第1章03晶体三极管sw只是课件
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第1章03晶体三极管sw
一、三极管的结构和符号
为什么有孔？
小功率管
中功率管
大功率管
多子浓度高
多子浓度很 低，且很薄
面积大
晶体管有三个极、三个区、两个PN结。
一、三极管的结构和符号
• 三极管的结构（续）
C B
发射区 基区 集电区
C 发射极E
基极B
B
集电极C
E
E 发射结
集电结
1. 由三层半导体组成，有三个区、三个极、两个PN结。
二、晶体管的放大原理
放大的条 uuC BB E件 U 0， O（ N即 u发 CE射 uB（ E结集正电偏结）反偏）
少数载 流子的 运动
因集电区面积大，在外电场作用下大 部分扩散到基区的电子漂移到集电区
因基区薄且多子浓度低，使极少 数扩散到基区的电子与空穴复合
基区空穴 的扩散
因发射区多子浓度高使大量 电子从发射区扩散到基区
例题： 某放大电路中双极型晶体管3个电极的电流如题2-6 图所示。已测出 I A 1 .5 m A ,I B 0 .0 3 m A ,I C 1 .5 3 m A
试分析A,B,C中哪个是基级、发射极？该管的β为多大？
分析：
对于BJT（or三极管），有
C
C
B
B
E PNP
E NPN
IEICIB
反向击穿电压UCEO,B、UEBO,B、 UCBO,B
✓UCEO,B 表示基极B开路时，CE之 间允许施加的最大反向电压。
✓UEBO,B 表示集电极C开路时，EB 之间允许施加的最大反向电压。
✓UCBO,B 表示发射极E开路时，CB 之间允许施加的最大反向电压。
击穿电压之间的关系：
＞ U U ＞U CBO,B
CEO,B
EBO,B
UCEO,B UEBO,B UCBO,B
反向击穿电压UCES,B、 UCER,B ✓UCES,B 表示基极B短路(short)时， CE之间允许施加的最大反向电压。
✓UCER,B 表示基极B加电阻时 (Resistance)时，CE之间允许施加的 最大反向电压。Biblioteka UCES,B UCER,B
为什么基极开路集电极回 路会有穿透电流？
三、晶体管的共射输入特性和输出特性
1、输入特性
iB f(uBE)UCE
为什么像PN结的伏安特性？ 为什么UCE增大曲线右移？ 为什么UCE增大到一定值曲 线右移就不明显了？
对于小功率晶体管，UCE大于1V的一条输入特性曲线 可以取代UCE大于1V的所有输入特性曲线。
2、输出特性 iC f(uCE)iB
对应于一个IB就有一条iC随uCE变化的曲线。 饱和区
iC
放大区
为什么uCE较小时iC随uCE变 化很大？为什么进入放大状态
曲线几乎是横轴的平行线？
iB
iC
iB
UCE常量
截止区 β是常数吗？什么是理想三极管？什么情况下 ?
三极管的四种工作状态：
放大工作状态: 发射结正偏，集电结反偏 饱和工作状态: 发射结正偏，集电结正偏 截止工作状态：发射结反偏，集电结反偏
当集电极电流增加时， 就要下降，当 值下降到线 性放大区 值的2/3时所对应的最大集电极电流。
当Ic＞ICM时，并不表示三极管会损坏。只是管子的 放大倍数降低。
集电极最大允许功率损耗PCM 集电极电流通过集电结时所产生的功耗， PCM= IcUcb 因发射结正偏，呈低阻，所以功耗主要集中在集电
结上。在计算时往往用Uce取代Ucb， PCM≈IC Uce
➢ 要使三极管正常工作并有放大作用，管子的发射结必须 正向偏置，集电结必须反向偏置。
➢ 三极管的特性可用输入和输出特性曲线来表示，也可用
特性参数来表示。主要的特性参数有：电流放大系数、，
极间反向电流ICBO、ICEO，极限参数ICM、PCM和UCEO,B
➢ 由于 、、ICBO、ICEO等受温度影响较大，为了稳定， 选管子时ICBO、ICEO要小， 也不要过大。
✓集电极发射极间的穿透电流ICEO ICEO和ICBO有如下关系 ICEO=（1+ ）ICBO
2. 交流参数
共基交流电流放大系数
ΔIc
Δ I e U cb C
共射交流电流放大系数
ΔIc
Δ I b U ce C
特征频率fT 随着频率下降为1时对应的频率。
3. 极限参数
集电极最大允许电流ICM
击穿电压之间的关系: UCBO,B ≈UCES,B > UCER,B >UCEO,B>UEBO,B
PCM≈IC UCE
UCEO,B 晶体管的安全工作区
UCE/V
五、温度对晶体管特性的影响
温度↑
基极门限电压UBEO↓
↑ 集电极反向饱和电流ICBO ↑ 电流放大倍数β
小结
➢晶体三极管是电流控制元件，通过控制基极电流或射极电 流可以控制集电极电流。
反向工作状态：发射结反偏，集电结正偏
在放大电路中，主要应用其放大工作状态。而在脉冲与数字电 路中则主要应用其饱和和截止状态。而反向工作状态，原理上讲， 此状态和放大状态没有本质区别，但由于晶 体管的实际结构 不对称，发射结比集电结小得多，起不到放大作用，故这种状 态基本不用。
四、主要参数
1. 直流参数
扩散运动形成发射极电流IE，复合运动形成基极 电流IB，漂移运形成集电极电流IC。
• 电流分配： IE＝IB＋IC
IE－扩散运动形成的电流 IB－复合运动形成的电流 IC－漂移运动形成的电流
直流电流 放大系数
IC
IB
iC
iB
ICEO (1 )ICBO
交流电流放大系数
穿透电流 集电结反向电流
A IA
IC
IB B
C
题2-6 图
解：有图分析 IAIB IC 根据晶体管放大电路的特点
可知A为集电极，B为基极， C为发射极。
2. 发射区掺杂浓度比集电区高得多。
基区掺杂低,且很薄。
二、晶体管的放大原理
• 三极管的工作原理
放大作用的外部条件
发射结加正向电压，即发射结正偏 集电结加反向电压，即集电结反偏
注意：三极管在工作时一定要加上适当的直流偏置电压才 能起放大作用。
三极管各区的作用
发射区向基区提供载流子 基区传送和控制载流子 集电区收集载流子
共基直流电流放大系数
共射直流电流放大系数
IC IE
IC IB
级间反向饱和电流ICBO和ICEO
✓ 集电极基极间反向饱和电流ICBO ICBO的下标CB代表集电极和基极， O是Open的字头，代表第三个电极E开路。 Ge管：A量级 Si管：nA量级
级间反向饱和电流ICBO和穿透电流ICEO
一、三极管的结构和符号
为什么有孔？
小功率管
中功率管
大功率管
多子浓度高
多子浓度很 低，且很薄
面积大
晶体管有三个极、三个区、两个PN结。
一、三极管的结构和符号
• 三极管的结构（续）
C B
发射区 基区 集电区
C 发射极E
基极B
B
集电极C
E
E 发射结
集电结
1. 由三层半导体组成，有三个区、三个极、两个PN结。
二、晶体管的放大原理
放大的条 uuC BB E件 U 0， O（ N即 u发 CE射 uB（ E结集正电偏结）反偏）
少数载 流子的 运动
因集电区面积大，在外电场作用下大 部分扩散到基区的电子漂移到集电区
因基区薄且多子浓度低，使极少 数扩散到基区的电子与空穴复合
基区空穴 的扩散
因发射区多子浓度高使大量 电子从发射区扩散到基区
例题： 某放大电路中双极型晶体管3个电极的电流如题2-6 图所示。已测出 I A 1 .5 m A ,I B 0 .0 3 m A ,I C 1 .5 3 m A
试分析A,B,C中哪个是基级、发射极？该管的β为多大？
分析：
对于BJT（or三极管），有
C
C
B
B
E PNP
E NPN
IEICIB
反向击穿电压UCEO,B、UEBO,B、 UCBO,B
✓UCEO,B 表示基极B开路时，CE之 间允许施加的最大反向电压。
✓UEBO,B 表示集电极C开路时，EB 之间允许施加的最大反向电压。
✓UCBO,B 表示发射极E开路时，CB 之间允许施加的最大反向电压。
击穿电压之间的关系：
＞ U U ＞U CBO,B
CEO,B
EBO,B
UCEO,B UEBO,B UCBO,B
反向击穿电压UCES,B、 UCER,B ✓UCES,B 表示基极B短路(short)时， CE之间允许施加的最大反向电压。
✓UCER,B 表示基极B加电阻时 (Resistance)时，CE之间允许施加的 最大反向电压。Biblioteka UCES,B UCER,B
为什么基极开路集电极回 路会有穿透电流？
三、晶体管的共射输入特性和输出特性
1、输入特性
iB f(uBE)UCE
为什么像PN结的伏安特性？ 为什么UCE增大曲线右移？ 为什么UCE增大到一定值曲 线右移就不明显了？
对于小功率晶体管，UCE大于1V的一条输入特性曲线 可以取代UCE大于1V的所有输入特性曲线。
2、输出特性 iC f(uCE)iB
对应于一个IB就有一条iC随uCE变化的曲线。 饱和区
iC
放大区
为什么uCE较小时iC随uCE变 化很大？为什么进入放大状态
曲线几乎是横轴的平行线？
iB
iC
iB
UCE常量
截止区 β是常数吗？什么是理想三极管？什么情况下 ?
三极管的四种工作状态：
放大工作状态: 发射结正偏，集电结反偏 饱和工作状态: 发射结正偏，集电结正偏 截止工作状态：发射结反偏，集电结反偏
当集电极电流增加时， 就要下降，当 值下降到线 性放大区 值的2/3时所对应的最大集电极电流。
当Ic＞ICM时，并不表示三极管会损坏。只是管子的 放大倍数降低。
集电极最大允许功率损耗PCM 集电极电流通过集电结时所产生的功耗， PCM= IcUcb 因发射结正偏，呈低阻，所以功耗主要集中在集电
结上。在计算时往往用Uce取代Ucb， PCM≈IC Uce
➢ 要使三极管正常工作并有放大作用，管子的发射结必须 正向偏置，集电结必须反向偏置。
➢ 三极管的特性可用输入和输出特性曲线来表示，也可用
特性参数来表示。主要的特性参数有：电流放大系数、，
极间反向电流ICBO、ICEO，极限参数ICM、PCM和UCEO,B
➢ 由于 、、ICBO、ICEO等受温度影响较大，为了稳定， 选管子时ICBO、ICEO要小， 也不要过大。
✓集电极发射极间的穿透电流ICEO ICEO和ICBO有如下关系 ICEO=（1+ ）ICBO
2. 交流参数
共基交流电流放大系数
ΔIc
Δ I e U cb C
共射交流电流放大系数
ΔIc
Δ I b U ce C
特征频率fT 随着频率下降为1时对应的频率。
3. 极限参数
集电极最大允许电流ICM
击穿电压之间的关系: UCBO,B ≈UCES,B > UCER,B >UCEO,B>UEBO,B
PCM≈IC UCE
UCEO,B 晶体管的安全工作区
UCE/V
五、温度对晶体管特性的影响
温度↑
基极门限电压UBEO↓
↑ 集电极反向饱和电流ICBO ↑ 电流放大倍数β
小结
➢晶体三极管是电流控制元件，通过控制基极电流或射极电 流可以控制集电极电流。
反向工作状态：发射结反偏，集电结正偏
在放大电路中，主要应用其放大工作状态。而在脉冲与数字电 路中则主要应用其饱和和截止状态。而反向工作状态，原理上讲， 此状态和放大状态没有本质区别，但由于晶 体管的实际结构 不对称，发射结比集电结小得多，起不到放大作用，故这种状 态基本不用。
四、主要参数
1. 直流参数
扩散运动形成发射极电流IE，复合运动形成基极 电流IB，漂移运形成集电极电流IC。
• 电流分配： IE＝IB＋IC
IE－扩散运动形成的电流 IB－复合运动形成的电流 IC－漂移运动形成的电流
直流电流 放大系数
IC
IB
iC
iB
ICEO (1 )ICBO
交流电流放大系数
穿透电流 集电结反向电流
A IA
IC
IB B
C
题2-6 图
解：有图分析 IAIB IC 根据晶体管放大电路的特点
可知A为集电极，B为基极， C为发射极。
2. 发射区掺杂浓度比集电区高得多。
基区掺杂低,且很薄。
二、晶体管的放大原理
• 三极管的工作原理
放大作用的外部条件
发射结加正向电压，即发射结正偏 集电结加反向电压，即集电结反偏
注意：三极管在工作时一定要加上适当的直流偏置电压才 能起放大作用。
三极管各区的作用
发射区向基区提供载流子 基区传送和控制载流子 集电区收集载流子
共基直流电流放大系数
共射直流电流放大系数
IC IE
IC IB
级间反向饱和电流ICBO和ICEO
✓ 集电极基极间反向饱和电流ICBO ICBO的下标CB代表集电极和基极， O是Open的字头，代表第三个电极E开路。 Ge管：A量级 Si管：nA量级
级间反向饱和电流ICBO和穿透电流ICEO