2-3晶体三极管.

2.3晶体三极管是通过一定的工艺将三块半导体,两个PN结结合在一起的器件。按照结构可分为NPN和PNP型。简称晶体管、三极管、BJT。是电子电路中的主要放大器件2.3.1晶体三极管结构、符号、类型及应用(1)NPN型发射区的掺杂浓度高，基区很薄且掺杂浓度低，集电结的面积大，掺杂浓度更低，保证晶体管具有电流放大作用。(2)PNP型(3)三极管的外形图晶体管的分类：①依据制造材料的不同，晶体管分为锗管与硅管两类，其特性大同小异，硅管受温度影响较小。工作较稳定；②依据晶体管内部基本结构，分为NPN型和PNP型两类；③依据工作频率不同，大致可分为高频管和低频管等；④依据用途的不同，分为放大管和开关管；⑤依据功率不同，分为小功率管、中功率管和大功率管。半导体器件型号与符号的意义GB-249-74注：场效应器件、半导体特殊器件、复合管、激光器件的型号命名只有第三、四、五部分第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分阿拉伯数字器件的电极数目汉语拼音字母器件的材料和极性汉语拼音字母器件的类型阿拉伯数字序号汉语拼音字母规格号第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分用数字表示器件电极数目用汉语拼音字母表示器件的材料和极性用汉语拼音字母表示器件的类型用数字表示器件的序号汉语拼音字母表示规格号符号意义符号意义符号意义符号意义2二极管AN型锗材料P普通管D低频大功率管BP型锗材料V微波管A高频大功率管CN型硅材料W稳压管T半导体闸流管DP型硅材料C参量管X低频小功率管Z整流管G高频小功率管3三极管APNP型锗材料L整流堆J阶跃恢复管BNPN型锗材料S隧道管CS场效应管CPNP型硅材料N阻尼管BT特殊器件DNPN型硅材料U光电器件FH复合管E化合物材料K开关管PINPIN管B雪崩管JG激光器件Y体效应管备注低频小功率管指截止频率3MHZ、耗散功率1W，高频小功率管指截止频率≥3MHZ、耗散功率1W，低频大功率管指截止频率3MHZ、耗散功率≥1W，高频大功率管指截止频率≥3MHZ、耗散功率≥1W。示例1：3AG11G3G11G三极管PNP管，锗材料高频小功率序号规格号A示例2：3DX6B3X6B三极管NPN管，硅材料低频小功率序号规格号D1.三极管处于放大状态的工作条件内部条件：发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，同时基区厚度要很小外部条件：发射结正向偏置，集电结反向偏置(基极一定处于中间电位)2.3.2晶体三极管的电流分配及放大作用PNP管EBUUEBUUBCUUBCUUNPN管例题2.三极管在电路中的连接方式三极管在使用时，通常两个电极作为输入端，两个电极作为输出端，这样必然有一个电极是公共电极。根据公共电极，可以将三极管在放大电路中的连接方式分为三种，也称三种组态。共发射极连接方式共集电极连接方式共基极连接方式(1)共发射极连接方式输入端：b、e输出端：c、e共用电极：e输入端电压和端电流：VBE、IB输出端电压和端电流：VCE、IC(2)共集电极连接方式输入端：b、c输出端：e、c共用电极：c输入端电压和端电流：VBC、IB输出端电压和端电流：VEC、IE(3)共基极连接方式输入端：e、b输出端：c、b共用电极：b输入端电压和端电流：VEB、IE输出端电压和端电流：VCB、IC3.三极管中的电流分配及放大作用(1)BJT内部载流子的传输过程BJT正常工作的条件：发射结加正向电压(正向偏置)，集电结加反向电压(反向偏置)。(a)发射区向基区注入电子可忽略发射结外加正向电压，以扩散电流为主：基区空穴向发射区扩散发射区电子向基区扩散EI形成发射极电流IE(b)电子在基区中的扩散与复合扩散到基区的电子有两个去向：BCNEIII大部分漂移到集电区形成电流ICN少部分和基区空穴复合形成电流IB'IEICNIB′(c)集电区收集电子集电结外加反向电压，以漂移电流为主：基区自身的电子向集电区漂移集电区的空穴向基区漂移两者形成反向饱和电流ICBO。CBOCNCIIIICBOCBOBBIIIICIBBJT中的电流分配关系CBECNBECBOBBCBOCNCIIIIIIIIIIII(a)电流控制作用(2)电流放大系数11但接近系数”，“共基极直流电流放大称为，＝定义：ECNIICBECNBECBOBBCBOCNCIIIIIIIIIIII11－＝系数”，“共射极直流电流放大称为，＝定义：BCNIIBCECIIII三个电极电流之间满足一定的比例分配关系，一个电极电流发生改变，另两个电流都会发生变化，因此可实现电流控制和放大作用几点结论：(1)晶体三极管由P型和N型两种半导体组合而成，空穴和电子两种载流子参与导电，称双极型晶体管。(4)IC=IB且IB＜＜IC，说明晶体管基极电流对集电极电流具有控制作用。——双极型三极管具有电流放大作用。(2)欲使晶体管有放大作用，必须保证使发射结正偏，集电结反偏。(3)晶体管各极电流分配关系为：IE=IB+ICBJT的特性曲线是指端电流与端电压之间的关系曲线，根据输入端和输出端分为输入特性曲线和输出特性曲线。共射极电路的特性曲线1.输入特性输入特性是指当vCE为某一常数，iB与vBE之间的关系曲线。常数CEvBEBvfi)(2.3.3晶体三极管的伏安特性与等效电路vCE=0，相当于两个二极管并联，此时的输入特性曲线和普通二极管的伏安特性曲线相似vCE≥1V：vCB=vCE-vBE0，集电结已进入反偏状态，开始收集电子，电子在基区的复合减少，iB、iC，特性曲线将向右稍微移动一些。随着vCE增加，曲线移动不大，主要是vCE≥1V后，c区已经将来自e区的电子绝大部分吸引走。2.输出特性输出特性是指当iB一定的情况下，iC与vCE之间的关系曲线。常数BiCECvfi)(vCE较小，集电结没有反偏或反偏电压较小，这时集电区收集电子的能力较弱，只要vCE稍稍增加，c区收集电子的能力将明显上升，因此iC上升较大vCE较小时，iC随vCE增加迅速上升当集电结反偏电压较大时，扩散到基区的电子基本上都可以被集电区收集，此后vCE再增加，电流也没有明显的增加，故特性曲线与vCE轴基本平行vCE较大时，特性曲线进入与vCE轴基本平行的区域”降很小，称为“饱和管压；的增加而增加，随；但反偏电压很小偏或反偏发射结正偏，集电结正特征：CESCEBCCECvviivi)(BJT输出特性曲线的三个工作区(1)饱和区CCCEBBECEBVvivvi00:或范围CCCEthBEvvVv或判断依据：(2)截止区0:Bi范围如同工作在断开状态；；，；发射结和集电结均反偏特征BJT0:CCCECvvi(3)放大区平坦部分介于饱和区和截止区的范围:BCCECiivi:的影响；几乎不受偏；发射结正偏，集电结反特征VvVVvCEBE1)(3.0)(7.0:锗管硅管判断依据2.3.4BJT的主要参数(1)电流放大系数共射极连接方式CECEVBCvBCIIII＝＝直流电流放大系数：常数CECEVBCvBCiiii常数＝交流电流放大系数：可认为工作在线性区时，当BJT1主要性能参数(2)反向饱和电流集电极－基极反向饱和电流ICBOICBO表示发射极开路，c、b极间外加反向电压时的反向电流。它和单个PN结的反向电流是一样的，大小为A量级。集电极－发射极反向饱和电流ICEOICEO表示基极开路，c、e极间外加反向电压时的集电极电流。大小为A量级ICEO从集电区穿过基区流至发射区，所以又叫穿透电流。该电流和单纯的PN结反向电流不同。2极限参数极限参数是指为了保证晶体管在放大电路中能正常、安全地工作而不能逾越的参数。集电极最大允许电流ICM集电极最大允许功率损耗PCM反向击穿电压集电极开路时发射极－基极间的反向击穿电压V(BR)EBO发射极开路时集电极－基极间的反向击穿电压V(BR)CBO基极开路时集电极－发射极间的反向击穿电压V(BR)CEOBJT安全工作区示意图PCM=iCvCE双曲线例晶体管作开关的电路如图所示。输入信号为幅值Uim＝3V的方波。若RB＝100kΩ，RC＝6kΩ时，验证晶体管是否工作在开关状态?(设VT为硅管)当集电极电流增加时，即IB和IC增加，就要下降，当值下降到线性放大区值的70～30％时，所对应的集电极电流称为集电极最大允许电流ICM。至于值下降多少，会随三极管的型号以及生产厂家而有所差别。返回集电极最大允许电流ICM因发射结正偏，呈低阻，所以三极管功耗主要集中在集电结上。集电极最大允许功率损耗PCM返回集电极电流通过集电结时所产生的功耗：PCM=iCvCB≈iCvCEvCE=vCB+vBE