双极型晶体管.

双极型晶体管双极型半导体三极管（亦称为晶体管）一般有三个电极（即三个引出脚），按工作性质亦分为高、低频晶体三极管；大功率、中功率和小功率晶体三极管；用作信号放大用的三极管和用做开关的三极管。按材料分有锗半导体三极管和硅半导体三极管，由于硅三极管工作稳定性较好，所以现在大部分三极管都是用硅材料做的。下面是一些三极管的外型。大功率低频三极管中功率低频三极管小功率高频三极管学习要点学习要点半导体三极管的结构晶体三极管的放大原理共射电路输入特性曲线的意义共射电路输出特性曲线的意义晶体管的特性一、晶体管结构简介1.晶体管的两种结构一、晶体管结构简介1.晶体管一般由NPN和PNP两种结构组成双极型晶体管(BJT)2.晶体管的三个区一、晶体管结构简介2.晶体管有三个区:N集电区NP基区e发射极b基极c集电极发射区管芯结构剖面图基区(P):很薄,空穴浓度较小——引出基极b.发射区(N):与基区的接触面较小——引出发射极e.集电区(N):与基区的接触面较大——引出集电极c.1.晶体管一般由NPN和PNP两种结构组成以NPN型晶体管为例。双极型晶体管(BJT)发射极的电路符号一、晶体管结构简介基区(P):很薄,空穴浓度较小——引出基极b.发射区(N):与基区的接触面较小——引出发射极e.集电区(N):与基区的接触面较大——引出集电极c.1.晶体管一般由NPN和PNP两种结构组成注意：发射极的符号带箭头。PNP型ECBECBNPN型半导体三极管电路符号2.晶体管有三个区:双极型晶体管(BJT)双极型晶体管(BJT)3.晶体管的两个PN结一、晶体管结构简介1.晶体管一般由NPN和PNP两种结构组成PNP型ECBECBNPN型半导体三极管电路符号NPN与PNP管具有几乎等同的特性，只不过各电极端的电压极性和电流流向不同而已。2.晶体管有三个区:很显然，三极管有两个PN结，发射区与基区间的称为发射结，集电区与基区间的叫集电结。双极型晶体管(BJT)二、晶体管的电流分配和放大作用1.晶体管正常工作时各极电压的连接及作用NNP空穴电子ecbIBIEICICBOIENIEPIBN电流方向1.晶体管各PN结电压连接的一般特性顾名思义：发射区的作用是发射电子,集电区的作用是收集电子,下面以NPN型三极管为例分析载流子(即电子和空穴)在晶体管内部的传输情况。二、晶体管的电流分配与放大作用发射结集电结发射极集电极基极发射结必须处于正向偏置——目的削弱发射结集电结必须处于反向偏置——目的增强集电结VEEVCC+－+－ICN连接BJT各极间电压的一般特性晶体管的电流分配晶体管的放大作用双极型晶体管(BJT)动画演示NNP空穴电子ecbIBIEICICBOIENIEPIBN电流方向VEEVCCVCC+－+ICN发射结必须处于正向偏置——目的削弱发射结集电结必须处于反向偏置——目的增强集电结二、晶体管的电流分配与放大作用分析集射结电场方向知,反向偏置有利于收集在基区的电子1.晶体管各PN结电压连接的一般特性发射结变薄有利于发射区的电子向基区扩散连接BJT各极间电压的一般特性晶体管的电流分配晶体管的放大作用双极型晶体管(BJT)二、晶体管的电流分配与放大作用2.晶体管的电流分配发射极电流的组成NNP空穴电子ecbIBIEICICBOIENIEPIBN电流方向2.晶体管的电流分配发射极电流IE:主要由发射区的电子扩散(IEN)而成,亦有极少数的由基区向发射区扩散的空穴电流(IEP)。IE=IEN+IEPIENVEEVCCVCC+－+ICN注意电流方向：电流方向与电子移动方向相反,与空穴移动方向相同。1.晶体管各PN结电压连接的一般特性晶体管的电流分配晶体管的放大作用双极型晶体管(BJT)二、晶体管的电流分配与放大作用基极电流的形成NNP空穴电子ecbIBIEICICBOIENIEPIBN电流方向基极电流IB:基极电流主要由基区的空穴与从发射区扩散过来的电子复合而成。同时电源VEE又不断地从基区中把电子拉走,维持基区有一定数量的空穴。VEEVCCVCC+－+ICN2.晶体管的电流分配1.晶体管各PN结电压连接的一般特性由于基区有少量空穴,所以从发射区扩散过来的电子在基区会被复合掉一些,形成基极电流。晶体管的电流分配晶体管的放大作用双极型晶体管(BJT)集极电流的形成二、晶体管的电流分配与放大作用NNP空穴电子ecbIBIEICICBOIENIEPIBN电流方向集电极电流IC:集电极电流主要由集电结收集从发射区扩散至基区的电子而成(ICN)。亦有由于基区和集电区的少子漂移作用而产生的很小的反向饱和电流ICBO。VEEVCCIC=ICN+ICBOICNVCC+－+ICN由于基区空穴的复合作用,集电区收集的电子数会比发射区扩散的电子数要小一些,即集电极电流IC比发射极电流IE要小一些。2.晶体管的电流分配1.晶体管各PN结电压连接的一般特性晶体管的电流分配晶体管的放大作用双极型晶体管(BJT)二、晶体管的电流分配与放大作用IE=IB+ICNNP空穴电子ecbIBIEICICBOIENIEPIBN电流方向由电路分析的内容可知,三个电极之间的电流关系为：VEEVCCIE=IB+ICRbVEEVCCRLIB发射极与基极之间为正向偏置+－+－IE=IB+IC集电极与基极之间为反向偏置ICVCC+－+2.晶体管的电流分配1.晶体管各PN结电压连接的一般特性三极管的三个极不管如何连接,这个关系是不会改变的。以后画电路时三极管就不再使用结构图而用电路符号图了。晶体管的电流分配晶体管的放大作用双极型晶体管(BJT)二、晶体管的电流分配与放大作用①系数的意义NNP空穴电子ecbIBIEICICBOIENIEPIBN电流方向①为了表示集电极收集发射区发射电子的能力,通常使用一个常数hfb()表示VEEVCChfb==iC／iERbVEEVCCRLIB+－+－IE=IB+ICICVCC+－+2.晶体管的电流分配1.晶体管各PN结电压连接的一般特性iC和iE是表示通过三极管集电极和发射极电流的瞬时值.晶体管的电流分配晶体管的放大作用双极型晶体管(BJT)②系数的意义NNP空穴电子ecbIBIEICICBOIENIEPIBN电流方向②为了表示集电极电流是基极电流的倍数,通常使用一个常数hfe()表示VEEVCCRbVEEVCCRLIB+－+－IE=IB+ICICVCC+－+hfe==iC／iBhfe()称为共发射极交流电流放大系数二、晶体管的电流分配与放大作用2.晶体管的电流分配1.晶体管各PN结电压连接的一般特性晶体管的电流分配晶体管的放大作用双极型晶体管(BJT)③与之间的关系NNP空穴电子ecbIBIEICICBOIENIEPIBN电流方向③hfb()与hfe()之间的关系VEEVCCRbVEEVCCRLIB+－+－IE=IB+ICIC=1－VCC+－+二、晶体管的电流分配与放大作用联立下面三式可求出此关系式：iC=iBiC=iEiE=iC+iB2.晶体管的电流分配1.晶体管各PN结电压连接的一般特性晶体管的电流分配晶体管的放大作用双极型晶体管(BJT)3.放大作用二、晶体管的电流分配与放大作用3.放大作用共射基本放大电路的组成演示三极管的放大作用实际上是使微小的信号(如微小变化的电压、微小变化的电流）转换成较大变化的信号。要使三极管有放大作用,必须与一些阻容元件按一定的方式连接成电路,称为放大电路。最基本的放大电路是共射极放大电路。2.晶体管的电流分配1.晶体管各PN结电压连接的一般特性晶体管的放大作用双极型晶体管(BJT)(1)共射电路的组成viVBBVCCRL1K+－+－ceb输入与输出回路共用发射极，所以称为共发射极放大电路。二、晶体管的电流分配与放大作用=49基极与发射极间组成输入回路3.放大作用(1)共射极放大电路集电极与发射极间组成输出回路晶体管共射极放大电路的组成共射极电路的电压放大原理三极管的放大作用实际上是使微小的信号(如微小变化的电压、微小变化的电流）转换成较大变化的信号。要使三极管有放大作用,必须与一些阻容元件按一定的方式连接成电路,称为放大电路。最基本的放大电路是共射极放大电路。双极型晶体管(BJT)二、晶体管的电流分配与放大作用三个交变电流3.放大作用(1)共射极放大电路viVBBVCCiB=IB+iBiC=IC+iCvOiE=IE+iE+－+－+－cebRL1K=49共射极电路的电压放大原理(2)共射电路的电压放大输出电路同时产生一个变化的电流。输入信号电压在输入回路上产生一个变化的电流。三极管的放大作用实际上是使微小的信号(如微小变化的电压、微小变化的电流）转换成较大变化的信号。要使三极管有放大作用,必须与一些阻容元件按一定的方式连接成电路,称为放大电路。最基本的放大电路是共射极放大电路。变化的电流在负载电阻上产生一个变化电压。三极管的放大作用实际上是使微小的信号(如微小变化的电压、微小变化的电流）转换成较大变化的信号。要使三极管有放大作用,必须与一些阻容元件按一定的方式连接成电路,称为放大电路。最基本的放大电路是共射极放大电路。双极型晶体管(BJT)二、晶体管的电流分配与放大作用3.放大作用(1)共射极放大电路(2)放大作用这个放大电路的电压放大倍数为viVBBVCCiB=IB+iBiC=IC+iCvOiE=IE+iE+－+－+－ceb(2)共射电路的电压放大=49RL1K设输入信号电压变化vi=20mV,产生基极电流的变化量为iB=20A输出电流变化量为iC=iB=49×20A=980A=0.98mA变化的电流在负载电阻上产生的电压变化量为vO=-iCRL=-0.98mA×1k=-0.98V共射极电路的电压放大原理AV=vo/vi=-0.98V/20mV=-49三、晶体管的特性曲线1.共射极电路的特性曲线输入特性曲线就是研究三极管be之间输入电流IB随输入电压VBE的变化规律。三、晶体管的特性曲线1.共射电路的特性曲线(1)输入特性VBBVCCIBICIE+－+－ceb三极管由于有三个极，放大电路由两个回路组成,所以其特性曲线有两组，一组为输入特性曲线，另一组为输出特性曲线。VCEVBE共射电路输入特性曲线共射电路输出特性曲线双极型晶体管(BJT)(1)输入特性曲线:输入特性的意义输入特性曲线就是研究三极管be之间输入电流IB随输入电压VBE的变化规律。三、晶体管的特性曲线(1)输入特性VBBVCC+－+－ceb输入特性曲线的作法IVCE=常数VBE/VIB/AIB=f(VBE)此式的意义是：令三极管ce间电压VCE保持不变，研究be间电流IBE随电压VBE的变化规律.1.共射电路的特性曲线共射电路输入特性曲线共射电路输出特性曲线双极型晶体管(BJT)IBICIEVCEVBE0三、晶体管的特性曲线(1)输入特性(1)输入特性曲线：vCE=0V时先令VCC=0即VCE=0VBBVCC+－+－ceb令VBB从0开始增加即VBE从0开始增加。1.共射电路的特性曲线共射电路输入特性曲线共射电路输出特性曲线双极型晶体管(BJT)IBICIEVBE/VIB/A0VCEVBE输入特性曲线的作法IVCE=常数IB=f(VBE)此式的意义是：令三极管ce间电压VCE保持不变，研究be间电流IBE随电压VBE的变化规律.VCE=0V时的输入特性曲线。三、晶体管的特性曲线(1)输入特性(1)输入特性曲线：vCE=0.5V时然后增大VCC使VCE0.5VVBBVCC+－+－ceb再令VBB从0开始增加即VBE从0开始增加。0.5V1.共射电路的特性曲线共射电路输入特性曲线共射电路输出特性曲线双极型晶体管(BJT)IBICIEVBE/VIB/A0VCEVBE输入特性曲线的作法IVCE=常数IB=f(VBE)此式的意义是：令三极管ce间电压VCE保持不变，研究be间电流IBE随电压VBE的变化规律.VCE=0V时的输入特性曲线。VCE=0.5V时的输入特性曲线。三、晶体管的特性曲线(1)