1第三节 双极型三极管
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双极型三极管
双极型三极管3.1.1 半导体三极管的结构双极型半导体三极管的结构示意图如图所示。
它有两种类型:NPN型和PNP型。
双极型三极管的符号在图的下方给出，发射极的箭头代表发射极电流的实际方向。
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。
3.1.2 三极管内部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，如图所示。
在发射结正偏，集电结反偏条件下，三极管中载流子的运动：(1)在VBB作用下，发射区向基区注入电子形成IEN，基区空穴向发射区扩散形成IEP。
(2) 电子在基区复合和扩散，由发射区注入基区的电子继续向集电结扩散，扩散过程中少部分电子与基区空穴复合形成电流IBN。
由于基区薄且浓度低，所以IBN较小。
(3) 集电结收集电子，由于集电结反偏，所以基区中扩散到集电结边缘的电子在电场作用下漂移过集电结，到达集电区，形成电流ICN。
(4) 集电极的反向电流，集电结收集到的电子包括两部分：发射区扩散到基区的电子——ICN，基区的少数载流子——ICBO动画IE=IEN+IEP 且有 IEN>>IEPIEN=ICN+IBN 且有 IEN>> IBN ，ICN>>IBNIC=ICN+ICBO IB=IEP+IBN－ICBO IE=IC+IB3.1.3 三极管各电极的电流关系(1)三种组态双极型三极管有三个电极，其中两个可以作为输入, 两个可以作为输出，这样必然有一个电极是公共电极。
三种接法也称三种组态，见下图共发射极接法，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。
(2)三极管的电流放大系数对于集电极电流IC和发射极电流IE之间的关系可以用系数来说明，定义:称为共基极直流电流放大系数。
1第三节 双极型三极管
双极型三极管第三节双极结型三极管三极管的结构三极管中载流子的运动和电流分配关系三极管的特性曲线三极管的主要参数半导体三极管晶体管(transistor )双极型三极管或简称三极管制作材料：分类：它们通常是组成各种电子电路的核心器件。
双极结型三极管又称为：硅或锗NPN 型PNP 型一、三极管的结构三个区发射区：杂质浓度很高基区：杂质浓度低且很薄集电区：无特别要求发射结集电结集电区基区发射区cbeNPN 型三极管的结构和符号两个PN 结发射结集电结三个电极发射极e基极b集电极c集电极ccollector 基极bbase 发射极eemitterN P NR bR cV BBV CCe cb发射极电流二、三极管中载流子的运动和电流分配关系1.发射:发射区大量电子向基区发射。
2. 复合和扩散：电子在基区中复合扩散。
3. 收集：将扩散过来的电子收集到集电极。
同时形成反向饱和电流I CBO 。
I EI CI BI CNI ENI BNI CBO集电极电流基极电流动画R bR cV BBV CCecbI EI C I B I CNI ENI BNI CBOI C =I Cn +I CBO I E =I Cn +I BnI C =αI E +I CBO当I CBO << I C 时，可得≈I CI EαI En =I Cn +I Bn I E =I EnI E =I C +I B将代入I C =I Cn +I CBO 得CN E I I α=I Cnα=I E通常将定义为共基直流电流放大系数。
β≈I CI B I E =I C +I BI C =αI E +I CBO 代入得I C =αα1 -I B +α1 -1I CBOβ=αα1 -令可得I C =βI B +（1+）I CBO βI C =βI B + I CEO当I CEO <<I C 时，可得β称为共射直流电流放大系数。
I CEO =（1+ β ）I CBOI E = I C + I B I C ≈ βI B I E =（1+ β ）I BI CEO 称为穿透电流。
双极型三极管及其放大电路
模拟电子技术基础
2. 载流子的传输过程
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 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。
I EN I EP
I EP 0 I E I EN I EP I EN I C I CN I CBO
模拟电子技术基础
I B I EP I BN I CBO I EP I EN I CN I CBO I E I C
3. 电流分配关系
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
共射极特性曲线
2. 输出特性
饱和区
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？
iC f (uCE ) I B
对应于一个IB就有一条iC随uCE变化的曲线。
iC
iB
iC iB
U CE 常量
放大区 截止区 β是常数吗？什么是理想晶体管？什么情况下 ?
C
集电区 基区
发射区 收集载流子——空穴 传输载流子——空穴 向基区发射多子——空穴
c
P
作用
b
e
B
N
P
作用
作用
E
模拟电子技术基础
三极管的放大原理
1. 放大的条件 为保证BJT能放大需满足内部和外部条件 1). BJT放大的内部条件
• a.发射区的掺杂浓度最高； • b.基区掺杂很低，且基区很薄。 • c.集电区掺杂浓度低，集电结面积很大
双极性晶体三极管教学课件
双极性晶体三极管教 学课件
目录
CONTENTS
• 双极性晶体三极管概述 • 双极性晶体三极管特性 • 双极性晶体三极管的应用 • 双极性晶体三极管的选择与使用 • 双极性晶体三极管的制作与调试
01
双极性晶体三极管 概述
定义与工作原理
定义
双极性晶体三极管是一种电子器 件，由半导体材料制成，具有三 个电极（基极、集电极和发ຫໍສະໝຸດ 极 ）。常见问题与解决方法
问题1
三极管发热严重。
解决方法
检查电路是否正常，降低三极管的工作电流， 或更换更高额定功率的三极管。
问题2
三极管无法正常放大信号。
解决方法
调整基极电阻，使基极电流达到合适值，或检查输 入信号是否正常。
三极管噪声过大。
问题3
解决方法
优化电路设计，减少干扰源，或选择低噪声三极管。
05
双极性晶体三极管的温度特性对其稳定性有着重要影响。随着温度的升高，三极管的放大倍数会减小 ，这是因为温度升高会使载流子运动速度加快，导致电流放大倍数下降。此外，温度变化还会影响三 极管的其他性能参数，如截止频率和噪声系数等。
03
双极性晶体三极管 的应用
放大电路中的应用
信号放大
双极性晶体三极管可以作为信号放大元件，通过外部电路的 调节，实现对输入信号的放大，广泛应用于音频、视频等信 号处理领域。
工作原理
双极性晶体三极管通过控制基极 电流来控制集电极和发射极之间 的电流，从而实现信号放大和开 关作用。
结构与类型
结构
双极性晶体三极管由两个PN结（基 区与集电区之间、基区与发射区之间 ）构成，具有三个电极。
类型
根据结构特点和应用领域，双极性晶 体三极管可分为NPN型和PNP型两类 。
目录
CONTENTS
• 双极性晶体三极管概述 • 双极性晶体三极管特性 • 双极性晶体三极管的应用 • 双极性晶体三极管的选择与使用 • 双极性晶体三极管的制作与调试
01
双极性晶体三极管 概述
定义与工作原理
定义
双极性晶体三极管是一种电子器 件，由半导体材料制成，具有三 个电极（基极、集电极和发ຫໍສະໝຸດ 极 ）。常见问题与解决方法
问题1
三极管发热严重。
解决方法
检查电路是否正常，降低三极管的工作电流， 或更换更高额定功率的三极管。
问题2
三极管无法正常放大信号。
解决方法
调整基极电阻，使基极电流达到合适值，或检查输 入信号是否正常。
三极管噪声过大。
问题3
解决方法
优化电路设计，减少干扰源，或选择低噪声三极管。
05
双极性晶体三极管的温度特性对其稳定性有着重要影响。随着温度的升高，三极管的放大倍数会减小 ，这是因为温度升高会使载流子运动速度加快，导致电流放大倍数下降。此外，温度变化还会影响三 极管的其他性能参数，如截止频率和噪声系数等。
03
双极性晶体三极管 的应用
放大电路中的应用
信号放大
双极性晶体三极管可以作为信号放大元件，通过外部电路的 调节，实现对输入信号的放大，广泛应用于音频、视频等信 号处理领域。
工作原理
双极性晶体三极管通过控制基极 电流来控制集电极和发射极之间 的电流，从而实现信号放大和开 关作用。
结构与类型
结构
双极性晶体三极管由两个PN结（基 区与集电区之间、基区与发射区之间 ）构成，具有三个电极。
类型
根据结构特点和应用领域，双极性晶 体三极管可分为NPN型和PNP型两类 。
3双极型三极管及放大电路
16
三、BJT的主要参数
2. 极间反向电流
(1) 集电极基极间反向饱和电流ICBO
发射极开路时，集电结的反向饱和电流。
(2) 集电极发射极间的反向饱和电流ICEO
ICEO=（1+ ）I C BIOCBO c
即输出特性u曲A b
线IB=0那条曲线- 所 +
e
对应的Y坐标的数
IC EO -
c b
uA
Q2
IB
Q1
O
uCE
增 大 ， ICQ 增 大 ，
UCEQ 减小，则 Q 点移近饱 和区。
42
图解法小结
1. 能够形象地显示静态工作点的位置与非线性 失真的关系；
2. 方便估算最大输出幅值的数值； 3. 可直观表示电路参数对静态工作点的影响； 4. 有利于对静态工作点 Q 的检测等。
43
放大电路的动态范围
放大区： Je正偏，Jc反偏。 曲线基本平行等距。
截止区： Je反偏，Jc反偏。
ic轴接近零的区域，
相当iB=0的曲线的下方。 此时， vBE小于死区电压。
14
三、BJT的主要参数
1. 电流放大系数 (1)共发射极直流电流放大系数
=（IC－ICEO）/IB≈IC / IB vCE=const
放大电路要想获得大的不失真输出幅度： 必须
uo = uce
38
2. Q 点过高，引起 iC、uCE的波形失真—饱和失真
iC ICQ
iC / mA Q
ib(不失真) NPN 管 uo波形
O
tO
UCEQ
O
t
uo = uce
IB = 0
uCE/V uCE/V
39
三、BJT的主要参数
2. 极间反向电流
(1) 集电极基极间反向饱和电流ICBO
发射极开路时，集电结的反向饱和电流。
(2) 集电极发射极间的反向饱和电流ICEO
ICEO=（1+ ）I C BIOCBO c
即输出特性u曲A b
线IB=0那条曲线- 所 +
e
对应的Y坐标的数
IC EO -
c b
uA
Q2
IB
Q1
O
uCE
增 大 ， ICQ 增 大 ，
UCEQ 减小，则 Q 点移近饱 和区。
42
图解法小结
1. 能够形象地显示静态工作点的位置与非线性 失真的关系；
2. 方便估算最大输出幅值的数值； 3. 可直观表示电路参数对静态工作点的影响； 4. 有利于对静态工作点 Q 的检测等。
43
放大电路的动态范围
放大区： Je正偏，Jc反偏。 曲线基本平行等距。
截止区： Je反偏，Jc反偏。
ic轴接近零的区域，
相当iB=0的曲线的下方。 此时， vBE小于死区电压。
14
三、BJT的主要参数
1. 电流放大系数 (1)共发射极直流电流放大系数
=（IC－ICEO）/IB≈IC / IB vCE=const
放大电路要想获得大的不失真输出幅度： 必须
uo = uce
38
2. Q 点过高，引起 iC、uCE的波形失真—饱和失真
iC ICQ
iC / mA Q
ib(不失真) NPN 管 uo波形
O
tO
UCEQ
O
t
uo = uce
IB = 0
uCE/V uCE/V
39
《三极管教学》课件
《三极管教学》ppt课件
三极管概述三极管工作原理三极管基本应用三极管特性参数三极管的选择与使用
三极管概述
01
总结词
三极管是一种电子元件，由三个半导体区域组成，具有放大和开关电流的功能。
详细描述
三极管是电子学中非常重要的基本元件之一，由三个半导体区域组成，分别是基极（base）、集电极（collector）和发射极（emitter）。这三个区域在结构上有所不同，从而使得三极管具有了放大和开关电流的功能。
详细描述
பைடு நூலகம்
总结词
三极管的符号通常由三个电极的图形和字母组成，用于表示三极管的类型和功能。
要点一
要点二
详细描述
在电路图中，三极管的符号通常由三个电极的图形和字母组成。其中，字母B表示基极，E表示发射极，C表示集电极。根据三极管的类型和功能，这些符号会有所不同。例如，NPN型硅三极管的电路符号中，基极是箭头朝里的三角形，集电极是箭头朝外的三角形，发射极是竖线；PNP型硅三极管的电路符号中，基极是箭头朝外的三角形，集电极是箭头朝里的三角形，发射极是竖线。这些符号能够帮助我们理解和分析电路的工作原理。
根据结构和材料的不同，三极管可以分为双极型和场效应型两大类。
总结词
双极型三极管是由半导体材料制成的，其工作原理基于电子和空穴两种载流子的运动。常见的双极型三极管有硅三极管和锗三极管。场效应型三极管则是由金属-氧化物-半导体结构制成的，其工作原理基于电场对载流子的调控。常见的场效应型三极管有NMOS和PMOS两种。
考虑三极管工作时产生的热量，合理设计散热措施，保证管子工作在安全温度范围内。
散热设计
在某些应用中，需要将多个三极管配对使用，以获得更好的性能。
配对使用
三极管概述三极管工作原理三极管基本应用三极管特性参数三极管的选择与使用
三极管概述
01
总结词
三极管是一种电子元件，由三个半导体区域组成，具有放大和开关电流的功能。
详细描述
三极管是电子学中非常重要的基本元件之一，由三个半导体区域组成，分别是基极（base）、集电极（collector）和发射极（emitter）。这三个区域在结构上有所不同，从而使得三极管具有了放大和开关电流的功能。
详细描述
பைடு நூலகம்
总结词
三极管的符号通常由三个电极的图形和字母组成，用于表示三极管的类型和功能。
要点一
要点二
详细描述
在电路图中，三极管的符号通常由三个电极的图形和字母组成。其中，字母B表示基极，E表示发射极，C表示集电极。根据三极管的类型和功能，这些符号会有所不同。例如，NPN型硅三极管的电路符号中，基极是箭头朝里的三角形，集电极是箭头朝外的三角形，发射极是竖线；PNP型硅三极管的电路符号中，基极是箭头朝外的三角形，集电极是箭头朝里的三角形，发射极是竖线。这些符号能够帮助我们理解和分析电路的工作原理。
根据结构和材料的不同，三极管可以分为双极型和场效应型两大类。
总结词
双极型三极管是由半导体材料制成的，其工作原理基于电子和空穴两种载流子的运动。常见的双极型三极管有硅三极管和锗三极管。场效应型三极管则是由金属-氧化物-半导体结构制成的，其工作原理基于电场对载流子的调控。常见的场效应型三极管有NMOS和PMOS两种。
考虑三极管工作时产生的热量，合理设计散热措施，保证管子工作在安全温度范围内。
散热设计
在某些应用中，需要将多个三极管配对使用，以获得更好的性能。
配对使用
数字电子技术--1.3 双极型半导体三极管
图02.06 共发射极接法输出特性曲线
当vCE增加较大时， 运动到集电结的电子
基本上都可以被集电
区收集，此后vCE再增 加，电流也没有明显
的增加，特性曲线进
入与vCE轴基本平行的 区域) 。（动画2-2）
输出特性曲线可以分为三个区域: 饱和区——iC受vCE显著控制的区域，该区域内vCE的
数值较小，一般vCE＜0.7 V(硅管)。此时 发射结正偏，集电结正偏。
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——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，电压大于 0.7 V左右(硅管) 。
1.3.5 半导体三极管的参数
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
得如下电流关系式:
IC=ICN+ ICBO IB=IEP+ IBN－ICBO IE=IEP+IEN=IEP+ICN+IBN
=(ICN+ICBO)+(IBN+IEP－ICBO) IE =IC+IB
1.3.3三极管的电流关系
(1)三种组态
双极型三极管有三个电极，其中两个可 以作为输入, 两个可以作为输出，这样必然 有一个电极是公共电极。三种接法也称三种 组态，见图02.03。
共发射极接法的输入特性曲线见图02.05。
当vCE=0V时：相当于发射结的正向特性曲线。
当vCE≥1V时： vCB= vCE - vBE>0，
集电结已进入反偏状态，开始收集电子，且基区
复合减少， 动一些。
IC
/
IB
增大，特性曲线将向右稍微移
当vCE增加较大时， 运动到集电结的电子
基本上都可以被集电
区收集，此后vCE再增 加，电流也没有明显
的增加，特性曲线进
入与vCE轴基本平行的 区域) 。（动画2-2）
输出特性曲线可以分为三个区域: 饱和区——iC受vCE显著控制的区域，该区域内vCE的
数值较小，一般vCE＜0.7 V(硅管)。此时 发射结正偏，集电结正偏。
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——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，电压大于 0.7 V左右(硅管) 。
1.3.5 半导体三极管的参数
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
得如下电流关系式:
IC=ICN+ ICBO IB=IEP+ IBN－ICBO IE=IEP+IEN=IEP+ICN+IBN
=(ICN+ICBO)+(IBN+IEP－ICBO) IE =IC+IB
1.3.3三极管的电流关系
(1)三种组态
双极型三极管有三个电极，其中两个可 以作为输入, 两个可以作为输出，这样必然 有一个电极是公共电极。三种接法也称三种 组态，见图02.03。
共发射极接法的输入特性曲线见图02.05。
当vCE=0V时：相当于发射结的正向特性曲线。
当vCE≥1V时： vCB= vCE - vBE>0，
集电结已进入反偏状态，开始收集电子，且基区
复合减少， 动一些。
IC
/
IB
增大，特性曲线将向右稍微移
《双极型三极管》课件
工作原理
双极型三极管利用基极电流的控 制作用，实现集电极电流的放大 ，同时通过发射极实现电流的输 出或输入。
结构与类型
结构
双极型三极管由三个半导体区域构成 ，分别是发射区、基区和集电区，各 区域之间由相应的电极相连。
类型
根据结构特点和应用需求，双极型三 极管可分为NPN型和PNP型两类。
特点与用途
信号处理等多种功能。
双极型三极管与集成电路的集成
03
将双极型三极管集成在集成电路中，提高电路的可靠性和稳定
性。
双极型三极管在物联网等新兴领域的应用前景
物联网传感器节点
利用双极型三极管的高灵敏度特性，作为传感器节点中的 信号放大和处理元件，实现物联网的智能化感知。
无线通信模块
利用双极型三极管的高频率特性和低噪声特性，作为无线 通信模块中的功率放大器和低噪声放大器，提高无线通信 的可靠性和稳定性。
特点
双极型三极管具有电流放大能力强、开关速度快、稳定性好等优点，但功耗较 大。
用途
双极型三极管广泛应用于模拟电路、数字电路、放大器、振荡器、开关电路等 领域。
02
双极型三极管的工作状态
放大状态
总结词
当双极型三极管处于放大状态时，其电流放大倍数较大，能够将输入信号放大并 输出。
详细描述
在放大状态下，双极型三极管工作在适度的正向偏置和反向偏置之间，其基极电 流控制集电极和发射极之间的电流，实现信号的放大。此时，三极管呈现出线性 放大特性，输入与输出信号之间保持一定的比例关系。
噪声参数
噪声系数NF
表示三极管在信号传输过程中引入的噪声量 ，是衡量三极管噪声性能的重要参数。
等效噪声电阻Rn
表示三极管内部噪声源的等效电阻，用于衡 量三极管内部噪声的大小。
双极型三极管利用基极电流的控 制作用，实现集电极电流的放大 ，同时通过发射极实现电流的输 出或输入。
结构与类型
结构
双极型三极管由三个半导体区域构成 ，分别是发射区、基区和集电区，各 区域之间由相应的电极相连。
类型
根据结构特点和应用需求，双极型三 极管可分为NPN型和PNP型两类。
特点与用途
信号处理等多种功能。
双极型三极管与集成电路的集成
03
将双极型三极管集成在集成电路中，提高电路的可靠性和稳定
性。
双极型三极管在物联网等新兴领域的应用前景
物联网传感器节点
利用双极型三极管的高灵敏度特性，作为传感器节点中的 信号放大和处理元件，实现物联网的智能化感知。
无线通信模块
利用双极型三极管的高频率特性和低噪声特性，作为无线 通信模块中的功率放大器和低噪声放大器，提高无线通信 的可靠性和稳定性。
特点
双极型三极管具有电流放大能力强、开关速度快、稳定性好等优点，但功耗较 大。
用途
双极型三极管广泛应用于模拟电路、数字电路、放大器、振荡器、开关电路等 领域。
02
双极型三极管的工作状态
放大状态
总结词
当双极型三极管处于放大状态时，其电流放大倍数较大，能够将输入信号放大并 输出。
详细描述
在放大状态下，双极型三极管工作在适度的正向偏置和反向偏置之间，其基极电 流控制集电极和发射极之间的电流，实现信号的放大。此时，三极管呈现出线性 放大特性，输入与输出信号之间保持一定的比例关系。
噪声参数
噪声系数NF
表示三极管在信号传输过程中引入的噪声量 ，是衡量三极管噪声性能的重要参数。
等效噪声电阻Rn
表示三极管内部噪声源的等效电阻，用于衡 量三极管内部噪声的大小。
1.3双极型三极管1
CE 常数
Rb IB b VBB
+ UBE _
c e
(1) UCE = 0 时的输入特
IB VBB
c
+b UBE _ e
并联。所以，当 b、e 之间加
正向电压时，应为两个二极 管并联后的正向伏安特性。
图 1.3.7(上中图) 图 1.3.8(下图)
IB/A
U CE 0
O
U BE / V
(2) UCE > 0 时的输入特性曲线 当 UCE > 0 时，这个电压有利于将发射区扩散到基区的 电子收集到集电极，要获得同样的IB,就必须加大UBE，使发 射区向基区注入更多的电子。 RC UCE > UBE，三极管处于放大状态。 I
对 NPN 管 UBE > Uon，UCE≥ UBE
特点：各条输出特性曲 线比较平坦，近似为水平线， 且等间隔。 集电极电流和基极电流体 现放大作用，即 ΔI C ΔI B 表现出iB对iC的控制作用。
40 µ A
20 µ A IB =0
15
区
1
O 5 10
UCE /V
图 1.3.9
NPN 三极管的输出特性曲线
C
* 特性右移(因集电 结开始吸引电子) * UCE ≥ 1 V，特 性曲线重合。
IB/A U CE 0
U CE 2V
O
mA
Rb
IB
A
b
c e
V UCE
VCC
V
VBB
U BE
图 1.3.8 三极管的输入特性 图 ≥ 1 三极管共射特性曲线测试电路 U BE / V UCE1.3.6时的输入特性具有实用意义。
Rb IB b VBB
+ UBE _
c e
(1) UCE = 0 时的输入特
IB VBB
c
+b UBE _ e
并联。所以，当 b、e 之间加
正向电压时，应为两个二极 管并联后的正向伏安特性。
图 1.3.7(上中图) 图 1.3.8(下图)
IB/A
U CE 0
O
U BE / V
(2) UCE > 0 时的输入特性曲线 当 UCE > 0 时，这个电压有利于将发射区扩散到基区的 电子收集到集电极，要获得同样的IB,就必须加大UBE，使发 射区向基区注入更多的电子。 RC UCE > UBE，三极管处于放大状态。 I
对 NPN 管 UBE > Uon，UCE≥ UBE
特点：各条输出特性曲 线比较平坦，近似为水平线， 且等间隔。 集电极电流和基极电流体 现放大作用，即 ΔI C ΔI B 表现出iB对iC的控制作用。
40 µ A
20 µ A IB =0
15
区
1
O 5 10
UCE /V
图 1.3.9
NPN 三极管的输出特性曲线
C
* 特性右移(因集电 结开始吸引电子) * UCE ≥ 1 V，特 性曲线重合。
IB/A U CE 0
U CE 2V
O
mA
Rb
IB
A
b
c e
V UCE
VCC
V
VBB
U BE
图 1.3.8 三极管的输入特性 图 ≥ 1 三极管共射特性曲线测试电路 U BE / V UCE1.3.6时的输入特性具有实用意义。
第三讲-三极管要点
5/60
bec
基发集 极射电
极极
晶体管实现电流 放大作用的内部结构条件
(1)发射区掺杂浓度很高，以便有 足够的载流子供“发射”。
发射区N 基区P
集电区N
晶体管芯结构剖面图
(2)为减少载流子在基区的复合机 会，基区做得很薄，一般为几个 微米，且掺杂浓度极低。
(3)集电区体积较大，且为了顺利 收集边缘载流子，掺杂浓度界于 发射极和基极之间。
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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过程
由于基区很薄，且多数载流子浓度又很低，所以从发射极扩散过
来的电子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。
3
80 A
2.3
60 A
2
1.5 1
ΔIC
40 A
ΔIB=40 A 20 A
当IB一定时，从发射区扩散到基区 的电子数大致一定。当UCE超过1V以 后，这些电子的绝大部分被拉入集
电区而形成集电极电流IC 。之后即 使UCE继续增大，集电极电流IC也不 会再有明显的增加，具有恒流特性。
0
IB=0 UCE / V
一般硅三极管的UCES约为0.3V，锗三极管的 UCES约为0.1V； 三极管的集电极和发射极近似短接， 三极管类似于一个开关导通。
26/60
(3) 截止区 UBE< 死区电压， IB=0 ， IC=ICEO 0 ，三极管
的集电极和发射极之间电阻很大，三极管相当于一 个开关断开
三极管作为开关使用时，通常工作在截止和饱和 导通状态；作为放大元件使用时，一般要工作在放大 状态。
双极型三极管及其放大电路ppt课件
iE
RL uo
uBE
uBE波形图
ui
U BEQ
O
t .
放大电路的交流通路
VCC
RB
Cb1
RC
iCCb2
ui
iBu+BE
-
T
iE
RL uo
交流通路画法
耦合电容短路 直流电压源短路
.
VCC
RB
Cb1
RC
iCCb2
由于 uCEUCEQ uce
uceicRc
ui
iBu+BE
-
T
iE
RL uo
iCICQic
uBE 不变iB时 ，即 iB不变uB时 E
.
主要参数
• 直流参数： 、 、ICBO、 ICEO
• 交流参数：β、α
• 极限参数：ICM、PCM、U（BR）CEO
最大集电 极电流
c-e间击穿电压
最大集电极耗散功 率，PCM＝iCuCE
安全工作区
.
三极管的选型
❖ 半导体三极管（BJT、晶体管）分类： ▪ 按频率分：高频管、低频管； ▪ 按功率分：小、中、大功率管； ▪ 按半导体材料分：硅管、锗管等； ▪ 按结构分：NPN型、PNP型;
发射区向基区发射多子空穴集电区收集载流子空穴基区作用作用作用传输载流子空穴为保证bjt能放大需满足内部和外部条件bjt放大的内部条件集电区掺杂浓度低集电结面积很大虽然发射区和集电区都型半导体但发射区比集电区掺的杂质多因此它们并不是对称发射区基区bjt放大的外部条件发射结正偏集电结反偏这是安排放大电路的基本原则发射结正偏放大的条件cecb载流子的传输过程扩散运动形成发射极电流i少数载流子的运动因发射区多子浓度高使大量电子从发射区扩散到基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基区空穴的扩散enepepenepencbocnenepcbobnepcbocn漂移运动形成的电流cboceo穿透电流集电结反向电流直流电流放大系数交流电流放大系数为什么基极开路集电极回路会有穿透电流
RL uo
uBE
uBE波形图
ui
U BEQ
O
t .
放大电路的交流通路
VCC
RB
Cb1
RC
iCCb2
ui
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-
T
iE
RL uo
交流通路画法
耦合电容短路 直流电压源短路
.
VCC
RB
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由于 uCEUCEQ uce
uceicRc
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iBu+BE
-
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uBE 不变iB时 ，即 iB不变uB时 E
.
主要参数
• 直流参数： 、 、ICBO、 ICEO
• 交流参数：β、α
• 极限参数：ICM、PCM、U（BR）CEO
最大集电 极电流
c-e间击穿电压
最大集电极耗散功 率，PCM＝iCuCE
安全工作区
.
三极管的选型
❖ 半导体三极管（BJT、晶体管）分类： ▪ 按频率分：高频管、低频管； ▪ 按功率分：小、中、大功率管； ▪ 按半导体材料分：硅管、锗管等； ▪ 按结构分：NPN型、PNP型;
发射区向基区发射多子空穴集电区收集载流子空穴基区作用作用作用传输载流子空穴为保证bjt能放大需满足内部和外部条件bjt放大的内部条件集电区掺杂浓度低集电结面积很大虽然发射区和集电区都型半导体但发射区比集电区掺的杂质多因此它们并不是对称发射区基区bjt放大的外部条件发射结正偏集电结反偏这是安排放大电路的基本原则发射结正偏放大的条件cecb载流子的传输过程扩散运动形成发射极电流i少数载流子的运动因发射区多子浓度高使大量电子从发射区扩散到基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基区空穴的扩散enepepenepencbocnenepcbobnepcbocn漂移运动形成的电流cboceo穿透电流集电结反向电流直流电流放大系数交流电流放大系数为什么基极开路集电极回路会有穿透电流
三极管及MOS管的讲解.
特性曲线将向右略微移动一图些02.05 共放射极接法输入特性曲线
。但UCE再增加时，曲线右移
2、输出特性曲线
输出特性曲线—— IC＝f〔UCE〕 I B＝常数
共放射极接法的输出特性曲线如图02.06所示， 它是以IB为参变量的一族特性曲线。输出特性曲 线可以分为三个区域。现以其中任何一条加以说 明，当UCE =0 V时，因集电极无收集作用， IC=0。当UCE微微增大时，放射结虽处于正向 电压之下，但集电结反偏电压〔UCB =UCE— UBE〕很小，收集电子的力量很弱，IC主要由 UCE打算，此区域称为饱和区。当UCE增加到 使集电结反偏电压较大时，运动到集电结的电子 根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，特性曲线进入与UCE轴 根本平行的区域 (这与输入特性曲线随UCE增大 而右移的缘由是全都的) ，此区域称为放大区。
图02.06 共放射极接法输出特性曲线
〔1〕截止区——IC接近零的区域，相当IB=0的 曲线的下方。此时，放射结反偏，集电结反偏。
〔2〕放大区——IC平行于UCE轴的区域，曲线 根本平行等距。此时，放射结正偏，集电结反偏。
实际上，大约在UCE>1V和IB>0的区域是输出特 性曲线族上的放大区。此区为放大电路中晶体管 应处的工作区域。
1、晶体管中载流子的移动 双极型半导体三极管在工作时肯定要加上适当的
直流偏置电压。假设在放大工作状态：放射结加 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， 见图02.02。
图02.02 双极型三极管的电流传输关系
1〕放射区向基区放射电子 放射结加正偏时，从放射区将有大量的电子向基区集中，
放大区与饱和区的分界限集电结零偏〔UCE =UBE〕时 对应曲线。
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集基反向击穿电压 U(BR)CBO
O
U(BR)CEO
三极管的安全工作区
14
uCE/V
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第三节
双极型三极管
五、 PNP型三极管
PNP型三极管的放大原理与NPN型基本相同，
但外加电源的极性相反。
Rc
VT + VCC ui
Rc VT + VCC
ui
VBB
Rb
Rb
uO
15
uO
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VBB
ICEO =（ 1+ β ）ICBO
ICEO称为穿透电流。 当ICEO << IC时，可得
IC β ≈ IB IE = IC + IB IC ≈ βIB IE =（ 1+ β ）IB
6
β 称为共射直流电流放大系数。 可得 IC =β IB +（1+β ）ICBO
IC =β IB + ICEO
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三极管工作在饱和区。 或者
VBB = iB Rb + uBE
iC = β iB = 23 mA
uCE = VCC - iC Rc = -36 V
iB = 465 μA β iB = 23 mA 假设三极管饱和， UCES = 0.3 V
12
发射结正偏集电结正偏， 三极管工作在饱和区。
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11
uCE = VCC - iC Rc = 5.4 V
发射结正偏集电结反偏，
三极管工作在放大区。
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第三节
双极型三极管
iB
Rb 20kΩ VBB 10V
Rc 2kΩ
则 ICS =
iC
VT β=50 VCC 10V
VCC - UCES Rc
= 4.85 mA
β iB > ICS
假设成立，
首页
第三节
双极型三极管
各参数含义： ICn ：共基直流电流放大系数。 α = IE
IC IC - ICEO ≈ β = IB IB ΔiC β= Δ iB ΔiC α= Δ iE α 和 β 满足 α= ：共射直流电流放大系数。
ICEO =（1+β ）ICBO ：集电极与发射极间穿透电流。 ：共射交流电流放大系数。 ：共基交流电流放大系数。 β 1+β 或
IBN
IEN
VCC
VBB 将ICN IE 代入IC = ICn + ICBO 得
e
IE
IC = α IE + ICBO
当ICBO << IC时，可得
IC α ≈ IE
5
IE = IC + IB
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第三节
双极型三极管
IE = IC + IB 代入 IC = α IE + ICBO 得 1 α IC = IB + I 1 -α 1 -α CBO α 令 β = 1 -α
PNP型
2
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第三节
双极型三极管
一、 三极管的结构
发射区： 杂质浓度很高 三个区 基 区： 杂质浓度低且很薄 collector 集电极 c
N P N
集电区：无特别要求 集电结 base 基极 b 发射极 e
三个电极 基极 b
发射结 c
集电区 基区
发射区
发射极 e
集电极 两个PN结
发射结
c
两者满足
ICEO =（1+β ）ICBO
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第三节
双极型三极管
3. 极限参数 a. 集电极最大允许电流 ICM b. 集电极最大允许耗散功率 PCM
iC/mA iCuCE=PCM
c. 极间反向击穿电压
ICM 集射反向击穿电压 U(BR)CEO
过流区 过 损
耗 安 全 工作区 区 过 压 区
3. 收集：
基极电流
Rb
IBN
将扩散过来的电子 收集到集电极。
VBB
同时形成反向饱和电流ICBO 。
4
第三节
双极型三极管
IEn = ICn + IBn IC = ICn + ICBO IE = ICn + IBn
IE = IEn
c
IC Rc
ICN
ICBO
IB b Rb
ICn 通常将 α = IE 定义为共基直流电流 放大系数。
7
β=
α 1-α
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第三节
双极型三极管
三、三极管的特性曲线
1. 输入特性 iB=f（uBE） c
uCE=0
uCE= 常数
uCE=0V
iB/μA
uCE=2V
Rb
VBB
iB b
+
uBE
e
O
三极管的输入特性
三极管的输入回路
uBE/V
当uCE大于某一数值后，各条输入特性十分密集， 通常用uCE >1 时的一条输入特性来代表。
0
uCE/V
发射结和集电结都正偏，uCE较小，iC 基本不随iB 而变化。 当uCE = uBE 时，为临界饱和；当uCE < uBE 时过饱和。
9
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第三节
双极型三极管
[例1.3.1] 判断图示各电路中三极管的工作状态。
Rc VT Rb VCC Rb Rc
0.7V 0.3V
VT
VCC
VT
电压实际方向与规定方向相反。
IE
(a)
e
(b)
e
定量计算中，将得出PNP型三极管的UBE和UCE为负值。 在PNP型三极管的输入和输出特性曲线中，
电压坐标轴上将分别标注“ - UBE”和“ - UCE”。
16
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第三节
双极型三极管
课堂练习
17
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首页
第三节
双极型三极管
四、 三极管的主要参数
1. 电流放大系数
β=
ΔiC Δ iB IC β ≈ IB
共射电流放大系数β
共射直流电流放大系数 β 共基电流放大系数α
ΔiC α= ΔiE
IC α = IE
共基直流电流放大系数 α 2. 反向饱和电流
集电极和基极之间的反向饱和电流 ICBO 集电极和发射极之间的穿透电流 ICEO
第三节
双极型三极管
在由PNP型三极管组成的放大电路中， 三极管中各极电流和电压的实际方向如图(a)所示，
根据习惯三极管中电流和电压的规定正方向如图(b)所示。
c IC b IB (-) UBE
(-)
c IC
(+)
UCE
(+)
b
IB
(+)
电流实际方向与规定方向一致，
UCE
IE
(-)
UBE (-)
(+)
VBB
发射结反向偏置,
发射结反向偏置,
集电结反向偏置,
三极管工作在截止区,
三极管工作在截止区, 可调换 VCC 极性,
两PN结均 正偏,三极 管工作在 饱和区。
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可调换 VBB 极性。
或将VT更换为PNP型。
10
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第三节
双极型三极管
Rc 2k
则 ICS =
iC
VT β=50 VCC 10V
第三节
双极型三极管
第三节 双极结型三极管
三极管的结构 三极管中载流子的运动和电流分配关系
三极管的特性曲线 三极管的主要参数
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下页 总目录
第三节
双极型三极管
半导体三极管 双极结型三极管又 称为 ：
晶体管 (transistor)
双极型三极管或简称三极管
它们通常是组成各种电子电路的核心器件。 制作材料： 分类 ： 硅或锗 NPN型
b e
emitter
NPN型三极管的结构和符号
3
集电结
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下页
首页
第三节
双极型三极管
二、三极管中载流子的运动和电流分配关系
1. 发射: 发射区大量电子向基区发射。 2. 复合和扩散：
ICBO IB b VCC IEN e IE
发射极电流 上页 下页 首页 集电极电流
动画 c IC Rc ICN
电子在基区中复合扩散。
VCC - UCES Rc
= 4.85 mA
iB
Rb 200k VBB 10V
β iB < ICS
假设不成立，
三极管工作在放大区。
或者 iC = β iB = 2.3 mA
VBB = iB Rb + uBE
iB = 46.5 μA
β iB = 2.3 mA 假设三极管饱和， UCES = 0.3 V
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第三节
双极型三极B=常数
iC/mA iB=80μА 饱和区 放 大 区 O 截止区 60 40 20
动画
1. 截止区：
iB ≤ 0的区域，iC ≈ 0 ，
发射结和集电结都反偏。 2. 放大区： 发射结正偏，集电结反偏ΔiC = βΔiB 3. 饱和区：