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1、晶体三极管你现在浏览的是第一页，共23页5.3 晶体三极管主要内容主要内容分类分类结构结构放大原理放大原理伏安特性曲线伏安特性曲线含三极管电路分析含三极管电路分析你现在浏览的是第二页，共23页认识晶体管认识晶体管你现在浏览的是第三页，共23页一、三极管的分类：一、三极管的分类：一、三极管的分类：一、三极管的分类：按材料分：硅管、锗管按功率分：小功率管 1 W中功率管 0.5 1 W你现在浏览的是第四页，共23页二二.晶体管结构晶体管结构NPNNPN型型 晶体三极管是通过特殊工艺将两个相距很近的晶体三极管是通过特殊工艺将两个相距很近的PN 结结合结结合在一起的器件，通常简称为晶体管，在一起的器件
2、，通常简称为晶体管，具有电流放大作用。具有电流放大作用。你现在浏览的是第五页，共23页PNPPNP型型你现在浏览的是第六页，共23页 为了能保证三极管具有放大特性，在制作时候应使其结为了能保证三极管具有放大特性，在制作时候应使其结构具有以下特点：构具有以下特点：发射区的掺杂浓度最高发射区的掺杂浓度最高 集电区掺杂浓度低于发射集电区掺杂浓度低于发射区，且面积大；区，且面积大；基区很薄，一般在几个微米至几十个微米，且掺基区很薄，一般在几个微米至几十个微米，且掺杂浓度最低。杂浓度最低。管芯结构剖面图Exit 三极管内有两种载流子三极管内有两种载流子(自由电子和空穴自由电子和空穴)参与导电，故称为双极
3、型三极管。参与导电，故称为双极型三极管。你现在浏览的是第七页，共23页三、晶体三极管的电流放大原理三、晶体三极管的电流放大原理三、晶体三极管的电流放大原理三、晶体三极管的电流放大原理 2.晶体管放大的条件晶体管放大的条件内部条件内部条件：在制造晶体管时需保证其发射区掺杂浓度高；：在制造晶体管时需保证其发射区掺杂浓度高；基区很薄且掺杂浓度低；集电结面积大。基区很薄且掺杂浓度低；集电结面积大。外部条件外部条件：发射结正偏，集电结反偏。：发射结正偏，集电结反偏。1.三极管有三种连接方法：三极管有三种连接方法：共射极连接、共集电极连接和共基极连接。共射极连接、共集电极连接和共基极连接。你现在浏览的是第
4、八页，共23页（1 1）因为发射结正偏，所以发）因为发射结正偏，所以发射区向基区注入电子射区向基区注入电子 ，形成了扩散电，形成了扩散电流流I IENEN 。同时从基区向发射区也有空穴。同时从基区向发射区也有空穴的扩散运动，形成的电流为的扩散运动，形成的电流为I IEPEP。但其但其数量小，可忽略数量小，可忽略。所以发射极电流所以发射极电流I I E E I I EN EN。（2 2）发射区的电子注入）发射区的电子注入基区后，变成了少数载流子。基区后，变成了少数载流子。少部分遇到的空穴复合掉，形少部分遇到的空穴复合掉，形成成I IBNBN。大部分电子到达了集。大部分电子到达了集电区的边缘。电区
5、的边缘。3.3.内部的载流子传输过程：内部的载流子传输过程：你现在浏览的是第九页，共23页（3 3）因为集电结反偏，）因为集电结反偏，收集扩散到集电区边缘的收集扩散到集电区边缘的电子，形成电流电子，形成电流I ICNCN 。（4 4）另外，集电结）另外，集电结区的少子形成漂移电区的少子形成漂移电流流I ICBOCBO。你现在浏览的是第十页，共23页电流分配关系：电流分配关系：三个电极上的电流关系三个电极上的电流关系:IE=IC+IB发射区发射的电子数目等于发射区发射的电子数目等于基区复合的电子数目与集电区收基区复合的电子数目与集电区收集的电子数目之和。集的电子数目之和。集电区电流集电区电流I
6、IC C占了发占了发射区电流射区电流I IE E的绝大部分，的绝大部分，基区电流基区电流I IB B只占只占I IE E的极小的极小部分。部分。ICIB三极管的电流放大特性三极管的电流放大特性：为三极管输入回路提供一个很小的电为三极管输入回路提供一个很小的电流流I IB B，便可在其输出回路得到一个大电流，便可在其输出回路得到一个大电流I IC C。你现在浏览的是第十一页，共23页对于一只三极管，它的基区对于一只三极管，它的基区厚度和杂质浓度已定，因此厚度和杂质浓度已定，因此I IC C与与I IB B之间保持一定的比例关系，之间保持一定的比例关系，两者之比称为电流放大系数。两者之比称为电流放
7、大系数。集电区直流电流集电区直流电流I IC C与基区与基区直流电流直流电流I IB B的比值称为的比值称为直流放大直流放大系数系数：集电区电流的变化量与基区电流集电区电流的变化量与基区电流的变化量的比值称为的变化量的比值称为交流放大系交流放大系数数：4.电流放大系数电流放大系数你现在浏览的是第十二页，共23页四、四、三极管的特性曲线三极管的特性曲线 iB=f(vBE)vCE=const(2)当当vCE1V时时 vCB=vCE-vBE0，集电结，集电结已进入反偏状态，开始收已进入反偏状态，开始收 集电子，集电子，基区复合减少，同样的基区复合减少，同样的vBE下下 IB减小，特性曲线右移。减小，
8、特性曲线右移。(1)当当vCE=0V时时 相当于发射结的正向伏安相当于发射结的正向伏安特性曲线。特性曲线。1.1.输入特性曲线输入特性曲线（以共射极放大电路为例）（以共射极放大电路为例）图vCE=0VvCE=0V vCE 1V+-bce共射极放大电路VBBVCCvBEiCiB+-vCE(3)输入特性曲线的三个部分输入特性曲线的三个部分死区死区线性区线性区非线性区非线性区你现在浏览的是第十三页，共23页截止区：截止区：iC接近零的接近零的区域，相当区域，相当iB=0的曲的曲线的下方。此时，线的下方。此时，发射结反偏发射结反偏,集电结集电结反偏反偏.2.2.输出特性曲线输出特性曲线饱和区：饱和区：
9、iC明显受明显受uCE控控制的区域，该区域内，制的区域，该区域内，一般一般uCE0.7V(硅管硅管)。此时，此时，发射结正偏，集发射结正偏，集电结正偏电结正偏iC=f(vCE)iB=const输出特性曲线的三个区域输出特性曲线的三个区域:放大区：放大区：iC平行于平行于uCE轴的区域，曲线轴的区域，曲线基本平行等距。此时，基本平行等距。此时，发射结正偏，集电结发射结正偏，集电结反偏反偏。饱和区截止区放大区+-bce共射极放大电路共射极放大电路VBBVCCvBEiCiB+-vCE你现在浏览的是第十四页，共23页1.三极管的等效模型三极管的等效模型三极管的等效模型三极管的等效模型当满足发射结反偏，
10、集电结也反偏时当满足发射结反偏，集电结也反偏时当满足发射结反偏，集电结也反偏时当满足发射结反偏，集电结也反偏时三极管工作在截止区，则有三极管工作在截止区，则有I IB=IC=IE=0共射输入端口和输出端口都相当于开路共射输入端口和输出端口都相当于开路当满足发射结正偏，集电结也正偏时当满足发射结正偏，集电结也正偏时当满足发射结正偏，集电结也正偏时当满足发射结正偏，集电结也正偏时三极管工作在饱和区，则三极管共射输出电压三极管工作在饱和区，则三极管共射输出电压U UCECE小于小于0.7V，深度饱和时为，深度饱和时为0.3V,因此在数字因此在数字系统中看成是系统中看成是低电平。低电平。低电平。低电平
11、。五、五、五、五、含三极管的电路分析含三极管的电路分析你现在浏览的是第十五页，共23页当满足发射结正偏，而集电结反偏时当满足发射结正偏，而集电结反偏时三极管工作在放大区，此时无论共射输出端三极管工作在放大区，此时无论共射输出端口的电压口的电压UCECE为多少，为多少，IC都不会随都不会随U UCECE变化而变化而变化，变化，IC只跟只跟IB有关，即有关，即IC=IB此时三极管的输出端口可等效为数值是此时三极管的输出端口可等效为数值是IC的受的受的受的受控电流源控电流源控电流源控电流源你现在浏览的是第十六页，共23页首先判断三极管的发射结的偏置状态首先判断三极管的发射结的偏置状态如果反偏，且集电
12、极也反偏，就按照截止时的等效电路去求解待求量。如果反偏，且集电极也反偏，就按照截止时的等效电路去求解待求量。含三级管的电路分析方法：含三级管的电路分析方法：如果发射结是正偏的，如果发射结是正偏的，结电压可根据材料不同做如下估算：结电压可根据材料不同做如下估算：硅三极管：硅三极管：UBE0.7V 锗三极管：锗三极管：UBE0.3V 根据输入回路的根据输入回路的KVL计算基极电流计算基极电流IB假设三极管工作在放大区，根据电流放大关系计算假设三极管工作在放大区，根据电流放大关系计算ICIC=IB你现在浏览的是第十七页，共23页根据输出回路的根据输出回路的KVL计算三极管的输出电压计算三极管的输出电
13、压UCE，并根据计算结，并根据计算结果判断三极管真实的工作状态，即果判断三极管真实的工作状态，即UCE0.7V 放大区放大区UCE0.7V 饱和区饱和区根据三极管真实的工作状态，确定相应的等效电路，计算待求量。根据三极管真实的工作状态，确定相应的等效电路，计算待求量。工作在截止区时，三极管工作在截止区时，三极管BE端口和端口和CE端口都开路端口都开路工作在放大区时，三极管工作在放大区时，三极管CE端口等效为数值是端口等效为数值是IC的恒流源的恒流源工作在饱和区时，三极管工作在饱和区时，三极管CE端口等效为短路（或数值为端口等效为短路（或数值为0.3V的恒压源）的恒压源）你现在浏览的是第十八页，
14、共23页【例例5.9】试根据下图所示管子的对地电位，判断管子处试根据下图所示管子的对地电位，判断管子处试根据下图所示管子的对地电位，判断管子处试根据下图所示管子的对地电位，判断管子处于哪一种工作状态，是硅管还是锗管？于哪一种工作状态，是硅管还是锗管？于哪一种工作状态，是硅管还是锗管？于哪一种工作状态，是硅管还是锗管？(a)(a)(b)(b)解：解：（a）npn型三极管：型三极管：发射结正偏，集电结也正偏发射结正偏，集电结也正偏三极管工作在饱和状态三极管工作在饱和状态（b）pnp型三极管：型三极管：发射结正偏，集电结反偏发射结正偏，集电结反偏三极管工作在放大状态三极管工作在放大状态根据发射结正偏
15、电压为根据发射结正偏电压为0.7V，可知，可知三极管为硅管三极管为硅管根据发射结正偏电压为根据发射结正偏电压为0.3V，可知三极管为锗管，可知三极管为锗管你现在浏览的是第十九页，共23页【例例5.10】在如图所示的电路中，已知在如图所示的电路中，已知VCC=12V，硅三，硅三极管的极管的 ，饱和时，饱和时UCE0，电阻，电阻Rb=47k，Rc=3k,当当UI=-2VUI=+2VUI=+6V时，分别判时，分别判断三极管的工作状态，并计算断三极管的工作状态，并计算UCE的值。的值。解：解：U UI I=-2V=-2V 时时：三极管发射结反偏，集电结也反偏三极管发射结反偏，集电结也反偏三极管工作在截
16、止状态三极管工作在截止状态此时，此时，RC上无电流上无电流因此：因此：你现在浏览的是第二十页，共23页 U UI I=+2V=+2V 时时：再根据输出回路再根据输出回路KVL列输入回路列输入回路KVL则则因此因此三极管发射结正偏，硅管正偏时三极管发射结正偏，硅管正偏时假设三极管工作在放大状态假设三极管工作在放大状态可见，三极管就是工作在放大区。可见，三极管就是工作在放大区。你现在浏览的是第二十一页，共23页 U UI I=+6V=+6V 时时：三极管发射结正偏，硅管正偏时三极管发射结正偏，硅管正偏时假设三极管工作在放大状态假设三极管工作在放大状态再根据输出回路再根据输出回路KVL列输入回路列输入回路KVL则则可见，三极管实际上工作在饱和区。可见，三极管实际上工作在饱和区。因此因此你现在浏览的是第二十二页，共23页139页页 5.13 5.11你现在浏览的是第二十三页，共23页