晶体管工作原理.ppt

1、2.1 晶体管,晶体管又称半导体三极管,晶体管是最重要的一种半导体器件之一，它的放大作用和开关作用，促使了电子技术的飞跃。,2 晶体管及放大电路基础,晶体管图片,2.1.1 晶体管的结构,1.NPN型晶体管结构示意图和符号,(2)根据使用的半导体材料分为:硅管和锗管,(1)根据结构分为:NPN型和PNP型,晶体管的主要类型,发射区,集电区,基区,发射极E(e),集电极C(c),发射结JE,集电结JC,基极B(b),NPN型晶体管结构示意图,NPN型晶体管符号,2.PNP型晶体管结构示意图和符号,(1)发射区小，掺杂浓度高。,3.晶体管的内部结构特点（具有放大作用的内部条件）,平面型晶体管的结构

2、示意图,(2)集电区面积大。,(3)基区掺杂浓度很低，且很薄。,2.1.2 晶体管的工作原理（以NPN型管为例）,依据两个PN结的偏置情况,放大状态,饱和状态,截止状态,倒置状态,1发射结正向偏置、集电结反向偏置放大状态,原理图,电路图,(1)电流关系,a.发射区向基区扩散电子,形成发射极电流IE,发射区向基区扩散电子,称扩散到基区的发射区多子为非平衡少子,b.基区向发射区扩散空穴,基区向发射区扩散空穴,发射区向基区扩散电子,形成空穴电流,因为发射区的掺杂浓度远大于基区浓度，空穴电流可忽略不记。,基区向发射区扩散空穴,发射区向基区扩散电子,c.基区电子的扩散和复合,非平衡少子在基区复合，形成基

3、极电流IB,非平衡少子向集电结扩散,非平衡少子到达集电区,d.集电区收集从发射区扩散过来的电子,形成发射极电流IC,少子漂移形成反向饱和电流ICBO,e.集电区、基区少子相互漂移,集电区少子空穴向基区漂移,基区少子电子向集电区漂移,晶体管的电流分配关系动画演示,发射结回路为输入回路，集电结回路为输出回路。,基极是两个回路的公共端，称这种接法为共基极接法。,输入回路,输出回路,定义,称为共基极直流电流放大系数,各电极电流之间的关系,IE=IC+IB,晶体管共射极接法,原理图,电路图,定义,为共射极直流电流放大系数,当UCEUCB时，集电结正偏，发射结反偏，晶体管仍工作于放大状态。,各电极电流之间

4、的关系,ICEO称为穿透电流,或,一般情况,如果 UBE 0，那么IB 0，IC 0，IE 0,当输入回路电压,U BE=UBE+UBE,那么,I B=IB+IB,I C=IC+IC,I E=IE+IE,如果 UBE 0，那么IB 0，IC 0，IE 0,为共基极交流电流放大系数,为共射极交流电流放大系数,定义,与的关系,一般可以认为,uBE=ube+UBE,(2)放大原理,设输入信号ui=Uimsint V,那么,UCE=VCC ICRC,放大电路,a.在RC两端有一个较大的交流分量可供输出。,可知,ui ibicicRc,b.交流信号的传递过程为,2发射结正向偏置、集电结正向偏置饱和状态,

5、(2)IC bIB，IB失去了对IC的 控制。,(1)UCEUBE，集电结正向偏。,饱和状态的特点,(3)集电极饱和电压降UCES较小，小功率硅管为 0.30.5V。,(5)UCE对IC的影响大，当UCE增大，IC将随之增加。,(4)饱和时集电极电流,(2)IC=ICBO,3发射结反向偏置、集电结反向偏置截止状态,截止状态的特点,(1)发射结反偏,(3)IB=ICBO,4发射结反向偏置、集电结正向偏置倒置状态,(1)集电区扩散到基区的多子较少,倒置状态的特点,(2)发射区收集基区的非平衡少数载流子的能力小,(3)管子的电流放大系数很小,2.1.3 晶体管共射极接法的伏安特性曲线,1共射极输入特

6、性,共射极输入特性,三极管共射极接法,(1)输入特性是非线性的，有死区。,(2)当uBE不变，uCE从零增大 时，iB将减小。,输入特性的特点,(3)当uCE1V，输入特性曲线几乎重合在一起，即uCE对输入特性几乎无影响。,2共射极输出特性,输出特性曲线,饱和区,截止区,放大区,各区的特点,(1)饱和区,a.UCEUBE,b.ICIB,c.UCE增大，IC 增大,饱和区,(3)截止区,a.IB0,b.IC0,(2)放大区,a.UCEUBE,b.IC=IB,c.IC与UCE无关,饱和区,放大区,NPN管与PNP管的区别,iB、uBE、iC、iE、uCE的极性二者相反。,硅管与锗管的主要区别,(3

7、)锗管的ICBO比硅管大,2.1.4 晶体管的主要电参数,1.直流参数,(3)集电极基极间反向饱和电流ICBO,(1)共基极直流电流放大系数,(2)共射极直流电流放大系数,(4)集电极发射极间反向饱和电流ICEO,2.交流参数,(1)共基极交流电流放大系数,值与iC的关系曲线,(2)共射极交流电流放大系数,3.极限参数,(4)集电极最大允许电流ICM,(1)集电极开路时发射极基极间反向击穿 电压U(BR)EBO,(2)发射极开路时集电极基极间反向击穿 电压U(BR)EBO,(3)基极开路时集电极发射极间反向击穿 电压U(BR)EBO,不安全区,安全区,(5)集电极最大允许功率耗散PCM,晶体管的安全工作区,等功耗线PC=PCM=uCEiC,2.1.5 温度对管子参数的影响,1对的影响,2对ICBO的影响,3对UBE的影响,4温度升高，管子的死区电压降低。,思 考 题,2.如何用万用表判别晶体管的类型和电极？,3.晶体管能够放大的内部和外部条件各是什么？,1.晶体管的发射极和集电极是否可以调换使用？,4.晶体管工作在饱和区时，其电流放大系数是否与其工作在放大区时相同？,