5.3-晶体三极管.pptVIP

5.3 晶体三极管 主要内容 分类 结构 放大原理 伏安特性曲线 含三极管电路分析 认识晶体管 一、三极管的分类： 按材料分： 硅管、锗管 按功率分： 小功率管 500 mW 按结构分： NPN、 PNP 按工作频率分： 低频管、高频管 大功率管 1 W 中功率管 0.5 ?1 W 二. 晶体管结构 NPN型 晶体三极管是通过特殊工艺将两个相距很近的PN 结结合在一起的器件，通常简称为晶体管，具有电流放大作用。 PNP型 为了能保证三极管具有放大特性，在制作时候应使其结构具有以下特点： ? 发射区的掺杂浓度最高 ? 集电区掺杂浓度低于发射区，且面积大； ? 基区很薄，一般在几个微米至几十个微米，且掺杂浓度最低。 管芯结构剖面图 Exit 三极管内有两种载流子(自由电子和空穴) 参与导电，故称为双极型三极管。 三、晶体三极管的电流放大原理 2.晶体管放大的条件 内部条件：在制造晶体管时需保证其发射区掺杂浓度高；基区很薄且掺杂浓度低；集电结面积大。 外部条件：发射结正偏，集电结反偏。 1.三极管有三种连接方法： 共射极连接、共集电极连接和共基极连接。 （1）因为发射结正偏，所以发射区向基区注入电子 ，形成了扩散电流IEN 。同时从基区向发射区也有空穴的扩散运动，形成的电流为IEP。但其数量小，可忽略。 所以发射极电流I E ≈ I EN 。 （2）发射区的电子注入基区后，变成了少数载流子。少部分遇到的空穴复合掉，形成IBN。大部分电子到达了集电区的边缘。 3.内部的载流子传输过程： （3）因为集电结反偏，收集扩散到集电区边缘的电子，形成电流ICN 。 （4）另外，集电结区的少子形成漂移电流ICBO。 电流分配关系： 三个电极上的电流关系: IE =IC+IB 发射区发射的电子数目等于基区复合的电子数目与集电区收集的电子数目之和。 集电区电流IC占了发射区电流IE的绝大部分，基区电流IB只占IE的极小部分。 ICIB 三极管的电流放大特性：为三极管输入回路提供一个很小的电流IB，便可在其输出回路得到一个大电流IC。 对于一只三极管，它的基区厚度和杂质浓度已定，因此IC与IB之间保持一定的比例关系，两者之比称为电流放大系数。 集电区直流电流IC与基区直流电流IB的比值称为直流放大系数： 集电区电流的变化量与基区电流的变化量的比值称为交流放大系数： 4. 电流放大系数 四、 三极管的特性曲线 iB=f(vBE)? vCE=const (2) 当vCE≥1V时 vCB= vCE - vBE0，集电结已进入反偏状态，开始收 集电子，基区复合减少，同样的vBE下 IB减小，特性曲线右移。 (1) 当vCE=0V时 相当于发射结的正向伏安特性曲线。 1. 输入特性曲线 （以共射极放大电路为例） 图 vCE = 0V vCE = 0V vCE ? 1V + - b c e 共射极放大电路 VBB VCC vBE iC iB + - vCE (3) 输入特性曲线的三个部分 ①死区 ③线性区 ②非线性区 截止区：iC接近零的区域，相当iB=0的曲线的下方。此时， 发射结反偏,集电结反偏. 2. 输出特性曲线 饱和区：iC明显受uCE控制的区域，该区域内，一般uCE＜0.7V(硅管)。此时，发射结正偏，集电结正偏 iC=f(vCE)? iB=const 输出特性曲线的三个区域: 放大区：iC平行于uCE轴的区域，曲线基本平行等距。此时，发射结正偏，集电结反偏。 饱和区 截止区 放大区 + - b c e 共射极放大电路 VBB VCC vBE iC iB + - vCE 1. 三极管的等效模型 ①当满足发射结反偏，集电结也反偏时 三极管工作在截止区，则有IB=IC=IE=0 共射输入端口和输出端口都相当于开路 ②当满足发射结正偏，集电结也正偏时 三极管工作在饱和区，则三极管共射输出电压UCE小于0.7V，深度饱和时为0.3V,因此在数字系统中看成是低电平。 五、 含三极管的电路分析 ③当满足发射结正偏，而集电结反偏时 三极管工作在放大区，此时无论共射输出端口的电压UCE为多少，IC都不会随UCE变化而变化，IC只跟IB有关，即 IC=βIB 此时三极管的输出端口可等效为数值是IC的受控电流源 ①首先判断三极管的发射结的偏置状态 如果反偏，且集电极也反偏，就按照截止时的等效电路去求解待求量。 含三级管的电路分析方法： ②如果发射结是正偏的，结电压可根据材料不同做如下估算： 硅三极管：UBE≈0.7V 锗三极管：UBE≈0.3V 根据输入回路的KV