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1、2.1双极型半导体三极管,2.1.1 三极管的结构,2.1.2 三极管的工作原理,2.1.3 三极管的伏安特性,2.1.4 三极管的主要参数,三极管概述,三极管概述,两种载流子（空穴和自由电子）参与导电。通常简称为三极管、晶体管或BJT（即 Bipolar Junction Transistor）。,依靠一种载流子（多子）导电。依靠电场效应工作，故通常称为场效应管，简称FET（即 Field Effect Transistor）。,半导体三极管常见外形,2.1.1 三极管的结构,NPN 型,+,PNP 型,2.1.2 三极管的工作原理,三极管由两个PN结构成。根据PN结偏置方式的不同，三极管有
2、四种工作状态：,一、三极管的四种工作状态及其偏置条件,当发射结正偏、集电结反偏时，工作于放大状态；当发射结和集电结均正偏时，工作于饱和状态；当发射结和集电结均反偏时，工作于截止状态。当发射结反偏、集电结正偏时，工作于倒置状态。实际常用的工作状态为前三种。,1.偏置条件：发射结正偏、集电结反偏,共发射极放大电路,二、放大状态,发射区向基区发射多子，其中极少部分在基区复合形成电流IBN，而绝大部分被集电区收集形成电流 ICN。,IB=IBN ICBO IBN,I C=ICN+ICBO ICN,I C 和 IB由IE按一定比例分配得到。,2.载流子运动规律与电流分配关系,穿透电流,通常用 表示这种电
3、流分配关系。称为共发射极直流电流放大系数，反映三极管的电流放大能力。,二、放大状态 续,若VBB有增量VBB，则UBE变为（UBEUBE）；I E变化为（I EIE）；根据分配比例，IB、IC分别变为（IBIB）和（ICIC）。,定义：,3.电流放大的原理,称为共发射极交流电流放大系数,二、放大状态 续,其值通常在20200之间，因此输出电流信号IC远大于输入电流信号IB，三极管具有电流放大作用。,集电结正偏不利于集电区收集电子，发射区扩散到基区的电子中将有较多的在基区复合形成IB，IC不像放大状态时那样按比例得到，将失去电流放大能力。,1.偏置条件：发射结和集电结均正偏,二、饱和状态,2.工
4、作原理,二、饱和状态 续,饱和压降用UCES 表示，对NPN型硅管 UCES 0.3V,C、E之间压降很小 等效为开关合上,三极管不具有放大作用,3.工作特点,三、截止状态,1.偏置条件：发射结和集电结均反偏,IB0、IC 0、IE 0，三极管不具有放大作用，集射极间等效为开关断开,2.工作特点：,三极管主要作用：放大 实现放大的条件：内部条件：发射区高掺杂，基区很薄且 低掺杂，集电结面积较大。外部条件：发射结正偏，集电结反偏。放大原理：发射区向基区发射多子，其中的极少部分在基区 复合形成电流IB，而绝大部分被集电区收集形成 电流IC，电流分配关系为IC IB。很大，因此 当IB有微小的变化I
5、B 时，IC相应地就有较大的 变化IC=IB，从而实现了电流放大作用。,*小结,*小结,*小结,三极管常用工作状态：放大、饱和、截止。工作于哪种状态由发射结和集电结的偏置 方式决定。只有在放大状态才有放大作用，饱和时C、E之间近似为开关合上，截止时 C、E之间近似为开关断开。,NPN硅管的典型输入特性曲线,2.1.3 三极管的伏安特性,一、输入特性,NPN硅管的典型输出特性曲线,二、输出特性,饱和区特点：靠近纵轴，I C基本不受IB控制，而 随着UCE 减小迅速减小。UCES：NPN硅管0.3V，NPN锗管0.1V,放大区特点：特性曲线几乎与横轴平行且间隔均匀。因此具有恒流输出和电流线性放大特
6、点。IC=IB,二、输出特性,NPN管的典型输出特性曲线,截止区特点：靠近横轴，IB 0的区域，IC 0,二、输出特性,由IB=0 曲线可读得 IC=ICEO 的值,工程上，通常将UCE=0.3V作为NPN型硅管放大和饱和的分界线，即认为：当UCE 0.3V时NPN型硅管工作于饱和状态，当UCE 0.3V时则工作于放大状态。,讨论：怎样区分是放大导通还是饱和导通？,*讨论：为何放大区的输出曲线略向上倾斜？,由于uCEuCBuBE而uBE基本不变，因此当uCE增大时，uCB随之增加，使集电结变宽，基区宽度减小，基区内载流子的复合机会减小，若要维持相同的iB，就要求发射区发射更多的多子到基区，因此
7、iC会增大，这种现象称为基区宽度调制效应。,讨论：NPN和PNP管共射极电路及其伏安特性有何异同？,电源极性相反电流方向相反但都要满足：发射结正偏，集电结反偏。,NPN和PNP管共射极电路及其伏安特性有何异同？,已知某放大器中三极管电极电位分别为U1=3.5V，U2=2.8V，U3=12V，试确定B、E、C极，并判断是NPN型还是PNP型管，是硅管还是锗管。,解：由于 U2U1U3 故 UB=U1=3.5V,放大工作时：NPN管 UC UB UE PNP 管UC UB UE 故中间电位者为B极,由UBU2=0.7V，可得 UE=U2，UC=U3，为NPN型硅管,伏安特性应用举例,三、温度对伏安
8、特性的影响,温度升高时，三极管导通电压下降,和ICBO 增大。,2.1.4 三极管的主要参数,一、电流放大系数,2.1.4 三极管的主要参数,反映电流放大能力,二、极间反向饱和电流,反映温度稳定性，越小工作越稳定,三、极限参数,1.ICM 集电极最大允许电流，超过时 值明显降低。,U(BR)CBO 发射极开路时 C、B 极间反向击穿电压。,2.PCM 集电极最大允许功率损耗,PC=iC uCE。,3.U(BR)CEO 基极开路时 C、E 极间反向击穿电压。,U(BR)EBO 集电极开路时 E、B 极间反向击穿电压。,U(BR)CBO,U(BR)CEO,U(BR)EBO,例：已知:ICM=20 mA,PCM=100 mW，U(BR)CEO=20 V，则 UCE=10 V 时，IC 应 mA UCE=1 V时，IC应 mAIC=2 mA时，UCE应 V,10,20,20,解:(1),*例,某BJT的输出特性曲线如图所示，试求：（1）ICM、PCM、U（BR）CEO和UA值；（2）计算Q1(6V,2mA)处的。,UA称为厄尔利电压,解续:(2),*例,某BJT的输出特性曲线如图所示，试求：（1）ICM、PCM、U（BR）CEO和UA值；（2）计算Q1(6V,2mA)处的。,2.1复习要点,作业：,
