常用半导体器件313三极管.ppt

模拟电子技术基础模拟电子技术基础信息科学与工程学院信息科学与工程学院·基础电子教研室基础电子教研室1 – 3 - 2内容回顾内容回顾半导体二极管：半导体二极管：1、二极管的符号、二极管的符号：：DD1 – 3 - 32、伏安特性、伏安特性UI 导通压降导通压降: : 二极管导通二极管导通反向击穿反向击穿电压电压UBR 死区电压：死区电压： 二极管截止二极管截止正正向向导导通通正正向向截截止止反反向向截截止止二极管的工作区二极管的工作区二二极极管管非非工工作作区区反向电压反向电压1 – 3 - 43、二极管的主要参数、二极管的主要参数1.最大整流电流最大整流电流IF2.最高反向工作电压最高反向工作电压UR 4、二极管的等效电路、二极管的等效电路5、稳压二极管及应用、稳压二极管及应用1）稳压管符号）稳压管符号1 – 3 - 52）） 稳压管的伏安特性曲线稳压管的伏安特性曲线1 – 3 - 63）） 稳压管的主要参数稳压管的主要参数:①①稳定电压稳定电压UZ②②稳压电流稳压电流IZ③③额定功耗额定功耗PZM4）） 稳压管的稳压条件稳压管的稳压条件:（（1）） 必须必须工作在反向击穿状态工作在反向击穿状态；；（（2）） 流过稳压管的流过稳压管的电流电流在在IZ和和IZM之间之间 。

1 – 3 - 7§1.3 双极型晶体管双极型晶体管（（又称为三极管、晶体管又称为三极管、晶体管））§1.3 双极型晶体管双极型晶体管 一、晶体管的结构和类型一、晶体管的结构和类型1 1、晶体管结构：、晶体管结构：三层半导体、两个三层半导体、两个PNPN结、引出三结、引出三个极，构成晶体管个极，构成晶体管NPN型型基区基区发射区发射区集电区集电区发射结发射结集电结集电结发射极发射极基极基极集电极集电极bec发射极箭头的方向发射极箭头的方向为电流的方向为电流的方向1 – 3 - 10bPNP集电极集电极基极基极发射极发射极cePNP型型1 – 3 - 11bPNPcePNP型型bNPNceNPN型型141 – 3 - 122 2、晶体管的内部结构特点、晶体管的内部结构特点（晶体管具有电流放大（晶体管具有电流放大作用的内部条件）作用的内部条件）1 1）集电区与发射区的半导体类型相同但是）集电区与发射区的半导体类型相同但是 集电区的半导体掺杂浓度低，几何尺寸大；集电区的半导体掺杂浓度低，几何尺寸大；而而发射区的半导体掺杂浓度高，几何尺寸小发射区的半导体掺杂浓度高，几何尺寸小。

2 2）基极很薄而且掺杂浓度低基极很薄而且掺杂浓度低 正是晶体管这些内部结构特点，使得晶体管工正是晶体管这些内部结构特点，使得晶体管工作时载流子遵循一定的分配原则，具有了电流放大作时载流子遵循一定的分配原则，具有了电流放大作用1 – 3 - 133 3、晶体管的类型：、晶体管的类型：1 1）按结构分：）按结构分：NPN NPN 、、 PNP PNP 型晶体管；型晶体管；2 2）按组成材料分：硅晶体管、锗晶体管；）按组成材料分：硅晶体管、锗晶体管；3 3）按功率分：小功率管、大功率管；）按功率分：小功率管、大功率管；4 4）按频率分：高频率管、中频率管、低频率管按频率分：高频率管、中频率管、低频率管1 – 3 - 14二、二、 晶体管的电流放大作用晶体管的电流放大作用 放大是对模拟信号最基本的处理晶体管是放大电放大是对模拟信号最基本的处理晶体管是放大电路的核心元件，它能够控制能量的转换，将输入的任何路的核心元件，它能够控制能量的转换，将输入的任何微小变化不失真的放大输出，微小变化不失真的放大输出，放大的对象是变化量放大的对象是变化量 ** 1、、 晶体管工作在放晶体管工作在放大状态的大状态的外部外部条件条件：： ①①发射结正向偏置；发射结正向偏置； ②②集电结反向偏置。

集电结反向偏置共射放大电路共射放大电路 晶体管的放大作用表现晶体管的放大作用表现为：为：小的基极电流可以小的基极电流可以控制大的集电极电流控制大的集电极电流 1 – 3 - 151））发射结加正向电压发射结加正向电压，，扩散运动形成发射极电扩散运动形成发射极电流流IE2）扩散到基区的自由）扩散到基区的自由电子与空穴的复合形电子与空穴的复合形成基极电流成基极电流IB3））集电结加反向电压集电结加反向电压，，漂移运动形成集电极电漂移运动形成集电极电流流ICIBICIE2、晶体管内部载流子的运动、晶体管内部载流子的运动(三个极电流的形成三个极电流的形成））NPN1 – 3 - 163、晶体管的三个极电流分配原则及关系、晶体管的三个极电流分配原则及关系1）根据电路的节点定律：）根据电路的节点定律：IBICIE1 – 3 - 173、晶体管的三个极电流分配原则及关系、晶体管的三个极电流分配原则及关系2）根据晶体管内部结构）根据晶体管内部结构形成的电流分配原则：形成的电流分配原则： 共射直流电流放大系数，共射直流电流放大系数，取值范围在取值范围在20~200之间IBICIE1 – 3 - 183、晶体管的三个极电流分配原则及关系、晶体管的三个极电流分配原则及关系由于基极电流由于基极电流 IB<<集电极集电极IC；或；或 ：：3）根据以上电流关系：）根据以上电流关系：IBICIE1 – 3 - 19**晶体管三个极电流关系：晶体管三个极电流关系：IBICIEIBICIE1 – 3 - 20------共射直流电流放大系共射直流电流放大系数数------共射交流电流放大系数共射交流电流放大系数一般认为一般认为：：通常有两种电流放大系数：通常有两种电流放大系数：1 – 3 - 21三、晶体管的共射特性曲线三、晶体管的共射特性曲线UCEIC+-UBEIB+- 实验线路实验线路mA AVVRBVCCVBBRC1 – 3 - 221. 输入特性（晶体管输入特性（晶体管IB 与与UBE 的关系曲线）的关系曲线）iB( A)uBE(V)204060800.51.0工作压降：工作压降： 硅管硅管UBE 0.6~0.7V, 锗管锗管UBE。

死区电压：死区电压：硅管，锗管硅管，锗管晶体管的输入特性曲线与二极管的正向特性曲晶体管的输入特性曲线与二极管的正向特性曲线基本一致，线基本一致，uCE≥1V以后特性曲线基本稳定以后特性曲线基本稳定uCE≥1V时对应的特性曲线时对应的特性曲线1 – 3 - 232. 2. 输出特性输出特性( (晶体管晶体管iC 与与uCE 的关系曲线）的关系曲线）iC(mA )1234uCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A此区域满足此区域满足IC= IB称为称为线性区（放线性区（放大区大区:发射结发射结正偏，集电正偏，集电结反偏）结反偏）IC只与只与IB有关，有关，IC= IB1 – 3 - 24IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A此区域中此区域中UCE UBE,发射结、集电结正偏，发射结、集电结正偏， IB>IC，，UCE称为饱和称为饱和区饱和电压饱和电压UCES1 – 3 - 25IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A此区域中此区域中 : IB=0, IC=ICEO, UBE< 死区电压，死区电压，称为截止区：发射结、集称为截止区：发射结、集电结反向偏置。

电结反向偏置穿透电流穿透电流ICEO1 – 3 - 26**输出特性三个区域的特点输出特性三个区域的特点:(1)放大区放大区：发射结正偏，集电结反偏发射结正偏，集电结反偏2) 即：即： IC= IB , 且且  IC =     IB(2) 饱和区饱和区：发射结正偏，集电结正偏发射结正偏，集电结正偏 即：即：UCE UBE ，，  IB>IC，，UCE (3) 截止区截止区：发射结反偏，集电结反偏发射结反偏，集电结反偏 UBE< 死区电压，死区电压， IB=0 ，， IC=ICEO  0 1 – 3 - 27**三极管工作状态判断方法（以三极管工作状态判断方法（以NPN硅管为例）硅管为例）①①当当uBE＜＜0.7V时，时，截止截止≥0.7V时时，放大或饱和，放大或饱和②②当当uBC＜＜0时，时，放大放大 >0时，时，饱和饱和1））1 – 3 - 28 2）利用晶体管三个极电位）利用晶体管三个极电位判断两个判断两个PN结的结的工作情况，工作情况，确定晶体管的工作状态：确定晶体管的工作状态：①①两个两个PN结均结均正向正向偏置，晶体管处于偏置，晶体管处于饱和饱和状态；状态；②②两个两个PN结均结均反向反向偏置，晶体管处于偏置，晶体管处于截止截止状态；状态；③③发射结正向发射结正向偏置，偏置，集电结反向集电结反向偏置，晶体管处偏置，晶体管处于于放大放大状态。

状态1 – 3 - 29 3）晶体管工作在）晶体管工作在放大状态放大状态时，三个极电时，三个极电位的关系基本满足：位的关系基本满足：NPN型硅晶体管型硅晶体管VC、、VB、、VE电位由高到低电位由高到低, PNP型锗晶体管型锗晶体管VC、、VB、、VE电位由低到高电位由低到高; 且硅管且硅管UBE= 0.7V,锗管锗管 |UBE|= 0.3V 1 – 3 - 30 四、晶体管的主要参数四、晶体管的主要参数—正确使用、选择晶体正确使用、选择晶体管的主要依据管的主要依据 （（P34) )1、、电流放大倍数电流放大倍数  — 体现晶体管的放大能力体现晶体管的放大能力   = IC/ IB 或或   =ΔIC/ ΔIB2、极限参数、极限参数—体现晶体管的使用范围体现晶体管的使用范围 1）最大集电极耗散功率）最大集电极耗散功率PCM 当晶体管正常工作时，允许的最大功耗当晶体管正常工作时，允许的最大功耗———是一个确定值是一个确定值 PCM = ICM UCEM ——在晶体管输出特性在晶体管输出特性曲线上画出过耗曲线确定晶体管的工作范围。

曲线上画出过耗曲线确定晶体管的工作范围1 – 3 - 31IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 APCM = ICM UCEM晶体管晶体管过耗曲线过耗曲线晶晶体体管管正正常常工工作作区区晶体管过晶体管过耗区，为耗区，为晶体管非晶体管非工作区1 – 3 - 322）最大集电极电流）最大集电极电流 ICM 在一定条件下，晶体管允许通过的最大在一定条件下，晶体管允许通过的最大电流3）极间反向击穿电压）极间反向击穿电压UCBO 、、UCEO 晶体管的某一电极开路时，另外两个电晶体管的某一电极开路时，另外两个电极间允许加的最高反向电压极间允许加的最高反向电压1 – 3 - 33五、温度对晶体管参数的影响（五、温度对晶体管参数的影响（P36)：：温度温度升高：升高： ICBO （集电极（集电极---基极反向饱和电流）基极反向饱和电流） 增大增大，导致，导致ICEO （穿透电流）（穿透电流）增大增大；； IB增大增大，导致，导致IC增大增大 UBE减小减小（负温度系数）。

负温度系数）1 – 3 - 340.7V4V00.7V0.3V0 0 4V0【例【例1】判断以下三极管的工作状态判断以下三极管的工作状态放大放大饱和饱和截止截止六、例题分析六、例题分析1 – 3 - 35【例【例2】现已测得某电路中几只晶体管三个极】现已测得某电路中几只晶体管三个极的直流电位如下，各晶体管开启电压均为试的直流电位如下，各晶体管开启电压均为试判断各管的工作状态判断各管的工作状态放大放大放大放大饱和饱和截止截止1 – 3 - 36【【例例3】】测测得得放放大大电电路路中中六六只只晶晶体体管管的的直直流流电电位位如如图图所所示示在在圆圆圈圈中中画画出出管管子子，，并并分分别别说说明明它它们们是是硅硅管管还还是是锗管解题思路解题思路(1)三极管处于放大状态(2)确定三个电极(3)确定三极管为硅管还是锗管(4)确定为何种类型1 – 3 - 37【【例例3】】测测得得放放大大电电路路中中晶晶体体管管的的直直流流电电位位如如图图所所示示在圆圈中画出管子，并分别说明它们是硅管还是锗管在圆圈中画出管子，并分别说明它们是硅管还是锗管cccccc硅硅PNP锗锗PNP锗锗PNP硅硅NPN锗锗NPN硅硅NPNbbbbbbeeeeee1 – 3 - 38【例【例4】】判断各电路中晶体管是否有可能工作在放大状态。

判断各电路中晶体管是否有可能工作在放大状态××√√√√√√××1 – 3 - 39基本要求：基本要求： 1、掌握三极管的结构；、掌握三极管的结构； 2、掌握三极管的输入输出特性，会进行状、掌握三极管的输入输出特性，会进行状态判断 3、了解场效应管的工作情况及工作特点了解场效应管的工作情况及工作特点P70 作业：作业：1.9 （选作）（选作）（做到书上随机检查）（做到书上随机检查）小结小结1 – 3 - 40 § 1.4 场效应管（场效应管（FET））场效应管与三极管的区别与联系场效应管与三极管的区别与联系1、区别：场效应管是电压控制元件，、区别：场效应管是电压控制元件， 即即栅源极电压栅源极电压（（uGS））控制漏极电流控制漏极电流（（iD）；）； 而三极管是电流控制元件，而三极管是电流控制元件， 即即基极电流基极电流（（iB））控制集电极电流控制集电极电流（（iC）2、联系：两种元件在电路中起的作用类似、联系：两种元件在电路中起的作用类似 在模拟电路中具有在模拟电路中具有放大作用放大作用；； 在数字电路中起在数字电路中起开关作用开关作用。

1 – 3 - 41结型场效应管（结型场效应管（ JEFT））绝缘栅绝缘栅场效应管场效应管 （（MOS））P沟道沟道N沟道沟道—正常工作时正常工作时PN结结加反向电压，加反向电压，P沟道沟道N沟道沟道耗尽型耗尽型增强型增强型耗尽型耗尽型均有夹断电压均有夹断电压uGS（（off )且且uGS=0时时iD ≠ 0有开启电压有开启电压uon,且且uGS=0时时iD = 01 – 3 - 42场效应管的符号及特性曲线场效应管的符号及特性曲线输出特性曲线输出特性曲线输出特性曲线输出特性曲线转移特性曲线转移特性曲线转移特性曲线转移特性曲线符号符号符号符号类型类型类型类型P P沟道沟道沟道沟道结型结型结型结型场效场效场效场效应管应管应管应管NN沟道沟道沟道沟道结型结型结型结型场效场效场效场效应管应管应管应管1 – 3 - 43输出特性曲线输出特性曲线输出特性曲线输出特性曲线转移特性曲线转移特性曲线转移特性曲线转移特性曲线符号符号符号符号类型类型类型类型P P沟道沟道沟道沟道增强型增强型增强型增强型绝缘栅绝缘栅绝缘栅绝缘栅型场效型场效型场效型场效应管应管应管应管NN沟道沟道沟道沟道增强型增强型增强型增强型绝缘栅绝缘栅绝缘栅绝缘栅型场效型场效型场效型场效应管应管应管应管注意：注意： UGS(th) N >0 UGS(th) P <0 1 – 3 - 44输出特性曲线输出特性曲线转移特性曲线转移特性曲线符号符号类型类型P P沟道沟道耗尽型耗尽型绝缘栅绝缘栅型场效型场效应管应管N N沟道沟道耗尽型耗尽型绝缘栅绝缘栅型场效型场效应管应管1 – 3 - 45P沟道增强沟道增强型场效应管型场效应管N 沟道增强沟道增强型场效应管型场效应管当当: Ui

管导通当当Ui>VGS(th) N MOS 管导通DSBGDSBGUiUi。