半导体器件三极管教程

V UCE
mA IE
+ UCC
+ UBB 晶体管电流放大的实验电路
设 UCC= 6V，改变可变电阻 RB , 则基极电流 IB、 集电极电流 IC 和发射极电流 IE 都发生变化，测量结果 如下表所示。
晶体管电流测量数据
IB / mA
0
0.02 0.04 0.06 0.08 0.10
IC / mA <0.001 0.70 1.50 2.30 3.10 3.95
2. 输出特性 IC f (UCE ) IB 常数
在不同的 IB下，可得出不同的曲线，所以晶体管 的输出特性曲线是一组曲线。
IC/mA 4
3
2
100 µA 80µA 60 µA 40 µA
IC
IB B +
C+ UCE
RB UBE E
+ UCC
1
20 µA
+ UBB
IB =0
共发射极电路
03 6
60 µA
对于硅管, ICEO < 1A。
40 µA
对于锗管, ICEO 约为
20 µA
几十至几百微安。
6
IB
9
截止区
=0
若忽略ICEO： 12UCE/V IC 0, UCE
UCC
(3) 饱和区
发射结和集电结均处于正向偏置，晶体管工作于
饱和状态。
在饱和区，IB IC，
深度饱和时，
IC/mA 4
饱 和
1. 输入特性 IB f (U ) BE UCE常数
特点:非线性
IB/A 80
正常工作时发射结电压 ：
NPN型硅管
60
UCE≥1V
UBE (0.6 ~ 0.7) V
40
PNP型锗管
20
UBE (0.2 ~
0.3)V
0 0.4 0.8 UBE/V
3DG100晶体管的死区电压：
输入特性曲线 硅管0.5V 锗管0.1V
IC = IB ,具有恒流特性。
对 NPN 型管： UBE 约为 0.7V， UCE > UBE。
03 6 9
3DG100晶体管的输出特性曲线
12
UCE/V
(2) 截止区
IB = 0 的曲线以下的区域称为截止区。
IC/mA 4
100 µA
发射结和集电结均 处于反向偏置。
3 2 1
03
80µA
IB = 0 时, IC = ICEO(很小)
3. 晶体管内部载流子的运动规律 C IC
IC = ICE+ICBO ICE IB = IBE− ICBO IBE
IB ICBO ICE
N
ICE与IBE 之比称为共发射
B
P
极电流放大倍数
RB IBE
ICE IC ICBO IC
IBE IB ICBO IB
+
UBB
N
E IE
+ UCC
IE / mA <0.001 0.72 1.54 2.36 3.18 4.05
结论: (1) IE = IB + IC ，符合基尔霍夫定律 (2) IC IB ， IC IE (3) IC IB
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，是CCCS器件。
(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。
测量晶体管特性的实验线路
IC
IB
A
B
RB
+ V UBE
输入回路
mA
C
3DG100
E
+
V UCE
mA IE
输出回路
+ UCC
+ UBB
共发射极电路
发射极是输入回路、输出回路的公共端。
ICBO。
ICBO
N
ICE
基区空穴向
B
发射区的扩散
P
可忽略。
RB
IBE
+
N
进入P 区的电子少 UBB
部分与基区的空穴复
合，形成电流IBE, 多 数扩散到集电结。
E IE
扩散到集电结边缘的 电子在电场作用下以 漂移进越过集电结， 被集电区收集，形成 ICE。
+ UCC
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。
9 12UCE/V
3DG100晶体管的输出特性曲线
2. 输出特性 IC f (UCE ) IB 常数
晶体管有三种工作状态来自百度文库因而输出特性曲线
分为三个工作区。
(1) 放大区
IC/mA 4
3
2.3
2
1.5
1
100 µA
80µA
放 Q2 60 µA 大 Q1 40 µA 区 20 µA
IB =0
发射结处于正向偏置， 集电结处于反向偏置， 晶体管工作于放大状态。
区3
2
100 µA 80µA 60 µA 40 µA
硅管UCES 0.3V， 锗管UCES 0.1V 。
B
IC
TB
N P
IE
N
E
(a) E
发射区
基区 集电区 B 基极
C
C
IB
IC
B
TB
P N
IE
P
E
(b) E
晶体管的结构示意图和符号
(a)NPN型晶体管；
(b)PNP型晶体管
结构特点：
集电区： 面积最大
集电极 C
集电结
N
基极 B
P
N
发射结
E 发射极
基区：最薄， 掺杂浓度最低
发射区：掺 杂浓度最高
14. 5. 2 电流分配和放大原理
IC IB (1 )ICBO IB ICEO
若IB = 0, 则 IC ICEO 集射极穿透电流, 温度ICEO
忽略ICEO ，有 IC IB (常用公式)
14.5.3 特性曲线
晶体管特性曲线即晶体管各电极电压与电流的 关系曲线，是晶体管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。 研究特性曲线的目的：
1. 晶体管放大的外部条件 发射结正偏、集电结反偏
从电位的角度看：
C
NPN
发射结正偏 集电结反偏
VB>VE VC>VB
N
B
P
RC
PNP 发射结正偏 VB<VE
RB
N
+ UBB E
+ UCC
集电结反偏 VC<VB
2. 各电极电流关系及电流放大作用
IC
mA
IB
C
A
B 3DG100
RB
+ V UBE
E
+
(4) 要使晶体管起放大作用，发射结必须正向偏置， 集电结必须反向偏置。
IC
IB +
B
C + T UCE
E
UBE
IE
IB +
B
IC
C+ T UCE
UBE
E
IE
电流方向和发射结与集电结的极性
(a) NPN 型晶体管；
(b) PNP 型晶体管
3.晶体管内部载流子的运动规律
集电结反偏，有少
C
子形成的反向电流
14.5 双极型晶体管（三极管）
14.5.1 基本结
构
B
E
SiO2保护膜
P型硅 N型硅 N型硅
E
P
B N型锗
铟球
P 铟球
C
(a) 平面型
C
(b) 合金型
常见晶体管的外形图
双极型晶体管
发射结 集电结
发射极
E
N PN
发射结 集电结
集电极 发射极
C
E
P NP
集电极 C
发射区 基区 集电区 B
基极
C
C
IB