第4讲晶体三极管(9-12)知识讲解
第4讲晶体三极管及场效应管.课件
ICBO IBE N
P
ICEO受温度影响 很大，当温度上
升时，ICEO增加 很快，所以IC也 相应增加。三极
管的温度特性较
差。
IBE
N
根据放大关系，
ICBO进入N E
区，形成
由于IBE的存 在，必有电流
IBE。
IBE。
4.集电极最大电流ICM
集电极电流IC上升会导致三极管的值的下降， 当值下降到正常值的三分之二时的集电极电
栅-源电压对导电沟道宽度的控制作用
沟道最宽
UGS（off）
沟道变窄
沟道消失 称为夹断
uGS可以控制导电沟道的宽度。为什么g-s必 须加负电压？
动画演示
漏-源电压对漏极电流的影响
（UGS(off)< uGS <0且uDS >0的情况）
uGD>UGS（off）
uGD＝UGS（off）
预夹断
uGD<UGS（off）
放大状态：发射结正偏，集电结反偏。
IC IB 截止状态：发射结零偏或反偏，集电结反偏。
IB 0, IC ICEO 0
饱和状态：反射结正偏，集电结正偏。
UCE U BE , IC IB ,UCES 0.3V
3、使用晶体管时，不能超过其极限参数。在放大状态，一
般取
___
4、温度对晶体管的参数和特性有很大的影响。
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
双极型三极管（BJT）是半导体三极管的一种类型，它 有空穴和电子两种载流子参与导电，故称双极型，又称 半导体三极管，有两种类型:NPN型和PNP型。
三极管基本知识全归纳
1、三极管的正偏与反偏：给PN结加的电压和PN结的允许电流方向一致的叫正偏，否则就是反偏。
即当P区（阳极）电位高于N区电位时就是正偏，反之就是反偏。
例如NPN型三极管，位于放大区时，Uc>Ub集电极反偏，Ub>Ue 发射极正偏。
总之，当p型半导体一边接正极、n型半导体一边接负极时，则为正偏，反之为反偏。
NPN和PNP主要是电流方向和电压正负不同。
NPN是用B—E的电流（IB）控制C—E的电流（IC），E极电位最低，且正常放大时通常C极电位最高，即VC>VB>VE。
PNP是用E—B的电流（IB）控制E—C的电流（IC），E极电位最高，且正常放大时通常C极电位最低，即VC<VB<VE。
2、三极管的三种工作状态：放大、饱和、截止（1）放大区：发射结正偏，集电结反偏。
对于NPN管来说，发射极正偏即基极电压Ub>发射极电压Ue，集电结反偏就是集电极电压Uc>基极电压Ub。
放大条件：NPN管：Uc>Ub>Ue；PNP管：Ue>Ub>Uc。
（2）饱和区：发射结正偏、集电结正偏--BE、CE两PN结均正偏。
即饱和导通条件：NPN管：Ub>Ue,Ub>Uc，PNP型管：Ue>Ub,Uc>Ub。
饱合状态的特征是：三极管的电流Ib、Ic 都很大，但管压降Uce 却很小，Uce≈0。
这时三极管的c、e 极相当于短路，可看成是一个开关的闭合。
饱和压降，一般在估算小功率管时，对硅管可取0.3V，对锗管取0.1V。
此时的，iC几乎仅决定于Ib，而与Uce无关，表现出Ib对Ic的控制作用。
（3）截止区：发射结反偏，集电结反偏。
由于两个PN 结都反偏，使三极管的电流很小，Ib≈0，Ic≈0，而管压降Uce 却很大。
这时的三极管c、e 极相当于开路。
可以看成是一个开关的断开。
3、三极管三种工作区的电压测量如何判断电路中的一个NPN硅晶体管处于饱和,放大,截止状态？用电压表测基极与射极间的电压Ube。
三极管工作原理(详解)课件
动态范围是指三极管能够放大的最小 信号和最大信号范围。在实际应用中， 三极管需要在一定的动态范围内工作， 以保证其正常性能。
放大பைடு நூலகம்数
三极管的放大倍数称为β值，它表示 集电极电流变化量与基极电流变化量 之比。放大倍数是三极管性能的重要 指标之一。
载流子的传
空穴与电子
在半导体材料中，空穴和电子是两种重要的载流子。空穴实际上是半导体原子缺失的电子 ，而电子则是自由移动的负电荷。
注意散热
对于大功率三极管，需要特别注意散热问题，采取适当的散热措施， 以防止过热损坏。
三极管的常见故障与排除方法
常见故障
三极管常见的故障包括开路、短路、性能不良等。
排除方法
针对不同的故障，可以采用相应的排除方法，如更换、调试 、修复等。同时，还需要注意检查外围电路，以确定故障是 否由外围电路引起。
超大规模集成电路的发展，三 极管的应用更加广泛，涉及到 通信、计算机、消费电子等多
个领域。
三极管的研究现状与进展
新材料
新型半导体材料如硅碳化物、氮化镓等具有更高的电子迁移率和 耐压能力，能够提高三极管的性能。
新结构
新型三极管结构如FinFET、GaN HEMT等能够提高三极管的开 关速度和降低能耗。
04
三极管的应用
放大电路中的应用
01
02
03
信号放大
三极管作为放大元件，通 过输入信号控制三极管的 电流放大，实现信号的线 性放大。
功率放大
利用三极管的电流放大作 用，将微弱的信号放大为 较大的功率信号，用于驱 动负载。
集成放大器
将多个三极管集成在一个 芯片上，实现多级放大， 提高放大倍数和稳定性。
06
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。
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。
三极管的工作原理详解，图文案例，立马教你搞懂
三极管的工作原理详解，图文案例，立马教你搞懂大家好，我是李工，希望大家多多支持我。
今天给大家讲一下三极管。
什么是三极管？三极管全称是“晶体三极管”，也被称作“晶体管”，是一种具有放大功能的半导体器件。
通常指本征半导体三极管，即BJT管。
典型的三极管由三层半导体材料，有助于连接到外部电路并承载电流的端子组成。
施加到晶体管的任何一对端子的电压或电流控制通过另一对端子的电流。
三极管实物图三极管有哪三极？•基极：用于激活晶体管。
（名字的来源，最早的点接触晶体管有两个点接触放置在基材上，而这种基材形成了底座连接。
）•集电极：三极管的正极。
（因为收集电荷载体）•发射极：三极管的负极。
（因为发射电荷载流子）三极管的分类三极管的应用十分广泛，种类繁多，分类方式也多种多样。
根据结构•NPN型三极管•PNP型三极管根据功率•小功率三极管•中功率三极管•大功率三极管根据工作频率•低频三极管•高频三极管根据封装形式•金属封装型•塑料封装型根据PN结材料锗三极管硅三极管除此之外，还有一些专用或特殊三极管三极管的工作原理这里主要讲一下PNP和NPN。
PNPPNP是一种BJT，其中一种n型材料被引入或放置在两种p型材料之间。
在这样的配置中，设备将控制电流的流动。
PNP晶体管由2个串联的晶体二极管组成。
二极管的右侧和左侧分别称为集电极-基极二极管和发射极-基极二极管。
NPNNPN中有一种 p 型材料存在于两种 n 型材料之间。
NPN晶体管基本上用于将弱信号放大为强信号。
在 NPN 晶体管中，电子从发射极区移动到集电极区，从而在晶体管中形成电流。
这种晶体管在电路中被广泛使用。
PNP和NPN 符号图三极管的3种工作状态分别是截止状态、放大状态、饱和状态。
接下来分享我在微信公众号看到的一种通俗易懂的讲法：三极管工作原理-截止状态三极管的截止状态，这应该是比较好理解的，当三极管的发射结反偏，集电结反偏时，三极管就会进入截止状态。
这就相当于一个关紧了的水龙头，水龙头里的水是流不出来的。
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
三极管电路讲解
三极管电路讲解摘要：1.三极管的基本结构2.三极管的工作原理3.三极管的分类与命名4.三极管的电路应用5.三极管的发展与未来趋势正文：一、三极管的基本结构三极管，又称晶体管，是一种常见的半导体元器件。
它主要由三个区域组成：发射区、基区和集电区，这三个区域构成了三极管的基本结构。
发射区与集电区由P 型半导体制成，而基区由N 型半导体制成。
这种结构使得三极管具有单向导通的特性。
二、三极管的工作原理三极管的工作原理主要基于NPN 和PNP 两种结构。
在NPN 型三极管中，发射区与基区之间的电流（IB）控制着基区与集电区之间的电流（IC）。
具体来说，当发射区电流（IE）流过基区时，基区会形成一个导电通道，从而允许集电区的电流流过。
而在PNP 型三极管中，基区电流（IB）同样控制着发射区与集电区之间的电流（IC）。
三、三极管的分类与命名根据电流放大系数不同，三极管可以分为两类：NPN 型和PNP 型。
NPN 型三极管中，发射区电流（IE）流向基区，基区电流（IB）流向集电区；而在PNP 型三极管中，发射区电流（IE）从基区流向发射区，基区电流（IB）从集电区流向基区。
三极管的命名方式通常为“型号- 参数”，例如：3DG6-A，其中“3DG6”代表三极管的型号，“A”代表该三极管的参数。
四、三极管的电路应用三极管在电路设计中有着广泛的应用，如：放大电路、振荡电路、脉冲发生器、信号调制等。
其中，最典型的应用是放大电路。
三极管可以实现电流放大，从而将输入信号的电流放大到一定程度，以满足后续电路的需求。
此外，三极管还可以实现电压放大，使得输入信号的电压在输出端得到放大。
五、三极管的发展与未来趋势随着科技的发展，三极管在性能和功能上也得到了不断的提升。
从最初的单极型晶体管，到后来的双极型晶体管，再到现在的场效应晶体管，三极管在速度、功耗和集成度等方面都有了很大的改善。
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• 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
直流电流 放大ห้องสมุดไป่ตู้数
IC
IB
iC
iB
ICEO (1 )ICBO
交流电流放大系数
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？
三、晶体管的共射输入特性和输出特性
1. 输入特性
(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。
vCE = 0V vCE 1V
iB b +
c + iC
vCE
vBE - e -
VCC
VBB
iB
iC
iB
UCE常量
截止区
?
2. 电流分配关系
又设 1
根据 IE=IB+ IC
IC IE
当IC
IC
时
EO
， IC
IB
是另一个电流放大系数，同样，它也只与管
子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。
一般 >> 1
BJT的特性曲线
2. 输出特性曲线 iC=f(vCE) iB=const
3.1.4 BJT的主要参数
1. 电流放大系数 (1)共发射极直流电流放 大系数 =（IC－ICEO）/IB≈IC / IB vCE=const
3.1.4 BJT的主要参数
1. 电流放大系数 (2) 共发射极交流电流放大系数 =IC/IBvCE=const
3.1.4 BJT的主要参数
1. 电流放大系数
(2) 集电极发射极间的反向饱和电流ICEO
ICEO=（1+ ）I C BIOCBO c
即输出特性u曲A b
线IB=0那条曲线- 所 +
e
对应的Y坐标的数
IC EO -
c b
uA
+
Ve C C
值。 ICEO也称为集 I e = 0
ICEO
V CC
电极发射极间穿透
电流。
3. 极限参数
(1) 集电极最大允许电流 ICM
双极型半导体三极管的结构示意图如图02.01所示。 一侧它称有为两发种射类区型，:N电P极N称型为和发PN射P型极。，另一侧称为集电区和集电极，
用E或e表示（Emitter）； 用C或c表示（Collector）。
e-b间的PN结称为发射结(Je)
c-b间的PN结称为集电结(Jc)
中间部分称为基区，连上电极称为基极， 用B或b表示（Base）；
(3) 共基极直流电流放大系数
=（IC－ICBO）/IE≈IC/IE
(4) 共基极交流电流放大系数α α=IC/IE VCB=const
当ICBO和ICEO很小时， ≈、 ≈，可以
不加区分。
3.1.4 BJT的主要参数
2. 极间反向电流
(1) 集电极基极间反向饱和电流ICBO
发射极开路时，集电结的反向饱和电流。
共射极放大电路
BJT的特性曲线
1. 输入特性曲线
(3) 输入特性曲线的三个部分
①死区 ②非线性区 ③线性区
2. 输出特性 iC f(uCE) IB
对应于一个IB就有一条iC随uCE变化的曲线。 饱和区
iC
放大区
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？
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, 集电区面积大。
（2）外部条件：发射结正向偏置，集电结反 向偏置。
二、晶体管的放大原理
放大的条 uuC BB E件 U 0， o（ n 即 u发 CE射 uB（ E结集 正电 偏结 ）反偏）
少数载 流子的 运动
图 02.01 两种极性的双极型三极管
结构特点：（内部条件）
• 发射区的掺杂浓度最高； • 集电区掺杂浓度低于发射区，且面积大； • 基区很薄，且掺杂浓度最低。
管芯结构剖面图
发射区：发射载流子 集电区：收集载流子 基区：传送和控制载流子
（以NPN为例）
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。
(2) 集电极最大允许功率损耗 PCM
PCM= ICVCE
3.1.4 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
向击穿电压。
• V(BR) EBO——集电极开路时发射结的反 向击穿电压。
• V(BR)CEO——基极开路时集电极和发射 极间的击穿电压。
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。
双极型半导体三极管的结构
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，使极少 数扩散到基区的电子与空穴复合
基区空穴 的扩散
因发射区多子浓度高使大量 电子从发射区扩散到基区
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。
以上看出，三极管内有两种载流子(自由电 子和空穴)参与导电，故称为双极型三极 管。或BJT (Bipolar Junction Transistor)。
iB f(uBE)UCE
为什么像PN结的伏安特性？ 为什么UCE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？
对于小功率晶体管，UCE大于1V的一条输入特性曲线 可以取代UCE大于1V的所有输入特性曲线。
BJT的特性曲线
1. 输入特性曲线
（以共射极放大电路为例）
iB=f(vBE) vCE=const
几个击穿电压有如下关系
V(BR)CBO＞V(BR)CEO＞V(BR) EBO
由PCM、 ICM和V(BR)CEO在输出特性曲线上可 以确定过损耗区、过电流区和击穿区。
输出特性曲线的三个区域:
饱制截和的止区区区：域：，iCi明C该接显区近受域零v内C的E，控
一此区线般时放区域的v，大域C，下E发区，＜相方射：曲0当。.结7i线此iCVB正平=基(时硅0偏行本的，管，于平曲)。集v行CE等轴距的。 电vB结此E小正时于偏，死或发区反射电偏结压电正，压偏很，集电 小集。结电反结偏反。偏。