電工學(xué)三極管

1、高頻管、低頻管 小、中、大功率管 頻率： 功率： 材料：硅管、鍺管 結(jié)構(gòu)：NPN型、PNP型 半導(dǎo)體三極管是具有電流放大功能的元件 在一個硅（鍺） 片上生成三個雜 質(zhì)半導(dǎo)體區(qū)域， 一個P區(qū)（N區(qū)） 夾在兩個N區(qū) （或P區(qū)）中間。 從三個雜質(zhì)區(qū)域 各自引出一個電 極，分別稱發(fā)射 極，集電極，基 極，它們對應(yīng)的 雜質(zhì)區(qū)域分別為 發(fā)射區(qū)、集電區(qū)， 基區(qū)。 一 晶體管的基本結(jié) 構(gòu) 特點： 基區(qū)很?。ㄎ?米數(shù)量級），而且 摻雜濃度很低，發(fā) 射區(qū)和集電區(qū)是同 類型的雜質(zhì)半導(dǎo)體， 但前者比后者摻雜 濃度高很多，而集 電區(qū)的面積比發(fā)射 區(qū)面積大，因此它 們不是電對稱的。 二 三極管的工作原理 1.BJT內(nèi)部載

2、流 子傳輸過程 （1）.發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴散載流子， 形成發(fā)射極電流。 由于發(fā)射結(jié)外加正向電壓，發(fā)射區(qū) 的多子電子將不斷通過發(fā)射結(jié)擴散 到基區(qū)，形成發(fā)射結(jié)電子擴散電流 IEN，其方向與電子擴散方向相反， 同時，基區(qū)的多子空穴也要擴散到 發(fā)射區(qū)，形成空穴擴散電流IEP，方 向與IEN相同，IEN和IEP一起構(gòu)成 受發(fā)射結(jié)正向電壓UBE控制的發(fā)射 結(jié)電流（即發(fā)射極電流）IE。 即IEIENIEP。由于基區(qū) 摻雜濃度很低，IEP很小，所以 IEIEN （2）.載流子在基區(qū)擴散與復(fù)合， 形成復(fù)合電流IBN 由發(fā)射區(qū)擴散到基區(qū)的載流子電 子在發(fā)射結(jié)邊界附近濃度最高，離 發(fā)射結(jié)越遠濃度越低，形成了一定 的濃度

3、梯度，濃度差使擴散到基區(qū) 的電子繼續(xù)向集電結(jié)方向擴散，在 擴散過程中，有一部分電子與基區(qū) 的空穴復(fù)合，形成基區(qū)復(fù)合電流 IBN，由于基區(qū)很薄，摻雜濃度又 低，因此電子與空穴復(fù)合機會很小， IBN很小，大多數(shù)電子都能擴散到 集電結(jié)邊界。 （3）.集電區(qū)收集載流子，形成集 電極電流IC。 由于集電結(jié)上加反向電壓，空間 電荷區(qū)的內(nèi)電場被加強，對基區(qū)擴 散到集電結(jié)邊緣的載流子電子有很 強的吸引力，使它們很快漂移過集 電結(jié)，被集電區(qū)收集，形成集電極 電流中受發(fā)射結(jié)電壓控制的電流 ICN，其方向與電子漂移方向相反， 顯然ICNIENIBN 與此同時，基區(qū)自身的少子電子 和集電區(qū)的少子空穴也要在集電結(jié) 反偏

4、作用下產(chǎn)生漂移運動，形成集 電結(jié)反向飽和電流ICBO，其方向與 ICN方向一致，ICN和ICBO一起構(gòu) 成集電極電流IC，即ICICN ICBO （4）.基極電流IB IBIEPIBNICBOIEP IENICNICBOIEIC 晶體管內(nèi)部的電流存在一種比例 分配關(guān)系，IC和IB分別占IE的一定 比例，且IC接近于IE，IC遠大于IB， IC和IB間也存在比例關(guān)系。這樣， 當(dāng)基極電路由于外加電壓或電阻改 變而引起IB的微小變化時，IC必定 會發(fā)生較大的變化。這就是晶體管 的電流放大作用，也就是通常所說 的基極電流對集電極電流的控制作 用。 三極管的連接方式 共集電極接法：集電極作 為公共端 共

5、基極接法：基極作 為公共端 共發(fā)射極接法：發(fā)射極 作為公共端 綜上所述，三極管的放大作用，主要是依靠它的發(fā)射極電流能夠通過 基區(qū)傳輸，然后到達集電極而實現(xiàn)的。 實現(xiàn)這一傳輸過程的兩個條件是： （1）內(nèi)部條件：發(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度遠大于基區(qū)雜質(zhì)濃度，且基區(qū)很薄。 （2）外部條件：發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置。 三 BJT的V-I 特性曲線 iB=f(vBE) vCE=const (2) 當(dāng)vCE1V時， vCB= vCE - vBE0，集電結(jié)已進入反偏狀態(tài)，開始收 集電子，基區(qū)復(fù)合減少，同樣的vBE下IB減小，特性曲線右移。 (1) 當(dāng)vCE=0V時，相當(dāng)于發(fā)射結(jié)的正向伏安特性曲線。 1. 輸入特性

6、曲線 （以共射極放大電路為例） 共射極連接共射極連接 飽和區(qū)：iC明顯受vCE控制的區(qū)域，該區(qū) 域內(nèi)，一般vCE0.7V (硅管)。此時， 發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏或反偏電壓很 小。 iC=f(vCE) iB=const 2. 輸出特性曲線 輸出特性曲線的三 個區(qū)域: 截止區(qū)：iC接近零的區(qū)域，相當(dāng)iB=0的 曲線的下方。此時， vBE小于死區(qū)電壓。 放大區(qū)：iC平行于vCE軸的區(qū)域，曲線基 本平行等距。此時，發(fā)射結(jié)正偏，集電 結(jié)反偏。 例1.測量三極管三個電極對地電位，試判斷三極管的工作狀態(tài)。 放大截止飽和 - - + + 正偏正偏反偏反偏 - - + + + + - - 正偏正偏反偏反偏 +

7、 + - - 放大VcVbVe放大VcVbVe 例2：有兩個三極管分別接在放大電路中，今測得它們的管腳對地的電位分別如表所列， 試判斷（1）三極管的管腳，并在各電極上注明e、b、c；（2）是NPN管還是PNP管， 是硅管還是鍺管？ 管腳 123 電位 /V 43.49 管腳 123 電位 /V -6-2.3-2 解： 由表可見，三極管的l腳和2腳電位差為0.6 V， 所以三極管是硅管；三極管的2腳和3腳電位差為 0.3V，所以晶體管是鍺管。 三極管的1腳為基極，2腳為發(fā)射極，3腳為集 電極。三極管是NPN管。同理可知，三極管的1腳 為集電極，2腳是發(fā)射極，3腳是基極，且三極管 是NPN管。 5

8、.2.4半導(dǎo)體三極管的參數(shù) 直流參數(shù)、交流參數(shù)、 極限參數(shù) 直流電流放大系數(shù) 1.共發(fā)射極直流電流放大系數(shù) =（ICICEO）/IBIC / IB vCE=常數(shù) 一.直流參數(shù) 2.共基極直流電流放大系數(shù) =（ICICBO） /IEIC/IE 顯然 與 之間有如下關(guān)系: = IC/IE= IB/1+ IB= /1+ 極間反向電流極間反向電流 1.集電極基極間反向飽和電流ICBO ICBO的下標(biāo)CB代表集電極和基極， O是Open的字頭，代表第三個電極E開路。 它相當(dāng)于集電結(jié)的反向飽和電流。 2.集電極發(fā)射極間的反向飽和電流ICEO ICEO和ICBO有如下關(guān)系 ICEO=（1+ ）ICBO 相當(dāng)

9、基極開路時，集電極和發(fā)射極間的反向 飽和電流，即輸出特性曲線IB=0那條曲線所對應(yīng) 的Y坐標(biāo)的數(shù)值。 二.交流參數(shù) 交流電流放大系數(shù) 1.共發(fā)射極交流電流放大系數(shù) =IC/IBvCE=const 在放大區(qū) 值基本不變， 通過垂直于X 軸的直線，由IC/IB求得。 在輸出特性曲線上求 2.共基極交流電流放大系數(shù) =IC/IE VCB=const 當(dāng)ICBO和ICEO很小時， , 可以不加區(qū)分。 集電極最大允許電流ICM 三極管集電極最大允許電流ICM。當(dāng)ICICM時，管子性能將顯著下降，甚至 會損壞三極管。 集電極最大允 許功率損耗PCM 集電極電流通過集電結(jié)時所產(chǎn)生的功耗， PCM= ICVCBICVCE， 因發(fā)射結(jié)正偏，呈低阻，所以功耗主要集中 在集電結(jié)上。在計算時往往用VCE取代VCB。 三.極限參數(shù) (3) 反向擊穿 電壓 V(BR)CBO發(fā)射極開路時的集 電結(jié)反 向擊穿電壓。 V(BR) EBO集電極開路時發(fā)射結(jié)的反 向擊 穿電壓。 V(BR)CEO基極開路時集電極和發(fā)射 極間的擊穿電壓。 幾個擊穿電壓有如下關(guān)系 V(BR)CBO V(BR)CEOV(BR)