沈阳航空航天大学双极型晶体管.PPT

沈阳航空航天大学 双极型晶体管 §14.5 双极型晶体管 双极型晶体管又称三极管(晶体管)是最重要的一种半导体器件。广泛应用于各种电子电路中。 14.5.1 基本结构 晶体管最常见的结构有平面型和合金型两种。平面型都是硅管、合金型主要是锗管。它们都具有三层两结的结构，因而分为NPN型和PNP型两类晶体管。 其三层分别称为发射区、基区和集电区。 引出的电极：发射极(Emitter)、基极(Baser)和集电极(Collector) 。 三层之间的两个PN结分别称为发射结(JE)和集电结(JC)。 本节介绍晶体管的结构、特性及参数的内容。 N型硅衬底 P型 N型 二氧化硅保护膜 C B E N型锗 铟球 铟球 P型 P型 C E B 平面型结构 合金型结构 N N P 发射结 集电结 发射区 集电区 基区 E B C B E C N P P 发射区 集电区 基区 发射结 集电结 E B C B E C 14.5.2 电流分配和放大原理 NPN型和PNP型晶体管的工作原理相似，本章只讨论前者。 如图，对NPN型晶体管加UBB和UCC两个电源，接成共发射极接法构成两个回路。 通过实验及测量结果，得： (1). (2). IC(或IE)比IB大得多，(如表中第三、四列数据) IB(mA) 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 IC(mA) 0.001 0.70 1.50 2.30 3.10 3.95 IE(mA) 0.001 0.72 1.54 2.36 3.18 4.05 (4). 要使晶体管起放大作用，发射结必须正向偏置、集电结必须反向偏置——具有放大作用的外部条件。 这就是晶体管的电流放大作用，IB的微小变化可以引起IC的较大变化(第三列与第四列的电流增量比)。 (3). 当IB=0(基极开路)时，也很小(约为1微安以下)。 IB(mA) 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 IC(mA) 0.001 0.70 1.50 2.30 3.10 3.95 IE(mA) 0.001 0.72 1.54 2.36 3.18 4.05 14.5.3 特性曲线 晶体管的特性曲线是表示一只晶体管各电极间电压与电流之间关系的曲线。是应用晶体管和分析放大电路的重要依据。 最常用的是共发射极接法的输入特性曲线和输出特性曲线。实验测绘是得到特性曲线的方法之一。特性曲线的测量电路见右图。 用晶体管特性图示仪可直接测量及显示晶体管的各个特性曲线。 ?A V mA V UCC RB IB UCE UBE IC UBB 1. 输入特性曲线 输入特性曲线当UCE为常数时的IB与UBE之间的关系曲线。(参见下图) 0 0.4 20 0.8 40 60 80 UBE(V) IB(?A) UCE?1V 3DG6的输入特性曲线 对硅管来说，当 UCE ?1V时，集电结已处于反向偏置，发射结正向偏置所形成电流的绝大部分将形成集电极电流，但IB与UBE的关系依然与PN结的正向类似。(当UCE更小， IB才会明显增加) 硅管的死区电压为0.5V，锗管的死区电压约为0.1V。 放大状态时，硅管 UBE 为0.6~0.7V；锗管为 0.2~ 0.3V 。NPN管取+值，PNP管取-值。 2. 输出特性曲线 输出特性曲线是在IB为常数时，IC与UCE之间的关系曲线。在不同的IB下，可得到不同的曲线，即晶体管的输出特性曲线是一组曲线(见下图)。 当IB一定时，UCE超过约1V以后就将形成IC，当UCE继续增加时， IC 的增加将不再明显。这是晶体管的恒流特性。 当IB增加时，相应的IC也增加，曲线上移，而且IC比IB 增加得更明显。这是晶体管的电流放大作用。 晶体管输出特性曲线的三个工作区： (1) 放大区 特性曲线近于水平的区域。在放大区 也称线性区。即：JE正偏，JC反偏。 (2) 截止区 IB=0曲线以下的区域。 IB=0时IC= ICEO。对于硅管当UBE 0.5V时即开始截止。为了可靠截止常使UBE?0。即截止时两个PN结都反向偏置。 (3) 饱和区 当UCE UBE时，集电结处于正向偏置，晶体管工作于饱和状态。在饱和区， IB的变化对IC影响较小，失去放大作用。 即：饱和时晶体管JE正偏、JC也正偏。 状态 截止 放大 饱和 发射结 反偏 正偏 正偏 集电结 反偏 反偏 正偏 各状态偏置情况： 14.5.4 主要参数 晶体管的特性不仅可用特性曲线表示，还可用一些数据进行说明，即晶体管参数。它是设