结则称集电结。三极管的电气符号如图1.16(b)所示，带箭头的电极表示发射极，箭头的方向表示发射极电流的实际方向。三极管的种类很多。根据材料可分为锗三极管、硅三极管；根据PN结类型可分为PNP和NPN型三极管；根据频率可分为高频管和低频管；根据功率可分为大功率管和小功率管等。(a)三极管结构示意图(b)三极管的电气符号1.2.2三极管的三个电流及其控制关系三极管的基本功能是放大作用。要使三极管具有放大作用，必须满

3、足其外部条件，即发射结加正向电压(一般小于1V)，集电结加反向电压(一般为几伏至几十伏)。在上述条件下，三极管的三个电极电流如图1.17所示，并具有如下关系：(1)IE＝IC＋IB(2)IC比IB大得多，，其值近似为常数，称为三极管电流放大系数。图1.17三极管内部电流分配关系1.2.3三极管的特性、三种工作状态、参数和检测三极管的特性曲线是指三极管的输入特性和输出特性。输入特性是指UCE一定时，输入电压UBE和输入电流IB的关系；输出特性是指IB一定时，UCE和IC的关系。输入特性和输出特性可以通过实测得到，图是NP

4、N管输入特性和输出特性的实测电路。1．输入特性输入特性曲线是指UCE为一定值时，加在三极管的基极和发射极之间的电压UBE与它所产生的基极电流IB之间的关系，用函数表达式表示为用输入特性曲线表示如图1.19所示。其中UCE＝0的曲线完全和二极管的伏安特性的正向特性一致；UCE>1V的曲线是三极管工作在放大状态时的输入特性曲线，因为三极管工作在放大状态时，UCE>1V的条件一定是满足的。图1.19三极管的输入特性曲线2．输出特性输出特性曲线是指基极电流IB为一定值时，输出回路中集电极和发射极之间的电压UCE与集电极电流IC

5、的关系，用函数关系式可表示为用输出特性曲线表示如图1.20所示。对输出特性曲线的分析如下：(1)当UCE＝0V时，IC≈0V，曲线过坐标原点。(2)IB＝0时，在外加电压UCE下，IC＝ICEO≈0(ICEO称为三极管的穿透电流)。(3)若IB为某固定值时，在UCE较小的时候，随着UCE的增大，使IC迅速增大，即图中特性曲线的起始上升部分。当UCE继续增大，IC不能继续增大而趋于平缓，即图中特性曲线的平坦部分。在这一区域，UCE的变化很大而IC的变化很小，呈现一种动态电阻很大的恒流特性。此时，IC＝βIB，IC几乎和U

6、CE无关。图1.20三极管的输出特性曲线(4)当调整IB为不同的值时，可得到一族曲线，如图1.20所示，当UCE>1V以后，随着IB的增大，IC也跟着增大，体现了IB对IC的控制作用，因此，三极管属于电流控制的电流源。除按前图逐点测量描绘出输入特性曲线和输出特性曲线的方法外，通常，输入特性曲线和输出特性曲线也可以在专用的特性图示仪上测出。3．三极管的三种工作状态图1.21三极管的三种工作状态由三极管的输出特性曲线可以看出三极管工作时可分成三个工作区，如图1.21所示，中间线性的区域称放大区。该区域UCE逐渐增加，IC变

7、化很小，特性曲线近似水平，在此区域IC≈βIB。而由IB＝0与横轴所围成的小区域，称截止区。图中IB＝0时，IC＝ICEO，ICEO为管子的穿透电流，一般较小，但在高温下，对于锗管该值较大。在特性曲线的起始部分，UCE≤UBE(饱和压降)，IC随UCE的变化上升很快，因此，在该区域，IC≠βIB，IB对IC失去控制作用，此区域称饱和区。三极管的三种工作状态是指三极管工作在三个区域的状态：截止状态、放大状态和饱和状态。在图1.21中，三极管工作在三种工作状态的特点及参数之间的关系如表1.5所示。表1.5三极管的三种工作状

8、态的特点及参数之间的关系IC＝IC＝工作状态截止状态放大状态饱和状态条件发结反偏集电结反偏发射结正偏集电结反偏发射结正偏集电结正偏参数关系IB＝0UCE≈VCCIC≈0IBUCE≈VCC－ICRCIBUCE≈0应用开关电路放大电路开关电路4．三极管的主要参数(1)电流放大系数。三极管的电流放大系数分直流电流放大系数和交流电流放大系