晶體管工作原理課件

2.1晶體管晶體管又稱半導體三極管晶體管是最重要的一種半導體器件之一，它的放大作用和開關作用，促使了電子技術的飛躍。2晶體管及放大電路基礎2.1晶體管晶體管又稱半導體三極管晶體管是最重要的一種晶體管圖片晶體管圖片晶體管工作原理ppt課件2.1.1晶體管的結(jié)構(gòu)1.NPN型晶體管結(jié)構(gòu)示意圖和符號(2)根據(jù)使用的半導體材料分為:硅管和鍺管(1)根據(jù)結(jié)構(gòu)分為:NPN型和PNP型晶體管的主要類型2.1.1晶體管的結(jié)構(gòu)1.NPN型晶體管結(jié)構(gòu)示意圖和符NNP發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)發(fā)射極E(e)集電極C(c)發(fā)射結(jié)JE集電結(jié)JC基極B(b)NPN型晶體管結(jié)構(gòu)示意圖NNP發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)發(fā)射極E(e)集電極C(c)發(fā)射結(jié)JENPN型晶體管符號B(b)E(e)TC(c)NNP發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)發(fā)射極E(e)集電極C(c)發(fā)射結(jié)JE集電結(jié)JC基極B(b)NPN型晶體管符號B(b)E(e)TC(c)NNP發(fā)射區(qū)集2.PNP型晶體管結(jié)構(gòu)示意圖和符號符號B(b)E(e)TC(c)E(e)發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)PPNC(c)B(b)JEJC結(jié)構(gòu)示意圖2.PNP型晶體管結(jié)構(gòu)示意圖和符號符號B(b)E(e)T集電區(qū)EBC發(fā)射區(qū)基區(qū)(1)發(fā)射區(qū)小，摻雜濃度高。3.晶體管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點（具有放大作用的內(nèi)部條件）平面型晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖集電區(qū)EBC發(fā)射區(qū)基區(qū)(1)發(fā)射區(qū)小，摻雜濃度高。3.晶(2)集電區(qū)面積大。(3)基區(qū)摻雜濃度很低，且很薄。集電區(qū)EBC發(fā)射區(qū)基區(qū)(2)集電區(qū)面積大。(3)基區(qū)摻雜濃度很低，且很薄。集電2.1.2晶體管的工作原理（以NPN型管為例）依據(jù)兩個PN結(jié)的偏置情況放大狀態(tài)飽和狀態(tài)截止狀態(tài)倒置狀態(tài)晶體管的工作狀態(tài)2.1.2晶體管的工作原理（以NPN型管為例）依據(jù)兩個P1．發(fā)射結(jié)正向偏置、集電結(jié)反向偏置——放大狀態(tài)

原理圖電路圖+–+–1．發(fā)射結(jié)正向偏置、集電結(jié)反向偏置——放大狀態(tài)原理圖電路圖

(1)電流關系a.

發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴散電子形成發(fā)射極電流IE發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴散電子稱擴散到基區(qū)的發(fā)射區(qū)多子為非平衡少子(1)電流關系a.發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴散電子形成發(fā)射極電流Ib.基區(qū)向發(fā)射區(qū)擴散空穴基區(qū)向發(fā)射區(qū)擴散空穴發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴散電子形成空穴電流b.基區(qū)向發(fā)射區(qū)擴散空穴基區(qū)向發(fā)射區(qū)擴散空穴發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴因為發(fā)射區(qū)的摻雜濃度遠大于基區(qū)濃度，空穴電流可忽略不記?；鶇^(qū)向發(fā)射區(qū)擴散空穴發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴散電子因為發(fā)射區(qū)的摻雜濃度遠大于基區(qū)濃度，空穴電流可忽略不記?；鶇^(qū)c.基區(qū)電子的擴散和復合非平衡少子在基區(qū)復合，形成基極電流IBIB非平衡少子向集電結(jié)擴散c.基區(qū)電子的擴散和復合非平衡少子在基區(qū)復合，形成基極電流非平衡少子到達集電區(qū)d.集電區(qū)收集從發(fā)射區(qū)擴散過來的電子形成發(fā)射極電流ICICIB非平衡少子到達集電區(qū)d.集電區(qū)收集從發(fā)射區(qū)擴散過來的電子形少子漂移形成反向飽和電流ICBOe.集電區(qū)、基區(qū)少子相互漂移集電區(qū)少子空穴向基區(qū)漂移ICBO基區(qū)少子電子向集電區(qū)漂移ICIB少子漂移形成反向飽和電流ICBOe.集電區(qū)、基區(qū)少子相互漂晶體管的電流分配關系動畫演示晶體管的電流分配關系動畫演示發(fā)射結(jié)回路為輸入回路，集電結(jié)回路為輸出回路。基極是兩個回路的公共端，稱這種接法為共基極接法。

輸入回路輸出回路發(fā)射結(jié)回路為輸入回路，集電結(jié)回路為輸出回路?；鶚O是兩個回路的定義稱為共基極直流電流放大系數(shù)ICBOICIB定義稱為共基極直流電流放大系數(shù)ICBOICIB各電極電流之間的關系

IE=IC+IB

ICBOICIB各電極電流之間的關系IE=IC+IBICBOICIB晶體管共射極接法原理圖電路圖IBICICBO晶體管共射極接法原理圖電路圖IBICICBO定義為共射極直流電流放大系數(shù)IBICICBO當UCE>UCB時，集電結(jié)正偏，發(fā)射結(jié)反偏，晶體管仍工作于放大狀態(tài)。定義為共射極直流電流放大系數(shù)IBICICBO當UCE>UCB各電極電流之間的關系ICEO稱為穿透電流IBICICBO各電極電流之間的關系ICEO稱為穿透電流IBICICBO或的關系由一般情況或的關系由一般情況如果

△UBE

>0，那么△IB>0，△IC>0，△IE>0

當輸入回路電壓U

'BE=UBE+△UBE那么I

'B=IB+△IBI

'C=IC+△ICI

'E=IE+△IE如果

△UBE

<0，那么△IB<0，△IC<0，△IE<0

IBICICBO如果△UBE>0，那么△IB>0，△IC>0，為共基極交流電流放大系數(shù)為共射極交流電流放大系數(shù)

定義α與β的關系一般可以認為為共基極交流電流放大系數(shù)為共射極交流電流放大系數(shù)定義α與uBE=

ube+UBE(2)放大原理設輸入信號ui=Uimsinωt

V那么iB=

ib+IBiC=

ic+ICuCE=

uce+

UCEuce=

–icRC其中UCE=

VCC

–ICRC放大電路TVBBVCCiBuBE_uCEiC+RBRCui+_+_iEuBE=ube+UBE(2)放大原理設輸入信號ua.在RC兩端有一個較大的交流分量可供輸出。uce=

–

icRCuCE=

uce+

UCE由可知ui→ib→ic→icRcb.

交流信號的傳遞過程為TVBBVCCiBuBE_uCEiC+RBRCui+_+_iEa.在RC兩端有一個較大的交流分量可供輸出。uce=–2．發(fā)射結(jié)正向偏置、集電結(jié)正向偏置——飽和狀態(tài)

(2)IC

bIB，IB失去了對IC的控制。(1)UCE≤UBE，集電結(jié)正向偏。飽和狀態(tài)的特點(3)

集電極飽和電壓降UCES較小，小功率硅管為0.3~0.5V。2．發(fā)射結(jié)正向偏置、集電結(jié)正向偏置——飽和狀態(tài)(2)I(5)UCE對IC的影響大，當UCE增大，IC將隨之增加。(4)飽和時集電極電流(5)UCE對IC的影響大，(4)飽和時集電極電流(2)IC=ICBO3．發(fā)射結(jié)反向偏置、集電結(jié)反向偏置——截止狀態(tài)截止狀態(tài)的特點(1)發(fā)射結(jié)反偏(3)IB=－ICBO(2)IC=ICBO3．發(fā)射結(jié)反向偏置、集電結(jié)反向偏置—4．發(fā)射結(jié)反向偏置、集電結(jié)正向偏置——倒置狀態(tài)(1)集電區(qū)擴散到基區(qū)的多子較少倒置狀態(tài)的特點(2)發(fā)射區(qū)收集基區(qū)的非平衡少數(shù)載流子的能力小(3)管子的電流放大系數(shù)很小4．發(fā)射結(jié)反向偏置、集電結(jié)正向偏置——倒置狀態(tài)(1)集電區(qū)2.1.3晶體管共射極接法的伏安特性曲線

1．共射極輸入特性

共射極輸入特性三極管共射極接法uCE=0VuCE≥1V2.1.3晶體管共射極接法的伏安特性曲線1．共射極輸入特(1)

輸入特性是非線性的，有死區(qū)。

(2)

當uBE不變，uCE從零增大時，iB將減小。輸入特性的特點(3)

當uCE≥1V，輸入特性曲線幾乎重合在一起，

即uCE對輸入特性幾乎無影響。

uCE=0VuCE≥1V(1)輸入特性是非線性的，(2)當uBE不變，uCE2．共射極輸出特性

輸出特性曲線飽和區(qū)截止區(qū)放大區(qū)iB=20μA0406080100246801234iC/mAuCE/V2．共射極輸出特性輸出特性曲線飽和區(qū)截止區(qū)放大區(qū)iB=20各區(qū)的特點(1)飽和區(qū)a.UCE≤UBEb.IC＜βIBc.UCE增大，IC

增大飽和區(qū)iB=20μA0406080100246801234iC/mAuCE/V各區(qū)的特點(1)飽和區(qū)a.UCE≤UBEb.IC＜β(3)截止區(qū)a.IB≈0b.IC≈0(2)放大區(qū)a.UCE>UBEb.IC=βIBc.IC與UCE無關飽和區(qū)放大區(qū)iB=20μA0406080100246801234iC/mAuCE/V(3)截止區(qū)a.IB≈0b.IC≈0(2)放大區(qū)NPN管與PNP管的區(qū)別iB、uBE、iC、iE、uCE的極性二者相反。NPN管電路PNP管電路NPN管與PNP管的區(qū)別iB、uBE、iC、iE、uCE硅管與鍺管的主要區(qū)別(3)鍺管的ICBO比硅管大(1)死區(qū)電壓約為硅管0.5V鍺管0.1V(2)

導通壓降|uBE|約為鍺管0.3V硅管0.7V硅管與鍺管的主要區(qū)別(3)鍺管的ICBO比硅管大(1)2.1.4晶體管的主要電參數(shù)1.直流參數(shù)(3)集電極——基極間反向飽和電流ICBO

(1)共基極直流電流放大系數(shù)(2)共射極直流電流放大系數(shù)(4)集電極——發(fā)射極間反向飽和電流ICEO

2.1.4晶體管的主要電參數(shù)1.直流參數(shù)(3)集電極2.交流參數(shù)

(1)共基極交流電流放大系數(shù)α

β值與iC的關系曲線(2)共射極交流電流放大系數(shù)β

iCOβ2.交流參數(shù)(1)共基極交流電流放大系數(shù)αβ值與3.極限參數(shù)(4)集電極最大允許電流ICM(1)集電極開路時發(fā)射極——基極間反向擊穿電壓U(BR)EBO

(2)發(fā)射極開路時集電極——基極間反向擊穿電壓U(BR)EBO

(3)基極開路時集電極——發(fā)射極間反向擊穿電壓U(BR)EBO

3.極限參數(shù)(4)集電極最大允許電流ICM(1)集電不安全區(qū)iCuCEOU

(BR)CEOICM安全區(qū)(5)集電極最大允許功率耗散PCM晶體管的安全工作區(qū)等功耗線PC=PCM=uCE×iC不安全區(qū)iCuCEOU(BR)CEOICM安全區(qū)(5