晶体管工作原理.ppt

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1、上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础2.1 晶体管晶体管晶体管又称半导体三极管晶体管又称半导体三极管晶体管是最重要的一种半导体器件之一，它的放晶体管是最重要的一种半导体器件之一，它的放大作用和开关作用，促使了电子技术的飞跃。大作用和开关作用，促使了电子技术的飞跃。2 晶体管及放大电路基础晶体管及放大电路基础上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础晶体管图片晶体管图片上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础2.1.1 晶体管的结构晶体管的结构1. . NPN型晶体管结构示意图和符号型晶体管

2、结构示意图和符号(2) 根据使用的半导体材料分为根据使用的半导体材料分为: : 硅管和锗管硅管和锗管 (1) 根据结构分为根据结构分为: NPN型和型和PNP型型晶体管的主要类型晶体管的主要类型上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础NNP发射区发射区集电区集电区基区基区发射极发射极E(e)集电极集电极C(c)发射结发射结JE集电结集电结JC基极基极B(b)NPN型型晶体管晶体管结构示意图结构示意图上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础NPN型型晶体管晶体管符号符号B (b)E(e)TC(c)NNP发射区发射区集电区集电区基区基区发射极发射极E(e)集电极集电

3、极C(c)发射结发射结JE集电结集电结JC基极基极B(b)上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础2. PNP型晶体管结构示意图和符号型晶体管结构示意图和符号符号符号B (b)E(e)TC(c)E(e)发射区发射区集电区集电区基区基区PPNC(c)B(b)JEJC结构示意图结构示意图上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础集电区集电区EBC发射区发射区基区基区(1) 发射区小，掺杂浓度高发射区小，掺杂浓度高。3. 晶体晶体管的内部结构特点（具有放大作用的内部条件）管的内部结构特点（具有放大作用的内部条件）平面型晶平面型晶体管的结体管的结构示意图构示意图上页上页下

4、页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(2) 集电区面积大。集电区面积大。(3) 基区掺杂浓度很低，且很薄。基区掺杂浓度很低，且很薄。集电区集电区EBC发射区发射区基区基区上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础2.1.2 晶体管的工作原理（以晶体管的工作原理（以NPN型管为例）型管为例）依据两个依据两个PN结的偏置情况结的偏置情况放大状态放大状态饱和状态饱和状态截止状态截止状态倒置状态倒置状态晶体管的工作状态晶体管的工作状态上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础1发射结正向偏置、集电结反向偏置发射结正向偏置、集电结反向偏置放大状态放大状态 原理图原理

5、图电路图电路图EEVERCCVCRCIcN NPBEUCBUEIbeBI+ + +ERCREICIBEU CBUBICCVEEVT上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础 (1) 电流关系电流关系a. 发射区向基区扩散电子发射区向基区扩散电子形成发射极电流形成发射极电流IE发射区向基区扩散电子发射区向基区扩散电子称扩散到基区的发射称扩散到基区的发射区多子为非平衡少子区多子为非平衡少子EEVERCCVCRcN NPBEU CBU EIbe上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础b. 基区向发射区扩散空穴基区向发射区扩散空穴基区向发射区扩散空穴基区向发射区扩散空穴发

6、射区向基区扩散电子发射区向基区扩散电子形成空穴电流形成空穴电流EEVERCCVCRcN NPBEU CBU EIbe上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础因为发射区的掺杂浓度远大于基区浓度，因为发射区的掺杂浓度远大于基区浓度，空穴电流空穴电流可忽略不记。可忽略不记。基区向发射区扩散空穴基区向发射区扩散空穴发射区向基区扩散电子发射区向基区扩散电子EEVERCCVCRcN NPBEU CBU EIbe上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础c. 基区电子的扩散和复合基区电子的扩散和复合非平衡少子在非平衡少子在基区复合，形基区复合，形成基极电流成基极电流IBIB非平

7、衡少子向非平衡少子向集电结扩散集电结扩散EEVERCCVCRcN NPBEU CBU EIbe上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础非平衡少子非平衡少子到达集电区到达集电区d. 集电区收集从发射区扩散过来的电子集电区收集从发射区扩散过来的电子形成发射极电流形成发射极电流ICICIBEEVERCCVCRcN NPBEU CBU EIbe上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础少子漂移形成反少子漂移形成反向饱和电流向饱和电流ICBOe. 集电区、基区少子相互漂移集电区、基区少子相互漂移集电区少子空集电区少子空穴向基区漂移穴向基区漂移ICBO基区少子电子基区少子电子

8、向集电区漂移向集电区漂移ICIBEEVERCCVCRcN NPBEU CBU EIbe上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础晶体管的电流分配关系动画演示晶体管的电流分配关系动画演示上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础发射结回路为输入回路，集电结回路为输出回路。发射结回路为输入回路，集电结回路为输出回路。基极是两个回路的公共端，称这种接法为基极是两个回路的公共端，称这种接法为共基极接法。共基极接法。 输入回路输入回路输出回路输出回路EIERCRCIBEU CBUBICCVEEVT上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础0ECCBO III 定

9、义定义称为共基极直流电流放大系数称为共基极直流电流放大系数 ICBOICIBEEVERCCVCRcN NPBEU CBU EIbe上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础各电极电流之间的关系各电极电流之间的关系CBOECIII IE=IC+IB CBOEB)1(III ICBOICIBEEVERCCVCRcN NPBEU CBU EIbe上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础晶体管共射极接法晶体管共射极接法原理图原理图电路图电路图IBBBVBRCCVCRcN NPBEU CBU EIbeICICBO CEU TCI CEUCRCCVEIBBVBRBEUBI 上

10、页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础0BCCBO III 定义定义为共射极直流电流为共射极直流电流放大系数放大系数IBBBVBRCCVCRcN NPBEU CBU EIbeICICBO CEU 当当UCEUCB时时，集电结正偏，发射结反偏，晶体管，集电结正偏，发射结反偏，晶体管仍工作于放大状态。仍工作于放大状态。上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础各电极电流之间的关系各电极电流之间的关系CEOBCIII CEOBBCE)1(IIIII CBOCEO)1(II ICEO称为穿透电流称为穿透电流IBBBVBRCCVCRcN NPBEU CBU EIbeICIC

11、BO CEU 上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础 1 1或或的关系的关系 由由995. 095. 0 20020 一般情况一般情况上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础 如果如果 UBE 0，那么那么IB 0， IC 0 ，IE 0 当输入回路电压当输入回路电压U BE =UBE+ +UBE那么那么I B =IB+ +IBI C =IC+ +ICI E =IE+ +IE 如果如果 UBE 0，那么那么IB 0， IC 0 ，IE UBEb. IC=IBc. IC与与UCE无关无关饱和区饱和区放大区放大区iB=20A0406080100246801234i

12、C/ mA uCE/ V 上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础NPN管与管与PNP管的区别管的区别iB、uBE、iC、 iE 、uCE的极性二者相反。的极性二者相反。NPN管电路管电路BiBEuCiCEu EiPNP管电路管电路BiBEuCiCEu Ei上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础硅管与锗管的主要区别硅管与锗管的主要区别(3) 锗管的锗管的ICBO比硅管大比硅管大(1) 死区电压约为死区电压约为硅管硅管0 0.5 V锗管锗管0.1 V(2) 导通压降导通压降| |uBE| |约为约为锗管锗管0.3V硅管硅管0 0.7 V上页上页下页下页返回返回模

13、拟电子技术基础模拟电子技术基础2.1.4 晶体管的主要电参数晶体管的主要电参数1. 直流参数直流参数(3) 集电极集电极基极间反向饱和电流基极间反向饱和电流ICBO (1) 共基极直流电流放大系数共基极直流电流放大系数 (2) 共射极直流电流放大系数共射极直流电流放大系数 (4) 集电极集电极发射极间反向饱和电流发射极间反向饱和电流ICEO 上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础2. 交流参数交流参数 (1) 共基极交流电流放大系数共基极交流电流放大系数 值与值与iC的的关系曲线关系曲线(2) 共射极交流电流放大系数共射极交流电流放大系数 iCO上页上页下页下页返回返回模拟电

14、子技术基础模拟电子技术基础3. 极限参数极限参数(4) 集电极最大允许电流集电极最大允许电流ICM(1) 集电极开路时发射极集电极开路时发射极基极间反向击穿基极间反向击穿 电压电压U(BR)EBO (2) 发射极开路时集电极发射极开路时集电极基极间反向击穿基极间反向击穿 电压电压U(BR)EBO (3) 基极开路时集电极基极开路时集电极发射极间反向击穿发射极间反向击穿 电压电压U(BR)EBO 上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础不安全区不安全区iCuCEOU (BR)CEOICM安全区安全区(5) 集电极最大允许功率耗散集电极最大允许功率耗散PCM晶体管的安全工作区晶体管

15、的安全工作区等功耗线等功耗线PC=PCM =uCEiC上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础2.1.5 温度对管子参数的影响温度对管子参数的影响 1对对的影响的影响C/)%15 . 0( T 10)CBO()CBO(002TTTTII 2对对ICBO的影响的影响3对对UBE的影响的影响 C/mV)5 . 22(BE TU4温度升高，管子的死区电压降低。温度升高，管子的死区电压降低。 上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础思思 考考 题题2. .如何用万用表判别晶体管的类型和电极？如何用万用表判别晶体管的类型和电极？3. 晶体管能够放大的内部和外部条件各是什么？晶体管能够放大的内部和外部条件各是什么？1. 晶体管的发射极和集电极是否可以调换使用？晶体管的发射极和集电极是否可以调换使用？4. 晶体管工作在饱和区时，其电流放大系数是否与晶体管工作在饱和区时，其电流放大系数是否与其工作在放大区时相同？其工作在放大区时相同？