N1第三节 双极型三极管

电子在基区中复合扩散。
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 。
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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。
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
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 :集电极电流过大， β减小。 b. 集电极最大允许耗散功率 PCM
iC/mA iCuCE=PCM
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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
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。
PNP型
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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：面积大 发射极
三个电极 基极
集电结
集电区 基区
e
b
base 基极 b
发射结 c
发射区
发射极 e
集电极 两个PN结
发射结
c
b e
emitter
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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
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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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，
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
NPN型三极管的结构和符号
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集电结
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第三节
双极型三极管
二、三极管放大的原理
（发射结正偏） uBE U on 放大的条件 （集电结反偏） uCB 0，即 uCE uBE
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
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
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β=
α 1-α
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第三节
双极型三极管
四、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。
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。
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第三节
双极型三极管
三、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
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
集基反向击穿电压 U(BR)CBO
O
U(BR)CEO
三极管的安全工作区
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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。
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第三节
双极型三极管
2. 输出特性 iC=f(uCE)
iB=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：
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
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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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第三节
双极型三极管
课堂练习
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可调换 VBB 极性。
或将VT更换为PNP型。
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第三节
双极型三极管
Rc 2k
则 ICS =
iC
VT β=50 VCC 10V
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
Rc
VT + VCC ui
Rc VT + VCC
ui
VBB
Rb
Rb
uO
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uO
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VBB
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
(-)
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第三节
双极型三极管
六、三极管的三个工作区域
状态 截止 放大 饱和
uBE ＜Uon ≥ Uon ≥ Uon
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 。
c IC
(+)
UCE
(+)
b
IB
(+)
电流实际方向与规定方向一致，
UCE
IE
(-)
UBE (-)
(+)
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”。
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。
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第三节
双极型三极管
五、温度对晶体管特性的影响
T (℃) I CEO uBE不变时iB ，即iB不变时uBE
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
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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 电结正偏， 三极管工作在饱和区。
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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