晶体管放大电路与应用

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BC结:
S9013
e bc
电子技术及应用
(2)三极管的偏置
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
电子技术及应用
(3)三极管的电流分配关系
(1)发射区向基区注入电子
形成发射极电流IE
(2)电子在基区的扩散与复合
形成基区复合电流IBN
(3)集电区收集扩散到集电结边缘的电子
发光二极管图片
七彩发光二极管
电子技术及应用
光电二极管图片
电子技术及应用
(1)结构与符号
二极管是单个PN结构成的器件,也具有单向导电性。
电子技术及应用
(2)伏安特性
门限电压 (开启电压) : Uon 0.5V(硅) 0.1V(锗)
导通压降: UVD VD≈ 0.6~0.8V(硅) VD≈0.1 ~ 0.3V(锗)
电子技术及应用
例:某三极管放大电路,测得各管脚电流分别为 I1=0.06mA,I2=3mA,I3=3.06mA,判断管脚类型, 求解α,β
解:I3>I2>I1 3-E,2-C,1-B α=IC/IE=I2/I1=0.98 β=IC/IB=I2/I1=50
电子技术及应用
如何用数字万用表测量三极管的β值?
像测普通二极管一样,正向电阻应为10K左右,无 光照射时,反向电阻应为∞,然后让光电二极管 见光,光线越强反向电阻应越小。光线特强时反 向电阻可降到1K以下。这样的管子就是好的。若 正反向电阻都是∞或零,说明管子是坏的。 (2)电压测量法:把万用表(指针式)接在直流 1V左右的挡位。红表笔接光电二极管正极,黑表 笔接负极,在阳光或白炽灯照射下,其电压与光 照强度成正比,一般可达0.2~0.4V。
UBiblioteka Baidub = ui-E
(1) Uab = ui-E≥0.7时,ui/V
即ui≥2.7V,D导通, 5
uo=2.7V
-5
(2) Uab = ui-E<0.7时,uO /V
即ui < 2.7V,D截止, 2.7
uo=ui
-5
a b
ωt ωt
电子技术及应用
4.特殊二极管
(1)稳压二极管 稳压二极管是一种特殊的硅材料二极管,由于在一 定的条件下能起到稳定电压的作用,故称稳压管, 常用于基准电压、保护、限幅和电平转换电路中。
电子技术及应用
第1章 晶体管放大电路与应用
1.1 应用示例
电子技术及应用
常见扩音器
有线扩音器:功率8W左右,覆盖范围在100米以内,音色要求高 无线扩音器:功率在35W~100W之间,传输距离较远
电子技术及应用
扩音器原理图
话筒为声电换能设备,将声音信号转换为微弱的电信号; 晶体管小信号放大器将此电信号放大,再通过晶体管功率放大 器向扬声器提供较大的输出功率;扬声器为电声换能设备,将 放大后的电信号转换为较强的声音信号。
1、直观判断 (1)若两引脚长短不同,则引脚较长的为正极 (2)若管座上有凸点标记,则凸点处的引脚为正极。 (3)透过其外表观察内部触片的大小来辨别,小的一侧
引脚为正极。
2、测量观察 发光二极管的正向工作电压一般为1.5v~1.8v,正
向电阻小于50kΩ,反向电阻为∞。因此可以 采用数字万用表二极管档或指针式万用表欧姆档检测。
形成了电流ICN
形成了反向饱和电流ICBO
电子技术及应用
希望:发射区的电子尽 可能多的到集电极。即 尽可能减少复合。因此 决定了三极管的结构。 ----内部条件
可见,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)
(a)外形图
(b)符号
电子技术及应用
稳压电路
I
+
Uo = UZ
UI
-
R
IZ +
+
DZ
-UZ
UO
RL
-
IZmin ≤ IZ ≤ IZmax
Izmax
电子技术及应用
(2)发光二极管
显示屏专用发光管
食人鱼LED
电子技术及应用
阴极(负极) 阳极(正极)
双色LED
三色LED
电子技术及应用
发光二极管的识别
电子技术及应用
IE = IB +IC
IC IB
IE (1 )IB
β:共发射极电流放大系数
IC IE IB
共基极电流放大系数α
电子技术及应用
说明:
IC
I B
IC
I E
IC 变化很大范围β不变不区分交直流放大系数
电子技术及应用
结 论 IC受IB控制,BJT是一个电流控制型器件,具有电流放大的作用
uD

iD
UD
反向
(b)等效电路
电子技术及应用
(2)二极管的应用电路
整流电路
ui为交流信号,D为理想二极管
Uab = ui
+
{ui > 0时, D导通,uo=ui ui < 0时, D截止,uo=0
ui
-
ui
o
ωt
uO o
ωt
ab
D
+
R uO
-
电子技术及应用
限幅电路
D为硅管 ui=5sinωtV,E=2V
+
• 发射区是重掺杂,其浓度最高N+
• 集电区面积比发射区大,两区 面积不对称,所以不可互换。
管芯结构剖面图
——三极管具有放大作用的内部条件
电子技术及应用
※ 按工作频率分为低频管和高频管, ※ 按耗散功率大小分为小功率管和大功率管, ※ 按用途分为放大管、开关管和功率管, ※ 按所用的半导体材料分为硅管和锗管等。
电子技术及应用
第1章 晶体管放大电路与应用
1.3 三极管及其放大电路
电子技术及应用 1、三极管
贴片 大功率三极管
电子技术及应用 三极管是具有放大作用的半导体器件
1947年在美国的贝尔实验室诞生
W.Shockley 肖克利 、 J.Bardeen 巴丁 W. Brattain 布拉顿
世界上第一只三极管
2.发光二极管的发光亮度和通过它的工作电流有关, 一般LED的工作电流在十几mA,而低电流LED的工作电流在
2mA以下(亮度与普通发光管相同)。 3.由于LED的正向伏安曲线较陡,故在应用时,必须串接限流
电阻,以免烧坏管子。 在直流电路中,限流电阻R可用下式估算: R=(U-UVD)/I
电子技术及应用
三极管放大的概念
ui



t

电子技术及应用
频率不变
ui
幅度改变
不失真线性放大
t
电子技术及应用
(1)结构与符号 三极管按结构可分为NPN型和PNP型两类。
符号:箭头表示发射结(Je)正偏时发射极电流的实际方向, P→N
电子技术及应用
电子技术及应用
• 基区很薄,一般在几个微米至 几十个微米,且掺杂浓度最低
目前生产的硅管多为NPN型,锗管多为PNP型, 其中硅管的使用率远大于锗管。
电子技术及应用
如何判断三极管的三个管脚 e, b ,c ?
9013 9018
S9013 S9013
ebc
电子技术及应用
如何用数字万用表二极管挡判断三极管的好坏? BE结:
N集电区
P基 区
S9013
N发射区 e b c
电子技术及应用
电子技术及应用
电信号→光信号 电子空穴复合时,会散发出能量,由磷、砷、镓等化
合物半导体制成的PN结以光的形式释放出这些能量。 发光二极管:LED,属于光电子器件,正偏
电子技术及应用
注意!!
1. 发光二极管能够发光,条件是其偏置是正偏而且在达到一 定的电压 (一般在正向工电压UVD在1.4~3V。在 I=10mA 时测得。
#自由电子与空穴都是 可以移动的载流子;
#自由电子带负电
#空穴带正电
2.载流子:可移动的带电粒子
复合
电子技术及应用
Four outer electrons around the nucleus
本征半导体动画
electron hole
bonds
Pure Semicoductor
电子技术及应用
(4)杂质半导体
电子技术及应用
(5) PN结的形成
浓度差
多子扩散运动

空间电荷区


内电场

少子漂移运动
电子技术及应用
PN结的形成的动态演示
空间电 荷区
++++ -- - ++++ -- - ++++ -- - ++++ -- - -
内电场
电子技术及应用
(2)PN结的单向导电性原理
1、正向偏置
P加电源‘+’、 N加电源 ‘-’ ※外电场削弱内电场, 从而促进多子的扩散, 抑制少子的漂移。
(3)光电(光敏)二极管
普通的光电二极管
电子技术及应用 2CU系列
电子技术及应用
Isat
光信号→电信号 半导体材料受到光照时,会产生电子空穴对,光照越
强,受激产生的电子空穴对的数量越多。 光敏二极管:又称光电二极管,属于光电子器件,反偏
电子技术及应用
光电二极管的检测 (1)电阻测量法:用万用表R×100或R×1K挡。
N型半导体(Negative)
掺入五价元素(杂质) →杂质电离→ 形成一个自 由电子和不能移动的正离子 N型半导体:施主杂质 自由电子——多数载流子 空穴——少数载流子
电子技术及应用
P型半导体(Positive)
掺入三价元素B(杂质) →杂质电离→ 形成一个 空穴和不能移动的负离子 P型半导体: 空穴——多数载流子 自由电子——少数载流子
重要特性:热敏特性 光敏特性
掺杂特性
电子技术及应用
(2)半导体的共价键结构 半导体结构
硅的原子核的最外层有4个电子,又叫价电子; 受原子核的束缚力最小。
电子技术及应用
硅和锗原子按一定的规则整齐的排列
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
共价键:相邻原子之间通过共有价电子的形式而结合起来 价电子公有化运动,价电子不同于自由电子,不能导电。 共价键中的价电子不同于自由电子,不能导电。
∴ PN结具有单向导电性。
电子技术及应用
2、半导体二极管
二极管的种类
按实际用途:
普通二极管 变容二极管
发光二极管 光电二极管 稳压二极管
按制作工艺:
点触型
面结型
平面型
阳极 阴极 引线 引线
P N P 型支持衬底
电子技术及应用
普通二极管图片
螺栓式
贴片整流二极管
1N4007
1N4148
大功率二极管
电子技术及应用
※PN结中以多子的扩散 电流为主,方向P→N, 称为正向电流。
※正向电流较大,PN结 呈现较小电阻,称PN结 正向导通。
电子技术及应用
PN结正向偏置的动态演示
电子技术及应用
2、反向偏置
P-‘-’、 N- ‘+’ ※外电场加强内电场, 从而抑制多子的扩散, 促进少子的漂移。
※PN结中以少子的漂移 电流为主,方向N→P, 称为反向电流 Isat。
※反向电流较小,PN结 呈现较大电阻,称PN结 反向截止。
电子技术及应用
PN结反向偏置的动态演示
电子技术及应用
结论
PN
• PN结正偏时, 耗尽层变窄具有较大的正向扩散电流,呈现低电阻; PN结导通(仍有由本征激发引起的很小的反向漂移电流)。
• PN结反偏时, • 耗尽层加宽仅有很小的反向漂移电流,呈现高电阻。 • PN结截止
取0.7v 取0.2v
电子技术及应用
反向饱和电流 Isat ≈ 0 nA量级 (硅) μA量级(锗)
反向击穿特性:
反向电压高到一定程度, 反向电流急剧增大,而结电压(-UBR)几乎保持不变。
击穿包括雪崩击穿和齐纳击穿。
电子技术及应用
(3)主要参数 1、最大整流电流 IF:最大正向平均电流
2、最高反向工作电压 UR: UR 1 UBR 2
电子技术及应用
(3)本征半导体、空穴及其导电作用
1.本征半导体:完全纯净的、结构完整的半导体晶体
当温度升高或受到光照时
本征激发→价电子得到足 够的能量→成为自由电子 →同时原来共价键中流下 一个空位——空穴。
电子技术及应用
(3)本征半导体、空穴及其导电作用
#本征激发产生自由电 子与空穴成对出现;
S9013
hFE
e bc
3、反向电流 IR:越小越好
4、最高工作频率 fM :取决于结电容
电子技术及应用
3.二极管基本应用电路
(1)等效电路模型
理想模型
I(mA)
U(V)
O
+ uD - iD
正向 反向
(a) U-I 特性
(b)等效电路
电子技术及应用
恒压降模型
I(mA)
正向
+
U(V) O UD=0.7硅
(a) U-I特性
电子技术及应用
第1章 晶体管放大电路与应用
1.2 二极管及其应用电路
电子技术及应用
1、半导体的基本知识
(1)半导体材料
定义:半导体是指导电性能介于导体(conductor)和
绝缘体(insulator)之间的一种物质。
材料: 元素半导体:硅(Si)、锗(Ge)
化合物半导体:砷化镓(GaAs) 目前最常用的半导体材料是硅和锗。
电子技术及应用
放大器应用举例1 扩音器
phone 话筒
前 置T放ransistor ampli功fier率放 大器三极管放大电路大器
Loud speaker 扬声器
电子技术及应用
放大器应用举例2
电子音乐门铃
电路主要由一块音乐集 成块, 三极管放大器和 一只喇叭构成 三极管可以放大音乐门 铃声
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