電子技術(shù)基礎(chǔ) 課件 模電 2.1 晶體管

第2章半導(dǎo)體晶體管及放大電路基礎(chǔ)晶體管又稱半導(dǎo)體三極管、雙極性晶體管，簡稱晶體管晶體管是最重要的一種半導(dǎo)體器件之一，它是組成各種電子電路的核心器件，它的放大作用和開關(guān)作用，促使了電子技術(shù)的飛躍。2.1晶體管晶體管圖片2.1晶體管2.1晶體管（1）NPN型晶體管結(jié)構(gòu)示意圖和符號（2）根據(jù)使用的半導(dǎo)體材料分為:硅管和鍺管（1）根據(jù)結(jié)構(gòu)分為:NPN型和PNP型1.晶體管的主要類型2.晶體管的結(jié)構(gòu)2.1.1晶體管的結(jié)構(gòu)與類型2.1晶體管NNP發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)發(fā)射極E(e)集電極C(c)發(fā)射結(jié)JE集電結(jié)JC基極B(b)NPN型晶體管結(jié)構(gòu)示意圖2.1晶體管NPN型晶體管符號B(b)E(e)TC(c)NNP發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)發(fā)射極E(e)集電極C(c)發(fā)射結(jié)JE集電結(jié)JC基極B(b)2.1晶體管（2）PNP型晶體管結(jié)構(gòu)示意圖和符號符號B(b)E(e)TC(c)E(e)發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)PPNC(c)B(b)JEJC結(jié)構(gòu)示意圖2.1晶體管集電區(qū)EBC發(fā)射區(qū)基區(qū)a.發(fā)射區(qū)小，摻雜濃度高（3）晶體管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（具有放大作用的內(nèi)部條件）平面型晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖2.1晶體管b.集電區(qū)面積大c.基區(qū)摻雜濃度很低，且很薄集電區(qū)EBC發(fā)射區(qū)基區(qū)2.1晶體管下面以NPN型管為例說明晶體管的工作原理依據(jù)兩個(gè)PN結(jié)的偏置情況放大狀態(tài)飽和狀態(tài)截止?fàn)顟B(tài)晶體管的工作狀態(tài)2.1.2晶體管的工作原理2.1晶體管1.發(fā)射結(jié)正向偏置、集電結(jié)反向偏置——放大狀態(tài)原理圖電路圖+–+––+–2.1晶體管（1）電流關(guān)系a.

發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴(kuò)散電子形成發(fā)射極電流IE發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴(kuò)散電子稱擴(kuò)散到基區(qū)的發(fā)射區(qū)多子為非平衡少子––1)載流子的傳輸過程2.1晶體管b.基區(qū)向發(fā)射區(qū)擴(kuò)散空穴基區(qū)向發(fā)射區(qū)擴(kuò)散空穴發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴(kuò)散電子形成空穴電流––2.1晶體管因?yàn)榘l(fā)射區(qū)的摻雜濃度遠(yuǎn)大于基區(qū)濃度，空穴電流可忽略不記基區(qū)向發(fā)射區(qū)擴(kuò)散空穴發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴(kuò)散電子––2.1晶體管c.基區(qū)電子的擴(kuò)散和復(fù)合非平衡少子在基區(qū)復(fù)合，形成基極電流IBIB非平衡少子向集電結(jié)擴(kuò)散––2.1晶體管非平衡少子到達(dá)集電區(qū)d.集電區(qū)收集從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散過來的電子形成發(fā)射極電流ICICIB––2.1晶體管少子漂移形成反向飽和電流ICBOe.集電區(qū)、基區(qū)少子相互漂移集電區(qū)少子空穴向基區(qū)漂移ICBO基區(qū)少子電子向集電區(qū)漂移ICIB––2.1晶體管發(fā)射結(jié)回路為輸入回路，集電結(jié)回路為輸出回路基極是兩個(gè)回路的公共端，稱這種接法為共基極接法

輸入回路輸出回路+2)三極管的電流分配––2.1晶體管定義稱為共基極直流電流放大系數(shù)ICBOICIB––2.1晶體管各電極電流之間的關(guān)系

IE=IC+IB

ICBOICIB––2.1晶體管晶體管共射極接法原理圖電路圖IBICICBO––––2.1晶體管定義為共射極直流電流放大系數(shù)當(dāng)UCE>UBE時(shí)，集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏，晶體管仍工作于放大狀態(tài)。IBICICBO–––2.1晶體管各電極電流之間的關(guān)系：ICEO稱為穿透電流IBICICBO–––2.1晶體管或的關(guān)系與一般情況2.1晶體管如果

UBE

>0，那么

IB>0，

IC>0，

IE>0

當(dāng)輸入回路電壓U

'BE=UBE+

UBE那么I

'B=IB+

IBI

'C=IC+

ICI

'E=IE+

IE如果

UBE

<0，那么

IB<0，

IC<0，

IE<0

3）晶體管的放大作用IBICICBO___2.1晶體管為共射極交流電流放大系數(shù)定義一般可以認(rèn)為為共基極交流電流放大系數(shù)的關(guān)系與2.1晶體管2.發(fā)射結(jié)正向偏置、集電結(jié)正向偏置——飽和狀態(tài)（2）IC

bIB，IB失去了對IC的控制（1）UCB≤0飽和狀態(tài)的特點(diǎn):（3）集電極飽和電壓降UCES較小，小功率硅管為0.3~0.5V

2.1晶體管（5）UCE對IC的影響大，當(dāng)UCE增大，IC將隨之增加（4）飽和時(shí)集電極電流2.1晶體管（2）IC=ICBO3.發(fā)射結(jié)反向偏置、集電結(jié)反向偏置——截止?fàn)顟B(tài)截止?fàn)顟B(tài)的特點(diǎn):（3）IB=－ICBO（1）IE=02.1晶體管1.共射極輸入特性

共射極輸入特性三極管共射極接法2.1.3晶體管共射極接法的伏安特性曲線uCE=0VuCE≥1V2.1晶體管a.

輸入特性是非線性的，有死區(qū)b.

當(dāng)uBE不變，uCE從零增大時(shí)，iB將減小輸入特性的特點(diǎn):c.

當(dāng)uCE≥1V，輸入特性曲線幾乎重合在一起，

即uCE對輸入特性幾乎無影響uCE=0VuCE≥1V2.1晶體管2.共射極輸出特性

輸出特性曲線飽和區(qū)截止區(qū)放大區(qū)iB=20μA0406080100246801234iC/mAuCE/V2.1晶體管各區(qū)的特點(diǎn)a.飽和區(qū)(a)UCE≤UBE(b)IC＜βIB(c)UCE增大，IC

增大飽和區(qū)2.1晶體管輸出特性曲線飽和區(qū)iB=20μA0406080100246801234iC/mAuCE/Vc.

截止區(qū)(a)IB≈0(b)IC≈0b.

放大區(qū)(a)UCE>UBE(b)IC=βIB(c)IC與UCE無關(guān)飽和區(qū)放大區(qū)2.1晶體管輸出特性曲線飽和區(qū)iB=20μA0406080100246801234iC/mAuCE/V截止區(qū)3.NPN管與PNP管的區(qū)別iB、uBE、iC、iE、uCE的極性二者相反NPN管PNP管2.1晶體管4.硅管與鍺管的主要區(qū)別c.鍺管的ICBO比硅管大a.死區(qū)電壓約為硅管0.5V鍺管0.1Vb.導(dǎo)通壓降|uBE|約為鍺管0.3V硅管0.7V2.1晶體管【例】電路如圖所示，晶體管導(dǎo)通時(shí)UBE＝0.7V，

。當(dāng)UI=-2V、2V

IB=0，IC=0，UCE=VCC

和6V時(shí)，試判斷晶體管的工作狀態(tài)。

【解】（1）當(dāng)UI=-2V時(shí)，發(fā)射結(jié)反向偏置，晶體管處于截止?fàn)顟B(tài)（2）當(dāng)UI=2V時(shí)，因?yàn)?.1晶體管晶體管處于放大狀態(tài)（3）當(dāng)UI＝6V時(shí)，因?yàn)榫w管處于飽和狀態(tài)2.1晶體管1.直流參數(shù)（3）集電極——基極間反向飽和電流ICBO

（4）集電極——發(fā)射極間反向飽和電流ICEO

2.1.4晶體管的主要電參數(shù)（1）共基極直流電流放大系數(shù)（2）共射極直流電流放大系數(shù)2.1晶體管2.交流參數(shù)(1)共基極交流電流放大系數(shù)α

β值與iC的關(guān)系曲線(2)共射極交流電流放大系數(shù)β

iCOβ2.1晶體管3.極限參數(shù)(4)集電極最大允許電流ICM(1)集電極開路時(shí)發(fā)射極——基極間反向擊穿電壓U(BR)EBO