電工電子技術(shù)（第3版） 課件 5.2三極管

三極管田玉主講老師：電工電子技術(shù)

知識(shí)目標(biāo)01

1.認(rèn)識(shí)三極管結(jié)構(gòu)、類型及參數(shù)2.認(rèn)識(shí)三極管的伏安特性3.認(rèn)識(shí)三極管的電流放大和開關(guān)作用能力目標(biāo)021.會(huì)利用三極管導(dǎo)電特性分析三極管的應(yīng)用

思政目標(biāo)03建立內(nèi)因與外因關(guān)系的辯證分析思維，同時(shí)啟迪我們要修好內(nèi)功，在快速發(fā)展大環(huán)境下終會(huì)實(shí)施抱負(fù)

學(xué)習(xí)目標(biāo)K知識(shí)引入劃時(shí)代的器件——半導(dǎo)體晶體管誕生:美國(guó)物理學(xué)家巴丁(J.Bardeen)、布拉頓(W.Brattain)、肖克利(W.B.Shockley),三位分享了1956年諾貝爾物理獎(jiǎng)，成立的肖克利電子公司也就是現(xiàn)在聞名世界的硅谷NNP發(fā)射極E基極B集電極C發(fā)射結(jié)集電結(jié)—基區(qū)—發(fā)射區(qū)—集電區(qū)emitterbasecollectorPPNEBC分類：按材料分：硅管、鍺管按結(jié)構(gòu)分：

NPN、PNP按使用頻率分：

低頻管、高頻管按功率分：小功率管<500mW中功率管0.5

1W大功率管>1WNPN型ECBPNP型ECB一、晶體三極管結(jié)構(gòu)、分類及符號(hào)（一）晶體管結(jié)構(gòu)及分類集電區(qū)體積較大，且為了順利收集邊緣載流子，摻雜濃度較低。基區(qū)做得很薄，一般為幾個(gè)微米，且摻雜濃度很低。發(fā)射區(qū)摻雜濃度很高，以便有足夠的載流子供“發(fā)射”。內(nèi)部條件一、晶體三極管結(jié)構(gòu)、分類及符號(hào)（一）晶體管結(jié)構(gòu)及分類二、晶體三極管工作分析（一）電流放大NNPUBBRB＋－UCCRC＋－IEICIB(1)由于發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子自由電子將不斷擴(kuò)散到基區(qū)，并不斷從電源補(bǔ)充進(jìn)電子，形成發(fā)射極電流IE。(2)由于基區(qū)很薄，且多數(shù)載流子濃度又很低，所以從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散過(guò)來(lái)的電子只有很少一部分和基區(qū)的空穴相復(fù)合形成基極電流IB。發(fā)射區(qū)向基區(qū)發(fā)射的電子數(shù)等于基區(qū)復(fù)合掉的電子與集電區(qū)收集的電子數(shù)之和，即：IE=IB+IC以NPN型為例（3）由于集電結(jié)反偏，且面積大，在外電場(chǎng)作用下大部分?jǐn)U散到基區(qū)的電子漂移到集電區(qū)，形成較大的集電極電流IC，稱為三極管電流放大作用。二、晶體三極管工作分析（二）三極管靜態(tài)電流放大與動(dòng)態(tài)放大IB/mA-0.00100.010.020.030.040.05IC/mA0.0010.010.561.141.742.332.91IE/mA00.010.571.161.772.372.961.

任何一列電流關(guān)系符合IE=IB+IC，IB<IC<IE,IC

IE。2.

當(dāng)IB有微小變化時(shí)，

IC

較大，具有電流放大能力。3.

在表的第一列數(shù)據(jù)中，IE=0

（開路）時(shí)，IC=0.001mA=ICBO，

ICBO稱為反向飽和電流。4.在表的第二列數(shù)據(jù)中，IB=0（開路）時(shí)，IC=0.01mA=ICEO，

ICEO稱為穿透電流。β值稱為三極管的動(dòng)態(tài)電流放大系數(shù)，三極管既有靜態(tài)電流放大又有動(dòng)態(tài)電流放大。

二、晶體三極管工作分析（三）三極管開關(guān)作用當(dāng)發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏，發(fā)射區(qū)發(fā)射電子，但集電結(jié)無(wú)法收集發(fā)射區(qū)發(fā)射到基區(qū)的電子，兩個(gè)PN結(jié)都正偏，電壓很小，近似為0，三極管處于飽和狀態(tài)，集射極間相當(dāng)于短路----開關(guān)閉合當(dāng)發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏，發(fā)射區(qū)發(fā)射電子為0，則基極和集電極電流都為0，這時(shí)在三個(gè)電極只有很小反向漂移電流，視為0，三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，集射極間相當(dāng)于開路----開關(guān)斷開三極管有電流放大作用和開關(guān)作用，取決于外部條件給與發(fā)射結(jié)和集電結(jié)的偏置電壓，這兩種作用的應(yīng)用形成了模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)兩個(gè)學(xué)科。ECBceECBec二、晶體三極管工作分析三極管有電流放大作用和開關(guān)作用，取決于外部條件。學(xué)與悟三極管可實(shí)現(xiàn)放大和開關(guān)作用，這是內(nèi)因，作為事物的根本，在不同外因條件下發(fā)揮不同作用，啟發(fā)我們建立辯證分析思維，同時(shí)啟迪我們要修好內(nèi)功，在快速發(fā)展大環(huán)境下終會(huì)實(shí)施抱負(fù)。三、晶體三極管特性（一）輸入特性曲線特性曲線是指各極電壓與電流之間的關(guān)系曲線，是三極管內(nèi)部載流子運(yùn)動(dòng)的外部表現(xiàn)。輸入特性是指在晶體管輸出端電壓為常數(shù)時(shí)，輸入端電壓與電流函數(shù)關(guān)系所反映出來(lái)的特性。對(duì)于小功率晶體管，UCE等于1V的一條輸入特性曲線可以取代UCE大于1V的所有輸入特性曲線。當(dāng)發(fā)射結(jié)電壓由0逐漸增大，發(fā)射結(jié)正向?qū)?，與二極管的正向特性非常相似導(dǎo)通電壓UBE取0.7V取0.3VSi管：Ge管：先把IB調(diào)到某一固定值保持不變。當(dāng)IB不變時(shí)，輸出回路中的電流IC與管子輸出端電壓UCE之間的關(guān)系曲線稱為輸出特性。然后調(diào)節(jié)UCC使UCE從0增大，觀察毫安表中IC的變化并記錄下來(lái)。UCEUBBUCCRC++RBICIBUBEmAAIE根據(jù)記錄可給出IC隨UCE變化的伏安特性曲線，此曲線就是晶體管的輸出特性曲線。IBUCE/VIC

/mA0三、晶體三極管特性（二）輸出特性曲線UBBUCCRC++RBICIBUBEmAAIE再調(diào)節(jié)IB1至另一稍小的固定值上保持不變。仍然調(diào)節(jié)UCC使UCE從0增大，繼續(xù)觀察毫安表中IC的變化并記錄下來(lái)。UCE根據(jù)電壓、電流的記錄值可繪出另一條IC隨UCE變化的伏安特性曲線，此曲線較前面的稍低些。UCE/VIC

/mA0IBIB1IB2IB3IB=0如此不斷重復(fù)上述過(guò)程，我們即可得到不同基極電流IB對(duì)應(yīng)相應(yīng)IC、UCE數(shù)值的一組輸出特性曲線。輸出曲線開始部分很陡，說(shuō)明IC隨UCE的增加而急劇增大。當(dāng)UCE增至一定數(shù)值時(shí)(一般小于1V)，輸出特性曲線變得平坦，表明IC基本上不再隨UCE而變化。這被稱為恒流特性。（二）輸出特性曲線當(dāng)IB一定時(shí)，從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)的電子數(shù)大致一定。當(dāng)UCE超過(guò)1V以后，這些電子的絕大部分被拉入集電區(qū)而形成集電極電流IC

。之后即使UCE繼續(xù)增大，集電極電流IC也不會(huì)再有明顯的增加，集射極間表現(xiàn)出恒流特性。UCE/VIC

/mA020AIB=040A60AIB=100A80A43211.52.3當(dāng)IB增大時(shí)，相應(yīng)IC也增大，輸出特性曲線上移，且IC增大的幅度比對(duì)應(yīng)IB大得多。這一點(diǎn)正是晶體管的動(dòng)態(tài)電流放大作用。從輸出特性曲線可求出三極管的電流放大系數(shù)β。ΔIB=40A取任意兩條特性曲線上的平坦段，讀出其基極電流之差；再讀出這兩條曲線對(duì)應(yīng)的集電極電流之差ΔIC=1.3mA；ΔIC于是我們可得到三極管的電流放大倍數(shù)：

β=ΔIC/ΔIB=1.3÷0.04=32.5（二）輸出特性曲線UCE/VIC

/mA020AIB=040A60AIB=100A80A43211.52.3輸出特性曲線上一般可分為三個(gè)區(qū)飽和區(qū)。當(dāng)發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均為正向偏置時(shí)，三極管處于飽和狀態(tài)。此時(shí)集電極電流IC與基極電流IB之間不再成比例關(guān)系，IC幾乎不隨IB的變化而變化，達(dá)到飽和截止區(qū)。當(dāng)發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均為反向偏置時(shí)，基極電流IB等于0，晶體管處于截止?fàn)顟B(tài)。IC和

IE也近似為0，這時(shí)三個(gè)電極有很小反向飽和電流。放大區(qū)晶體管工作在放大狀態(tài)時(shí)，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。在放大區(qū)，集電極電流與基極電流之間成β倍的數(shù)量關(guān)系，即晶體管在放大區(qū)時(shí)具有電流放大作用。（二）輸出特性曲線1.電流放大系數(shù)極限參數(shù)2.集電極最大允許電流ICMUCE/VIC

/mA0IB=043211.52.33.反向擊穿電壓U(BR)CEOcebUC