资源描述
,第二节,半导体,三,极管,(1-,2,),一,.,基本结构,三层半导体,两个,PN,结。,B,E,C,N,N,P,基极,发射极,集电极,NPN,型,PNP,型,P,N,P,集电极,基极,发射极,B,C,E,集电结,c,集电结,c,结,发射结,e,发射结,e,结,(1-,3,),基极,B,发射极,E,N,P,N,集电极,C,基区：最薄，,掺杂浓度最低,发射区：掺,杂浓度最高,结构特点：,集电区：,面积最大,二,.,图形符号,NPN,型三极管,PNP,型三极管,B,E,C,B,E,C,(1-,4,),三,.,电流放大原理,(,以,NPN,管为例,),R,B,E,C,E,B,R,C,B,E,C,E,B,R,B,E,C,R,C,若,:,U,C,U,B,U,E,:,直流,电流放大系数,:,交流电流放大系数,三极管处在放大状态时,二者的数值近似相等。因此,在以后的计算中,一般取：,三极管具有放大电流作用的外部条件是,:,电流变化量,发射结正偏,集电结反偏,。,e,结正偏,c,结反偏,则电路特点：,I,E,=,I,C,I,B,I,C,+,U,CE,-,U,BE,I,B,I,E,+,-,B,N,P,N,E,C,(1-,5,),B,E,C,N,N,P,E,B,R,B,E,C,三极管内部载流子的运动规律,I,E,因发射结正偏，发射区电子向基区扩散，从,E,B,、,E,C,“,”,补充电子，形成,I,E,进入,P,区的电子少部分与基区的空穴复合，被,E,B,“,+,”,吸引，形成,I,B,因,PN,结反偏，,C,旁边的电子漂移进入集电区而被,E,C,“,+,”,收集，形成,I,C,I,B,I,C,多数扩散到集电结旁边。,三极管具有放大电流作用的内部条件是：,基区的厚度及其,掺杂浓度,。,(1-,6,),四,.,开关特性,(,以,NPN,管共,e,极为例,),(1),当,U,B,U,C,U,E,e,结正偏,c,结正偏,则电路特点：,U,CE,0,I,C,E,C,/,R,C,且,I,B,I,C,无,电流放大作用,称为饱和状态,这时三极管,CE,端相当于接通。,原因,:,两个,PN,结均导通。,(2),当,U,C,U,E,U,B,e,结反偏,c,结反偏,:,则电路特点：,I,B,0,I,C,0,U,CE,E,C,无,电流放大作用,称为截止状态,这时三极管,CE,端相当于断开。,原因,:,两个,PN,结均截止。,R,B,E,C,E,B,R,C,B,E,C,E,B,R,B,E,C,R,C,I,C,+,U,CE,-,U,BE,I,B,I,E,+,-,B,N,P,N,E,C,(1-,7,),I,B,(,A),U,BE,(V),80,60,40,20,硅管,U,BE,0.60.7 V,锗管,U,BE,0.20.3V,放大状态,死区电压：,硅管,0.5V,锗管,0.2V,放大状态时,:,U,BE,越大,I,B,越大,五,.,特性曲线,1,、,输入特性,(,I,B,U,BE,/,U,CE,=constant),当,U,CE,1V,时：,一旦硅管,U,BE,0.7 V,锗管,U,BE,0.3V,I,B,越大,U,BE,不变,饱和状态,75,25,I,C,U,CE,U,BE,R,B,I,B,E,C,E,B,R,C,B,E,C,I,E,U,BE,死区电压,:,I,B,0,I,C,0,截止状态,(1-,8,),2,、,输出特性,(,I,C,U,CE,/,I,B,=constant),I,B,=60,A,I,C,(,m,A ),4,3,2,1,U,CE,(V),3 6 9 12,0,20,A,80,A,100,A,40,A,I,CEO,从,输出特性上,如何求,或,？,3,、三极管的放大状态与开关特性的判断,三极管可工作在三个区域：饱和区、截止状区、放大区,饱和区,截止区,放大区,I,C,U,CE,U,BE,R,B,I,B,E,C,E,B,R,C,B,E,C,I,E,(1-,9,),特点,:,U,CE,0,I,C,E,C,/,R,C,且,I,B,I,C,(1),饱和区,:,I,B,=60,A,I,C,(,m,A ),4,3,2,1,U,CE,(V),3 6 9 12,0,20,A,80,A,100,A,40,A,饱和区,U,CE,U,BE,区域,发射结,e,正偏,集电结,c,正偏。,这时三极管,CE,端相当于,:,一个接通的开关。,如何判断是否饱和？,方法,1:,U,B,U,C,U,E,方法,2:,I,B,I,CS,则三极管可靠饱和,其中,:,I,CS,为,U,CE,0,的,I,C,本图中：,I,CS,=,E,C,/,R,C,I,C,U,CE,U,BE,R,B,I,B,E,C,E,B,R,C,B,E,C,I,E,(1-,10,),(2),截止区：,U,BE,0,I,B,0,区域,发射,e,结反偏,集电,c,结反偏,特点,:,U,BE,0,I,B,0,I,C,0,U,CE,E,C,I,B,=60,A,I,C,(,m,A ),4,3,2,1,U,CE,(V),3 6 9 12,0,20,A,80,A,100,A,40,A,截止区,I,C,U,CE,U,BE,R,B,I,B,E,C,E,B,R,C,B,E,C,I,E,这时三极管,C,、,E,端相当于,:,一个断开的开关。,如何判断是否截止？,方法,1:,U,BE,0,方法,2:,U,C,U,E,U,B,则三极管可靠截止,(1-,11,),(3),放大区：,特点：,I,C,=,I,B,且,I,C,=,I,B,，,U,CE,E,C,I,C,R,C,I,B,=60,A,I,C,(,m,A ),4,3,2,1,U,CE,(V),3 6 9 12,0,20,A,80,A,100,A,40,A,放大区,I,C,U,CE,U,BE,R,B,I,B,E,C,E,B,R,C,B,E,C,I,E,I,C,=,I,B,区域，发射结,e,正偏，集电结,c,反偏,(1-,12,),判断是否放大的方法：,方法,1:,先判断是否截止？,再判断是否饱和？,若既不是截止，也不是饱和，那就是放大。,方法,2:,U,C,U,B,U,E,特点：,I,C,=,I,B,且,I,C,=,I,B,，,U,CE,E,C,I,C,R,C,注意：分析,PNP,管时，须将所有的电压电流方向、大于小于号方向反过来。,这时三极管,C,、,E,端相当于,:,一个受电流控制的恒流源。,C,E,E,C,R,C,I,C,U,CE,I,B,I,C,U,CE,U,BE,R,B,I,B,E,C,E,B,R,C,B,E,C,I,E,(1-,13,),I,C,(,m,A ),1,2,3,4,U,CE,(V),3,6,9,12,I,B,=0,20,A,40,A,60,A,80,A,100,A,(4.),过损耗区,(,晶体管不能工作的区域,),U,CE,I,C,P,CM,的区域,过损耗区：,U,CE,I,C,P,CM,(1-,14,),直流电流放大倍数,：,交流电流放大倍数,：,例：,U,CE,=6V,时,：,I,B,=40,A,I,C,=1.5 mA,；,I,B,=60 A,I,C,=2.3 mA,。,在以后的计算中，一般作近似处理：,六、主要参数,1.,电流放大倍数,(1-,15,),2,.,集,-,基极反向截止电流,I,CBO,I,CBO,是由少数载流子的漂移运动所形成的电流，受温度的影响大。,温度,I,CBO,I,CBO,A,+,E,C,3.,集,-,射极反向截止电流,(,穿透电流,),I,CEO,A,I,CEO,I,B,=0,+,I,CEO,受温度的影响大。,温度,I,CEO,，,所以,I,C,也相应增加。,三极管的温度特性较差。,注意：,I,CEO,=(1+,),I,CBO,(1-,16,),4,.,集电极最大电流,I,CM,集电极电流,I,C,上升会导致三极管的,值的下降，当,值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为,I,CM,。,5.,集,-,射极反向击穿电压,当集,-,射极之间的电压,U,CE,超过一定的数值时，三极管就会被击穿。手册上给出的数值是,25,C,、,基极开路时的击穿电压,U,(BR)CEO,。,6.,集电极最大允许功耗,P,CM,若,集电极电流通过集电结时所产生的功耗,P,C,=,I,C,V,CE,过大，温升过高会烧坏三极管。所以要求：,P,C,=,I,C,V,CE,P,CM,(1-,17,),I,CM,V,(BR)CEO,由,三个极限参数可画出三极管的安全工作区,I,C,V,CE,O,I,C,V,CE,=P,CM,安全工作区,(1-,18,),例,1,：,=50,，,U,SC,=12V,，,R,B,=70k,，,R,C,=6k,当,U,SB,=,-,2V,，,2V,，,5V,时，,晶体管的静态工作点,Q,位,于哪个区？,当,U,SB,=,-,2V,时：,此时：,I,B,=0,，,I,C,=,0,I,C,最大饱和电流：,Q,位于截止区,I,C,U,CE,I,B,U,SC,R,B,U,SB,C,B,E,R,C,U,BE,(1-,19,),例,2,：,=50,，,U,SC,=12V,，,R,B,=70k,，,R,C,=6k,当,U,SB,=,-,2V,，,2V,，,5V,时，,晶体管的静态工作点,Q,位,于哪个区？,此时：,I,C,0.95mA,。,Q,位于放大区,。,U,SB,=2V,时：,I,B,500.019,0.95mA,I,C,U,CE,I,B,U,SC,R,B,U,SB,C,B,E,R,C,U,BE,I,C,max,2mA,(1-,20,),U,SB,=5V,时,:,例,3,：,=50,，,U,SC,=12V,，,R,B,=70k,，,R,C,=6k,当,U,SB,=-2V,，,2V,，,5V,时，,晶体管的静态工作点,Q,位,于哪个区？,此时：,I,C,I,Cmax,2mA,。,I,C,和,I,B,已不是,倍的关系。,Q,位于饱和区。,I,B,500.061,3.05mA,I,Cmax,2mA,I,C,U,CE,I,B,U,SC,R,B,U,SB,C,B,E,R,C,U,BE,
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