1、1.3 晶體三極管,一、晶體管的結(jié)構(gòu)和符號(hào) 二、晶體管的放大原理 三、晶體管的共射輸入特性和輸出特性 四、溫度對(duì)晶體管特性的影響 五、主要參數(shù) 六、光電三極管 七、晶閥管,一、晶體管的結(jié)構(gòu)和符號(hào),NPN型晶體管,集電區(qū),集電結(jié),基區(qū),發(fā)射結(jié),發(fā)射區(qū),集電極 c,基極 b,發(fā)射極 e,PNP型晶體管,集電區(qū),集電結(jié),基區(qū),發(fā)射結(jié),發(fā)射區(qū),集電極 c,發(fā)射極 e,基極 b,二、晶體管的放大原理,三極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)要求：,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

2、電結(jié)面積大。,擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成發(fā)射極電流IE，復(fù)合運(yùn)動(dòng)形成基極電流IB，漂移運(yùn)動(dòng)形成集電極電流IC。,晶體管內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng),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),3.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 Ic

3、n。 其能量來(lái)自外接電源 VCC 。,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。,晶體管內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng),二、晶體管的電流分配關(guān)系,IEp,ICBO,IE,IC,IB,IEn,IBn,ICn,圖1.3.4晶體管內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)與外部電流,IE擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成的電流 IB復(fù)合運(yùn)動(dòng)形成的電流 IC漂移運(yùn)動(dòng)形成的電流,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),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)，直流和交流的數(shù)值卻差別不大，計(jì)算中，可不將它們嚴(yán)格區(qū)分。

4、,2、共射交流電流放大系數(shù),3、共基直流電流放大系數(shù),或,4、共基交流電流放大系數(shù),5. 的關(guān)系,共射BJT工作在正向作用區(qū)的大信號(hào)特性方程,EbersMoll模型：（主要用于EDA計(jì)算）,埃伯爾斯莫爾模型,埃伯爾斯莫爾模型是三極管通用模型，它適用于任何工作模式。,式中： F表示共基極正向電流傳輸系數(shù)； R表示共基極反向電流傳輸系數(shù)；,埃伯爾斯莫爾模型,二極管的伏安特性,三、晶體管的共射輸入特性和輸出特性,iB=f(uBE) UCE=const,(2) 當(dāng)uCE1V時(shí)， uCB= uCE - uBE0，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

5、。,(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。,1. 輸入特性曲線,iC=f(uCE) IB=const,2、輸出特性曲線,輸出特性曲線的三個(gè)區(qū)域:,放大區(qū)： 條件：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏 特點(diǎn)：iC的大小不受uCE的影響，只受 IB的控制。 如何根據(jù)曲線獲得 值,輸出特性曲線的三個(gè)區(qū)域:,截止區(qū)： 條件：發(fā)射結(jié)反偏（不導(dǎo)通），集電結(jié)反偏 特點(diǎn)： iC 電流趨近于0。 等效模型：相當(dāng)于開(kāi)關(guān)斷開(kāi),輸出特性曲線的三個(gè)區(qū)域:,飽和區(qū)： 條件：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏 特點(diǎn)： iB 、iC 大到一定數(shù)值后三極管進(jìn)入該區(qū)域，UCE電壓的數(shù)值較小。 等效模型,討論,為什么UCE 增大曲線右移

6、？ 為什么UCE增大到一定值曲線右移就不明顯了？ 為什么uCE 較小時(shí)iC 隨uCE 變化很大？為什么進(jìn)入放大狀態(tài)曲線幾乎是橫軸的平行線？,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),1、直流參數(shù),1.共發(fā)射極直流電流放大系數(shù),=（ICICEO）/IBIC / 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ICEO,ICEO=（1+ ）ICBO,2、交流參數(shù),1.共發(fā)射極交流電流放大系數(shù) =iC/iBUCE=const,2. 共基極交流電流放大系數(shù) =iC/iE UCB=const,3.特

7、征頻率 fT,值下降到1的信號(hào)頻率,1.最大集電極耗散功率PCM,PCM= iCuCE,3、 極限參數(shù),2.最大集電極電流ICM,3. 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。, U EBO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 UCBOUCEOUEBO,五溫度對(duì)晶體管特性及參數(shù)的影響,1、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。,2、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,3、溫度對(duì)輸出特性的

8、影響,溫度升高將導(dǎo)致 IC 增大,溫度對(duì)輸出特性的影響,二極管伏安特性曲線反映的特征,T（）在電流不變情況下管壓降u反向飽和電流IS，U(BR) T（）正向特性左移，反向特性下移,六光電三極管,1、等效電路、符號(hào),2、光電三極管的輸出特性曲線,光電二極管,例1某放大電路中BJT三個(gè)電極的電流如圖所示。 IA-2mA,IB-0.04mA,IC+2.04mA,試判斷管腳、管型。,解：電流判斷法。 電流的正方向和KCL。IE=IB+ IC,A,B,C,IA,IB,IC,C為發(fā)射極 B為基極 A為集電極。 管型為NPN管。,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： （

9、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）U1 b、U2 e、U3 c NPN 硅 （2）U1 b、U2 e、U3 c NPN 鍺 （3）U1 c、U2 b、U3 e PNP 硅 （4）U1 c、U2 b、U3 e PNP 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UBE0， UBC0，即U

10、C UB UE 。 PNP管UBE0， UBC0，即UC UB UE 。,解：,復(fù)習(xí),1.BJT放大電路三個(gè) 電流關(guān)系 ？,2.BJT的輸入、輸出特性曲線？,3.BJT工作狀態(tài)如何判斷？,七晶閘管,1、結(jié)構(gòu)和等效模型,圖 1.5.5晶閘管的結(jié)構(gòu)和符號(hào),C,C,C,陽(yáng)極,陰極,控制極,2、工作原理,圖 1.5.6,1. 控制極不加電壓，無(wú)論在陽(yáng)極與陰極之間加正向或反向電壓，晶閘管都不導(dǎo)通。,稱為阻斷,2. 控制極與陰極間加正向電壓，陽(yáng)極與陰極之間加正向電壓，晶閘管導(dǎo)通。,IG,1 2IG,1IG,圖 1.5.5,C,C,結(jié)論：,晶閘管由阻斷變?yōu)閷?dǎo)通的條件是在陽(yáng)極和陰極之間加正向電壓時(shí)，再在控制極加一個(gè)正的觸發(fā)脈沖； 晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)樽钄嗟臈l件是減小陽(yáng)極電流 IA ，或改變A-C電壓極性的方法實(shí)現(xiàn)。 晶閘管導(dǎo)通后，管壓降很小，約為 0.61.2 V 左右。,3、晶閘管的伏安特性,1. 伏安特性,UBO,A,B,C,IH,IG= 0,正向阻斷特性：當(dāng) IG= 0 ，而陽(yáng)極電壓不超過(guò)一定值時(shí)，管子處于阻斷狀態(tài)。,UBO 正向轉(zhuǎn)折電壓,正向?qū)ㄌ匦裕汗茏訉?dǎo)通后，伏安特性與二極管的正向特性相似。,IH 維持電流,當(dāng)控制極電流 IG 0 時(shí)， 使晶閘管由阻斷變?yōu)?/p>