2-2半导体三极管
二极管三极管的基础知识
二极管三极管的基础知识
1、二极管是一种双极型半导体器件,是由一个n型半导体和一个p型半导体夹层而成,并且由两个电极连接起来,形成了一个半导体导通元件。
二极管的特点是在正反向作用下具有很大的电阻性。
2、二极管有自发型和电控型。
自发型二极管可以单独工作,而电控型二极管依靠外加电压进行工作,又分半导体二极管、隔离二极管和中继二极管。
3、二极管的基本功能:
(1)可以作为电路的一个开关或分流器;
(2)可以对输入电压的放大作用;
(3)可以实现电子电路与电器的互联;
(4)可以实现信号的保护。
二、三极管
1、三极管是由三个电极(收集极、基极和发射极)连接而成的一种半导体器件,它们三个电极间的关系可以控制电子的流动,从而改变电路的电流。
三极管的特点是在正反向作用下具有很大的电阻性,但其中收发极处的电阻值要小于中间基极处的电阻值。
2、三极管通常以晶体管的形式出现,并可分为双极型晶体管和三极型晶体管两种。
3、三极管的基本功能:
(1)可以实现电子电路的功率放大;
(2)可以对输入信号进行阻塞和增益;
(3)可以实现电子电路的解耦;
(4)可以实现电子电路的节流;
(5)可以实现电子电路的低成本放大和控制。
二极管三极管主要参数
二极管三极管主要参数二极管和三极管是半导体器件中常见的两种元件,它们在电子电路中具有重要的作用。
下面将详细介绍二极管和三极管的主要参数。
一、二极管的主要参数:1.电压额定值:也称为反向工作电压(VR)或正向导通电压(VF),表示二极管在正向和反向工作时能够承受的最大电压。
对于正向工作,一般为0.7V左右,而对于反向工作,一般为数十V至几百V。
2.最大定向电流:指二极管在正向工作时能够承受的最大电流,也称为连续电流(IF),一般为几毫安到几十安。
3.反向漏电流:指二极管在反向工作时的漏电流,也称为反向电流(IR),一般为几微安到几毫安。
4.开启时间和关断时间:也称为导通时间和截止时间,指二极管从关断到开启、从开启到关断的时间,一般为纳秒或微秒级。
5.反向恢复时间:指二极管在从正向工作状态转为反向工作状态时,恢复正常的导通特性所需的时间,一般为纳秒或微秒级。
6.动态电阻:指二极管在正向工作时的电压变化与电流变化的比值,一般在工作点附近呈线性关系。
7.耐压能力:指二极管在正向和反向工作时能够承受的最大电压,一般为几十伏到几百伏。
二、三极管的主要参数:1.当前放大倍数:也称为直流电流放大倍数(hFE)或β值,指输入电流和输出电流之间的比值,一般为几十至几千。
2.基极电流:也称为输入电流(IB),指输入信号经过基极向集电极注入的电流。
3.饱和电流:也称为最大电流(IC),指当三极管的基极电流达到一定值时,集电极电流不能再继续增大的电流值。
4.最大功耗:指三极管能够承受的最大功率,一般为几十毫瓦到几瓦。
5.最大频率:指三极管能够工作的最高频率,一般为几十MHz到几GHz。
6.最小输入电压:指三极管能够正常工作的最小输入电压。
7.最大输入电压:指三极管能够承受的最大输入电压。
三、总结:二极管主要参数包括电压额定值、最大定向电流、反向漏电流、开启时间和关断时间、反向恢复时间、动态电阻和耐压能力。
这些参数主要描述了二极管在正向和反向工作时的性能。
m22三极管2a
思考题
11 在图CS_02所示 共射放大电路 中,三极管 b=50,VBE= 0.2V。问:当开 关与A处相接时, 三极管处于___ 状 态;开关与B相接 时,三极管处于 ___状态;开关与 C相接时,三极管 处于___ 状态。 Key Point • BJT分类、结构、符号、原理、曲线、参数
动态(交流)电流放大系数:
I C 2.30 1.50 40 I B 0. 06 0.04
3) 当 IB=0(基极开路)时, IC=ICEO,很小接近于0。 4) 要使晶体管起电流放大作用,发射极必须正向偏 置,集电极必须反偏。 把基极电流的微小变化能够引起集电极电流较大变 化的特性称为晶体管的电流放大作用。 实质:用一个微小电流的变化去控制一个较大电流的 变化,是CCCS器件。
基区空穴 的扩散
扩散运动形成发射极电流IE,复合运动形成基极电 流IB,漂移运动形成集电极电流IC。
IC IB
A mA
+
mA IE
RB + – EB–EC3. 各电极电流关系及电流放大作用 IB(mA) IE(mA) 结论: 0 0.02 0.04 1.50 1.54 0.06 2.30 2.36 IC(mA) <0.001 0.70
C N B RB EB E P N EC RC
2. 2. 2 电流分配和放大原理
2、内部载流子传输过程
u BE U on (发射结正偏) 放大的条件 uCB 0,即uCE uBE (集电结反偏)
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 因发射区多子浓度高使大量 电子从发射区扩散到基区
半导体三极管
放大 截止 饱和 倒置
正向 反向 三极管饱和 反向时的管压降 反向 正向UCE被称作 正向
为三极管的 反向饱和压降
放大状态时有: IC=β IB+ICEO≈βIB
UCE=UCC-IC*Rc 减小Rb,IB增大; IC增大,UCE减小 集电结反偏电压减小。 饱和后,UCE≈0, IC=(UCC-UCES)/Rc IC≈UCC/Rc 饱和条件: IB>IC/β IB>(UCC-UCES)/βRc≈UCC/(β Rc)
半导体三极管
3.1 概述
半导体三极管,又称为双极结型晶体管(BJT)
c
N P N 集电极 集电结
NPN型 c b
PNP型
c b
b
基极
发射结
e
e
发射极
e
三极管的发射极的箭头方向, 代表三极管工作在放大,饱和 状态时,发射极电流(IE)的 实际方向。
半导体三极管的分类:
按材料分: 按结构分: 按使用频率分: 按功率分: 硅管、锗管 NPN、 PNP 低频管、高频管 小功率管 < 500 mW 中功率管 0.5 1 W 大功率管 > 1 W
NPN: 0.35V,0.3V,1V 1V
+VCC
-VCC
PNP: -0.2V,0V,-0.05V -0.05V -0.2V
PNP
0.35V
NPN
0.3V
0V
由引脚电压判断三极管管脚和工作状态
工作状态 发射结电压 集电结电压
放大 截止 饱和
正向 反向 正向
反向 反向 正向
1、无正向导通电压的处在截止状态 2、根据三个电位的集中程度判断是否饱和 3、如果饱和则先判断基极,再判断集电极和发射极 4、不饱和则看有没有两个电压差为正向导通电压 例1-5 NPN: (1) 1V,0.3V,3V (2) 0.3V,0.3V,1V (3)2V,5V,1V PNP: (1) -0.2V,0V,0V (2) -3V,-0.2V,0V (3)1V,1.2V,-2V
《半导体三极管》教案设计 2
《半导体三极管》教案设计邯郸市涉县职业技术教育中心张晓刚1.请举例说出三极管在实际生活中的应用?2.请说出三极管的内部机构原理?二、新课教学(约30分钟)三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下,通过载流子传输体现出来的。
外部条件:发射结正偏,集电结反偏。
1.内部载流子的传输过程发射区:发射载流子;集电区:收集载流子;基区:传送和控制载流子(以NPN为例)图4载流子的传输过程以上看出,三极管内有两种载流子(自由电子和空穴)参与导电,故称为双极型三极管,或BJT (Bipolar Junction Transistor)。
2.电流分配关系Ie=I b+Ic3. 三极管的三种组态共发射极接法,发射极作为公共电极,用CE表示。
共基极接法,基极作为公共电极,用CB表示。
共集电极接法,集电极作为公共电极,用CC表示。
练习巩固法巩固提高举一反三第三学时 半导体三极管输入,输出的特性曲线一、课前提问(约10分钟)1.请说出三极管的内部电流分配关系? 2.请说出三极管的电流放大原理?二、新课教学(约30分钟) 1. 输入特性曲线const V BE B CE V f i ==|)((1) 当 时,相当于发射结的正向伏安特性曲线。
(2) 当 时, ,集电结已进入反偏状v CE = 0Vv CE ≥ 1VVV CE 0=VVCE 1≥V V V V BE CE CB 0>-=BE V BI 图 5 三极管的输入特性曲线态,开始收集电子,基区复合减少,同样的下,减小,特性曲线右移。
(3) 输入特性曲线的三个部分:死区;非线性区;线性区2. 输出特性曲线其输出特性曲线满足下面公式:其中:放大区:iC平行于vCE轴的区域,曲线基本平行等距。
此时,发射结正偏,集电结反偏。
截止区:i C接近零的区域,相当i B=0的曲线的下方。
此时,v BE小于死区电压,集电结反偏。
饱和区:i C明显受vCE控制的区域,该区域内,一般vCE<0.7V(硅管)。
双极型晶体管
晶体管的特性 一、晶体管结构简介 1.晶体管的两种结构
双极型晶体管(BJT)
一、晶体管结构简介 1.晶体管一般由NPN和 PNP两种结构组成 2.晶体管有三个区:
以NPN型晶体 管为例。
பைடு நூலகம்
基区(P):很薄,空穴浓度较 小——引出基极b. 发射区(N):与基区的接触 面较小——引出发射极e. 集电区(N):与基区的接触 面较大——引出集电极c.
发射极 发射结 N P IEP IEN IBN 集电结 N ICN 集电极
e IE
-
IC c +
ICBO
VEE
空穴
电子
- + I B b
VCC
顾名思义:发射区的作 二、晶体管的电流分 用是发射电 子,集电区的作 配和放大作用 用是收集电子,下面以NPN 为例分析 载流子 1.型三极管 晶体管正常工作时 (即电子和空穴)在晶体管内 各极电压的连接及作 部的传输情况。 用
IC
IB +
b +
c
VCE
VBB
-
VBE
- e
IE
三、晶体管的特性曲 线 V CC 1. 共射极电路的特性 曲线
共射电路输入特性曲线 共射电路输出特性曲线
双极型晶体管(BJT)
输入特性曲线的作法 IB=f(VBE ) IV =常数
CE
三、晶体管的特性曲线 1.共射电路的特性曲线 (1)输入特性
输入特性曲线就 是研究三极管be 之间输入电流 I B 随输入电压 V B E 的变化规律。
电流方向 基极
连接BJT各极间电压的一般特性 晶体管的电流分配 晶体管的放大作用
双极型晶体管(BJT)
二、晶体管的电流分 发射结必须处于正向 配与放大作用 偏置——目的削弱发射结 1.晶体管各PN结电压连 集电结必须处于反向偏 接的一般特性 分析集射结电 发射结变薄有 置——目的增强集电结
电工学教案半导体二极管和三极管
电工学教案半导体二极管和三极管一、教学目标1.了解半导体二极管和三极管的基本结构和工作原理;2.掌握常见半导体二极管和三极管的特性参数;3.能够分析和解决与半导体二极管和三极管相关的电路问题;4.培养学生的动手实践和创新能力。
二、教学内容1.半导体二极管的基本结构和工作原理;2.常见半导体二极管的特性参数和应用;3.三极管的基本结构和工作原理;4.常见三极管的特性参数和应用。
三、教学过程1.导入引入通过介绍电子元器件中的两种重要器件,半导体二极管和三极管,引发学生对相关知识的探究和学习兴趣。
2.课堂讲解2.1半导体二极管2.1.1基本结构和工作原理详细介绍半导体二极管的基本结构,包括P-N结和其注入。
详细介绍半导体二极管的工作原理,包括正向偏置和反向偏置。
2.1.2特性参数和应用介绍半导体二极管的特性参数,包括导通压降、最大反向电压和最大正向电流等。
介绍半导体二极管的应用,包括整流、波形修整等。
2.2三极管2.2.1基本结构和工作原理详细介绍三极管的基本结构,包括三个区域的P-N结和掺杂工艺。
详细介绍三极管的工作原理,包括共发射极、共集电极和共基极的基本工作模式。
2.2.2特性参数和应用介绍三极管的特性参数,包括放大系数、最大耗散功率和最大反向电压等。
介绍三极管的应用,包括放大、开关等。
3.实验演示通过实验演示,让学生亲自搭建电路,观察和验证半导体二极管和三极管的工作原理和特性。
4.小结反思对课堂内容进行总结和归纳,强化学生对半导体二极管和三极管的理解。
四、教学方法1.讲授结合实践通过讲解和实验结合,加深学生对半导体二极管和三极管相关知识的理解和应用能力。
2.探究式学习鼓励学生积极参与课堂互动,提出问题、讨论问题,培养学生的创新思维和解决问题的能力。
五、教学评估1.课堂小测验设置课堂小测验以检测学生对知识的掌握程度。
2.实验报告要求学生根据实验结果和分析写实验报告,评估学生对半导体二极管和三极管的实际操作和分析能力。
两极管三极管
两极管三极管两极管和三极管是电子元件中常见的两种半导体器件。
它们的功能和特性不同,因此在电路设计和应用中有不同的用途。
一、两极管1. 定义两极管是由P型半导体和N型半导体组成的二极管,具有单向导电性。
当正向偏置时,电流可以流经器件;而当反向偏置时,器件将阻止电流通过。
2. 特点(1)单向导电性:只有在正向偏置时才能通过电流,反向偏置时不能通过电流。
(2)低压降:在正常工作状态下,两极管具有很低的压降,通常为0.7V左右。
(3)快速开关:由于其结构简单,因此响应速度很快。
(4)温度敏感:两极管的特性随温度变化而变化。
3. 应用(1)整流器:由于其单向导电性,在交流信号中可以实现整流作用。
(2)稳压器:利用其低压降特点可以实现稳定输出电压。
(3)保护装置:由于其快速响应速度和单向导电性,在保护装置中可以起到限制电压和电流的作用。
二、三极管1. 定义三极管是一种由三个掺杂不同的半导体材料组成的晶体管。
它具有放大、开关等多种功能。
2. 特点(1)放大:可以将输入信号放大到较高的电压或电流。
(2)开关:可以控制输出信号的开关状态,实现数字逻辑功能。
(3)电阻:可以起到可变电阻的作用,调节输出信号的大小。
(4)温度稳定性好:相比于两极管,三极管在不同温度下具有更好的稳定性。
3. 应用(1)放大器:利用其放大特性可以实现音频、射频等信号的放大。
(2)开关器:由于其开关特性,可以实现数字逻辑电路中各种门电路和触发器等功能。
(3)稳压器:利用其可变电阻特性和负反馈原理可以实现稳定输出电压。
总之,两极管和三极管在不同应用场合中都具有重要作用。
在实际应用中需要根据不同需求选择合适的器件。
半导体、二级管和三极管概述
PN结加反向电压
PN结加反向电压时, 内建电场被增强,势垒 高度升高,空间电荷区 宽度变宽。这就使得多 子扩散运动很难进行, 扩散电流趋于零;
而少子漂移运动处于优势,形成微小的反向的电流。
流过PN结的反向电流称为反向饱和电流(即IS), PN结呈现为大电阻。由于IS很小,可忽略不计,所 以该状态称为:PN结反向截止。 总结 PN结加正向电压时,正向扩散电流远大于漂移电 流, PN结导通;PN结加反向电压时,仅有很小的 反向饱和电流IS,考虑到IS≈0,则认为PN结截止。
基区空穴 的扩散
扩散运动形成发射极电流IE,复合运动Байду номын сангаас成基极电 流IB,漂移运动形成集电极电流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
交流电流放大系数
I CEO (1 ) I CBO
稳压管的伏安特性
稳压管的主要参数 稳定电压Uz:Uz是在规定电流下稳压管的反向击 穿电压。 稳定电流IZ:它是指稳压管工作在稳压状态时, 稳压管中流过的电流,有最小稳定电流IZmin和最大 稳定电流IZmax之分。
(6)其它类型二极管 发光二极管:在正向导通其正向电流足够大时, 便可发出光,光的颜色与二极管的材料有关。广 泛用于显示电路。
图4 本征半导体中 自由电子和空穴
本征半导体的载流子的浓度 本征激发:半导体在热激发下产生自由电子和空 穴对的现象称为本征激发。 复合:自由电子在运动过程中如果与空穴相遇就 会填补空穴,使两者同时消失。 在一定的温度下,本征激发所产生的自由电子与 空穴对,与复合的自由电子与空穴对数目相等,达 到动态平衡。即在一定温度下本征半导体的浓度是 一定的,并且自由电子与空穴浓度相等。
第2章半导体二极管、三极管和MOS管的开关特性培训讲学
0.3V
2.1.4 MOS管的开关特性
输入特性和输出特性:
输入特性:直流电流为0,看进去有一个输入电容CI,对动 态有影响。 输出特性:iD = f (VDS) 对应不同的VGS下得一族曲线 。
(a) 符号
(b) 漏极特性
漏极特性曲线(分三个区域)
① 截止区:VGS<VGS(th),iD = 0, ROFF > 109Ω
工作状态 条件
偏置情况
工
作 集电极电流
特
点
ce 间电压
ce 间等效电阻
截止 iB=0 发射结反偏 集电结反偏 uBE<0,uBC<0 iC=0
uCE=VCC
很大, 相当开关断开
放大 0<iB<IBS 发射结正偏 集电结反偏 uBE>0,uBC<0
iC=βiB
uCE=VCC- iCRc
可变
饱和
iB>IBS 发射结正偏 集电结正偏 uBE>0,uBC>0
+VCC Rc iC
Rb b c uo
ui
iB
e
iB(μA)
iC (mA) 直流负载线
VCC Q2 Rc
饱 和 区
放
Q
大
区
80μA 60μA 40μA 20μA Q1 iB=0
工作原理电路
0 0.5 uBE(V)
输入特性曲线
0 UCES
VCC uCE(V)
截止区
输出特性曲线
NPN 型三极管截止、放大、饱和 3 种工作状态的特点
2.1.2 半导体二极管的开关特性 高电平:VIH=VCC 低电平:VIL=0
• VI=VIH D截止,VO=VOH=VCC
2章 半导体三极及应用
(2)基极偏置元件: 基极偏置电源VBB和基 极偏置电阻Rb (3)集电极偏置元件: 供电电源VCC和集电极负 载电阻RC
_
C1 +
+
VBB
_
图2-12 基本共射放大电路
(4)耦合电容:输入耦合电容C1和输出耦合电容C2
(1)放大元件三极管VT: 利用其基极电流对 集电极电流的控制 作用,实现信号的 放大。
1
C b CC BB
C2
RL
(4)耦合电容C1和C2:
C1用来隔断放大电路 C + 与信号源之间的直流联系, + C + 又把输入的交流小信号耦合 VT R + 到三极管的发射结上起放大 R 控制作用。C2用来隔断放大 V V _ 电路与负载之间的直流联系,_ 又把放大以后的信号耦合到 图2-12 基本共射放大电路 输出端以供负载利用。 耦合电容一般是容量较大的电解电容,在使用时应注 意其极性。正极接高电位端,负极接低电位端。
1) 三极管开关
+Vcc Rc +Vcc
VD Rb
K
Rb
VT
VT
(a) LED显示驱动电路
(b) 继电器驱动电路
图2-9 三极管开关
2)光敏三极管及光电耦合器
光敏三极管依据光照的强度来控制其工作状态,其结构可 等效为一只光敏二极管与一只三极管相连,并引出集电极与发 射极,如图2-10(a)所示,其符号如图2-10(b)所示。有些光敏三 极管可感受自然光,多数光敏三极管对红外光敏感,常与红外 发光二极管组合在一起,构成光电耦合器,如图2-11所示。
(a)NPN型结构 (b)NPN型符号 (c) PNP型结构 (d) PNP型符号
三极管的结构特点
三极管的结构及工作原理
UCC
唐东自动化教研室
电子技术基础
主编 吴利斌
例1: 用直流电压表测得放大电路中晶体管T1各电极的对地 电位分别为V1 = +10V,V2= 0V,V3= +0.7V,如图(a)所 示, T2管各电极电位V1 = +0V,V2= -0.3V,V3= -5V,如图 (b)所示,试判断T1和T2各是何类型、何材料的管子,x、 y、z各是何电极?
(a)
(b)
(c)
唐东自动化教研室
电子技术基础 主编 +10V
吴利斌
+10V
6 0. 7 5 . 3 IB 1K 1.06mA 1K 5 5 I C I B 30 1.06 31.8mA IC +2V 5K +6V 5K IB IC 10 -2V VCES 5K 临界饱和电流: I CS 10 0.3 9.7 mA IB IB 1 因为I C I CS , 所以饱和
B
唐东自动化教研室
电子技术基础
主编 吴利斌
唐东自动化教研室
电子技术基础
主编 吴利斌
1. 发射区向基区扩散电子的过程
由于发射结处正偏,发射区的多数载流子自由电子将不断扩散 到基区,并不断从电源补充进电子,形成发射极电流IE。
2. 电子在基区的扩散和复合只有很少一部分和基区的空穴相复合形成基极电流IB,剩 下的绝大部分电子则都扩散到了集电结边缘。
IB
UCE =0V UBE
RC + 令UCC
为0
+
RB UBB
IE=IB
UCC
0 UBE /V
唐东自动化教研室
电子技术基础
令UBB重 新从0开 始增加
2222三级的基本管脚定义
2222三级的基本管脚定义1.将三极管平滑光整的正方形一面正对自己,三个管脚往下,用手拿着。
2.从左往右三个管脚分别是E,B,C。
3.E代表发射极,B代表基极,C代表集电极。
三极管,全称应为半导体三极管,也称双极型晶体管、晶体三极管,是一种控制电流的半导体器件·其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号,也用作无触点开关。
晶体三极管,是半导体基本元器件之一,具有电流放大作用,是电子电路的核心元件。
三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结,两个PN结把整块半导体分成三部分,中间部分是基区,两侧部分是发射区和集电区,排列方式有PNP和NPN两种。
找出基极,并判定管型(NPN或PNP)对于PNP型三极管,C、E极分别为其内部两个PN结的正极,B极为它们共同的负极,而对于NPN型三极管而言,则正好相反:C、E极分别为两个PN结的负极,而B极则为它们共用的正极,根据PN结正向电阻小反向电阻大的特性就可以很方便的判断基极和管子的类型。
具体方法如下:将万用表拨在R×100或R×1K档上。
红笔接触某一管脚,用黑表笔分别接另外两个管脚,这样就可得到三组(每组两次)的读数,当其中一组二次测量都是几百欧的低阻值时,若公共管脚是红表笔,所接触的是基极,且三极管的管型为PNP型;若公共管脚是黑表笔,所接触的是也是基极,且三极管的管型为NPN型。
判别发射极和集电极由于三极管在制作时,两个P区或两个N区的掺杂浓度不同,如果发射极、集电极使用正确,三极管具有很强的放大能力,反之,如果发射极、集电极互换使用,则放大能力非常弱,由此即可把管子的发射极、集电极区别开来。
在判别出管型和基极b后,可用下列方法来判别集电极和发射极。
将万用表拨在R×1K档上。
用手将基极与另一管脚捏在一起(注意不要让电极直接相碰),为使测量现象明显,可将手指湿润一下,将红表笔接在与基极捏在一起的管脚上,黑表笔接另一管脚,注意观察万用表指针向右摆动的幅度。
MPS2222三极管
A,Dec,20103.COLLECTORJIANGSU CHANGJIANG ELECTRONICS TECHNOLOGY CO., LTDTO-92 Plastic-Encapsulate TransistorsMPS2222TRANSISTOR (NPN) FEATURESz General Purpose Switching and AmplificationMAXIMUM RATINGS (T a =25℃ unless otherwise noted)ELECTRICAL CHARACTERISTICS (T a =25℃ unless otherwise specified)ParameterSymbol Test conditions Min Typ Max UnitCollector-base breakdown voltage V (BR)CBO I C = 0.01mA,I E =0 60 VCollector-emitter breakdown voltage V (BR)CEOI C =10mA,I B =0 30 VEmitter-base breakdown voltage V (BR)EBO I E =0.01mA,I C =0 5 V Collector cut-off current I CBO V CB =50V,I E =0 0.01 μACollector cut-off current I CEX V CE =60V,V EB(off)=3V 0.01 μA Emitter cut-off current IEBO V EB =3V,I C =0 0.1 μAh FE(1) * V CE =10V, I C =150mA 100 300 h FE(2) V CE =10V, I C =0.1mA 35DC current gainh FE(3) V CE =10V, I C =500mA 30Collector-emitter saturation voltage V CE(sat)* I C =500mA,I B =50mA 1 V Base-emitter saturation voltage V BE(sat)* I C =500mA,I B =50mA 2 VCollector output capacitance C ob V CB =10V,I E =0, f=100MHz 8 pF Transition frequency f T V CE =20V,I C = 20mA, f=100MHz 250MHz Delay time t d10 nS Rise time t r V CC =30V, V BE(off)=-0.5V I C =150mA , I B1= 15mA 25 nS Storage time t s 225 nS Fall time t fV CC =30V, I C =150mA I B1=I B2=15mA60 nS*Pulse test: pulse width ≤300μs, duty cycle ≤ 2.0%.Symbol Parameter Value Unit V CBO Collector-Base Voltage 60 V V CEO Collector-Emitter Voltage 30 V V EBO Emitter-Base Voltage 5 V I C Collector Current -Continuous 0.6 A P C Collector Power Dissipation625 mW R θJA Thermal Resistance From Junction To Ambient 200 ℃/W T J Junction Temperature 150 ℃ T stgStorage Temperature-55~+150℃ 【南京南山半导体有限公司 — 长电三极管选型资料】Sponge strip2000 pcsSponge strip The top gasketLabel on the Inner BoxPlastic bagLabel on the Outer BoxInner Box: 333 mm ×162mm ×43mmOuter Box: 350 mm × 340mm × 250mmQA LabelSeal the box with the tapeStamp “EMPTY” on the empty boxInner Box: 240 mm ×165mm ×95mmLabel on the Inner BoxOuter Box: 525 mm × 360mm × 262mmLabel on the Outer BoxQA LabelSeal the box with the tapeStamp “EMPTY” on the empty box。
二极管和三极管常识介绍
二极管和三极管常识介绍一、二极管1.二极管的结构和工作原理二极管由两个半导体材料,P型半导体和N型半导体组成,通过半导体材料的p-n结而形成。
P型材料中的空穴与N型材料中的电子在p-n结附近发生复合,形成空穴区和电子区。
当给二极管正向偏压时,使得电子从N区向P区移动,空穴从P区向N区移动,形成电流通路,此时二极管处于导通状态;当给二极管反向偏压时,使N区成为负极,P区成为正极,p-n结两侧形成空间电荷区,电流不能流动,此时二极管处于绝缘状态。
2.二极管的特性(1)单向导电性:二极管只能在正向偏置时导电,不能在反向偏置时导电。
(2)电流与电压关系:在正向偏置时,二极管的电流与电压之间呈指数关系,即电流随着电压的增大而迅速增大。
(3)截止电压与饱和电流:二极管的正向截止电压是指在正向偏置电压小于截止电压时,二极管停止导通。
而饱和电流是指二极管在正向偏置下,通过的最大电流。
(4)温度特性:二极管的导电性能与温度有关,通常情况下,温度升高,二极管导电情况变差。
3.二极管的应用(1)整流器:利用二极管的单向导电性,可以将交流电转换为直流电。
(2)保护电路:在电子电路中,二极管常用于过电压保护电路中,当电压超过一定范围时,二极管会导通,将多余的电压分流至地。
(3)发光二极管(LED):利用二极管的发光特性,可以将电能转化为光能,常用于指示灯、显示器等设备中。
二、三极管1.三极管的结构和工作原理三极管由三个半导体材料组成,分别为P型半导体、N型半导体和N 型半导体或P型半导体。
三极管的三个区域分别称为基极(B)、发射极(E)和集电极(C)。
当在基极和发射极之间加一个较小的正向电压时,形成一个PN结,即为二极管的结构;而当再在集电极和发射极之间加一个正向电压时,就会形成两个PN结,即为三极管的结构。
这种结构使得三极管能够处于放大器状态。
2.三极管的工作状态三极管有四种工作状态,分别为截止、放大、饱和和反转。
(1)截止状态:当基极电压为0V或很低时,三极管处于截止状态,此时发射极和集电极之间阻断。
半导体三极管2
三极管在构成放大器时,有三种基本连接方式:
.共发射极电路(CE):把三极管的发射极作为公共端子。
:把三极管的集电极作为公共端子。
四、练习:
1.三极管的放大作用的实质是_____电流对_____电流的控制作用。
2.三极管的电流分配关系是怎样的?
3.如何理解三极管的电流放大作用?
五、小结:
.三极管是一种有三个电极、两个PN 结和两种结构形式(NPN 和PNP )的半导体器件。
.三极管内电流分配关系为:C B E I I I +=。
.三极管实现放大作用的条件是:三极管的发射结要加正向电压,集电结要加反向电压。
.三极管有三种基本连接方式:共发射极电路、共基极电路和共集电极电路。
课 后 反 思
.半导体三极管的电路结构是否掌握
.半导体三极管的基本电路是否能够绘制。
二极管和三极管
测试二极管的好坏
初学者在业余条件下可以使用万用表测试二极管性能的好坏。测试前先把万用表的转换开关拨到欧姆档的RX1K档位(注意不要使用RX1档,以免电流过大烧坏二极管),再将红、黑两根表笔短路,进行欧姆调零。
1、正向特性测试
把万用表的黑表笔(表内正极)搭触二极管的正极,,红表笔(表内负极)搭触二极管的负极。若表针不摆到0值而是停在标度盘的中间,这时的阻值就是二极管的正向电阻,一般正向电阻越小越好。若正向电阻为0值,说明管芯短路损坏,若正向电阻接近无穷大值,说明管芯断路。短路和断路的管子都不能使用。
面接触型二极管的“PN结”面积较大,允许通过较大的电流(几安到几十安),主要用于把交流电变换成直流电的“整流”电路中。
平面型二极管是一种特制的硅二极管,它不仅能通过较大的电流,而且性能稳定可靠,多用于开关、脉冲及高频电路中。
二极管的导电特性
二极管最重要的特性就是单方向导电性。在电路中,电流只能从二极管的正极流入,负极流出。下面通过简单的实验说明二极管的正向特性和反向特性。
2、反向特性测试
把万且表的红表笔搭触二极管的正极,黑表笔搭触二极管的负极,若表针指在无穷大值或接近无穷大值,管子就是合格的。
二极管的应用
1、整流二极管
利用二极管单向导电性,可以把方向交替变化的交流电变换成单一方向的脉动直流电。
2、开关元件
二极管在正向电压作用下电阻很小,处于导通状态,相当于一只接通的开关;在反向电压作用下,电阻很大,处于截止状态,如同一只断开的开关。利用二极管的开关特性,可以组成各种逻辑电路。
2、反向特性
在电子电路中,二极管的正极接在低电位端,负极接在高电位端,此时二极管中几乎没有电流流过,此时二极管处于截止状态,这种连接方式,称为反向偏置。二极管处于反向偏置时,仍然会有微弱的反向电流流过二极管,称为漏电流。当二极管两端的反向电压增大到某一数值,反向电流会急剧增大,二极管将失去单方向导电特性,这种状态称为二极管的击穿。
第二章半导体三极管及放大电路
(2)输出特性曲线 iC=f(uCE) iB=const
现以iB=60uA一条加以说明。
(1)当uCE=0 V时,因集电极无收集作用,iC=0。
(2) uCE ↑ → Ic ↑ 。
i C(mA)
IB =100uA IB =80uA
(3) 当uCE >1V后, 收集电子的能力足够强。 这时,发射到基区的电 子都被集电极收集,形 成iC。所以uCE再增加, iC基本保持不变。 同理,可作出iB=其他值的曲线。
3dB带宽 fL 下限截 止频率 上限截 fH 止频率 f
通频带: fbw=fH–fL
2.4 单管共射放大电路的工作原理
一.三极管的放大原理
三极管工作在放大区: 发射结正偏, 集电结反偏。
IC +△IC I B +△IB T
+ +
+△UCE UCE
+
放大原理:
Rb VBB
ui →△UBE→△IB
UBE+△ UBE -
IC IB
i = C i B
△ iC
2.3 1.5
△ iB
IB =60uA IB =40uA IB =20uA IB=0 uCE (V)
I C 2.3mA 38 I B 60A
iC (2.3 1.5)mA = 40 iB (60- 40)A
(2)共基极电流放大系数:
放大区——
放大区
IB =100uA IB =80uA IB =60uA IB =40uA IB =20uA IB=0 uCE (V)
曲线基本平行等 距。 此时,发 射结正偏,集电 结反偏。 该区中有:
IC=IB
截止区
四. BJT的主要参数
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
O
uBE
2020/5/1
18
2.输出特性曲线
输出特性曲线—— iC=f(uCE) iB=const
它是以iB为参变量的一族特性曲线。现以其中任何一条 加当以uC说E稍明增,大当时u,CE=发0射V时结,虽因处集于电正极向无电收压集之作下用,,但i集C=电0。 结反偏电压很小,如
显然 与 之间有如下关系: = IC/IE= IB/1+ IB= /1+
2020/5/1
32
②极间反向电流
a.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。它相当于
集电结的反向饱和电流。
b.集电极发射极间的反向饱和电流ICEO ICEO和ICBO有如下关系 ICEO=(1+ )ICBO 相当基极开路时,集电极和发射极间的反向
以NPN型共发射极接法为例,介绍三极管的特 性曲线。
输入特性曲线—— iB=f(uBE) uCE=const 输出特性曲线—— iC=f(uCE) iB=const
2020/5/1
15
1. 输入特性曲线
输入特性曲线—— iB=f(uBE) uCE=const 简单地看,输入特性曲线类似于发射
结的伏安特性曲线。因为有集电结电压的 影响,它与一个单独的PN结的伏安特性 曲线不同。
2020/5/1
16
① uCE 00 uC E1V
2020/5/1
O
uBE
17
②uCE≥1V
uCB= uCE - uBE>0,集电结已进入反偏状态,三 极管处于放大状态,集电极更易收集电子,且
基区复合更少, 移动一些。
IB减小。特性曲线将向右稍微
但uCE再增加时,曲线右移很不明显。
按使用频率分: 低频管、高频管
按功率分:
小功率管 < 500 mW 中功率管 0.5 1 W 大功率管 > 1 W
2020/5/1
7
2. 三极管的电流分配与控制
双极型半导体三极管在工作时一定要加上 适当的直流偏置电压。
若在放大工作状态:发射结加正向电压, 集电结加反向电压。
现以 NPN型三 极管的放大状态为 例,来说明三极管 内部的电流关系。 (动画2-1)
uCE< 1 V uBE=0.7 V uCB= uCE- uBE= <0.3 V 集电区收集电子的能力 很弱,iC主要由uCE决定。
2020/5/1
19
当uCE增加到使集电结反偏电压较大时,如 uCE ≥1 V uCB ≥0.3 V
运动到集电结的电子 基本上都可以被集电 区收集,此后uCE再增 加,电流也没有明显 的增加,特性曲线进 入比较平坦的区域, 略微上翘——基区宽 度调制效应。 (动画2-2)
• 饱和状态 IC=ICS,VCE=UCES=0
负载线 IC: VCC R CUCE
2020/5/1
28
(2)三极管的开关时间
• 延迟时间td +uB2加入→0.1ICS
• 上升时间tr 0.1ICS→0.9ICS
• 存→储0.9时IC间S ts - uB1 加入
• 下降时间tf 0.9ICS→0.1ICS
IE =IC+IB
2020/5/1
9
3. 三极管的电流关系
(1)三种组态 双极型三极管有三个电极,其中一个可
以作为输入, 一个可以作为输出,这样必然 有一个电极是公共电极。三种接法也称三种 组态。
共发射极接法,发射极作为公共电极,用CE表示;
共集电极接法,集电极作为公共电极,用CC表示;
共基极接法,基极作为公共电极,用CB表示。
2020/5/1
4
2.2.1三极管的结构及工作原理
1. 结构、符号和分类
双极型半导体三极管有两种类型:NPN型和PNP型。
collector
集电极 C
— 集电区
N 集电结
基极 B P — 基区
base
N
发射结 — 发射区
C P
BN P
发射极 E emitter
C
E C
2020/5/1
B
NPN 型 E
2020/5/1
11
IC=ICN+ICBO= IE+ICBO= (IC+IB)+ICBO
IC1 I B1 IC BO
令 1
称为共发射极接法直流电流放大系数 IC = IB+(1+ ) ICBO
IC IB 因 ≈1, 所以 >>1
2020/5/1
12
ICIB1 ICBO
开通时间ton= td+tr ; 关闭时间toff= ts+tf。 开通时间ton与关闭时间toff也总称为 三极管的开关时间。
2020/5/1
29
2.2.3 三极管的主要参数及电路模型
1.主要参数
2020/5/1
半导体三极管的参数分为三大类: 直流参数 交流参数 极限参数
(1)直流参数
①直流电流放大系数 a.共发射极直流电流放大系数
饱和电流,即输出特性曲线IB=0那条曲线所对应 的Y坐标的数值。
2020/5/1
33
ICEO在输出特性曲线上的位置
2020/5/1
34
(2)交流参数
①交流电流放大系数
a.共发射极交流电流放大系数 =IC/IBuCE=const
在放大区 值基
本不变,可在共射 接法输出特性曲线 上,通过垂直于X 轴的直线求取 IC/IB。
B
PNP 型 E
5
从外表上看两个N区,(或两个P区)是 对称的,实际上发射区的掺杂浓度大, 集电区掺杂浓度低,且集电结面积大。 基区要制造得很薄,其厚度一般在几个 微米至几十个微米。
C
N
B
P
N
C P
BN P
2020/5/1
E
NPN 型
E
PNP 型
6
分类:
按材料分:
硅管、锗管
按结构分:
NPN、 PNP
穿透电流 ICEO 1 ICBO
2020/5/1
13
由以上分析可知,发射区掺杂浓度高, 基区很薄,是保证三极管能够实现电流 放大的关键。若两个PN结对接,相当基 区很厚,所以没有电流放大作用,基区 从厚变薄,两个PN结演变为三极管,这 是量变引起质变的又一个实例。
2020/5/1
14
2.2.2 三极管的基本特性
此时,发射结正偏,集电 结反偏,uCE电压大于 0.7 V左右(硅管) 。
2020/5/1
21
3.三极管的开关特性
(1)开关作用
• 截止状态 IB=0,IC=0,UCE=VCC
• 饱和状态
集电极饱和电流 ICSVCCR C UCESVRCCC
基极临界饱和电流
IBS
ICS
VCC
RC
iB IBS
2020/5/1 IC=ICS,VCE=UCES=0
2020/5/1
双极型三极管内载流子的运动 8
可得如下电流关系式:
IE= IEN+ IEP 且有IEN>>IEP IEN=ICN+ IBN 且有IEN>> IBN ,ICN>>IBN
IC=ICN+ ICBO
IB=IEP+ IBN-ICBO
IE=IEP+IEN=IEP+ICN+IBN =(ICN+ICBO)+(IBN+IEP-ICBO)
2020/5/1
20
输出特性曲线可以分为三个区域:
饱和区——iC受uCE显著控制的区域,该区域内uCE的
数值较小。三极管的饱和压降UCES。 此时发射结正偏,集电结正偏或零偏。
截止区——iC接近零的区域,相当iB=0的曲线
的下方。此时,发射结反偏,集电结反偏。
放大区——满足 IC IB
的关系,曲线基本等距。
2020/5/1
36
(3)极限参数
①集电极最大允许电流ICM
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,所对应的集电极电流称为集电极最大允许电
流ICM。至于值下降多少,不同型号的三极管,
不同的厂家的规定有 所差别。可见,当 IC>ICM时,并不表 示三极管会损坏。
2020/5/1
2020/5/1
双极型三极管
物理模型
42
⑵混合π型微变等效电路-物理模型
简化:
忽略rb’c 、 rce
2020/5/1 忽略Cb’c 、 Cb’e
43
⑶参数计算
(ICICE )/IO BIC/IBuC E const
30
在放大区基本不变。在共发射极输出特性
曲线上,通过垂直于X轴的直线(uCE=const)来求 取IC / IB 。从IC较小到IC较大, 会有所减小。
在输出特性曲线上决定
2020/5/1
值与IC的关系
31
b.共基极直流电流放大系数 =(IC-ICBO)/IE≈IC/IE
2020/5/1
40
由PCM、 ICM和U(BR)CEO在输出特性 曲线上可以确定过损耗区、过电流区
和击穿区。
2020/5/1
输出特性曲线上的过损耗区和击穿区
41
2.电路模型
⑴三极管的物理结构如图所示
rbb' ---基区的体电阻,b'是假想 的基区内的一个点。
re --- 发射结电阻 rb'e--- re归算到基极回路的电阻 Cbe ---发射结电容,也用C这一符号 rbc---集电结电阻 Cbc ---集电结电容,也用C这一符号