第2章-半导体三极管分解PPT课件
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半导体三极管课件PPT
2、温度每升高 1C，UBE将减小 –(2~2.5)mV， 即晶体管具有负温度系数。
3、温度每升高 1C， 增加 0.5%~1.0%。
1.6 光电器件
1. 6. 1 发光二极管
符号
当在发光二极管（LED）上加正向电 压，并有足够大的正向电流时，就能发 出可见的光。这是由于电子与空穴复合 而释放能量的结果。
例：在UCE= 6 V时， 在 Q1 点IB=40A, IC=1.5mA； 在 Q2 点IB=60 A, IC=2.3mA。
IC(mA ) 4
3
Q2
2
Q1
1
03 6 9
在 Q1 点，有
100A 80A
IC IB
1.5 0.04
37.5
60A 由 Q1 和Q2点，得
40A 20A IB=0
Δ Δ
IC IB
表示晶体管特性的数据称为晶体管的参数，晶体 管的参数也是设计电路、选用晶体管的依据。
1. 电流放大系数
当晶体管接成发射极电路时，
直流电流放大系数
___
IC
注意：
IB
交流电流放大系数
Δ Δ
IC IB
和 的含义不同，但在特性曲线近于平行等
距并且ICE0 较小的情况下，两者数值接近。
常用晶体管的 值在20 ~ 200之间。
3） IC IB
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。
3.三极管内部载流子的运动规律
集电结反偏，
C
有少子形成的
反向电流ICBO。
ICBO ICE
N
3、温度每升高 1C， 增加 0.5%~1.0%。
1.6 光电器件
1. 6. 1 发光二极管
符号
当在发光二极管（LED）上加正向电 压，并有足够大的正向电流时，就能发 出可见的光。这是由于电子与空穴复合 而释放能量的结果。
例：在UCE= 6 V时， 在 Q1 点IB=40A, IC=1.5mA； 在 Q2 点IB=60 A, IC=2.3mA。
IC(mA ) 4
3
Q2
2
Q1
1
03 6 9
在 Q1 点，有
100A 80A
IC IB
1.5 0.04
37.5
60A 由 Q1 和Q2点，得
40A 20A IB=0
Δ Δ
IC IB
表示晶体管特性的数据称为晶体管的参数，晶体 管的参数也是设计电路、选用晶体管的依据。
1. 电流放大系数
当晶体管接成发射极电路时，
直流电流放大系数
___
IC
注意：
IB
交流电流放大系数
Δ Δ
IC IB
和 的含义不同，但在特性曲线近于平行等
距并且ICE0 较小的情况下，两者数值接近。
常用晶体管的 值在20 ~ 200之间。
3） IC IB
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。
3.三极管内部载流子的运动规律
集电结反偏，
C
有少子形成的
反向电流ICBO。
ICBO ICE
N
第二章半导体三极管与分立元件放大电路
IE=IB+IC
IC IB
IE(1)IB
三、三极管的电流放大作用
（1）三极管的电流放大作用就是基极电流IB的微小变化控 制了集电极电流IC较大的变化。
（2）三极管放大电流时，被放大的IC是由电源VCC提供 的，并不是三极管自身生成的，放大的实质是小信号对大信 号的控制作用。
（3）三极管是一种电流控制器件。
UB
Rb 2V CC Rb1 Rb2
若电路满足I1≥（5~10）IB，UB≥（5~10）UBE由上式可知， UB由Rb1、Rb2分压而定，与温度变化基本无关。
如果温度升高使IC增大，则IE增大，发射极电位UE=IERe升 高，结果使UBE=UB－UE减小，IB相应减小，从而限制了IC的增 大，使IC基本保持不变。上述稳定工作点的过程可表示为
这个值时，放大性能下降或损坏管子。
（2）反向击穿电压（Reverse breakdown voltage） U(BR)CBO ： 发射极开路时，集电极－基极之间允许施加的最高 反向电压，超过此值，集电结发生反向击穿。 U(BR)EBO ： 集电极开路时，发射极－基极之间允许施加的最高反 向电压。 U(BR)CEO：基极开路时，集电极与发射极之间所能承受的最高反 向电压。为可靠工作，使用时VCC取U(BR)CEO的1/2或2/3。在输出特 性曲线中，iB＝0的曲线开始急剧上翘所对应的电压即为U(BR)CEO ， 其值比U(BR)CBO小。T↑，U(BR)↓。
图（b）的电路，由于C1的隔断直流作用，VCC不能通过Rb 使管子的发射结正偏即发射结零偏，因此三极管不工作在放大 区，无放大作用。
2.2.4 共射基本电路的静态工作点
一般，三极管的UBE可视为已知量，硅管│UBE│取0.7V， 锗管│UBE│取0.2V，VCC>>UBE。
IC IB
IE(1)IB
三、三极管的电流放大作用
（1）三极管的电流放大作用就是基极电流IB的微小变化控 制了集电极电流IC较大的变化。
（2）三极管放大电流时，被放大的IC是由电源VCC提供 的，并不是三极管自身生成的，放大的实质是小信号对大信 号的控制作用。
（3）三极管是一种电流控制器件。
UB
Rb 2V CC Rb1 Rb2
若电路满足I1≥（5~10）IB，UB≥（5~10）UBE由上式可知， UB由Rb1、Rb2分压而定，与温度变化基本无关。
如果温度升高使IC增大，则IE增大，发射极电位UE=IERe升 高，结果使UBE=UB－UE减小，IB相应减小，从而限制了IC的增 大，使IC基本保持不变。上述稳定工作点的过程可表示为
这个值时，放大性能下降或损坏管子。
（2）反向击穿电压（Reverse breakdown voltage） U(BR)CBO ： 发射极开路时，集电极－基极之间允许施加的最高 反向电压，超过此值，集电结发生反向击穿。 U(BR)EBO ： 集电极开路时，发射极－基极之间允许施加的最高反 向电压。 U(BR)CEO：基极开路时，集电极与发射极之间所能承受的最高反 向电压。为可靠工作，使用时VCC取U(BR)CEO的1/2或2/3。在输出特 性曲线中，iB＝0的曲线开始急剧上翘所对应的电压即为U(BR)CEO ， 其值比U(BR)CBO小。T↑，U(BR)↓。
图（b）的电路，由于C1的隔断直流作用，VCC不能通过Rb 使管子的发射结正偏即发射结零偏，因此三极管不工作在放大 区，无放大作用。
2.2.4 共射基本电路的静态工作点
一般，三极管的UBE可视为已知量，硅管│UBE│取0.7V， 锗管│UBE│取0.2V，VCC>>UBE。
半导体三极管PPT课件
2、输出特性曲线
（4）关于输出特性曲线的结论：
偏置 条件
（NPN）
①三极管各工作状态下，三个电极的电位关系
截止状态 发射结反偏 集电结反偏
VB≤VE
放大状态
发射结正偏 集电结反偏 VC＞VB＞VE
饱和状态
发射结正偏 集电结正偏 VB＞VE，VB＞Vc
（PVE
VB＜VE，VB＜VC
NO.1 三极管的特性曲线
2、输出特性曲线
（2）输出特性曲线测试电路： ①测试步骤： 每一个IB对应一条IC-VCE曲线，通过调节RP1可以得 到很多个IB 的值，相应地得到很多条IC-VCE曲线。 所以，三极管的输出特性曲线是一族曲线。
NO.1 三极管的特性曲线
2、输出特性曲线
（3）输出特性曲线测试结果： ①截止区。（非线性区） 偏置条件：发射结反偏或零偏，集电结反偏。 特点：三极管处于截止状态。IB=0，IC=ICEO≠0， ICEO为穿透电流。截止区越小，管子性能越好
NO.1 三极管的特性曲线
2、输出特性曲线
（2）输出特性曲线测试电路： ①测试步骤：
比如：滑动RP1,使IB 固定为0 ，再调节RP2让VCE从0开始增 加，记下相应的IC值。得到IB =0A这一条输出特性曲线。
再比如：滑动RP1,使IB固定为40uA，再调节RP2让VCE从0开 始增加，记下相应的IC值。得到IB =40uA这一条输出特性曲线。
NO.1 三极管的特性曲线
1、输入特性曲线
（2）输入特性曲线测试电路： ①测试步骤：
比如：滑动RP2,使VCE固定为1V，再调节RP1让VBE从0开始增加， 记下相应的IB值，得到VCE=1V这一条输入特性曲线。
再比如：滑动RP2,使VCE固定为3V，再调节RP1让VBE从0开始增 加，记下相应的IB值，得到VCE=3V这一条输入特性曲线。
三极管及其放大电路 ppt课件
② 基区：很薄（通常为几微米～几十微米），低
掺杂浓度；(薄牛肉)
c
③ 集电区： 掺杂浓度要比发 射区低；
面积比发射区大；
N
b
P
N
e
ppt课件
7
第2章 半导体三极管及其基本放大电路
2.1.2 BJT的电流放大作用
1.三极管的偏置 为实现放大，必须满足三极管的内部结构和外部 条件两方面的要求。
c
N
输出特性曲线可以划分为三个区域： 饱和区——iC受vCE控制的区域，该区域内vCE的 数值较小。此时Je正偏，Jc正偏
iC /mA
pp2t课5件℃
=80μA =60μA =40μA
=20μA
vCE /2V0
第2章 半导体三极管及其基本放大电路
饱和区——iC受vCE显著控制的区域，该区域内vCE的数值较 小。此时Je正偏，Jc正偏。
2.极限参数 （1）集电极最大允许电流ICM 指BJT的参数变化不超过允许值时集电极允 许的最大电流。
ppt课件
27
第2章 半导体三极管及其基本放大电路
（1）集电极最大允许电流ICM
指BJT的参数变化不超过允许值时集电极允许的最大电流。
（2）集电极最大允许功率损耗PCM
表示集电极上
过流区
允许损耗功率
Ii
Io
+
+
Rs Vi
放大电路 Ri (放大器)
Vo
RL
-
-
Ri
Ri决定了放大电路从信号源吸取信号幅值的大
小，即它决定了放大电路对信号源的要求。
Ri越大，Ii就越小，放大电路从信号源索取的电流越
小。放大电路所得到的输入电压Vi越接近信号源电压Vs。
半导体器件半导体三极管幻灯片PPT
和
iC随uCE变化很大？
区
为什么进入放大
放大区
状态，iC曲线几乎 是横轴的平行线？
截止区
3、晶体管的三个工作区域
状态 截止 放大
发射结
＜UBE(th) ≥ UBE(th)
集电结 反偏 反偏
饱和
≥ UBE(th)
正偏
IC 0(ICEO)
βiB
＜βiB
硅:UCES ≈0.3V 锗: UCES ≈0.1V
例：测得工作在放大电路中几个晶体管三 个电极的电位U1、U2、U3分别为： 1〕U1=3.5V、U2=2.8V、 U3=12V 2〕U1=6V、 U2=11.8V、 U3=12V 判断它们是NPN型还是PNP型？是硅管还 是锗管？并确定e、b、c。
NP 放 N大 V CV ： BV E PN 放 P:大 V CV BV E
穿透电流
ICIB(1） ICBO ICEO (1） ICBO
3、极限参数：ICM、PCM、U
〔BR〕CEO
最大集电极耗散
功率PCM=iCuCE
最大集电 极电流
平安工作区
c-e间击穿电 压
五、温度对三极管的影响
T(℃ ) ICE O
uB不 E 变 iB， 时iB 即 不 变 uB E 时
六、电路模型 1、大信号模型
半导体器件半导体三极管 幻灯片PPT
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一、三极管的构造和符号 c
b
集电极c
NPN e 基极b c
第2章半导体三极管及其放大电路分解
半导体三极管及其放大电路
c
集电区
基区
N
b
P
发射区
N
e NPN型
集电结 发射结
集电区 基区 b
发射区
(a)
c
P N P e PNP型
集电结 发射结
c b
V
半导体三极管及其放大电路
c
b V
e NPN型
e PNP型
(b)
图2.1 （a）结构示意图;（b）电路符号
半导体三极管及其放大电路
无论是NPN型管还是PNP型管,它们内部均含有三 个区:发射区、基区、集电区。从三个区各引出一个金 属电极分别称为发射极（e）、基极（b）和集电极 （c）;同时在三个区的两个交界处形成两个PN结,发射 区与基区之间形成的PN结称为发射结,集电区与基区之 间形成的PN结称为集电结。三极管的电路符号如图2.1 （b）所示,符号中的箭头方向表示发射结正向偏置时的 电流方向。
IB
O
UBE2 UBE1
uBE
(a)
半导体三极管及其放大电路
iC
200 A
IC ′
150 A
IC
100 A
50 A
0
O
uCE
(b)
图2.9
（a）温度对输入特性的影响;（b）温度对输出特性的影响
半导体三极管及其放大电路
2）温度对ICBO 三极管输出特性曲线随温度升高将向上移动 。 3）温度对β 温度升高,输出特性各条曲线之间的间隔增大。
I I I I I I ,
C
CN
CBO B
BN
CBO
I I (1 )
C
CBO
当ICBO可以忽略时，上式可简化为
2半导体三极管37页PPT
1、输入特性曲线 IBf(UBE )UCE 常 数
特点:非线性
IB(A) 80 60 40
20 O 0.4
UCE1V
正常工作时发射结电压： NPN型硅管
UBE 0.6~0.7V PNP型锗管
UBE 0.2 ~ 0.3V
0.8 UBE(V)
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第2章 半导体三极管
IE = IB + IC
0.10 3.95 4.05
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。
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第2章 半导体三极管
二、晶体三极管的特性曲线
即管子各电极电压与电流的关系曲线，是管子内部载流子 运动的外部表现，反映了晶体管的性能，是分析放大电路的 依据。
少子运动形成反
向电流ICBO。
C IC
ICBO
N
IBB
P
RB
EB
进入P 区的电子少 部分与基区的空穴
复合，形成电流IB ，
多数扩散到集电结。
N E IE
从基区扩散来的电 子进入集电区和集 电区多子的运动一
块形成ICE。
EC
发射结正偏，发 射区多子电子大量 的向基区运动，并
形成发射极电流IE。
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C B
注意： 和 的含义不同，但在特性曲线近于平行等距并且
ICE0 较小的情况下，两者数值接近。
常用晶体管的 值在20 ~ 200之间。
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第2章 半导体三极管
（2）.共基极电流放大系数
以三极管的基极作为输入回路和输出回路的公共端,称为共
半导体三极管23页PPT
谢谢！
23
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
ห้องสมุดไป่ตู้
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
半导体三极管
56、死去何所道，托体同山阿。 57、春秋多佳日，登高赋新诗。 58、种豆南山下，草盛豆苗稀。晨兴 理荒秽 ，带月 荷锄归 。道狭 草木长 ，夕露 沾我衣 。衣沾 不足惜 ，但使 愿无违 。 59、相见无杂言，但道桑麻长。 60、迢迢新秋夕，亭亭月将圆。
▪
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⑴ 晶体管内部载流子的运动
ICBO
iCn iC N
ICBO
iC
iB iB
Rb ’
P
VCC
iB
iCn
Rb
iB
VCC
N
’iE
VB iEp
iE iEn
(a) 载流子运动情况
VBB
iE
(b)各极电流分配情况
晶体管中的电流
发射区向基区注入电子的过程
电子在基区中的扩散过程
电子被集电极收集的过程
⑵ 晶体管的电流分配关系
PNP型
c集电极
c
P 集电区 集电结
b基极
N基区
b
P
发射结
发射区
e
e发射极 (a) PNP型
1. 晶体管的结构和类型
NPN型
c集电极
c
N 集电区 集电结
b
b基极
P基区
N
发射结Байду номын сангаас
发射区
e
e发射极 (b) NPN型
1. 晶体管的结构和类型
三极管在结构上的两个特点： (1)掺杂浓度：发射区>>集电区>>基区； (2)基区必须很薄。
uCE = 0V -6V
0.12
0.08
0.04
0
0.1 0.2 0.3
3AX1的输入特性
电压极性、电流方向 与NPN型管不同。 PNP管的参考方向
c
b iB +
iC + uCE
uBE 0.4 -uBE(V) _
iE
_
e
PNP型晶体管的电压电流参
考方向
⑵ 共射输出特性
i = f (u ) |
iB为固定
+
mA
μA + uCE
VBB
Rb
uBE V
V
RW2
VCC
RW1
--
测量NPN管共射特性曲线的电路图
⑴ 共射输入特性
uCE为一固定值时，iB和uBE之间的关系曲 线称为共射输入特性，即
iB = f (uBE ) uCE
iB(mA)
0.08
20℃
0.06
1V 5V
0.04
uCE = 0V
0.02 0
号
晶体管共射电路
iE e c iC
负
VEE
VCC 载
b
晶体管共基电路
⑷ 关于PNP型晶体管
PNP管与NPN管之间的差别：
(1)电压极性不同。
(2)电流方向不同。
c
iC
b iB
VBB
iE
c
iC b
VCC VBB iB
iE
VCC
(a) NePN型
e
(b) PNP型
NPN型和PNP型晶体管电路的差别
3. 晶体管的特性曲线
ICBO
⑵ 晶体管的电流分配关系
iC = b iB + (1 + b )ICBO 令： ICEO = (1 + b )ICBO
iC = b iB + ICEO
iE = iC + iB = (1 + b )iB + ICEO
b = iC - ICEO
iB
⑵ 晶体管的电流分配关系
电流iC由两部分组成： 一部分是ICEO，它是iB=0时流经集电极与
2. 晶体管的电流分配关系和放大作用
内部条件
外部条件
发射结正偏，集电结反偏(放大）。
电路接法：共基接法。
iE N
P
N iC
e Re
c
b
VEE
iB VCC
Rc
2. 晶体管的电流分配关系和放大作用
共射接法。
iC
c
－
iB
uBC +
Rb
b+ uBE
N+
P uCE N
VBB
－
iE －
e
Rc VCC
Ch 2 半导体三极管
2.1 晶体管(双极型三极管） 有NPN和PNP两种结构类型。核心部分
都是两个PN结。
3AX31
3DG6
3AD6 (a)外形示意图
1 晶体管的结构和类型
be SiO2绝缘层 P
c 铟球
N P N+
c (b) NPN硅管结构图
b N
铟球
N型锗 e
(c) PNP锗管结构图
1. 晶体管的结构和类型
值时，
iC和uC
之间
E
的关系曲
线
称为共射输出特性，即
8 6
iC(mA)
0.18mA
20℃
C
iC(mA)
50
1.0mA
CE
20℃
0.16mA 0.14mA 放 0.12mA
饱和区 40
0.8mA
放 0.6mA
0.10mA
iB
饱和区 4
2
0 2
30 0.08mA
大 0.06mA 0.04mA
20
区
0.02mA 10 iB =截0止区
0.2 0.4 0.6 0u.8BE(V)
3DG4的输入特性
输入特性有以下几个特点：
当uCE=0时，输入特性曲线与二极管的正 向伏安特性曲线形状类似。
c
iB
μA
b
RW1
+
uBE V
-
VBB
e
uCE =0时的晶体管
⑴ 共射输入特性
uCE增加，特性曲线右移。
uCE的大小影响基区内集电结边界电子的分布。
iC ICBO
iE = i B +iC
iB
iCn
VCC
Rb
iB
’iE
iC = iCn + ICBO iB = i'B -ICBO
VBB
iE
(b)各极电流分配情况
令
b
=
iCn
i
, B
i= ,
Cn b i B
i =i + = + = + + C
Cn
i i I I ,
b CBO
B
CBO b B b ICBO
uCE≥1V以后，特性曲线几乎重合。
u很CE低≥1。V以后，基区中集电结边界处的电子浓度
与二极管的伏安特性相似
uBE<Ur 时，iB =0； Ur =0.5V (Si) Ur =0.1V (Ge)
正常工作时
uBE=0.7V (Si) uBE= 0.2V (Ge)
⑴ 共射输入特性
iB(mA)
0.16
6 8 10 12 -uCE(V)0
大 0.4mA
区 0. 2mA
iB= 0
5 10 15 20 25 30 35 uCE(V)
(a)3AX1的输出特性
(b)3DG4的输出特性
晶体管的输出特性
⑵ 共射输出特性
8 6
iC(mA)
0.18mA
20℃
50 iC(mA) 1.0mA
20℃
0.16mA 0.14mA 放 0.12mA
晶体管特性曲线是表示晶体管各极间电 压和电流之间的关系曲线。
c iC+iB=iE uCE =uBE－uBC
b
uBC iB
+ +
iC +
uCE
通常是以发射极为公共端，
画量出的关iC、系i曲B，线u，CE和称u为BE共四射个
-
极特性曲线。
uBE - iE
e NPN型晶体管的电压和电流参考方向
iC iB
发射极的电流，称为穿透电流。
▪iB另控一制部的分部是分b。iB，它表示iC中受基极电流
系 越数 大，b 代控表制i作B对用iC越的强控。制作用的大小，b
⑶ 晶体管的放大作用
晶体管放大作用的本质： iB对iC或iE对iC的控制作用。
为什么能实现放大呢？
iC
输
输 入
iB
负入 载信
信 号
VBB VCC
饱和区 40
0.8mA
放 0.6mA
0.10mA
饱和区 4
2
0 2
30 0.08mA
大 0.06mA 0.04mA
20
区
0.02mA 10 iB =截0止区
6 8 10 12 -uCE(V)0
大 0.4mA
区 0. 2mA
iB= 0
5 10 15 20 25 30 35 uCE(V)