三极管ppt课件
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1.3 半导体三极管
三极管也叫双极型晶体管
1
1.3.1结构与符号
由三层半导体、两个PN结构成
BE
二氧化硅 保护膜
N型硅
P型硅
N型硅
B
C
E 铟球
P N型锗
P 铟球
C
2
基极 发射极
集电极
晶体管有两个结 晶体管有三个区 晶体管有三个电极
由两块N型半导体中间夹着一块P型半导体的管子称为NPN管。
还有一种与它成对偶形式的，即两块P型半导体中间夹着一块N型半
结论:
1）三电极电流关系
2） IC IB ， IC IE 3） IC IB
IE = IB + IC
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。
9
晶体管的电流放大原理： 1、发射区向基区扩散电子的过程： 由于发射结处于正向偏置，发射区
C
P
B
N
P
E C
B
PNP 型 E
5
NPN型
PNP型
集电极
发射极 集电极
发射极
C NP N E
PN P
C
E
基极
基极
B
B
符号：
NPN型三极管
PNP型三极管
C IC B
C IC B
IB E
IE
IB E
IE
6
1. 3. 2 电流分配和放大原理
1. 三极管放大的外部条件 发射结正偏、集电结反偏
从电位的角度看：
区边缘的电子拉入集电区，从而形成较大的集电极电流IC。
实验表明： IC比IB大数十至数百倍，因而IB虽然很小，但对IC有 控制作用，IC随IB的改变而改变，即基极电流较小的变化可以引 起集电极电流较大的变化，表明基极电流对集电极电流具有小量
控制大量的作用，这就是三极管的电流放大作用。
10
集电结反偏，
IC
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
N
RC
射极电流IE。
IB RB
N UBB
P UCC
IE
2、电子在基区的扩散和复合过程： 由于基区很薄，其多数载流子空穴
浓度很低，所以从发射极扩散过来的电 子只有很少一部分和基区空穴复合，剩 下的绝大部分都能扩散到集电结边缘。
3、集电区收集从发射区扩散过来的电子过程： 由于集电结反向偏置，可将从发射区扩散到基区并到达集电
base
P N
— 基区 发射结
特点：掺杂浓度高
— 发射区 基区：作用：传输载流子
发射极 E emitter
特点：薄、掺杂浓度低
符号
C
B
NPN 型 E
集电区：作用：接收载流子 特点：面积大
4
二、类型
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
14
测量晶体管特性的实验线路
IC
mA
IB
+
A
RB
+
V UBE + 输– 入回–路
V UCE
+ EC
输出回路 –
–
EB 共发射极电路
发射极是输入回路、输出回路的公共端
15
1. 输入特性 IB f (U ) BE UCE常数
特点:非线性 IB(A)
80 60 40
20 O 0.4
UCE1V
uC输回E 出路 IE
RC
+ EC
iB
uCE 0
uCE 1 V
O
uBE
uCE 0 特性右移(因集电结开始吸引电子，同一UBE下IB小)
uCE 1 V 特性基本重合(电流分配关系确定)
Si 管: (0.6 0.8) V 取 0.7 V 导通电压 UBE Ge管: (0.2 0.3) V 取 0.2 V
导体的管子，称为PNP管。晶体管制造工艺上的特点是：发射区是
高浓度掺杂区，基区很薄且杂质浓度底，集电结面积大。这样的结
构才能保证晶体管具有电流放大作用。
3
三层半导体材料构成NPN型、PNP型
collector
集电极 C
— 集电区 各区主要作用及结构特点：
N 集电结 发射区：作用：发射载流子
基极 B
为什么要研究特性曲线： 1）直观地分析管子的工作状态 2）合理地选择偏置电路的参数，设计性能良好的电路
重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线
13
iC
一、输入特性
iB f (uBE) uCE常数
uCE 0 与二极管特性相似
iB
RB
RB +
+
uBE
EB
+
EB
iB B C +
+REBB输回u入路+B E E
正常工作时发射结电压： NPN型硅管
UBE 0.6~0.7V PNP型锗管
C
有少子形成的反
向电流ICBO。
ICBO ICE
基区空穴
B
向发射区的
扩散可忽略。 RB IBE
子进少入部P分区与的基电区EB
的空穴复合，形
成电பைடு நூலகம்IBE ，多
数扩散到集电结。
E IE
从基区扩散来的
电子作为集电结
的少子，漂移进
N 入集电结而被收
集，形成ICE。
P
EC
N
发射结正偏， 发射区电子不断 向基区扩散，形
成发射极电流IE。
11
IC = ICE+ICBO ICE IB = IBE- ICBO IBE
ICE 与 IBE 之比称为共 发射极电流放大倍数
ICE IC ICBO IC
IBE IB ICBO IB
C IC
IB ICBO ICE
N
P EC
B
RB IBE N
EB
E IE
E EC
mA IE
放大作用
电路条件: EC>EB 发射结正偏 集电结反偏
EB
实验电路
8
2. 各电极电流关系及电流放大作用
IB(mA) 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10
IC(mA) IE(mA)
<0.001 0.70 <0.001 0.72
1.50 2.30 1.54 2.36
3.10 3.95 3.18 4.05
IC IB (1 )ICBO IB ICEO
若IB =0, 则 IC ICE0 集－射极穿透电流, 温度ICEO
忽略ICEO ，有 IC IB (常用公式)
12
1.3.3 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。
发射结正偏 集电结反偏
NPN VB>VE VC>VB
发射结正偏 集电结反偏
PNP
VB<VE VC<VB
C
N
B
P
RC
N RB
E EB
EC
7
晶体管放大的条件
发射区掺杂浓度高
1.内部条件 基区薄且掺杂浓度低 IB
集电结面积大
A B
IC
mA
C
3DG6
2.外部条件 发射结正偏 集电结反偏
RB
晶体管的电流分配和
三极管也叫双极型晶体管
1
1.3.1结构与符号
由三层半导体、两个PN结构成
BE
二氧化硅 保护膜
N型硅
P型硅
N型硅
B
C
E 铟球
P N型锗
P 铟球
C
2
基极 发射极
集电极
晶体管有两个结 晶体管有三个区 晶体管有三个电极
由两块N型半导体中间夹着一块P型半导体的管子称为NPN管。
还有一种与它成对偶形式的，即两块P型半导体中间夹着一块N型半
结论:
1）三电极电流关系
2） IC IB ， IC IE 3） IC IB
IE = IB + IC
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。
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晶体管的电流放大原理： 1、发射区向基区扩散电子的过程： 由于发射结处于正向偏置，发射区
C
P
B
N
P
E C
B
PNP 型 E
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NPN型
PNP型
集电极
发射极 集电极
发射极
C NP N E
PN P
C
E
基极
基极
B
B
符号：
NPN型三极管
PNP型三极管
C IC B
C IC B
IB E
IE
IB E
IE
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1. 3. 2 电流分配和放大原理
1. 三极管放大的外部条件 发射结正偏、集电结反偏
从电位的角度看：
区边缘的电子拉入集电区，从而形成较大的集电极电流IC。
实验表明： IC比IB大数十至数百倍，因而IB虽然很小，但对IC有 控制作用，IC随IB的改变而改变，即基极电流较小的变化可以引 起集电极电流较大的变化，表明基极电流对集电极电流具有小量
控制大量的作用，这就是三极管的电流放大作用。
10
集电结反偏，
IC
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
N
RC
射极电流IE。
IB RB
N UBB
P UCC
IE
2、电子在基区的扩散和复合过程： 由于基区很薄，其多数载流子空穴
浓度很低，所以从发射极扩散过来的电 子只有很少一部分和基区空穴复合，剩 下的绝大部分都能扩散到集电结边缘。
3、集电区收集从发射区扩散过来的电子过程： 由于集电结反向偏置，可将从发射区扩散到基区并到达集电
base
P N
— 基区 发射结
特点：掺杂浓度高
— 发射区 基区：作用：传输载流子
发射极 E emitter
特点：薄、掺杂浓度低
符号
C
B
NPN 型 E
集电区：作用：接收载流子 特点：面积大
4
二、类型
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
14
测量晶体管特性的实验线路
IC
mA
IB
+
A
RB
+
V UBE + 输– 入回–路
V UCE
+ EC
输出回路 –
–
EB 共发射极电路
发射极是输入回路、输出回路的公共端
15
1. 输入特性 IB f (U ) BE UCE常数
特点:非线性 IB(A)
80 60 40
20 O 0.4
UCE1V
uC输回E 出路 IE
RC
+ EC
iB
uCE 0
uCE 1 V
O
uBE
uCE 0 特性右移(因集电结开始吸引电子，同一UBE下IB小)
uCE 1 V 特性基本重合(电流分配关系确定)
Si 管: (0.6 0.8) V 取 0.7 V 导通电压 UBE Ge管: (0.2 0.3) V 取 0.2 V
导体的管子，称为PNP管。晶体管制造工艺上的特点是：发射区是
高浓度掺杂区，基区很薄且杂质浓度底，集电结面积大。这样的结
构才能保证晶体管具有电流放大作用。
3
三层半导体材料构成NPN型、PNP型
collector
集电极 C
— 集电区 各区主要作用及结构特点：
N 集电结 发射区：作用：发射载流子
基极 B
为什么要研究特性曲线： 1）直观地分析管子的工作状态 2）合理地选择偏置电路的参数，设计性能良好的电路
重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线
13
iC
一、输入特性
iB f (uBE) uCE常数
uCE 0 与二极管特性相似
iB
RB
RB +
+
uBE
EB
+
EB
iB B C +
+REBB输回u入路+B E E
正常工作时发射结电压： NPN型硅管
UBE 0.6~0.7V PNP型锗管
C
有少子形成的反
向电流ICBO。
ICBO ICE
基区空穴
B
向发射区的
扩散可忽略。 RB IBE
子进少入部P分区与的基电区EB
的空穴复合，形
成电பைடு நூலகம்IBE ，多
数扩散到集电结。
E IE
从基区扩散来的
电子作为集电结
的少子，漂移进
N 入集电结而被收
集，形成ICE。
P
EC
N
发射结正偏， 发射区电子不断 向基区扩散，形
成发射极电流IE。
11
IC = ICE+ICBO ICE IB = IBE- ICBO IBE
ICE 与 IBE 之比称为共 发射极电流放大倍数
ICE IC ICBO IC
IBE IB ICBO IB
C IC
IB ICBO ICE
N
P EC
B
RB IBE N
EB
E IE
E EC
mA IE
放大作用
电路条件: EC>EB 发射结正偏 集电结反偏
EB
实验电路
8
2. 各电极电流关系及电流放大作用
IB(mA) 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10
IC(mA) IE(mA)
<0.001 0.70 <0.001 0.72
1.50 2.30 1.54 2.36
3.10 3.95 3.18 4.05
IC IB (1 )ICBO IB ICEO
若IB =0, 则 IC ICE0 集－射极穿透电流, 温度ICEO
忽略ICEO ，有 IC IB (常用公式)
12
1.3.3 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。
发射结正偏 集电结反偏
NPN VB>VE VC>VB
发射结正偏 集电结反偏
PNP
VB<VE VC<VB
C
N
B
P
RC
N RB
E EB
EC
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晶体管放大的条件
发射区掺杂浓度高
1.内部条件 基区薄且掺杂浓度低 IB
集电结面积大
A B
IC
mA
C
3DG6
2.外部条件 发射结正偏 集电结反偏
RB
晶体管的电流分配和