《模拟电子技术基础》教学课件 2.1半导体三极管

三极管
第二位：A锗PNP管、B锗NPN管、C硅PNP管、D硅NPN管
第三位：X低频小功率管、D低频大功率管、
G高频小功率管、A高频大功率管、K开关管
Multisim仿真软件中，2N2222的标法。
2.1 双极型晶体管及其放大电路
3. 结构
一侧电极为发射极， 用E或e表示
另一侧为集电极， 用C或c表示
三极管按照所用材料和结构有四种类型： 锗PNP型、锗NPN型、硅PNP型、硅NPN型， 其符号分别为3A、3B、3C、3D。
2.1 双极型晶体管及其放大电路
2.三极管的型号
国家标准对半导体三极管的命名如下:
3 D G 110 B
用字母表示同一型号中的不同规格 用数字表示同种器件型号的序号
用字母表示器件的种类 用字母表示材料
2.1.2 电流放大原理 1. 发射结正偏
放大的外部条件： 发射结外加正向电压， 集电结外加反向电压。
发射结正偏时，从发射区将有大量的电子向基区扩散，形成的电流为IEN。 从基区向发射区有空穴的扩散运动，形成的电流IEP。
IE= IEN+ IEP 且IEN>>IEP
在基区被复合的电子形成的电流是 IBN。
IC IB
4.共射极电流放大系数β
1
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2.1.3 伏安特性曲线
输入特性曲线 iB=f(uBE) uCE=常数
iB/μA 80
60
uCE=0
40
uCE≥1V
20
iC
饱和 区
IB4
0 0.2 0.4 0.6 0.8 uBE/V
放 IB3
大 IB2
区 IB1
输出特性曲线 iC=f(uCE) iB=常数
当uCE≥1V时， uCB= uCE-uBE>0，集电结已进入反偏状态，开始收集电子， 且基区复合减少，IC / IB 增大，特性曲线将向右稍微移动一些。
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2.输出特性曲线 iC=f(uCE) iB=常数
分为三个区域: 饱和区：发射结正偏，集电结正偏 截止区：发射结反偏，集电结反偏
2.1 双极型晶体管及其放大电路
4. 三种组态
双极型晶体管有三个电极，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。这种接法也称三种组态。
共发射极接法，发射极作为公共电极； 共集电极接法，集电极作为公共电极; 共基极接法，基极作为公共电极。
2.1 双极型晶体管及其放大电路
IE =IC+IB
2.1 双极型晶体管及其放大电路
3.推导共基极电流放大系数α
发射极电流IE 控制集电极电流IC的关系，用共基极电流放大系数系数α表示。
ICN / IE
IC ICN ICBO
IC IE ICBO (IC IB ) ICBO
IC
1
IB
1
1
I CBO
IC IB (1 )ICBO
2.1 双极型晶体管及其放大电路
2.1.1 结构与类型 2.1.2 电流放大原理 2.1.3 特性曲线 2.1.4 主要参数 2.1.5 光电三极管及其应用
微观粒子的运动 有哪些宏观上的表现？
半导体晶体管有两大类型
一是双极型半导体三极管 二是场效应半导体三极管
两种载流子均参与 导电的半导体器件
仅由多子参与导 电的半导体器件
e-b间的PN结称为发射结
c-b间的PN结为集电结
中间部分电极为基极， 用B或b表示
2.1 双极型晶体管及其放大电路
内部结构特点： ①发射区的掺杂浓度最大，基区的掺杂浓度最小。 ②集电区的面积比发射区的面积大，它们并不对称。 ③基区要制造得很薄，其厚度一般在几个微米至几十个微米。
外部结构特点： 放大工作状态：发射结加正向电压，集电结加反向电压。
IB=0
0
uCE
截止 区
2.1 双极型晶体管及其放大电路
1.输入特性曲线 iB=f(uBE) uCE=常数
iB/μA 80
60 uCE=0
40
uCE≥1V
20
uCE=0V时，相当于发射结与集电结并联，
0 0.2 0.4 0.6 0.8 uBE/V
相当于两个并联的PN结，其输入特性曲线与PN结的伏安特性相似。
②U1=3.2V，U2=3V，U3=15V； 是锗NPN管，UC=15V＞UB=3.2V＞UE=3V ③U1=6.5V，U2=14.3V，U3=15V； 是硅PNP管，UE=15V＞UB=14.3V＞UC=6.5V ④U1=8V，U2=14.8V，U3=15V。 是锗PNP管，UE=15V＞UB=14.8V＞UC=8V 1. 三极管工作在放大区时， 如果是NPN管，UC＞UB＞UE，如果是PNP管，UE＞UB＞UC。 2. 如果两个电极之差有0.7V的特征值时，说明是硅管，且这两个电极分别是发 射极和基极；另一个就是集电极。 如果两个电极之差有0.2V时，说明是锗管，且这两个电极分别是发射极和基极。 另一个就是集电极。
iC
饱和 区
IB4
放大区：发射结正偏，集电结反偏
放 IB3
大 IB2
如何解释饱和区曲线陡直？
区 IB1
IB=0
如何解释在放大区曲线近似与横轴平行？
0
uCE
截止 区
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饱和区：发射结正偏，集电结正偏
3. 如何判断三个工作区域？ 截止区：发射结反偏，集电结反偏
1. 三极管工作在放大区时，
饱和 区 放 大 区
IB4 IB3 IB2 IB1
截止 区
IB=0 uCE
2.1 双极型晶体管及其放大电路
【例2.1.1】放大电路中，测得几个三极管三个电极电位分别为下列各组数据， 判断它们是PNP型还是NPN型？是硅管还是锗管？并确定E、B、C三个电极。
①U1=3.3V，U2=2.6V，U3=15V； 是硅NPN管，UC=15V＞UB=3.3V＞UE=2.6V
IEN>> IBN ICN>>IBN
2.1 双极型晶体管及其放大电路
2. 集电结反偏
发射区扩散过来的没有被复合的多子继续进入集电区，形成集电极电流ICN。 集电区的少子和基区的少子形成漂移电流ICBO。
IB=IEP+ IBN－ICBO IEN=ICN+ IBN IC=ICN+ ICBO
IE=IEP+IEN=IEP+ICN+IBN =(ICN+ICBO)+(IBN+IEP－ICBO)
放大区：发射结正偏，集电结反偏
如果是NPN管，UC＞UB＞UE，如果是PNP管，UE＞UB＞UC。
iC
2. 如果两个电极之差有0.7V的特征值时，说明是硅管， 且这两个电极分别是发射极和基极；另一个就是集电极。
3. 如果两个电极之差有0.2V时，说明是锗管，
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且这两个电极分别是发射极和基极。另一个就是集电极。
2.1 双极型晶体管及其放大电路
1. 类型：
①按制作材料，分为硅管和锗管。 ②按结构类型，分为NPN管和PNP管。 ③按功率的大小，分为小功率、中功率和大功率管。 ④按其工作频率的不同，分为低频、中频和高频管。
⑤按工作状态，分为放大管和开关管。
EB C
集电极
2.1 双极型晶体管及其放大电路
半导体三极管图片