勞動第三版電子電路基礎---第一章 常用半導體器件1.2

1、1-2 晶體三極管晶體三極管一、晶體三極管的結構與分類一、晶體三極管的結構與分類二、三極管的電流放大作用二、三極管的電流放大作用三、三極管的共射特性曲線三、三極管的共射特性曲線四、三極管的主要參數(shù)四、三極管的主要參數(shù)五、三極管的簡易測試五、三極管的簡易測試NPNNPN型三極管型三極管PNPPNP型三極管型三極管b基極基極e發(fā)射極發(fā)射極c集電極集電極集電結集電結發(fā)射結發(fā)射結N集電區(qū)N發(fā)射區(qū)P基區(qū)bceVb基極基極e發(fā)射極發(fā)射極c集電極集電極集電結集電結發(fā)射結發(fā)射結P集電區(qū)P發(fā)射區(qū)N基區(qū)VbceNPNNPN型三極管型三極管PNPPNP型三極管型三極管b基極基極e發(fā)射極發(fā)射極c集電極集電極集電結集電

2、結發(fā)射結發(fā)射結N集電區(qū)N發(fā)射區(qū)P基區(qū)bceVb基極基極e發(fā)射極發(fā)射極c集電極集電極集電結集電結發(fā)射結發(fā)射結P集電區(qū)P發(fā)射區(qū)N基區(qū)Vbce1、結構、結構NPNNPN型三極管型三極管PNPPNP型三極管型三極管b基極基極e發(fā)射極發(fā)射極c集電極集電極集電結集電結發(fā)射結發(fā)射結N集電區(qū)N發(fā)射區(qū)P基區(qū)bceVb基極基極e發(fā)射極發(fā)射極c集電極集電極集電結集電結發(fā)射結發(fā)射結P集電區(qū)P發(fā)射區(qū)N基區(qū)Vbce 工藝要求：工藝要求：發(fā)射區(qū)摻雜濃度較大；基區(qū)很薄且摻雜最少；發(fā)射區(qū)摻雜濃度較大；基區(qū)很薄且摻雜最少；集電區(qū)比發(fā)射區(qū)體積大且摻雜少。集電區(qū)比發(fā)射區(qū)體積大且摻雜少。特點：特點：有三個區(qū)有三個區(qū)發(fā)射區(qū)、基區(qū)、集電區(qū)

3、；發(fā)射區(qū)、基區(qū)、集電區(qū)；兩個兩個PN結結發(fā)射結（發(fā)射結（BE結）、集電結（結）、集電結（BC結）；結）；三個電極三個電極發(fā)射極發(fā)射極e(E)、基極、基極b(B)和集電極和集電極c；兩種類型兩種類型 P N P型管和型管和NPN型管。型管。 以以 NPN 型三極管為例討論型三極管為例討論三極管中的兩個三極管中的兩個 PN 結結cNNPebbec表面看表面看三極管若實三極管若實現(xiàn)放大，必須從現(xiàn)放大，必須從三極管內部結構三極管內部結構和和外部所加電源外部所加電源的極性的極性來保證。來保證。不具備不具備放大作用放大作用分類方法分類方法種種 類類應應 用用按極性分按極性分NPN型三極管型三極管目前常用的

4、三極管，電流從集電極流向發(fā)射目前常用的三極管，電流從集電極流向發(fā)射極極PNP型三極管型三極管電流從發(fā)射極流向集電極電流從發(fā)射極流向集電極按材料分按材料分硅三極管硅三極管熱穩(wěn)定性好，是常用的三極管熱穩(wěn)定性好，是常用的三極管鍺三極管鍺三極管反向電流大，受溫度影響較大，熱穩(wěn)定性差反向電流大，受溫度影響較大，熱穩(wěn)定性差按工作頻率分按工作頻率分低頻三極管低頻三極管工作頻率比較低，用于直流放大、音頻放大工作頻率比較低，用于直流放大、音頻放大電路電路高頻三極管高頻三極管工作頻率比較高，用于高頻放大電路工作頻率比較高，用于高頻放大電路按功率分按功率分小功率三極管小功率三極管輸出功率小，用于功率放大器末前級輸出

5、功率小，用于功率放大器末前級大功率三極管大功率三極管輸出功率較大，用于功率放大器末級（輸出輸出功率較大，用于功率放大器末級（輸出級）級）按用途分按用途分放大管放大管應用在模擬電子電路中應用在模擬電子電路中開關管開關管應用在數(shù)字電子電路中應用在數(shù)字電子電路中2、分、分 類類3.外形外形4.復合三極管（達林頓管）復合三極管（達林頓管）幾種典型復合管形式幾種典型復合管形式幾種典型復合管形式幾種典型復合管形式復合管的導電類型由復合管的導電類型由V1管決定。管決定。復合管的電流放大系數(shù)復合管的電流放大系數(shù)約等于兩只管約等于兩只管1 1、2 2的乘積，即的乘積，即達林頓管的典型應用達林頓管的典型應用 1、

6、用于大功率開關電路、電機調速、用于大功率開關電路、電機調速、逆變電路逆變電路。2、驅動小型、驅動小型繼電器繼電器3、驅動、驅動LED智能顯示屏智能顯示屏把直流電變成交流電是用小電流去控制大電流運作的一種“自動開關”。 二、三極管的電流放大作用二、三極管的電流放大作用1.三極管的工作電壓三極管的工作電壓（1）三極管的工作電壓）三極管的工作電壓 三極管具有電流放大作三極管具有電流放大作用的條件：發(fā)射結加正向電用的條件：發(fā)射結加正向電壓，集電結加反向電壓。壓，集電結加反向電壓。（2）三極管電路的三種基本連接方式補充內容：三種組態(tài)電路的應用補充內容：三種組態(tài)電路的應用共發(fā)射極：共發(fā)射極：既有電壓放大也

7、有電流放大，多數(shù)既有電壓放大也有電流放大，多數(shù)用在低頻放大電路。用在低頻放大電路。共基極：共基極：只有電壓放大，沒有電流放大，但電只有電壓放大，沒有電流放大，但電路通頻帶很寬，多數(shù)用在高頻放大電路。路通頻帶很寬，多數(shù)用在高頻放大電路。共集電極：共集電極：只有電流放大，沒有電壓放大，電只有電流放大，沒有電壓放大，電路輸入電阻很大，輸出電阻很小，用作阻抗路輸入電阻很大，輸出電阻很小，用作阻抗匹配。匹配。2.三極管的電流放大作用三極管的電流放大作用分析以上電路 調節(jié)電位器RP可改變基極電流IB，用電流表可測得相應的IC和IE。（1）發(fā)射極電流等于集電極與基極電流之和IE=IC+IB。由于基極電流很小

8、，所以集電極電流與發(fā)射極電流近似相等，即ICIE（2）三極管集電極直流電流IC與相應的基極直流電流IB之比，稱為共發(fā)射極直流放大系數(shù)，用表示。 =IC/IB 三極管集電極電流變化量IC相應基極電流變化量IB的比值，稱為共發(fā)射極交流電流放大倍數(shù)=IC/IB 值的大小表明了三極管電流放大能力的強弱。必須強調的是，這種值的大小表明了三極管電流放大能力的強弱。必須強調的是，這種放大能力實質上是放大能力實質上是IBIB對對ICIC的控制能力，因為無論的控制能力，因為無論IBIB還是還是ICIC都是來自電源，都是來自電源，三極管本身是三極管本身是不能放大電流的。不能放大電流的。三、三極管的共射特性曲線 三

9、極管的特性曲線：描述三極管各極電流和極間電壓關系的曲線，主要有輸入特性曲線和輸出特性曲線。1、輸入特性曲線 （Uce一定，ube與ib關系曲線）硅管的發(fā)射結開啟電壓為0.5V，鍺管為0.1V。三極管正常放大時，硅管的UBE為0.7V,鍺管的UBE為0.3V。開啟電壓導通電壓2、輸出特性曲線 （Ib一定，ic與uce關系曲線）（1）截止區(qū)特點：發(fā)射結處于零偏或反偏，IB=0，相當于開關斷開。（2）放大區(qū)特點：發(fā)射結正偏，集電結反偏，ic受iB控制，具有電流放大作用。（3）飽和區(qū)：發(fā)射結和集電結都處于正偏，uCE很小，相當于開關閉合。穿透電流Ib=20uAIc=5mA名稱名稱截截 止止 區(qū)區(qū)放放

10、大大 區(qū)區(qū)飽飽 和和 區(qū)區(qū)范圍范圍 IB=0曲線以下區(qū)域，幾乎與橫軸重合平坦部分線性區(qū)，幾乎與橫軸平行曲線上升和彎曲部分條件條件 發(fā)射結反偏（或零偏），集電結反偏發(fā)射結正偏，集電結反偏 發(fā)射結正偏，集電結正偏（或零偏）特征特征 IB=0，IC=ICEO0（1）當 IB一定時， IC的大小與UCE基本無關（但UCE的大小隨IC的大小而變化），具有恒流特性；（2）IB不同，曲線也不同，IC受IB控制，具有電流放大特性，IC=hFEIB，IC=IB各電極電流都很大，IC不受IB控制，三極管失去放大作用工作工作狀態(tài)狀態(tài)截止狀態(tài)放大狀態(tài)飽和狀態(tài)輸出特性曲線的三個區(qū)域輸出特性曲線的三個區(qū)域提示：提示： 對

11、于對于NPN型三極管：工作于放大區(qū)時，型三極管：工作于放大區(qū)時，UCUBUE；工作于截止區(qū)時，；工作于截止區(qū)時， UBUE；工作于；工作于飽和區(qū)時，飽和區(qū)時，UCUB。PNPPNP型三極管與之相反。型三極管與之相反。 在模擬電子電路中三極管大多工作在在模擬電子電路中三極管大多工作在放大狀態(tài)，作為放大管使用；放大狀態(tài)，作為放大管使用；在數(shù)字電子在數(shù)字電子電路中三極管工作在飽和電路中三極管工作在飽和或或截止狀態(tài)截止狀態(tài)，作作為開關管使用為開關管使用。 【例例1】已知三極管接在相應的電路中，測得三極管各電極的電位，如已知三極管接在相應的電路中，測得三極管各電極的電位，如下圖所示，試判斷這些三極管的工

12、作狀態(tài)？下圖所示，試判斷這些三極管的工作狀態(tài)？在在 圖（圖（a） 中，三極管為中，三極管為NPN型管，型管，UB=2.7V，UC=8V，UE=2V，因，因UBUE，發(fā)，發(fā)射結正偏，射結正偏，UCUB，集電結反偏，所以圖，集電結反偏，所以圖（a）中的三極管工作在放大狀態(tài)中的三極管工作在放大狀態(tài)。 在在 圖圖（b）中，三極管為中，三極管為NPN型管，型管，UB=3.7V，UC=3.3V，UE=3V，因，因UBUE，發(fā)射結正偏，發(fā)射結正偏，UCUB，集電結正偏，所以圖，集電結正偏，所以圖（b）中的三極管工作在飽和狀態(tài)中的三極管工作在飽和狀態(tài)。 在在 圖圖（c）中，中， 三極管為三極管為NPN型管型管

13、， UB=2V，UC=8V，UE=2.7V，因，因UBUE，發(fā)射結反偏，所以圖發(fā)射結反偏，所以圖（c）中的三極管工作在截止狀態(tài)中的三極管工作在截止狀態(tài)。在在 圖（圖（d） 中，三極管為中，三極管為PNP型，型， UB= -0.3V，UC= -5V，UE=0V。因。因UBUE，發(fā)，發(fā)射結正偏，射結正偏，UCUB，集電結反偏，所以圖，集電結反偏，所以圖（d）中的三極管工作在放大狀態(tài)中的三極管工作在放大狀態(tài)。 （a） （b） （c） （d）解：解：【例例2】 若有一三極管工作在放大狀態(tài)，測得各電若有一三極管工作在放大狀態(tài)，測得各電極對地電位分別為極對地電位分別為U12.7V，U24V，U32V。試。

14、試判斷三極管的管型、材料及三個管腳對應的電極。判斷三極管的管型、材料及三個管腳對應的電極。由放大條件的分析知，三個管腳中由放大條件的分析知，三個管腳中B極的電位介于極的電位介于C極和極和E極之間，極之間，所以要判斷管型、材料及電極，可按下面四步進行。所以要判斷管型、材料及電極，可按下面四步進行。第一步第一步 找找B極極。管腳。管腳1為基極。為基極。第二步第二步 判斷判斷材料材料。U1-U2既不等于既不等于0.7V，也不等于也不等于0.3V，而而U1U3=2.720.7V所以該三極管為硅管。所以該三極管為硅管。第三步第三步 判斷判斷發(fā)射極和管型發(fā)射極和管型。因。因U1U30.7V，管腳管腳3為發(fā)

15、射極，又因為發(fā)射極，又因U2U1 U3,所以該三極管為所以該三極管為NPN型三極管。型三極管。最后確定剩余的管腳為最后確定剩余的管腳為集電極集電極。解：解：四、三極管的主要參數(shù)四、三極管的主要參數(shù)1、電流放大系數(shù)、電流放大系數(shù)（1）共射極直流電流放大系數(shù)共射極直流電流放大系數(shù)hFE 三極管集電極電流與與基極電流的比值，即三極管集電極電流與與基極電流的比值，即hFE=IC/IB。反映三極管的反映三極管的直流電流放大能力直流電流放大能力。（2 2）共射極交流電流放大系數(shù)）共射極交流電流放大系數(shù) 三極管集電極電流的變化量與基極電流的變化量之比，三極管集電極電流的變化量與基極電流的變化量之比，即即=I

16、C/IB。反映三極管的。反映三極管的交流電流放大能力交流電流放大能力。 同一只三極管，在相同的工作條件下同一只三極管，在相同的工作條件下hFE，應用中不應用中不再區(qū)分，均用再區(qū)分，均用來表示。來表示。 選管時，選管時，值應恰當，值應恰當，太小，放大作用差；太小，放大作用差；太大，太大，性能不穩(wěn)定，通常選用性能不穩(wěn)定，通常選用3030100100之間的管子。之間的管子。反映三極管的電流放大能力。反映三極管的電流放大能力。 基極開路時基極開路時（IB=0），C-E極間的反向電流。好象是從集電極直接穿透三極間的反向電流。好象是從集電極直接穿透三極管到達發(fā)射極的電流，故又叫極管到達發(fā)射極的電流，故又叫

17、“穿透電流穿透電流”。ICEO（1）ICBO，反映了三極管的穩(wěn)定性。選管子時，反映了三極管的穩(wěn)定性。選管子時，ICEO越小，管子越小，管子受溫度影響越小，工作越穩(wěn)定。受溫度影響越小，工作越穩(wěn)定。2、極間反向電流、極間反向電流（1 1）集電極）集電極- -基極間的反向飽和電流基極間的反向飽和電流I ICBOCBO 發(fā)射極開路時，發(fā)射極開路時，C-BC-B極間的反向飽和電流。極間的反向飽和電流。ICBO越小，集越小，集電結的單向導電性越好。電結的單向導電性越好。 （2 2）集電極）集電極- -發(fā)射極間反向飽和電流發(fā)射極間反向飽和電流I ICEOCEO反映三極管的質量好壞。反映三極管的質量好壞。3、

18、共射特征頻率、共射特征頻率fT: 是指三極管的是指三極管的 值下降到值下降到1時所對應的信號頻率。時所對應的信號頻率。CEOBCIII考慮到穿透電流的影響，三極管工作在放大區(qū)時，集電極考慮到穿透電流的影響，三極管工作在放大區(qū)時，集電極電流為電流為4、極限參數(shù)、極限參數(shù)（1 1）集電極最大允許電流）集電極最大允許電流ICM 集電極電流過大時，三極管的集電極電流過大時，三極管的值要降低，一般規(guī)定值要降低，一般規(guī)定值下降到正常值的值下降到正常值的2/32/3時的集電極電流為集電極最大允時的集電極電流為集電極最大允許電流。使用時一般許電流。使用時一般ICICM，否則管子易燒毀。選管時，否則管子易燒毀。選管時，ICMIC。表示三極管工作時，不允許超過的極限值。表示三極管工作時，不允許超過的極限值。（2）集電極）集電極-發(fā)射極間的反向擊穿電壓發(fā)射極間的反向擊穿電壓U（BR）CEO 基極開路時，加在基極開路時，加在C與與E極間的最大允許電壓。極間的最大允許電壓。 使用時，一般使用時，一般UCEU（BR）CEO，否則易造成管子擊穿。選，否則易造成管子擊穿。選管時，管時，U（BR）CEOUCE。（3 3）集電極最大允許耗散功率）集電