三极管特性及性能分析

外部 条件
发射结正偏 集电结反偏
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第2章 晶体三极管及其应用
2. 满足放大条件的三种电路
E
共基极 C uo B
ui
共发射极 C B ui E
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共集电极 E B ui C
8
uo
uo
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第2章 晶体三极管及其应用
3. 三极管内部载流子的传输过程 1) 发射区向基区注入多子电子， IC 形成发射极电流 IE。 I CN I CBO (基区空穴运动因浓度低而忽略) 2)电子到达基区后 IB 多数向 BC 结方向扩散形成 ICN。 少数与空穴复合，形成 IBN 。 I BN 基区空 基极电源提供(IB) 穴来源 集电区少子漂移(ICBO) IE 即： I I + I IB = IBN – ICBO
uO
IC(sat
uO
RB u 4V I＝R C B uO uI＝4V B B UBE(on)=0.7V UBE(on)=0.7V
UCE( UCE(sat)＝0.3V E
uI＝０V uI＝０V
E
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第2章 晶体三极管及其应用
例2-2 如图所示电路， 晶体三极管V为硅管， β＝50，VCC＝12V， RC＝3kΩ，RE＝1kΩ。 RB 判断在下列情况下 晶体三极管所处的工作 状态，并求出相应的开 B 路电压Uo 。 1）RB＝10kΩ 2）RB＝ 150kΩ 3）RB＝ 300kΩ
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第2章 晶体三极管及其应用
本章内容
2.1 晶体管的基本特性 2.2 三极管的性能检测 2.3 共射放大电路 2.4 共集和共基放电电路 2.5 多级放大器 2.6 放大器主要性能参数的测试 2.7 低频功率放大器 2.8 项目设计(放大电路的设计) 本章小结
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+VCC RC 3V 0V uI iB E RB B V C iC uO
uI＝０V
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(a)
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第2章 晶体三极管及其应用
ui=0时等效电路
+VCC
ui=4V时的等效电路
+VCC
RC +VCC
RC RC RB RB C B C B
EE
iC＝0 iC＝0
uO
RC IC(sat) C
2、三极管的封装:
三极管的封装形式是指三极管的外壳， 是三极管的外形参数 1）材料方面：三极管的封装形式主要有 金属、陶瓷和塑料形式； 2）结构方面，三极管的封装：TO×××， ×××表示三极管的外形； 3）装配方式：通孔插装（通孔式）、表 面安装（贴片式）和直接安装； 4）引脚形状有长引线直插、短引线或无 引线贴片装等。 常用三极管的封装形式有TO－92、TO－ 126、TO－3、TO－220TO等

iB
C
iC
iB

UBB

uCE 0
uCE 1 V
O
uCE 0 uCE 1 V uBE
特性右移 (因集电结开始吸引电子) 集电极反偏，拉动电子越过 集电结，形成 IC 特性基本重合 (电流分配关系确定 ) 硅管： (0.6 0.8) V 取 0.7 V 锗管： (0.2 0.3) V 取 0.2 V
iC ICM
三、极限参数
安 全 PCM 工 作 区
ICEO O
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。 3. U(BR)CEO — 基极开路时 C、E 极间反向击穿电压。 U(BR)CBO — 发射极开路时 C、B 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。 2015-7-5 20 U(BR)CBO > U(BR)CEO > U(BR)EBO
BN B CBO
3) 集电区收集扩散过来的载流子形成集电极电流 IC I C = ICN + ICBO 2015-7-5 9
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第2章 晶体三极管及其应用
4. 三极管的电流分配关系 IB = I BN ICBO IC = ICN + ICBO
当管子制成后，发射区载流子浓度、基区宽度、 集电结面积等确定，故电流的比例关系确定，即：
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第2章 晶体三极管及其应用
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。
iB
T2 > T1
温度每升高 1C，UBE (2 2.5) mV。
温度每升高 10C，ICBO 约增大 1 倍。
uBE
O
O
2. 温度升高，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
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2015-7-5 导通电压 UBE(on)
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第2章 晶体三极管及其应用
二、输出特性
iC f ( uCE ) i
4
iC / mA
B常 数
饱 3 和 区
2 1
50 µ A 放大区 40 µ A
2. 放大区： IC IB ICEO 条件：发射结正偏 集电结反偏 特点：水平、等间隔
uCE u BE 3. 饱和区： uCB = uCE u BE 0
30 µ A
20 µ A 10 µ A
条件：两个结正偏 ICEO 特点：IC IB 截止区 I = 0 B O 2 4 6 8 uCE /V 临界饱和时： u CE = uBE 1. 截止区： IB 0 深度饱和时： IC = ICEO 0 0.3 V (硅管) UCE(SAT)= 条件：两个结反偏 2015-7-5 14) 0.1 V (锗管
+VCC RC C IB IE E RE －
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IC + Uo
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第2章 晶体三极管及其应用
4 iC / mA 3
2.1.3 晶体三极管的主要参数
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
3 I IC 2CN .45 10 A I CBO I C 6 82 I30 I BA I CBO I B BN 10
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第2章 晶体三极管及其应用
2.1.4 晶体管的命名方法 请同学查资料完成
作业：P40 思考与练习 1---6题 （请交回）P68 习题 2-2 2-3
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21
mA
+
uC E V 2
E －
RC
VCC
R P2
U CC
－
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第2章 晶体三极管及其应用
一、输入特性
iB f ( uBE ) u
CE常 数
uCE 0 与二极管特性相似
iB UBB
RB + + uBE

RB +
B + RC + 输出 RB E uCE + u 输入 回路 + BE UCC 回路 UBB IE
第2章 晶体三极管及其应用
学习目标: 晶体三极管是各类型放大电路中的重要组成部 分，通过本章学习，主要应掌握以下内容： 晶体管三极管的类型及管脚识别和测试方法 晶体三极管的工作区及工作条件 晶体三极管共射放大电路的分析方法； 共射、共集、共基三种放大器的性能特点； 了解多级放大器的组成及分析方法。 理解功率放大器特性及其分析方法。
I CN I C I CBO I BN I B I CBO
IC IB (1 )ICBO IB ICEO 穿透电流
IE = IC + IB IC IB ICEO
I E IC I B
IE (1 ) IB ICEO
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第2章 晶体三极管及其应用
分类： 按材料分：硅管、锗管 按结构分： NPN、 PNP 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
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第2章 晶体三极管及其应用
三、晶体三极管电流放大原理
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
IC I B I E (1 ) IB
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第2章 晶体三极管及其应用
5、晶体管的电流放大作用 基极输入端接入一个 小的输入信号电压△ui, 则
ui U BB ui
由于发射结两端 电压的变化引起了 基极电流的变化， 集电极电流也会发 生相应的变化，他 们的变化量分别用 △IB和△IC表示。
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第2章 晶体三极管及其应用
二、结构、符号和分类
集电极 C 基极 B
collector
N P N — 集电区 集电结 — 基区 发射结 — 发射区 B
C
base
发射极 E
P N P
E C
emitter
C B E E
NPN 型
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B
PNP 型
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Q
2
1
— 交流电流放大系数 O 2 4 iC ( 2.45 1.65) 103 A 0.8 80 一般为几十 几百 6 10 10 10 A i B
2. 共基极电流放大系数 1 一般在 0.98 以上。
50 µ A 40 µ A 30 µ A 20 µ A 10 µ A IB = 0uCE /V
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△IC和△IB的比值 I C 称为共发射极交流 I B 电流放大系数，用 β 表示为： 11
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第2章 晶体三极管及其应用
2.1.2 晶体管的特性曲线 晶体管输入特性与输出特性的测试电路
i C RB U BB R P1
VBB
i B
μ A
C B +
V 1 uB E
6 8
二、极间反向饱和电流
IC 80IC 0 .988 1IB 1 1 I E 80 IC
CE 极间反向饱和电流 ICEO。 CB 极间反向饱和电流 ICBO， 2015-7-5 19
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第2章 晶体三极管及其应用 例：已知: ICM = 20 mA, PCM = 100 mW， U(BR)CEO = 20 V， 当 UCE = 10 V 时，IC < 10 mA 当 UCE = 1 V，则 IC < mA 20 当 IC = 2 mA，则 UCE < 20 V U(BR)CEO uCE
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第2章 晶体三极管及其应用
2.1 晶体三极管的基本特性 三极管是双极型晶体管，属于电流控制器件 一、晶体三极管(Semiconductor Transistor) 1.三极管的外形、封装
塑料封装、金属封装、陶瓷封装
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第2章 晶体三极管及其应用
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iC
T2 > T1
iB = 0 iB = 0u
ห้องสมุดไป่ตู้CE 15
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第2章 晶体三极管及其应用
例2-1 图示电路，晶体三极管V为硅管，β ＝40，VCC ＝6V，RC＝3kΩ ，RB＝62kΩ 。输入电压ui为方波脉冲： 低电平UIL＝0V，高电平UIH＝4V。画出输入电压为高、 低电平时的等效电路，并求相应的输出电压uO。