半導(dǎo)體三極管(1)

1、模 擬 電 子 技 術(shù) 晶體三極管晶體三極管 晶體三極管的特性曲線晶體三極管的特性曲線晶體三極管的主要參數(shù)晶體三極管的主要參數(shù)模 擬 電 子 技 術(shù)( (Semiconductor Transistor) ) 晶體三極管晶體三極管一、結(jié)構(gòu)、符號和分類一、結(jié)構(gòu)、符號和分類NNP發(fā)射極發(fā)射極 E基極基極 B集電極集電極 C發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)集電結(jié)集電結(jié) 基區(qū)基區(qū) 發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū) 集電區(qū)集電區(qū)emitterbasecollectorNPN 型型PPNEBCPNP 型型ECBECB模 擬 電 子 技 術(shù)分類分類：按材料分：按材料分： 硅管、鍺管硅管、鍺管按功率分：按功率分： 小功率管小功率管 1 W中功率管中

2、功率管 0.5 1 W模 擬 電 子 技 術(shù)二、電流放大原理二、電流放大原理1. 三極管放大的條件三極管放大的條件內(nèi)部內(nèi)部條件條件發(fā)射區(qū)摻雜濃度高發(fā)射區(qū)摻雜濃度高基區(qū)薄且摻雜濃度低基區(qū)薄且摻雜濃度低集電結(jié)面積大集電結(jié)面積大外部外部條件條件發(fā)射結(jié)正偏發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)反偏集電結(jié)反偏2. 滿足放大條件的三種電路滿足放大條件的三種電路uiuoCEBECBuiuoECBuiuo共發(fā)射極共發(fā)射極共集電極共集電極共基極共基極模 擬 電 子 技 術(shù)實現(xiàn)電路實現(xiàn)電路:模 擬 電 子 技 術(shù)3. 三極管內(nèi)部載流子的傳輸過程三極管內(nèi)部載流子的傳輸過程1) ) 發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入多子發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入多子電子電子， 形成

3、發(fā)射極電流形成發(fā)射極電流 IE。I CN多數(shù)向多數(shù)向 BC 結(jié)方向擴散形成結(jié)方向擴散形成 ICN。IE少數(shù)與空穴復(fù)合，形成少數(shù)與空穴復(fù)合，形成 IBN 。I BN基區(qū)空基區(qū)空穴來源穴來源基極電源提供基極電源提供( (IB) )集電區(qū)少子漂移集電區(qū)少子漂移( (ICBO) )I CBOIBIBN IB + ICBO即：即：IB = IBN ICBO 2) )電子到達(dá)基區(qū)后電子到達(dá)基區(qū)后( (基區(qū)空穴運動因濃度低而忽略基區(qū)空穴運動因濃度低而忽略) )模 擬 電 子 技 術(shù)I CNIEI BNI CBOIB 3) ) 集電區(qū)收集擴散過集電區(qū)收集擴散過 來的載流子形成集來的載流子形成集 電極電流電極電

4、流 ICICI C = ICN + ICBO 模 擬 電 子 技 術(shù)4. 三極管的電流分配關(guān)系三極管的電流分配關(guān)系當(dāng)管子制成后，發(fā)射區(qū)載流子濃度、基區(qū)寬度、集當(dāng)管子制成后，發(fā)射區(qū)載流子濃度、基區(qū)寬度、集電結(jié)面積等確定，故電流的比例關(guān)系確定，即：電結(jié)面積等確定，故電流的比例關(guān)系確定，即：IB = I BN ICBO IC = ICN + ICBOBNCNII CEOBCBOBC)1(IIIII 穿透電流穿透電流CBOBCBOCIIII 模 擬 電 子 技 術(shù)IE = IC + IBCEOBCIII BCEIII BC II BE )1(II CEOBE )1(III 模 擬 電 子 技 術(shù) 晶體

5、三極管的特性曲線晶體三極管的特性曲線一、輸入特性一、輸入特性輸入輸入回路回路輸出輸出回路回路常數(shù)常數(shù) CE)(BEBuufi0CE u與二極管特性相似與二極管特性相似模 擬 電 子 技 術(shù)BEuBiO0CE uV 1CE u0CE uV 1CE u特性基本特性基本重合重合( (電流分配關(guān)系確定電流分配關(guān)系確定) )特性右移特性右移( (因集電結(jié)開始吸引電子因集電結(jié)開始吸引電子) )導(dǎo)通電壓導(dǎo)通電壓 UBE( (on) )硅管：硅管： (0.6 0.8) V鍺管：鍺管： (0.2 0.3) V取取 0.7 V取取 0.2 V模 擬 電 子 技 術(shù)二、輸出特性二、輸出特性常數(shù)常數(shù) B)(CECiu

6、fiiC / mAuCE /V50 A40 A30 A20 A10 AIB = 0O 2 4 6 8 4321截止區(qū)：截止區(qū)： IB 0 IC = ICEO 0條件：條件：兩個結(jié)反兩個結(jié)反偏偏截止區(qū)截止區(qū)ICEO模 擬 電 子 技 術(shù)iC / mAuCE /V50 A40 A30 A20 A10 AIB = 0O 2 4 6 8 43212. 放大區(qū)：放大區(qū)：CEOBCIII 放大區(qū)放大區(qū)截止區(qū)截止區(qū)條件：條件： 發(fā)射結(jié)正偏發(fā)射結(jié)正偏 集電結(jié)反偏集電結(jié)反偏特點：特點： 水平、等間隔水平、等間隔ICEO模 擬 電 子 技 術(shù)iC / mAuCE /V50 A40 A30 A20 A10 AIB

7、= 0O 2 4 6 8 43213. 飽和區(qū)：飽和區(qū)：uCE u BEuCB = uCE u BE 0條件：條件：兩個結(jié)正偏兩個結(jié)正偏特點：特點：IC IB臨界飽和時：臨界飽和時： uCE = uBE深度飽和時：深度飽和時：0.3 V ( (硅管硅管) )UCE( (SAT) )= =0.1 V ( (鍺管鍺管) )放大區(qū)放大區(qū)截止區(qū)截止區(qū)飽飽和和區(qū)區(qū)ICEO模 擬 電 子 技 術(shù)三、溫度對特性曲線的影響三、溫度對特性曲線的影響1. 溫度升高，輸入特性曲線溫度升高，輸入特性曲線向左移。向左移。溫度每升高溫度每升高 1 C，UBE (2 2.5) mV。溫度每升高溫度每升高 10 C，ICBO

8、 約增大約增大 1 倍。倍。BEuBiOT2 T1模 擬 電 子 技 術(shù)2. 溫度升高，輸出特性曲線溫度升高，輸出特性曲線向上移。向上移。iCuCE T1iB = 0T2 iB = 0iB = 0溫度每升高溫度每升高 1 C， (0.5 1)%。輸出特性曲線間距增大。輸出特性曲線間距增大。O模 擬 電 子 技 術(shù) 晶體三極管的主要參數(shù)晶體三極管的主要參數(shù)一、電流放大系數(shù)一、電流放大系數(shù)1. 共發(fā)射極電流放大系數(shù)共發(fā)射極電流放大系數(shù)iC / mAuCE /V50 A40 A30 A20 A10 AIB = 0O 2 4 6 8 4321 直流電流放大系數(shù)直流電流放大系數(shù)BCCBOBCBOCBNC

9、NIIIIIIII 交流電流放大系數(shù)交流電流放大系數(shù) BiiC一般為幾十一般為幾十 幾百幾百Q(mào)82A1030A1045. 263 80108 . 0A1010A10)65. 145. 2(63 模 擬 電 子 技 術(shù)iC / mAuCE /V50 A40 A30 A20 A10 AIB = 0O 2 4 6 8 43212. 共基極電流放大系數(shù)共基極電流放大系數(shù) 11BCCECIIIII 1 一般在一般在 0.98 以上。以上。 Q988. 018080 二、極間反向飽和電流二、極間反向飽和電流CB 極極間反向飽和電流間反向飽和電流 ICBO，CE 極極間反向飽和電流間反向飽和電流 ICEO。

10、模 擬 電 子 技 術(shù)三、極限參數(shù)三、極限參數(shù)1. ICM 集電極最大允許電流，超過時集電極最大允許電流，超過時 值明顯降低。值明顯降低。2. PCM 集電極最大允許功率損耗集電極最大允許功率損耗PC = iC uCE。iCICMU(BR)CEOuCEPCMOICEO安安全全 工工 作作 區(qū)區(qū)模 擬 電 子 技 術(shù)U( (BR) )CBO 發(fā)射極開路時發(fā)射極開路時 C、B 極極間反向擊穿電壓。間反向擊穿電壓。3. U( (BR) )CEO 基極開路時基極開路時 C、E 極極間反向擊穿電壓。間反向擊穿電壓。U( (BR) )EBO 集電極極開路時集電極極開路時 E、B 極極間反向擊穿電壓。間反向

11、擊穿電壓。U( (BR) )CBO U( (BR) )CEO U( (BR) )EBO模 擬 電 子 技 術(shù)小小 結(jié)結(jié)模 擬 電 子 技 術(shù)一、兩種半導(dǎo)體和兩種載流子一、兩種半導(dǎo)體和兩種載流子兩種載流兩種載流子的運動子的運動電子電子 自由電子自由電子空穴空穴 價電子價電子兩兩 種種半導(dǎo)體半導(dǎo)體N 型型 ( (多電子多電子) )P 型型 ( (多空穴多空穴) )二極管二極管單向單向正向電阻小正向電阻小( (理想為理想為 0) )，反向電阻大反向電阻大( ( ) )。)1e (DSD TUuIi)1e ( , 0DSDD TUuIiu0 , 0SD IIu模 擬 電 子 技 術(shù)iDO uDU (B

12、R)I FURM正向正向 最大平均電流最大平均電流 IF反向反向 最大反向工作電壓最大反向工作電壓 U(BR)( (超過則擊穿超過則擊穿) )反向飽和電流反向飽和電流 IR ( (IS) )( (受溫度影響受溫度影響) )IS模 擬 電 子 技 術(shù)3. 二極管的等效模型二極管的等效模型理想模型理想模型 ( (大信號狀態(tài)采用大信號狀態(tài)采用) )uDiD正偏導(dǎo)通正偏導(dǎo)通 電壓降為零電壓降為零 相當(dāng)于理想開關(guān)閉合相當(dāng)于理想開關(guān)閉合反偏截止反偏截止 電流為零電流為零 相當(dāng)于理想開關(guān)斷開相當(dāng)于理想開關(guān)斷開恒壓降模型恒壓降模型UD(on)正偏電壓正偏電壓 UD(on) 時導(dǎo)通時導(dǎo)通 等效為恒壓源等效為恒壓

13、源UD(on)否則截止，相當(dāng)于二極管支路斷開否則截止，相當(dāng)于二極管支路斷開UD(on) = (0.6 0.8) V估算時取估算時取 0.7 V硅管：硅管：鍺管：鍺管：(0.1 0.3) V0.2 V折線近似模型折線近似模型相當(dāng)于有內(nèi)阻的恒壓源相當(dāng)于有內(nèi)阻的恒壓源 UD(on)模 擬 電 子 技 術(shù)4. 二極管的分析方法二極管的分析方法圖解法圖解法微變等效電路法微變等效電路法5. 特殊二極管特殊二極管工作條件工作條件主要用途主要用途穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管反反 偏偏穩(wěn)穩(wěn) 壓壓發(fā)光二極管發(fā)光二極管正正 偏偏發(fā)發(fā) 光光光敏二極管光敏二極管反反 偏偏光電轉(zhuǎn)換光電轉(zhuǎn)換模 擬 電 子 技 術(shù)三、兩種半導(dǎo)體放大

14、器件三、兩種半導(dǎo)體放大器件雙極型半導(dǎo)體三極管雙極型半導(dǎo)體三極管( (晶體三極管晶體三極管 BJT) )單極型半導(dǎo)體三極管單極型半導(dǎo)體三極管( (場效應(yīng)管場效應(yīng)管 FET) )兩種載流子導(dǎo)電兩種載流子導(dǎo)電多數(shù)載流子導(dǎo)電多數(shù)載流子導(dǎo)電晶體三極管晶體三極管1. 形式與結(jié)構(gòu)形式與結(jié)構(gòu)NPNPNP三區(qū)、三極、兩結(jié)三區(qū)、三極、兩結(jié)2. 特點特點基極電流控制集電極電流并實現(xiàn)基極電流控制集電極電流并實現(xiàn)放大放大模 擬 電 子 技 術(shù)放放大大條條件件內(nèi)因：發(fā)射區(qū)載流子濃度高、內(nèi)因：發(fā)射區(qū)載流子濃度高、 基區(qū)薄、集電區(qū)面積大基區(qū)薄、集電區(qū)面積大外因：外因：發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏3. 電流關(guān)系電流關(guān)系IE = IC + IBIC = IB + ICEO IE = (1 + ) IB + ICEOIE = IC + IBIC = IB IE = (1 + ) IB 模 擬 電 子 技 術(shù)4. 特性特性iC