第4讲-晶体三极管

• 1.测试电路简介
mA RC
RB A b c
VCC
VBB
eV
V
NPN三极管的共射极放大电路
2.输入特性
iB f (uBE ) UCE
为什么像PN结的伏安特性？
相当于两个二极管并联。
为什么UCE增大曲线右移？
因发射区注入基区的非平衡少子一部分 越过基区和集电结形成电流iC
为什么UCE增大到一定值曲线右移 就不明显了？因集电结的电场已足够
最大集电极耗散功 率，PCM＝iCuCE
六、PNP型三极管
使用时注意各极的电压极性和电流方向
c
b IB UBE
IC
UCE IE
e
PNP三极管中电流和电压的实际方向
七、光电三极管
• 光点三极管是依据光照强度来控制集电极电流的大小， 其功能可等效为一只光电二极管与一只晶体管相连， 并引出集电极 与发射极。
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。
集电结反偏，有
少子形成的反向
电流ICBO。
B
RB EB
IC=ICE+ICBOICE
C
I ICBO CE N
P
IBE
N
E IE
从基区扩散 来的电子作 为集电结的
少 进子 入， 集漂 电EC移 结
而被收集， 形成ICE。
工作状态
截止
放大
饱和
偏置
工 情况
发射结和集电 结均反偏
发射结正偏集 电结反偏
发射结和集电 结均正偏
集电极
作 电流 ic 0
ic = iB
特 管压降 VCEO VCC
VCE = VCC -icRC
c、e等效
点
内阻
很大，相当于 开关断开
可变
ic=ics
VCC RC
VCES 0.3V
很小，相当于 开关闭和
IC=ICE+ICBO ICE C
IB=IBE-ICBOIBE
B
I ICBO CE N
P
EC
IB
IBE
N
RB
EB
E IE
ICE 与IBE 之比称为电流放大倍数
ICE IC ICBO IC
I BE
I B I CBO
IB
IC I B (1 )ICBO I B ICEO
式中ICEO 称为穿透电流，其物理意义是，当基极开 路（IB=0）时，在集电极电源VCC作用下的集电极 与发射极之间形成的电流，而 ICB0 是发射极开路时， 集电结的反向饱和电流。一般情况下 I B ICBO , 1
，所以 I E (1 )I B
要使三极管能放大电流，必须使发射结正 偏，集电结反偏。
• 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
ICEO (1 )ICBO
交流电流放大系 数
穿透电流 集电结反向电流
为什么基极开路集电极回 路会有穿透电流？
三、晶体管的共射输入特性和输出特性
举例说明
C
根据给出的各电极电位确定 放大管的管型和管脚。
7.5
3.2 E
3.5
B
1、识别管脚
2、判断管型
7.5>3.5>3.2
VC>VB>VE
NPN型锗管。
放大条件：发射结正偏、集电结反偏
cN bP
cP bN
eN
VC> VB> VE 基极电位的大小处于中间。
eP
VC< VB<VE
发射结压降: |UBE| = 0.7（0.6）V （硅管） |UBE| = 0.2（0.3）V （锗管）

iC iB
U CE
U（BR）CEO
由图示特性求出PCM、ICM、U （BR）CEO 、β。
iC ICEO βiB ＜βiB
uCE VCC ≥ uBE ≤ uBE
晶体管工作在放大状态时，输出回路的电流 iC几乎仅仅 决定于输入回路的电流 iB，即可将输出回路等效为电流 iB 控制的电流源iC 。
• （1）截止区；其特征是发射结电压小于开启电压 UON， 且集电结反向偏置。即对于共射电路，Ube小于UON且 uCE大于Ube。此时 IB=0，而ic小于ICEO。小功率硅管的 ICEO在1µA以下，锗管的ICEO小于几十微安。因此在近 似分析中可以认为晶体管截止时的。
按频率分：高频管、低频管
按功率分：小功率、大功率
2.内部结构和放大的条件
内部结构：基区很薄且掺杂少，发射区掺杂高，
集电区面积大。
外部条件：所加电源的极性应使发射结正偏、 集电结Leabharlann Baidu偏。
一、晶体管的结构和符号
为什么有孔？
小功率管
中功率管
大功率管
多子浓度高
多子浓度很 低，且很薄
面积大
晶体管有三个极、三个区、两个PN结。
弱，不能全部收集全部非平衡
少子。为什么进入放大状态曲
iB
线几乎是横轴的平行线？此时
集电结电场足以收集大部分非
平衡少子，收集能力已不能明
显提高。

iC iB
UCE 常量
β是常数吗？什么是理想晶体管？什么情况下 ?
晶体管的三个工作区域
状态 截止 放大 饱和
uBE ＜Uon ≥ Uon ≥ Uon
• （2）放大区：其特征是发射结正向偏置（UBE大于发 射结开启电压UON）且集电结反向偏置，即uCE>uBE 。 IC=ßIB，表现出电流控制作用。
• （3）饱和区：其特征是发射结与集电结均处于正向
偏置，即对于共射电路ube>UON且uce<uBE 。不存在电流 放大作用。Ic随uCE增大。
NPN型硅三极管三种工作状态的特点
与基极电位相差|UBE|的电极为发射极。
由三个电极的电位关系确定管型。
四、温度对晶体管特性的影响
• 由于半导体材料的热敏性，晶体管的参数几乎都与温 度有关。对于电子电路，如果不能解决温度稳定性问 题，将不能使其实用，因此了解温度对晶体管参数的 影响是非常必要的。
• 一．温度对ICBO的影响
• 温度每升高10oC， ICBO增加约一倍。反之，当温度降 低时减小。
通过uBE是否大于Uon判断管 子是否导通。
iB

uI
U BE Rb
(5 0.7 )mA 100
43μA
iCm a x
VCC Rc
(12 )mA 5
2.4mA
临界饱和时的 iCmax 56
iB
讨论二
2.7
ΔiC
PCM iCuCE
uCE=1V时的iC就是ICM
= 共基电流放大系数： =
IB
IC IE
=
1+
=
1-
2、反向饱和电流
ICBO——集电极和基极间的反向饱和电流 ICEO ——集电极和发射极间的穿透电流 两者关系：ICEO = （1+ ）ICBO
3、极限参数
安全工作区
ICM —— 集电极最大允许电流
PCM —— 集电极最大允许耗散功率 UCEO —— b开路，c、e间的反向击穿电压 UCBO —— e开路，c、b间的反向击穿电压
强，非平衡少子都已收集到集电区
对于小功率晶体管，UCE大于1V的一条输入特性曲 线可以取代UCE大于1V的所有输入特性曲线。
3. 输出特性 iC f (uCE ) IB
对应于一个IB就有一条iC随uCE变化的曲线。
饱和区
iC
放大区 截止区
为什么uCE较小时iC随uCE变 化很大？因这时集电结电场较
二、晶体管的放大原理及各级 电流关系
放大的条件uBE uCB

U
（发射结正偏）
on
0，即uCE uB（E 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
基区空穴 的扩散
因发射区多子浓度高使大 量电子从发射区扩散到基 区
光电三极管的输出特性曲线
图中：ICEO为暗电流，是无光照的集电极电流；它比光电 二极管的暗电流约大两倍，且受温度影响较大，温度每 上升25ºC，ICEO上升约10倍。 由光照时的集电极电流称为光电流iC。在u CE足够大时， iC仅仅决定于入射光强E。
讨论一
1. 分别分析uI=0V、5V时T是工作在截止状态还是导通状态； 2. 已知T导通时的UBE＝0.7V，若uI=5V，则β在什么范围内T 处于放大状态?在什么范围内T处于饱和状态？
第四讲 晶体三极管
第四讲 晶体三极管
一、晶体管的结构和符号 二、晶体管的放大原理 三、晶体管的共射输入特性和输出特性 四、温度对晶体管特性的影响 五、主要参数
双极型三极管
• 晶体三极管中有电子和空穴参与导电，故称之为双极 型晶体管（BJT），又称半导体三极管。
1.分类
按材料分：硅管、锗管
按结构分：NPN型、PNP型
• 由于硅管的ICBO比锗管的小得多，所以从绝对数值上 看，硅管比锗管受温度的影响要小得多。 同样温度 也对ICEO产生同样影响。
• 2．温度对输入特性的影响
与二极管伏安特性相类似，当温度升高时，正向特性 将左移，反之将右移，如图1.3.8所示。当温度变化1oC
时，uBE大约变化2-2.5mV。换一角度说，若uBE不变，则 当温度升高时iB将增大，反之iB减小。 3．温度对输出特性的影响
温度升高时，由于ICEO、β增大，且输入特性左移， 所以导致集电极电流增大。
T (℃) ICEO

uBE不变时iB ，即iB不变时uBE
五、主要参数
1、电流放大系数
共基直流电流放大系数 ： = IC / IE 共射直流电流放大系数 ： = IC / IB
共射电流放大系数： IC