§1.3晶體三極管2025/4/281一、晶體管的結(jié)構(gòu)和符號(hào)二、晶體管的工作原理三、晶體管的共射特性曲線四、溫度對(duì)晶體管特性的影響五、主要參數(shù)晶體管又稱半導(dǎo)體三極管晶體管是最重要的一種半導(dǎo)體器件之一，它的放大作用和開(kāi)關(guān)作用，促使了電子技術(shù)的飛躍。2025/4/282晶體管圖片2025/4/2832025/4/284

一、晶體管的結(jié)構(gòu)和符號(hào)2025/4/285多子濃度高多子濃度很低，且很薄面積大晶體管有三個(gè)極、三個(gè)區(qū)、兩個(gè)PN結(jié)。小功率管中功率管大功率管為什么有孔？(2)根據(jù)使用的半導(dǎo)體材料分為:硅管和鍺管(1)根據(jù)結(jié)構(gòu)分為:NPN型和PNP型晶體管的主要類型2025/4/286NNP發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)發(fā)射極E(e)集電極C(c)發(fā)射結(jié)JE集電結(jié)JC基極B(b)NPN型晶體管結(jié)構(gòu)示意圖1.NPN型晶體管結(jié)構(gòu)示意圖和符號(hào)2025/4/287NPN型晶體管符號(hào)B(b)E(e)TC(c)NNP發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)發(fā)射極E(e)集電極C(c)發(fā)射結(jié)JE集電結(jié)JC基極B(b)2025/4/2882.PNP型晶體管結(jié)構(gòu)示意圖和符號(hào)符號(hào)B(b)E(e)TC(c)E(e)發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)PPNC(c)B(b)JEJC結(jié)構(gòu)示意圖2025/4/289集電區(qū)EBC發(fā)射區(qū)基區(qū)(1)發(fā)射區(qū)小，摻雜濃度高。3.晶體管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（具有放大作用的內(nèi)部條件）平面型晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖2025/4/2810(2)集電區(qū)面積大。(3)基區(qū)摻雜濃度很低，且很薄。集電區(qū)EBC發(fā)射區(qū)基區(qū)2025/4/2811二、晶體管的工作原理以NPN型三極管為例討論cNNPebbec表面看三極管若實(shí)現(xiàn)放大，必須從三極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部所加電源的極性來(lái)保證。不具備放大作用2025/4/28122025/4/2813三極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)要求：NNPebcNNNPPP

1.發(fā)射區(qū)高摻雜。

2.基區(qū)做得很薄。通常只有幾微米到幾十微米，而且摻雜較少。

三極管放大的外部條件：外加電源的極性應(yīng)使發(fā)射結(jié)處于正向偏置狀態(tài)，而集電結(jié)處于反向偏置狀態(tài)。3.集電結(jié)面積大。2025/4/2814becRcRb(一)晶體管內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)IEIB發(fā)射結(jié)加正向電壓，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成發(fā)射極電流發(fā)射區(qū)的電子越過(guò)發(fā)射結(jié)擴(kuò)散到基區(qū)，基區(qū)的空穴擴(kuò)散到發(fā)射區(qū)—形成發(fā)射極電流

IE

(基區(qū)多子數(shù)目較少，空穴電流可忽略)。2.擴(kuò)散到基區(qū)的自由電子與空穴的復(fù)合運(yùn)動(dòng)形成基極電流

電子到達(dá)基區(qū)，少數(shù)與空穴復(fù)合形成基極電流Ibn，復(fù)合掉的空穴由VBB

補(bǔ)充。多數(shù)電子在基區(qū)繼續(xù)擴(kuò)散，到達(dá)集電結(jié)的一側(cè)。晶體管內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)2025/4/2815becIEIBRcRb3.集電結(jié)加反向電壓，漂移運(yùn)動(dòng)形成集電極電流Ic

集電結(jié)反偏，有利于收集基區(qū)擴(kuò)散過(guò)來(lái)的電子而形成集電極電流

Icn。其能量來(lái)自外接電源VCC

。IC另外，集電區(qū)和基區(qū)的少子在外電場(chǎng)的作用下將進(jìn)行漂移運(yùn)動(dòng)而形成反向飽和電流，用ICBO表示。ICBO晶體管內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)2025/4/2816beceRcRb(二)晶體管的電流分配關(guān)系IEpICBOIEICIBIEnIBnICnIC=ICn+ICBOIE=ICn+IBn+IEp

=IEn+IEpIB=IEP+IBN－ICBOIE=IC+IB晶體管內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)與外部電流2025/4/2817（三）晶體管的共射電流放大系數(shù)整理可得：ICBO稱反向飽和電流ICEO稱穿透電流1、共射直流電流放大系數(shù)2、共射交流電流放大系數(shù)VCCRb+VBBC1TICIBC2Rc+共發(fā)射極接法2025/4/28183、共基直流電流放大系數(shù)或4、共基交流電流放大系數(shù)直流參數(shù)與交流參數(shù)

、

的含義是不同的，但是，對(duì)于大多數(shù)三極管來(lái)說(shuō)，

與，

與的數(shù)值卻差別不大，計(jì)算中，可不將它們嚴(yán)格區(qū)分。5.

與

的關(guān)系ICIE+C2+C1VEEReVCCRc共基極接法2025/4/2819三、晶體管的共射特性曲線

iB=f(uBE)

UCE=const(2)當(dāng)uCE≥1V時(shí)，uCB=uCE

-uBE>0，集電結(jié)已進(jìn)入反偏狀態(tài)，開(kāi)始收集電子，基區(qū)復(fù)合減少，在同樣的uBE下IB減小，特性曲線右移。(1)當(dāng)uCE=0V時(shí)，相當(dāng)于發(fā)射結(jié)的正向伏安特性曲線。一.輸入特性曲線+-bce共射極放大電路UBBUCCuBEiCiB+-uCEuCE=0VuBE

/VuCE=0VuCE

1VuBE

/V2025/4/2820飽和區(qū)：iC明顯受uCE控制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)，一般uCE＜0.7V(硅管)。此時(shí)，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏或反偏電壓很小。iC=f(uCE)

IB=const二、輸出特性曲線輸出特性曲線的三個(gè)區(qū)域:截止區(qū)：iC接近零的區(qū)域，相當(dāng)iB=0的曲線的下方。此時(shí)，uBE小于死區(qū)電壓，集電結(jié)反偏。放大區(qū)：iC平行于uCE軸的區(qū)域，曲線基本平行等距。此時(shí)，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。2025/4/2821三極管的參數(shù)分為三大類:

直流參數(shù)、交流參數(shù)、極限參數(shù)一、直流參數(shù)1.共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)=（IC－ICEO）/IB≈IC/IB

vCE=const四、晶體管的主要參數(shù)2.共基直流電流放大系數(shù)3.集電極基極間反向飽和電流ICBO集電極發(fā)射極間的反向飽和電流ICEOICEO=（1+）ICBO2025/4/2822二、交流參數(shù)1.共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)

=

iC/

iB

UCE=const2.

共基極交流電流放大系數(shù)α

α=

iC/

iE

UCB=const3.特征頻率fT

值下降到1的信號(hào)頻率2025/4/28231.最大集電極耗散功率PCM

PCM=iCuCE

三、極限參數(shù)2.最大集電極電流ICM3.

反向擊穿電壓

UCBO——發(fā)射極開(kāi)路時(shí)的集電結(jié)反 向擊穿電壓。UEBO——集電極開(kāi)路時(shí)發(fā)射結(jié)的反 向擊穿電壓。

UCEO——基極開(kāi)路時(shí)集電極和發(fā)射極間的擊穿電壓。幾個(gè)擊穿電壓有如下關(guān)系

UCBO＞UCEO＞UEBO2025/4/2824

由PCM、ICM和UCEO在輸出特性曲線上可以確定過(guò)損耗區(qū)、過(guò)電流區(qū)和擊穿區(qū)。

輸出特性曲線上的過(guò)損耗區(qū)和擊穿區(qū)

PCM=iCuCE

U(BR)CEOUCE/V2025/4/2825五、溫度對(duì)晶體管特性及參數(shù)的影響一、溫度對(duì)ICBO的影響溫度每升高100C，ICBO增加約一倍。反之，當(dāng)溫度降低時(shí)ICBO減少。硅管的ICBO比鍺管的小得多。二、溫度對(duì)輸入特性的影響溫度升高時(shí)正向特性左移，反之右移60402000.40.8I/mAU/V溫度對(duì)輸入特性的影響200600三、溫度對(duì)輸出特性的影響溫度升高將導(dǎo)致IC

增大iCuCEOiB200600溫度對(duì)輸出特性的影響2025/4/2826三極管工作狀態(tài)的判斷[例1]：測(cè)量某NPN型BJT各電極對(duì)地的電壓值如下，試判別管子工作在什么區(qū)域？（1）

VC

＝6V

VB

＝0.7V

VE

＝0V（2）VC

＝6V

VB

＝4V

VE

＝3.6V（3）VC

＝3.6V

VB

＝4V

VE

＝3.4V解：原則：正偏反偏反偏集電結(jié)正偏正偏反偏發(fā)射結(jié)飽和放大截止對(duì)NPN管而言，放大時(shí)VC

＞VB

＞VE

對(duì)PNP管而言，放大時(shí)VC

＜VB

＜VE

（1）放大區(qū)（2）截止區(qū)（3）飽和區(qū)2025/4/2827例[2]：測(cè)得工作在放大電路中幾個(gè)晶體管三個(gè)電極的電位U1、U2、U3分別為：

（1）U1=3.5V、U2=2.8V、U3=12V

（2）U1=3V、U2=2.8V、U3=12V

（3）U1=6V、U2=11.3V、U3=12V

（4）U1=6V、U2=11.8V、U3=12V判斷它們是NPN型還是PNP型？是硅管還是鍺管？并確定e、b、c。（1）U1b、U2e、U3cNPN硅（2）U1b、U2e、U3cNPN鍺（3）U1c、U2b、U3ePNP硅（4）U1c、U2b、U3ePNP鍺原則：先求UBE，若等于0.6-0.7V，為硅管；若等于0.2-0.3V，為鍺管。發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。

NPN管UBE＞0，UBC＜0，即UC

＞UB

＞UE

。

PNP管UBE＜0，UBC＜0，即UC

＜UB

＜UE

。解：2025/4/2828六、光電三極管一、等效電路、符號(hào)二、光電三極管的輸出特性曲線ceceiCuCEO光電三極管的輸出特性E1E2E3E4E＝0討論一2025/4/2829由圖示特性求出PCM、ICM、U（BR）CEO

、β。2.7uCE=1V時(shí)的iC就是ICMU（BR）CEO討論二：利用Multisim測(cè)試晶體管的輸出特性2025/4/2830討論三2025/4/2831利用Multisim分析圖示電路在V2小于何值時(shí)晶體管截止、大于何值時(shí)晶體管飽和。

以V2作為輸入、以節(jié)點(diǎn)1作為輸出，采用直流掃描的方法可得！約小于0.5V時(shí)截止約大于1V時(shí)飽和

描述輸出電壓與輸出電壓之間函數(shù)關(guān)系的曲線，稱為電壓傳輸特性。2025/4/2832復(fù)習(xí)1.BJT放大電路三個(gè)電流關(guān)系？IE=IC+IB2.BJT的輸入、輸出特性曲線？uCE=0VuCE

1VuBE

/V3.BJT工作狀態(tài)如何判斷？本章作業(yè)1.31.41.91.122025/4/28332025/4/2834小結(jié)第1

章2025/4/2835一、兩種半導(dǎo)體和兩種載流子兩種載流子的運(yùn)動(dòng)電子空穴兩種半導(dǎo)體N型(多電子)P型(多空穴)二、二極管1.特性—單向?qū)щ娬螂娮栊?理想為0)，反向電阻大(

)。2025/4/2836iDO

uDU(BR)IFURM2.主要參數(shù)正向—最大平均電流IF反向—最大反向工作電壓U(BR)(超過(guò)則擊穿)反向飽和電流IR(IS)(受溫度影響)IS2025/4/28373.二極管的等效模型理想模型(大信號(hào)狀態(tài)采用)uDiD正偏導(dǎo)通電壓降為零相當(dāng)于理想開(kāi)關(guān)閉合反偏截止電流為零相當(dāng)于理想開(kāi)關(guān)斷開(kāi)恒壓降模型UD(on)正偏電壓

UD(on)

時(shí)導(dǎo)通等效為恒壓源UD(on)否則截止，相當(dāng)于二極管支路斷開(kāi)UD(on)=(0.6

0.8)V估算時(shí)取0.7V硅管：鍺管：(0.1

0.3)V0.2V折線近似模型相當(dāng)于有內(nèi)阻的恒壓源UD(on)2025/4/28384.二極管的分析方法圖解法微變等效電路法5.特殊二極管工作條件主要用途穩(wěn)壓二極管反偏穩(wěn)壓發(fā)光二極管正偏發(fā)光光電二極管反偏光電轉(zhuǎn)換2025/4/2839三、晶體三極管晶體三極管1.形式與結(jié)構(gòu)NPNPNP三區(qū)、三極、兩結(jié)2.特點(diǎn)基極電流控制集電極電流并實(shí)現(xiàn)放大2025/4/2840放大條件內(nèi)因：發(fā)射區(qū)載流子濃度高、

基區(qū)薄、集電區(qū)面積大外因：發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏3.電流關(guān)系IE=IC+IBIC=

IB+ICEO

IE=(1+

)

IB+ICEOIE=IC+IBIC=

IB

IE=(1+)

IB

2025/4/28414.特性iC

/mAuCE

/V100μA80μA60μA40μA20μAIB=0O369124321O0.40.8iB

/

AuBE/V60402080死區(qū)電壓(Uth)：0.5V(硅管)0.1V(鍺管)工作電壓(UBE(on))

：0.6

0.8V取0.7V

(硅管)0.2

0.3V取0.3V

(鍺管)飽和區(qū)截止區(qū)2025/4/2842iC

/mAuCE

/V100μA80μA60μA40μA20μAIB=