2.2三极管讲解

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
3
基本元件--三极管
放大原理：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。
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：
C 集电结反偏
放 大
可靠截止，常使 UBE 0， 1.5
区
截止时集电结也处于反向偏 1
置(UBC < 0)，此时, IC 0 ，
UCE UCC 。
O
3
6
(3) 饱和区
截止区
100 µA 80 µA 60 µA 40 µA 20 µA IB = 0 UCE /V
9 12
当 UCE < UBE 时， 集电结处于正向偏置(UBC > 0)，晶体 管工作于饱和状态。在饱和区，IC 和 IB 不成正比。此时，发 射结也处于正向偏置，UCE 0 ， IC UCC/RC 。
NPN
发射结正偏 VB>VE
B
N
P
RC
集电结反偏 VC>VB
N RB
PNP 发射结正偏 VB<VE
E EB
EC
集电结反偏 VC<VB 发射结正偏
4
基本元件--三极管
晶体管的放大原理和电流分配（实验角度分析） ：实验电路采用共发射极接法，发射极是基极电路和集电极电路 的公共端。实验中用的是 NPN 型管，为了使晶体管具有放大作
基本元件--三极管
基本结构
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
1
基本元件--三极管 晶体三极管样图
2
基本元件--三极管
结构特点：
集电区： 面积最大
集电极 C
集电结
N
基极 B
用集， 电电结源加反EB向和电E压C (的反极向性偏必置须)。使发射结上加正向电压(正向偏IC置)，
mA
IB
C
设 EC = 6 V，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：
A
RB
B 3DG10
+ V UBE
0E
+
V UCE
mA IE
对于 PNP 型三极管应满足:
UEB > 0 UCB < 0 即 VC < VB < VE
特性曲线
1. 输入特性曲线
IB / A
80
输入特性曲线是指当集 —射极电压 UCE为常数时，输入电路(基极电路)中，60 基极电流 IB 与基—射极电压 UBE 之间的 40 关系曲线 I B = f (UBE)。
(a)放大
IC 0
IB = 0
UBC <
+ +
0 +
UCE
UCC
UBE 0
IB
UBC > 0
IC
UCC RC
+
+ +
UCE 0
UBE > 0
(b)截止
(c)饱和
11
基本元件--三极管-各电极的电流关系
三种组态 双极型三极管有三个电极，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。三种接法也称三种组态， 见下图
IC 2.30 1.50 0.80 40
IB 0.06 0.04 0.02
式中， 称为动态电流(交流)放大系数
6
(3)当 IB = 0(将基极开路)时，IC = ICEO，表中 ICEO < 0.001 mA = 1 A。
(4)要使晶体管起放大作用，发射结必须正向偏置，发射 区才可向基区发射电子；而集电结必须反向偏置，集电区才可 收集从发射区发射过来的电子。
EC
EB 基极电路
集电极电路 5
晶体管电流测量数据
IB/mA IC/mA IE/mA
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 < 0.001 0.70 1.50 2.30 3.10 3.95 < 0.001 0.72 1.54 2.36 3.18 4.05
结论：(1) IE IC IB 符合基尔霍夫定律
O
80µA
60 µA
放
40 µA
大
20 µA
区 IB =0 UCE /V
3
6
9
9
(2) 截止区
IC / mA
IB = 0 的曲线以下的区 4 饱和区
域称为截止区。IB = 0 时, IC
= ICEO(很小)。对 NPN 型硅 3
管，当UBE < 0.5 V 时，即已 开始截止，但为了使晶体管
2.3 2
(2) IC 和 IE 比 IB 大得多。从第三列和第四列的数据可得
IC 1.50 37.5,
IB 0.04
IC 2.30 38.3
IB 0.06
这就是晶体管的电流放大作用。 称为共发射极静态
电流(直流)放大系数。电流放大作用还体现在基极电流的
少量变化 IB 可以引起集电极电流较大的变化 IC 。
UCE ≥ 1V
晶体管的输入特性也有一段死区， 20
只有在发射结外加电压大于死区电压
时，才会产生 IB。
O
0.4 0.8 UBE / V
3DG100
8
2. 输出特性曲线
输出特性曲线是指当基极电流 IB 为常数时，输出电路(集电极电路)
中集电极电流 IC 与集—射极电压 UCE 之间的关系曲线 IC = f (UCE)。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。
晶体管有三种工作状态，因而 输出特性分为三个工作区
(1) 放大区
IC / mA
4 饱和区
100 µA
输出特性曲线的近于水 3
平部分是放大区。在放大
2.3
区，IC IB 。放大区也
2
称为线性区，因为IC和IB成 1.5
正比的关系。对NPN型管 而言，应使UBE>0，UBC<0，
1
此时，UCE>UBE。
下图给出了起放大作用时 NPN 型和 PNP 型晶体管中电 流实际方向和发射结与集电结的实际极性。
IC
IB B C +
+
T UCE
UBE E
百度文库 IE
IC
IB B +
C+ T UCE E
UBE
IE
NPN 型晶体管
PNP 型晶体管
7
对于 NPN 型三极管应满足:
UBE > 0 UBC < 0 即 VC > VB > VE
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当晶体管饱和时， UCE 0，发射极与集电极之间如同一 个开关的接通，其间电阻很小；当晶体管截止时，IC 0 ，发 射极与集电极之间如同一个开关的断开，其间电阻很大，可 见，晶体管除了有放大作用外，还有开关作用。
晶体管的三种工作状态如下图所示
IC
IB
UBC < 0 +
+ +
UCE
UBE > 0