第4讲 晶体三极管
第4讲 晶体三极管
对于小功率晶体管， 大于1V的一条输入特性曲线 对于小功率晶体管，UCE大于 的一条输入特性曲线 可以取代U 大于1V的所有输入特性曲线 的所有输入特性曲线。 可以取代 CE大于 的所有输入特性曲线。
6
2. 输出特性
饱和区
iC = f (uCE ) I B
对应于一个I 就有一条i 变化的曲线。 对应于一个 B就有一条 C随uCE变化的曲线。
二、晶体管的放大原理
（发射结正偏） uBE > U on 放大的条件 （集电结反偏） uCB ≥ 0，即uCE ≥ uBE
少数载 流子的 运动
输入 回路
输出 回路
因集电区面积大， 因集电区面积大，在外电场作用下大 部分扩散到基区的电子漂移到集电区 因基区薄且多子浓度低， 因基区薄且多子浓度低，使极少 数扩散到基区的电子与空穴复合 因发射区多子浓度高使大量 电子从发射区扩散到基区
晶体管的三个工作区域
状态 截止 放大 饱和
uBE ＜Uon ≥ Uon ≥ Uon
iC ICEO βiB ＜βiB
uCE VCC ≥ uBE ≤ uBE
晶体管工作在放大状态时， 晶体管工作在放大状态时，输出回路的电流 iC几乎仅仅 决定于输入回路的电流 iB，即可将输出回路等效为电流 iB 控制的电流源i 控制的电流源 C 。 8
最大集电 极电流 c-e间击穿电压 间击穿电压 最大集电极耗散功 率，PCM＝iCuCE
安全工作区
10
讨论一
通过u 是否大于U 通过 BE是否大于 on判断管 子是否导通。 子是否导通。
uI − U BE 5 − 0.7 iB = =( )mA = 43µA Rb 100 iCmax VCC 12 = = ( )mA = 2.4mA Rc 5
《晶体三极管》课件
晶体三极管的分类
有两种主要的晶体三极管 类型：PNP和NPN。
2. 晶体三极管的工作原理
1
简单电路
晶体三极管可以作为放大器、开关和振荡器在各种电路中发挥作用。
2
放大器电路
晶体三极管可以放大信号的幅度，使其更适合其他电路的输入。
3
开关电路
晶体三极管可以控制电流的通断，用于构建开关电路。
3. 晶体三极管的应用
5. 晶体三极管的优缺点
1 优点
小巧、高频响应、低功耗、可靠性高、成 本低。
2 缺点
温度敏感、容易受到噪声干扰、容易烧毁。
6. 结论
总结
晶体三极管是一种重要的电子元器件，广泛应用于各种电路和电子设备中。
展望
随着科技的发展，晶体三极管不断改进，将在更广泛的领域发挥作用。
《晶体三极管》PPT课件
晶体三极管是电子学中重要的元器件之一，本课件将介绍晶体三极管的结构、 工作原理、应用、特性以及优缺点，帮助您全面了解晶体三极管。
1. 介绍晶体三极管
ห้องสมุดไป่ตู้
什么是晶体三极管？
晶体三极管是一种半导体 器件，可用作放大，开关 和振荡器。
晶体三极管的结构
晶体三极管由三个不同掺 杂的半导体区域构成：发 射区，基区和集电区。
放大器
晶体三极管可用于构建各类放 大器，如音频放大器、射频放 大器等。
开关
晶体三极管可以用于构建数字 电路和模拟电路中的开关。
振荡器
晶体三极管可以作为振荡器的 关键元件，产生无线电频率信 号。
4. 晶体三极管的特性
基本参数
• 电流放大倍数 • 最大可承受电压 • 最大可承受功率
变化规律
• 输入特性曲线 • 输出特性曲线 • 电流-电压关系
晶体三极管的工作原理详解
PN 结的本质：在 P 型半导体和 N 型半导体的结合面两侧，留下离子薄层，这个离子薄层形成的空间电荷区称为 PN 结。
1、切入点：要想很自然地说明问题，就要选择恰当地切入点。
讲三极管的原理我们从二极管的原理入手讲起。
二极管的结构与原理都很简单，内部一个 PN 结具有单向导电性，如示意图B。
很明显图示二极管处于反偏状态， PN 结截止。
我们要特殊注意这里的截止状态，实际上 PN 结截止时，总是会有很小的漏电流存在，也就是说 PN 结总是存在着现象， PN 结的单向导电性并非百分之百。
为什么会浮现这种现象呢？这主要是因为PN 结反偏时，能够正向导电的多数载流子被拉向电源，使PN 结变厚，多数载流子不能再通过 PN 结承担起载流导电的功能。
所以，此时漏电流的形成主要靠的是少数载流子，是少数载流子在起导电作用。
反偏时，少数载流子在电源的作用下能够很容易地反向穿过 PN 结形成漏电流。
漏电流之所以很小，是因为少数载流子的数量太少。
很明显，此时漏电流的大小主要取决于少数载流子的数量。
如果要想人为地增加漏电流，只要想办法增加反偏时少数载流子的数量即可。
所以，如图B漏电流就会人为地增加。
其实，光敏二极管的原理就是如此。
光敏二极管与普通光敏二极管一样，它的 PN 结具有单向导电性。
因此，光敏二极管工作时应加之反向电压，如图所示。
当无光照时，电路中也有很小的反向饱和漏电流，普通为1×10-8 —1×10-9A(称为暗电流)，此时相当于光敏二极管截止；光敏二极管工作在反偏状态，因为光照可以增加少数载流子的数量，于是光照就会导致反向漏电流的改变，人们就是利用这样的道理制作出了光敏二极管。
既然此时漏电流的增加是人为的，那末漏电流的增加部份也就很容易能够实现人为地控制。
2、强调一个结论：讲到这里，一定要重点地说明 PN 结正、反偏时，多数载流子和少数载流子所充当的角色及其性质。
为什么呢？这就导致了以上我们所说的结论：反偏时少数载流子反向通过 PN 结是很容易的，甚至比正偏时多数载流子正向通过 PN 结还要容易。
晶体三极管_结构及放大原理
晶体三极管又称晶体管、双极型晶体管；在晶体管中有两类不同的载流子参与导电。
一、晶体管的结构和类型
1.晶体管的结构
在同一个硅片上制造出三个掺杂区域，并形成两个PN结，就形成三极管。
2.晶体管的类型
基极为P的称为NPN型，基极为N的称为PNP型。
二、晶体管的电流放大作用
晶体管的放大状态的外部条件：发射结正偏且集电结反偏。
发射结正偏：发射区的载流子可以扩散到基区
集电结反偏：基区的非平衡少子(从发射区扩散到基区的载流子)可以漂移到集电区。
如果发射结正偏，集电结也正偏，出现的情况将是发射区的载流子扩散到基区，同时集电区的载流子也漂移到基区。
1.晶体管内部载流子运动
①发射结正偏：发射区载流子向基区扩散，基区空穴向发射区漂移
②集电极反偏，非平衡少子运动：从发射区过来的载流子到达基区后，称为非平衡少子(基区是P带正电，载流子是电子，所以是非平衡少子；基区空穴虽然是多子，但是数量比较少)，一方面与基区的空穴复合(少量)；另一方面，由于集电极反偏，会产生非平衡少子的漂移运动，非平衡少子从基区漂移到集电极，从而产生漂移电流。
由于集电极面积非常大，所以可以产生比较大的漂移电流(到达基区的载流子，由于集电极反偏，所以对基区的非平衡少子有吸引，集电极带正电，非平衡少子带负电）
③集电极反偏，少子漂移电流：由于集电结反偏，处于基区的少子(电子)会漂移运到到集电区；集电区的少子(空穴)会漂移运动到基区
2.晶体管中的电流分关系
三、共射电路放大系数
1.直流放大系数：放大系数：I c=(1+β)I B
2.交流放大系数：直流电流放大系数可以代替交流电流放大系数
四、结语
希望本文对大家能够有所帮助。
第四节晶体三极管
（5）、如果VCE 继续减小，并且延伸到负值方向，IC 变为 负值，晶体三极管便进入反向工作区。
IC
放大区
0
VCE
反向工作区
4、击穿区：
随着VCE 的增大，加在集电结上的反偏电压VCB 相应增 大，当VCE 增大到 一定值时，集电结发生反向击穿，致使 电流IC 剧增。
3、饱和区： 晶体三极管工作在饱和模式，即 发射结正偏，集电结正偏。
特点： （1）、VCE 很小，其值小于0.3V。（仅适合小功率管）
（2）、IC 与 IB 之间不满足直流传输方程，并且有IC < IB
（3）、在工程上，一般忽略IB 的影响，并以VCE = 0.3V 作为 放大区和饱和区的分界线
或 I C f 2（ E VCE）VBE
IC C VCE
在某些应用场合下，还需要其它形式的特性曲线，这些 特性曲线都可以从上述的输入和输出特性曲线转换得到。
例如：
转移特性曲线族 I C f（VBE）VCE
电流放大特性曲线族
IC
f（I
）
B VCE
一、输入特性曲线族：
实际测量得到的输入特性曲线族。
0
VCE
2、截止区：
晶体三极管工作在截止模式，即 发射结反偏，集电结反偏。
从输出特性曲线上看，工程上，可规定 IB = 0 （相应地 IC = ICEO ）以下的区域称为截止区。
特点： （1）、VCE 很大，其值接近偏置电压。 （2）、 严格的说，截止区应该是 IE = 0 以下的区域。
晶体三极管的工作原理
晶体三极管的工作原理
晶体三极管是一种常用的电子器件，由PN结组成。
它具有放
大和开关功能，在电子设备中扮演着重要的角色。
晶体三极管的工作原理涉及到两个主要的区域：基区和发射区。
基区位于PN结中间，发射区位于PN结的一侧。
在正常工作
状态下，基区与发射区之间存在两个反向偏置，即两个PN结
的结电位均高于基位。
当施加一个适当的电压到基区时，基区与发射区之间的PN结
被击穿，导致电流流过发射区。
这个电流的大小与施加到基区的电压成正比，因此可以被用来放大电信号。
这个过程也称为晶体三极管的放大作用。
晶体三极管的开关作用也是基于PN结的反向偏置。
当基区施
加的电压小于某个阈值时，PN结不会被击穿，发射区不会导通，晶体三极管处于关闭状态。
相反，当基区施加的电压大于阈值时，PN结被击穿，产生一个连续的电流，晶体三极管处
于开启状态。
基区电压的变化使得发射区的电流随之变化，这允许晶体三极管在电子电路中进行放大或开关操作。
晶体三极管的放大倍数由PN结的性质和电路的设计决定。
总之，晶体三极管利用PN结的特性，在适当的电压和电流下，能够实现电信号的放大和开关功能。
这使得它在各种电子设备中得到广泛应用。
第4章晶体三极管及其基本放大电路PPT课件
第28页/共127页
2.常见的两种共射放大电路
(1)直接耦合共射放大电路
(2)阻容耦合共射放大电路
Rb2
Rb1
T T
直接耦合共射放 大电路
I BQ
VCC
U BEQ Rb2
UBEQ Rb1
ICQ IBQ
UCEQ = VCC – ICQ RC
阻容耦合共射放 大电路
I BQ
VCC
U BEQ Rb
第31页/共127页
直接耦合共射放大电路及其直流通路和交流通路
第33页/共127页
阻容耦合共射放大电路的直流通路和交流通路
I
＝VCC－U
BQ
Rb
BEQ
ICQ IBQ
U CEQ VCC ICQ Rc
第34页/共127页
图解法
在三极管的输入、输出特性曲线上直接用作图的方 法求解放大电路的工作情况。
(2) 共基极交流电流放大系数α
α=iC/iE UCB=const
(3)特征频率 fT
值下降到1的信号频率
第18页/共127页
极限参数
IC/mA ICM
过流区
PCM=ICUCE 安
全
工
过损区
作
区
集电极最大允许电流 ICM
集-射反向击穿电压 U(BR)CEO
集电极最大允许耗散功率 PCM
过
压
使用时不允许超
（1）1 b、2 e、3 c NPN 硅 （2）1 b、2 e、3 c NPN 锗 （3）1 c、2 b、3 e PNP 硅 （4）1 c、2 b、3 e PNP 锗
第24页/共127页
4.2 放大电路的组成原则
基本共射放大电路的工作原理
第4讲 晶体三极管
综上所述，三极管的放大作用，主要是依 靠它的发射极电流能够通过基区传输，然后到 达集电极而实现的。 实现这一传输过程的两个条件是：
（1）内部条件：发射区杂质浓度远大于基区
杂质浓度，且基区很薄。
（2）外部条件：发射结正向偏置，集电结反
向偏置。
三、晶体管的共射输入特性和输出特性
1. 输入特性曲线 （以共射极放大电路为例） iB=f(vBE) vCE=const
四、 BJT的主要参数
2. 极间反向电流 (2) 集电极发射极间的反向饱和电流ICEO ICEO=（1+ ）ICBO
四、 BJT的主要参数
3. 极限参数
(1) 集电极最大允许电流ICM
(2) 集电极最大允许功率损耗PCM
PCM= ICVCE
四、 BJT的主要参数
3. 极限参数
(3) 反向击穿电压 V(BR)CBO——发射极开路时的集电结反
(1) 当vCE=0V时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。
(2) 当vCE≥1V时， vCB= vCE - vBE>0，集电结已进入反偏状态，开始收 集电子，基区复合减少，同样的vBE下 IB减小，特性曲线右移。
共射极连接
三、晶体管的共射输入特性和输出特性
2. 输出特性曲线 iC=f(vCE) iB=const
输出特性曲线的三个区域:
饱和区：iC明显受vCE控制的区域， 该区域内，一般vCE＜0.7V (硅管)。 此时，发射结正偏，集电结正偏或 反偏电压很小。 截止区：iC接近零的区域，相当iB=0 的曲线的下方。此时， vBE小于死区 电压。 放大区：iC平行于vCE轴的区域，曲 线基本平行等距。此时，发射结正 偏，集电结反偏。
四、 BJT的主要参数
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对于小功率晶体管, 大于1V 1V的一条输入特性曲线可 对于小功率晶体管,UCE大于1V的一条输入特性曲线可 大于1V的所有输入特性曲线. 1V的所有输入特性曲线 以取代UCE大于1V的所有输入特性曲线.
2. 输出特性 iC =
饱和区
f (uCE ) I B
变化的曲线. 对应于一个IB就有一条iC随uCE变化的曲线.
uBE <Uon ≥ Uon ≥ Uon
iC ICEO βiB <βiB
uCE VCC ≥ uBE ≤ uBE
晶体管工作在放大状态时,输出回路的电流 iC几乎仅仅决 晶体管工作在放大状态时, 定于输入回路的电流 iB,即可将输出回路等效为电流 iB 控制的电流源iC .
四,温度对晶体管特性的影响
T (℃) ↑→ I CEO ↑ →β ↑ → uBE不变时iB ↑ ,即iB不变时uBE ↓
�
第四讲 晶体三极管
第四讲 晶体三极管
一,晶体管的结构和符号 二,晶体管的放大原理 三,晶体管的共射输入特性和输出特性 四,温度对晶体管特性的影响 五,主要参数
一,晶体管的结构和符号
为什么有孔?
小功率管
中功率管
大功率管
多子浓度高 多子浓度很 低,且很薄 面积大
晶体管有三个极,三个区,两个PN结. 晶体管有三个极,三个区,两个PN结 PN
五,主要参数
直流参数 β α , 直流参数:
α = IC IE
α=
,ICBO, ICEO
iC β = iE 1 + β
交流参数:β,α,fT(使β=1的信号频率) 交流参数: 极限参数: 极限参数 ICM,PCM,U(BR)CEO
c-e间击穿电压 最大集电极耗散功率, 最大集电极耗散功率, PCM=iCuCE
安全工作区
最大集电 极电流
讨论一
通过uBE是否大于Uon判断管子是 否导通. 否导通.
uI U BE 5 0.7 iB = =( )mA = 43A Rb 100 iCmax VCC 12 = = ( )mA = 2.4mA Rc 5
=0V,5V时 是工作在截止状态还是导通状态; 1. 分别分析uI=0V,5V时T是工作在截止状态还是导通状态; 已知T 0.7V, =5V, 在什么范围内T 2. 已知T导通时的UBE=0.7V,若uI=5V,则β在什么范围内T处 于放大状态?在什么范围内T处于饱和状态? 于放大状态?在什么范围内T处于饱和状态?
iCmax ≈ 56 临界饱和时的 β = iB
讨论二
PCM = iCuCE
uCE=1V时的iC就是ICM =1V时的
2.7
ΔiC
iC β= iB
U CE
U(BR)CEO BR)
由图示特性求出PCM,ICM,U ,β.
BR) (BR)CEO
清华大学 华成英 hchya@
二,晶体管的放大原理
(发射结正偏) uBE > U on 放大的条件 (集电结反偏) uCB ≥ 0,即uCE ≥ uBE
少数载 流子的 运动 因集电区面积大, 因集电区面积大,在外电场作用下大 部分扩散到基区的电子漂移到集电区 因基区薄且多子浓度低, 因基区薄且多子浓度低,使极少 数扩散到基区的电子与空穴复合 因发射区多子浓度高使大量 电子从发射区扩散到基区
穿透电流 集电结反向电流 为什么基极开路集电极回路 会有穿透电流? 会有穿透电流?
三,晶体管的共射输入特性和输出特性
1. 输入特性
iB = f (uBE ) U CE
为什么像PN结的伏安特性? 为什么像PN结的伏安特性? PN结的伏安特性 为什么UCE增大曲线右移? 增大曲线右移? 为什么UCE增大到一定值曲线 右移就不明显了? 右移就不明显了?
基区空穴 的扩散
扩散运动形成发射极电流IE,复合运动形成基极电 流IB,漂移运动形成集电极电流IC.
电流分配: 电流分配:
IE=IB+IC
IE-扩散运动形成的电流 IB-复合运动形成的电流 IC-漂移运动形成的电流直流ຫໍສະໝຸດ 流 放大系数IC β = IB
iC β= iB
交流电流放大系数
I CEO = (1 + β ) I CBO
为什么uCE较小时iC随uCE变化很 大?为什么进入放大状态曲线 几乎是横轴的平行线? 几乎是横轴的平行线?
iC
iB
β=
放大区 截止区
iC iB
U CE =常量
β β是常数吗?什么是理想晶体管?什么情况下? = β 是常数吗?什么是理想晶体管?什么情况下?
晶体管的三个工作区域
状态 截止 放大 饱和