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1、1.2.4 双极型三极管,一、三极管的结构类型与工作原理,半导体三极管又称双极型晶体管(BJT),简称晶体管、三极管。,结构上它由2个PN结组成,因制造的材料又分为硅三极管、锗三极管。,NPN型,PNP型,NPN型三极管,采用平面管制造工艺，在N型底层上形成两个PN结。,c：collector 集电极 b：base 基极 e：emitter 发射极,电路符号,结构图,工艺特点：三个区，两个结，引出三根电极,杂质浓度（e区掺杂浓度最高，b区较高，c 区最低）；,面积大小（c区最大，e区大，b区窄）。,PNP型三极管,在P型底层上形成两个PN结。,NPN管导电原理,为使NPN管正常放大时的条件：
2、发射结正向偏置(VBE0) 集电结反偏向偏置(VCB0),因集电结反偏，因此这些少子将非常容易漂移到集电区，形成集电极电流ICN。,进入基区的电子成为基区的少子，其中小部分与基区的多子（ 空穴）复合，形成 电流，绝大部分继续向集电结扩散并达到集电结边缘；,发射区的多子电子大量地向基区扩散（发射）；,而基区和集电区本身的少子也要漂移到对方，形成反向饱和电流ICBO。,从而在内部形成了4种电子电流。,最终在三电极形成Ic、Ib、Ic电流。,内外电流关系：,晶体管的四种工作状态（由两个结的四种不同偏置决定）,JE正偏，JC反偏：放大工作状态，应用在模拟电子电路中。,JE反偏，JC反偏：截止工作状态,
3、JE反偏，JC正偏：倒置工作状态,较少应用(TTL门电路上),在交流信号作用下，晶体三极管组成放大电路时有三种基本组态，其中：,集电极不能作为输入端，基极不能作为输出端。（为什么？）,请从结构上加以理解。,共基极组态（CB）,输入：发射极 输出：集电极 公共端：基极 (此处接地),VBE0，发射结正偏，VCB0（VCCVBB），集电结反偏。所以三极管工作在放大状态。,共发射极组态（CE）,CE组态,共集电极组态（CC）,CC组态,定义,共基组态时电流关系（放大状态）,称为共基极直流电流放大系数，,ICBO称为集电结反向饱和电流，其值很小，常可忽略。,共射组态时电流关系（放大状态）,令,则,称为
4、共射极直流电流放大系数,穿透电流ICEO，其值较小，也常可忽略。,无论哪种组态，器件工作在放大区时，输入电流对输出电流都具有控制作用，因此三极管是一种电流控制器件（CCCS)。并且共射极和共集电极组态还具有电流放大作用。,二、三极管的伏安特性曲线,1.共射极输入特性,基极电流iB与发射结电压vBE之间的关系,测量特性曲线电路,与二极管的正向特性相似，但当C-E间的电压增加时，特性曲线右移，当vCE1后，输入伏安特性曲线基本不变（原因？）。,三极管典型的输入特性曲线,2. 共射极输出特性,集电极电流iC与集-射间电压vCE之间的关系,截止区 饱和区 放大区,输出特性基本形状,截止区,发射结和集电
5、结均反偏,硅管0.5V，锗管0.1V,等效电路,饱和区,发射结正偏，集电结正偏,为什么会饱和呢？,集电结变成了正向偏置了。三极管进入了饱和工作区。,饱和的作图说明,因为：,将它作在输出特性曲线上，与iB=80A特性交于Q点。,VCES,ICS,IBS,当集电结零偏(vCB=0)时称为临界饱和。VCES称饱和压降，ICS称集电极饱和电流，IBS称基极临界饱和电流。当iBIBS时，三极管进入深饱和。,晶体三极管进入饱和后,就不具备电流放大能力了，授控关系不成立了。,几个问题请思考：,饱和后三极管的集电极电流方向为什么还是从集电极流向发射极？,饱和的机理？,饱和区模型,等效电路,简化等效电路,放大区
6、（授控区）,发射结正偏，集电结反偏,特征是iC仅受iB控制，与vCE的大小基本无关。,等效电路,PNP型三极管,vBE、vCE 为负值,iB、iC的实际流向与NPN型管相反,横坐标为-vBE、-vCE,三、三极管的主要电参数,1. 电流放大系数,共射极直流电流放大系数,共射极交流电流放大系数,典型值为50200,共基极直流电流放大倍数,在一定范围,共基极交流电流放大系数,典型值为0.980.998,在一定范围,2.极间反向电流,集电结反向饱和电流ICBO,是指发射极开路，集电极与基极之间加反向电压时的反向饱和电流(nA级)。与单个PN结的反向电流一样，主要取决于温度和少子浓度。,穿透电流ICE
7、O,ICEO是衡量三极管性能稳定与否的重要参数之一，其值愈小愈好。ICBO和ICEO与温度密切相关。,是指基极开路，集电极与发射极之间加电压时，从集电极穿过基区流入发射极的电流。,3.极限参数,集电极最大允许电流ICM,集电极最大允许功耗PCM,当iC超过ICM时，电流放大倍数将显著下降。,PCM表示集电结上允许的耗散功率的最大值。主要由管子所允许的温升及散热条件决定。当超过PCM时，管子可能烧毁。,反向击穿电压,超过反向击穿电压时，管子将发生击穿。反向击穿电压的大小不仅与管子本身的特性有关，还与外电路的接法有关。,4. 安全工作区与温度稳定性,安全工作区,三极管的三个极限参数：,PCM、ICM、V(BR)CE,在输出特性曲线上可画出安全工作区 。,温度稳定性,输入特性：温度上升时，发射结电压下降（负温度特性）,温度系数约为-2.5mV/ 。,输出特性：温度上升时，输出特性曲线上移，间距增大。,习 题 P92,1.2.2 1.2.3 1.2.4,器件型号说明：,3DG，3CG，3DD,3AG，3BG，3AD,3AX,