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1、1.3半导体三极管,一、三极管的结构、符号和分类,二、三极管的电流分配和放大作用,三、三极管的特性曲线,四、三极管的主要参数,五、三极管的选择要点,六、应用电路举例,一、结构、符号和分类,发射极 E,基极 B,集电极 C,发射结,集电结,基区,发射区,集电区,emitter,base,collector,NPN 型,PNP 型,特点：三区、三极、二结。,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,按使用频率分：低频管、高频管,大功率管 1 W,中功率管 0.5 1 W,双极性晶体管的常见外形图如图,图2.3.2 三极管外形图,二、放大条件、电路及电
2、流分配,1.三极管放大的条件,内部条件,发射区掺杂浓度高,基区薄且掺杂浓度低,集电结面积大,外部条件,发射结正偏集电结反偏,2.满足放大条件的三种电路,共发射极,共集电极,共基极,即：对于NPN管，VC VB VE；对于PNP管，VE VB VC。,IE=IC+IB,3.三极管的电流分配关系,共射电流放大倍数，表征三极管的电流放大能力，一般为20200之间.,三、三极管的特性曲线,一、输入特性,输入回路,输出回路,与二极管特性相似,特性基本重合(电流分配关系确定),特性右移(因集电结开始吸引电子),导通电压 UBE(on),硅管：(0.6 0.8)V,锗管：(0.2 0.3)V,取 0.7 V
3、,取 0.3 V,二、输出特性,截止区：IB 0 IC=ICEO 0条件：两个结反偏,截止区,ICEO,2.放大区：,放大区,截止区,条件：发射结正偏 集电结反偏特点：水平、等间隔,ICEO,3.饱和区：,uCE u BE,uCB=uCE u BE 0,条件：两个结正偏,特点：IC IB,临界饱和时：uCE=uBE,深度饱和时：,0.3 V(硅管),UCE(SAT)=,0.1 V(锗管),放大区,截止区,饱和区,ICEO,三、温度对特性曲线的影响,1.温度升高，输入特性曲线向左移。,温度每升高 1C，UBE(2 2.5)mV。,温度每升高 10C，ICBO 约增大 1 倍。,T2 T1,2.温
4、度升高，输出特性曲线向上移。,温度每升高 1C，(0.5 1)%。,输出特性曲线间距增大。,O,四、三极管的主要参数,（一）电流放大系数,1.共发射极电流放大系数,直流电流放大系数,交流电流放大系数,一般为几十 几百,Q,是共射直流电流放大系数，它也只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。一般,2.共基极电流放大系数,1 一般在 0.98 以上。,Q,二、极间反向饱和电流,CB 极间反向饱和电流 ICBO，,CE 极间反向饱和电流 ICEO，又叫穿透电流。,三、极限参数,1.ICM 集电极最大允许电流，超过时 值明显降低。,2.PCM 集电极最大允许功率损耗,PC=iC uCE。,U
5、(BR)CBO 发射极开路时 C、B 极间反向击穿电压。,3.U(BR)CEO 基极开路时 C、E 极间反向击穿电压。,U(BR)EBO 集电极极开路时 E、B 极间反向击穿电压。,U(BR)CBO,U(BR)CEO,U(BR)EBO,思考题,1.既然BJT具有两个PN结，可否用两个二极管相联以构成一只BJT，试说明其理由。,2.能否将BJT的e、c两个电极交换使用，为什么？,3.为什么说BJT是电流控制型器件？,例 题,例2.3.1 图2.3.1 所示各晶体管处于放大工作状态，已知各电极直流电位。试确定晶体管的类型（NPN/PNP、硅/锗），并说明x、y、z 代表的电极。,图2.3.1,提示
6、：（1）晶体管工作于放大状态的条件：NPN管：VC VBVE，PNP管：VEVBVC；（2）导通电压：硅管|VBE|=0.60.7V，硅管|VBE|=0.20.3V，,图2.3.1,例2.3.2 已知NPN型硅管T1 T4 各电极的直流电位如表2.3.1所示，试确定各晶体管的工作状态。,提示：NPN管（1）放大状态：VBE Von,VCE VBE;（2）饱和状态：VBE Von,VCE VBE;（3）截止状态：VBE Von,表2.3.1,放大,饱和,放大,截止,当 UCE=10 V 时，IC mA当 UCE=1 V，则 IC mA当 IC=2 mA，则 UCE V,例2.3.3已知:三极管的
7、极限参数分别为ICM=20 mA,PCM=100 mW，U(BR)CEO=20 V，则问：,10,20,20,本讲主要介绍了以下基本内容：双极性晶体管的结构和类型：NPN、PNP 晶体管的电流放大作用和电流分配关系 晶体管具有放大作用的内部条件 晶体管具有放大作用的外部条件 IE=IB+IC=(1+)IB，IC=IB，晶体管的特性及参数 VBE、Von 晶体管的三个工作状态 温度对晶体管参数的影响,三极管小结,1.4场效应管,引言,一、结型场效应管,三、场效应管的主要参数,二、MOS 场效应管,引 言,场效应管 FET(Field Effect Transistor),类型：,结型 JFET(
8、Junction Field Effect Transistor),绝缘栅型 IGFET(Insulated Gate FET),特点：,1.单极性器件(一种载流子导电),3.工艺简单、易集成、功耗小、体积小、成本低,2.输入电阻高(107 1015，IGFET 可高达 1015),一、结型场效应管,1.结构与符号,N 沟道 JFET,P 沟道 JFET,一、增强型 N 沟道 MOSFET(Mental Oxide Semi FET),二、MOS 场效应管,1.结构与符号,P 型衬底,(掺杂浓度低),用扩散的方法制作两个 N 区,在硅片表面生一层薄 SiO2 绝缘层,用金属铝引出源极 S 和漏
9、极 D,在绝缘层上喷金属铝引出栅极 G,S 源极 Source,G 栅极 Gate,D 漏极 Drain,二、耗尽型 N 沟道 MOSFET,Sio2 绝缘层中掺入正离子在 uGS=0 时已形成沟道；在 DS 间加正电压时形成 iD，,uGS UGS(off)时，全夹断。,三、场效应管的主要参数,开启电压 UGS(th)(增强型)夹断电压 UGS(off)(耗尽型),指 uDS=某值，使漏极 电流 iD 为某一小电流时 的 uGS 值。,UGS(th),2.饱和漏极电流 IDSS,耗尽型场效应管，当 uGS=0 时所对应的漏极电流。,UGS(th),3.直流输入电阻 RGS,指漏源间短路时，栅
10、、源间加 反向电压呈现的直流电阻。,JFET：RGS 107,MOSFET：RGS=109 1015,4.低频跨导 gm,反映了uGS 对 iD 的控制能力，单位 S(西门子)。一般为几毫西(mS),O,四、场效应管与晶体管的比较,场效应管的漏极d、栅极g和源极s分别对应晶体管的集电极c、基极b和发射极e，其作用类似。,场效应管以栅-源电压控制漏极电流，是电压控制型器件，且只有多子参与导电，是单极性晶体管；三极管以基极电流控制集电极电流，是电流控制型器件，晶体管内既有多子又有少子参与导电，是双极性晶体管。,场效应管的输入电阻远大于晶体管的输入电阻，其温度稳定性好、抗辐射能力强、噪声系数小。,场
11、效应管的漏极和源极可以互换，而互换后特性变化不大；晶体管的集电极和发射极互换后特性相差很大，只有在特殊情况下才互换使用。但要注意的是，场效应管的某些产品在出厂时，已将衬底和源极连接在一起，此时，漏极和源极不可以互换使用。,场效应管的种类多，栅-源电压可正、可负，使用更灵活。,场效应管集成工艺更简单、功耗小、工作电源电压范围宽，使之更多地应用于大规模和超大规模集成电路中。,一般情况下，由晶体管构成的放大电路具有更高的电压放大倍数和输出功率。,思考题 场效应管符号中的箭头方向表示什么？为什么FET的输入电阻比BJT的高得多？为什么MOSFET比JFET的输入电阻高？场效应管正常放大时，导电沟道处于
12、什么状态？使用MOS管应注意些什么？,例 题,例1.4.1 已知各场效应管的输出特性曲线如图1.4.10 所示。试分析各管子的类型。,图1.4.10 例1.4.1图,解:(a)iD0（或vDS0），则该管为N沟道；vGS0，故为JFET（耗尽型）。,(b)iD0（或vDS0），则该管为P沟道；vGS0，故为增强型MOS管。,(c)iD0（或vDS0），则该管为N沟道；vGS可正、可负，故为耗尽型MOS管。,提示：场效应管工作于恒流区：（1）N沟道增强型MOS管：VDS0,VGSVGS(th)0；P沟道反之。（2）N沟道耗尽型MOS管：VDS0,VGS可正、可负，也可为0；P沟道反之。（3）N沟道JFET：VDS0,V GS0；P沟道反之。,
