第三节 双极型三极管

第三节双极型三极管1第三节双极型三极管三极管的结构三极管中载流子的运动和电流分配关系三极管的特性曲线三极管的主要参数总目录下页第三节双极型三极管2半导体三极管晶体管(transistor)双极型三极管或简称三极管制作材料：分类：它们通常是组成各种电子电路的核心器件。双极结型又称为：硅或锗NPN型PNP型下页上页首页第三节双极型三极管3一、三极管的结构三个区发射区：杂质浓度很高基区：杂质浓度低且很薄集电区：无特别要求发射结集电结集电区基区发射区cbeNPN型三极管的结构和符号两个PN结发射结集电结三个电极发射极e基极b集电极c集电极ccollector基极bbase发射极eemitterNPN下页上页首页第三节双极型三极管4RbRcEBECecb发射极电流二、三极管中载流子的运动和电流分配关系1.发射:发射区大量电子向基区发射。2.复合和扩散：电子在基区中复合扩散。3.收集：将扩散过来的电子收集到集电极。同时形成反向饱和电流ICBO。IEICIBICNIENIBNICBO集电极电流基极电流下页上页首页动画第三节双极型三极管5RbRcEBECecbIEICIBICNIENIBNICBOIC=ICN+ICBOIE=ICN+IBNIC=αIE+ICBO将代入IC=ICN+ICBO得当ICBOIC时，可得≈ICIEαIEN=ICN+IBNIE=IENIE=IC+IB下页上页CNEIIICNα=IE通常将定义为共基直流电流放大系数。首页第三节双极型三极管6β≈ICIBIE=IC+IBIC=αIE+ICBO代入得IC=αα1-IB+α1-1ICBOβ=αα1-令可得IC=βIB+（1+）ICBOβIC=βIB+ICEO当ICEOIC时，可得β称为共射直流电流放大系数。ICEO=（1+β）ICBOIE=IC+IBIC≈βIBIE=（1+β）IBICEO称为穿透电流。下页上页首页第三节双极型三极管7各参数含义：：共基直流电流放大系数。：共射直流电流放大系数。α=ICNIEICEO=（1+）ICBOβ：集电极与发射极间穿透电流。β=ΔICΔIBα=ΔICΔIE：共基交流电流放大系数。：共射交流电流放大系数。β1+βα=β=α1-αα和β满足或β=IC-ICEOIB≈ICIB下页上页首页第三节双极型三极管8三、三极管的特性曲线1.输入特性IB=f（UBE）UCE=常数UCE=0VUCE=2V当UCE大于某一数值后，各条输入特性十分密集，通常用UCE1时的一条输入特性来代表。UBE/ViB/μAO三极管的输入特性下页上页UBEib+-UCE=0VBBRbbec三极管的输入回路首页第三节双极型三极管92.输出特性iC/mAOuCE/ViB=80μА6040200IC=f(UCE)IB=常数饱和区放大区1.截止区：IB≤0的区域，IC≈0，发射结和集电结都反偏。2.放大区：发射结正偏集电结反偏ΔIC=βΔIB3.饱和区：发射结和集电结都正偏，UCE较小，IC基本不随IB而变化。当UCE=UBE时，为临界饱和；当UCEUBE时过饱和。截止区下页上页首页动画第三节双极型三极管10发射结反向偏置,集电结反向偏置,三极管工作在截止区,可调换EB极性。发射结反向偏置,三极管工作在截止区,可调换EC极性,或将VT更换为PNP型。两PN结均正偏三极管工作在饱和区。[例1.3.1]判断图示各电路中三极管的工作状态。0.7VVT0.3V下页上页RbRcECEBVTRbRcECVT首页第三节双极型三极管11EB=IBRb+UBEIBICIB=46.5μAβIB=2.3mA假设三极管饱和，UCES=0.3V则ICS=EC-UCESRc=4.85mAβIBICS假设不成立，三极管工作在放大区。或者IC=βIB=2.3mAUCE=EC-ICRc=5.4V发射结正偏集电结反偏，三极管工作在放大区。下页上页RbRCECEBVT2k200k10V10Vβ=50首页第三节双极型三极管12EB=IBRb+UBEIBICIB=465μAβIB=23mA假设三极管饱和，UCES=0.3V则ICS=EC-UCESRc=4.85mAβIBICS假设成立，三极管工作在饱和区。或者IC=βIB=23mAUCE=EC-ICRc=-36V发射结正偏集电结正偏，三极管工作在饱和区。下页上页RbRCECEBVT2k200k10V10Vβ=50首页第三节双极型三极管13四、三极管的主要参数2.反向饱和电流β=ΔICΔIBβ≈ICIB共基直流电流放大系数αα=ΔICΔIE共基电流放大系数αα=ICNIEβ共射直流电流放大系数集电极和基极之间的反向饱和电流ICBO集电极和发射极之间的穿透电流ICEOICEO=（1+）ICBOβ两者满足1.电流放大系数共射电流放大系数β下页上页首页第三节双极型三极管143.极限参数a.集电极最大允许电流ICMiC/mAOuCE/V三极管的安全工作区过流区集射反向击穿电压U(BR)CEO集基反向击穿电压U(BR)CBOICUCE=PCM过压区安全工作区ICM过损耗区U(BR)CEOc.极间反向击穿电压b.集电极最大允许耗散功率PCM下页上页首页第三节双极型三极管15下页上页五、PNP型三极管PNP型三极管的放大原理与NPN型基本相同，但外加电源的极性相反。~VBBuiRbRcVT+-uoVCC~VBBuiRbRcVT+-uoVCC首页第三节双极型三极管16在由PNP三极管组成的放大电路中，三极管中各极电流和电压的实际方向如图(a)所示，根据习惯三极管中电流和电压的规定正方向如图(b)所示。UCEUBEIEICIBcbe(-)(+)(+)(-)(a)UCEUBEIEICIBcbe(-)(+)(+)(-)(b)定量计算中，将得出PNP三极管的UBE和UCE为负值。在PNP三极管的输入和输出特性曲线中，电压坐标轴上将分别标注“-UBE”和“-UCE”。电流实际方向与规定方向一致，电压实际方向与规定方向相反。下页上页首页第三节双极型三极管17上页首页课堂练习