三极管介绍选编.ppt

第二章 半 导 体 三极管 ;2.1 双极型半导体三极管 ;2.1.1 晶体三极管的工作原理 ; 无论是NPN型或是PNP型的三极管,它们均包含三个区: 发射区、基区和集电区, 并相应地引出三个电极：发射极（e)、基极(b)和集电极(c)。同时,在三个区的两两交界处, 形成两个PN结, 分别称为发射结和集电结。常用的半导体材料有硅和锗, 因此共有四种三极管类型。它们对应的型号分别为：3A(锗PNP)、3B(锗NPN)、3C(硅PNP)、3D(硅NPN)四种系列。 ;二、 三极管的三种连接方式 ;三、 三极管的放大作用 ;2. 电流分配 ; 集电极电流ＩＣ由两部分组成：ＩＣｎ和ＩＣＢＯ, 前者是由发射区发射的电子被集电极收集后形成的, 后者是由集电区和基区的少数载流子漂移运动形成的,称为反向饱和电流。 于是有  ＩＣ＝ＩＣｎ＋ＩＣＢＯ (2 - 1); 发射极电流ＩＥ也由两部分组成：ＩＥｎ和ＩＥｐ??ＩＥｎ为发射区发射的电子所形成的电流, ＩＥｐ是由基区向发射区扩散的空穴所形成的电流。因为发射区是重掺杂, 所以ＩＥｐ忽略不计, 即ＩＥ≈ＩＥｎ。ＩＥｎ又分成两部分, 主要部分是ＩＣｎ, 极少部分是ＩＢｎ。ＩＢｎ是电子在基区与空穴复合时所形成的电流, 基区空穴是由电源ＵＢＢ提供的,故它是基极电流的一部分。 ; 发射区注入的电子绝大多数能够到达集电极, 形成集电极电流, 即要求ＩＣｎＩＢｎ。  通常用共基极直流电流放大系数衡量上述关系, 用α来表示, 其定义为 ;通常ＩＣＩCBO, 可将ＩＣＢＯ忽略, 由上式可得出 ;经过整理后得 ;则;表2 - 1 三极管电流关系的一组典型数据 ;相应地, 将集电极电流与发射极电流的变化量之比, 定义为共基极交流电流放大系数, 即; 显然β与β, α与α其意义是不同的, 但是在多数情况 下β≈β, α≈α。 例如, 从表2 - 1 知, 在ＩＢ＝００３mA附近, 设ＩＢ由００２mA变为００４mA, 可求得;2.1.2　三极管的特性曲线 ;1.输入特性 ; 2.输出特性 当ＩＢ不变时, 输出回路中的电流ＩＣ与电压ＵＣＥ之间的关系曲线称为输出特性, 即; (1) 截止区。 一般将ＩＢ≤０的区域称为截止区, 在图中为ＩＢ＝０的一条曲线的以下部分。此时ＩＣ也近似为零。由于各极电流都基本上等于零, 因而此时三极管没有放大作用。  其实ＩＢ＝０时, ＩＣ并不等于零, 而是等于穿透电流ICEO。 一般硅三极管的穿透电流小于１μA, 在特性曲线上无法表示出来。锗三极管的穿透电流约几十至几百微安。  当发射结反向偏置时, 发射区不再向基区注入电子, 则三极管处于截止状态。所以, 在截止区, 三极管的两个结均处于反向偏置状态。对ＮＰＮ三极管, ＵＢＥ＜０, ＵBC＜０。 ; (2) 放大区。 此时发射结正向运用, 集电结反向运用。 在曲线上是比较平坦的部分, 表示当ＩＢ一定时, ＩＣ的值基本上不随ＵCE而变化。在这个区域内,当基极电流发生微小的变化量ΔＩＢ时, 相应的集电极电流将产生较大的变化量ΔＩＣ, 此时二者的关系为 ΔＩＣ＝βΔＩＢ 该式体现了三极管的电流放大作用。  对于ＮＰＮ三极管, 工作在放大区时ＵＢＥ≥０.７V, 而ＵＢＣ＜０。  ; (3) 饱和区。 曲线靠近纵轴附近, 各条输出特性曲线的上升部分属于饱和区。 在这个区域, 不同ＩＢ值的各条特性曲线几乎重叠在一起, 即当ＵＣＥ较小时, 管子的集电极电流ＩＣ基本上不随基极电流ＩＢ而变化, 这种现象称为饱和。此时三极管失去了放大作用, ＩＣ＝βＩＢ或ΔＩＣ＝βΔＩＢ关系不成立。  一般认为ＵCE＝ＵNE, 即ＵCB＝０时, 三极管处于临界饱和状态, 当ＵCE＜ＵBE时称为过饱和。三极管饱和时的管压降用ＵCES表示。在深度饱和时, 小功率管管压降通常小于０.３V。 三极管工作在饱和区时, 发射结和集电结都处于正向偏置状态。对NPN三极管,ＵＢＥ＞０, ＵＢＣ＞０。 ;2.1.3 三极管的主要参数 ; (3) 共基极交流电流放大系数α。α体现共基极接法下的电流放大作用。  ;2. 极间反向电流 ;3极限参数 ; (2) 集电极最大允许功率损耗ＰＣＭ。当三极管工作时, 管子两端电压为ＵＣＥ, 集电极电流为ＩＣ, 因此集电极损耗的功率为; 4. 反向击穿电压