第3讲 三极管

NPN型三极管的结构及符号如图
制作三极管时，通常 使三极管内部有如下特 点： B 1）基区薄而掺杂少。 2）发射区掺杂浓度比集 电区高，并远大于基区 浓度。 3）集电结面积比发射结大。
E
C B N P N
C
E
NPN型三极管结构及符号
（箭头代表发射结正 向接法时的电流方向）
1.3.2 三极管的电流分配和放大作用
80 IB(μA) UCE=0V 40 UCE>1V
0
0.4
0.8 UBE(V)
2、当UCE>1V时，集电结已反偏，收集电子能力增 强，基区电子绝大部分形成IC，因此IB减小，曲线 右移。 UCE>1V后的输入特性基本重合。
二、输出特性曲线： 是指当基极电流IB为常数时，三极管集电极与发 射极之间的电压UCE与集电极电流IC的关系。即：
IB=0
3 12
6
9 UCE(V) 截止区
1、放大区：发射结正偏，集电结反偏。曲线近似 水平部分。 IC = βIB + ICBO ≈ βIB 。
1）、当IB一定时，从发射区扩散到基区的电子数大 致是一定的。在UCE超过一定值（约1V）之后，这 些电子绝大部分被拉入集电区而形成IC，以致当 UCE继续增高时，IC也不再有明显的增加——具有 恒流特性。
2、共基电流放大系数 静态（Ui=0）时， IC与IE的比值称为共基直 流放大系数 IC ⍺ = I
E
动态（Ui≠0）时， Δ IC 与Δ IE的比值称为 共基交流放大系数 Δ IC ⍺= Δ I E
二、极间反向电流 a) 集－基极反向截止电流ICBO。当发射极开路时， 由于集电结反偏，集电区和基区中少子的漂移运 动所形成的电流。 b) 集－射极反向截止电流ICEO。当IB=0(基极开 路）、集电结处于反向偏置，发射结处于正偏的集 电极电流。又称穿透电流。 三、极限参数 1）集电极最大允许电流ICM 当集电极电流Ic大 于一定值，β 值要下降，使β 值降为额定值的 2/3时的Ic电流称为ICM 。
C
一、输入特性曲线
N
Ec
是指当UCE为常 数时，加在基极和发 射极之间的电压UBE 与由它所产生的基极 电流IB之间的关系。 即：
RB EB
B
P RC E N
I B f (U BE ) U CE const
输入特性曲线如图： 1、UCE=0V，c、e短路， 相当于两个二极管并联的 伏安特性；
放
大 区
安全工作区
80uA
60uA 40uA 20uA
IB=0
1
0
3 12
6
9 UCE(V) 截止区
精品课件！
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小
结
形成发射极电流IE， EB 但由于空穴浓度<<发射区电子 浓度，所以空穴电流可以忽略。 RB C N Ec
ICBO
Ic
P
RC
N E IE
2、由于浓度差，电子继续向集电结方向扩散
在扩散过程中与基区空穴相遇而复合，基区电 源补充空穴，形成基极电流IB 。 基区掺杂少，宽度窄，所以复合机会大大减少， 因此IB很小。 3、电子被集电极收集的情况 集电结反偏，内电场增强，一方面阻止集电区 电子向基区扩散，另一方面把发射区扩散来的电子 收集到集电区，形成集电极电流IC 。
一、放大的概念
（一般放大——能量守恒： 放大镜、变压器）
1、既能放大电流，又能放大电压。即经过放大后的 能量（功率）要比没有放大前的能量（功率）大。也 就是：输入端的能量小，输出端的能量大； 2、需要放大的对象是变化量；
3、能量应守恒，由电源补充。
二、三极管中载流子的运动和电流分配
三极管中载流子的运动情况如图 1、发射区向基区发射电子（扩散电子） UB>UE,发射结正偏，扩散>漂移 即： 扩散 发射区的自由电子 基区， IB 并不断从电源补充电子 基区的空穴 扩散 发射区 B
1.3.4、三极管的主要参数 一、电流放大系数
1、共射电流放大系数
静态（Ui=0）时， IC与IB的比值称为共射直 流放大系数 IC ß = I
B
动态（Ui≠0）时， Δ IC 与Δ IB的比值称为 共射交流放大系数 Δ IC ß= Δ I B
在估算大幅度信号且有直流分量时用 ß ；在估算小信号 时用 ß ；在特性曲线平行且忽略ICEO时，则ß≈ ß。
2）、当IB增大时， 相应地IC也增大，曲线上移， 而且IC比IB增加得多得多 IC = βI B ， ∆ IC = β ∆ IB ——这就是三极管的电流放大作用。
2、截止区：发射结及集电结均反偏。IB ≈ 0, IC ≈ 0。 3、饱和区：发射结和集电结均正偏。电路中有RC， EC一定时， IB增大,IC也增大,UCE=EC－ IC RC就减小， 小到一定程度后会削弱集电极收集电子的能力。这时 IB再增大， IC则增加很少或不再增加，失去了放大作 用。这种情况称之为饱和。 1) UCE = UBE ，(UBC =0)，称为临界饱和。此时仍有 ICS = βIBS 2) UCE <UBE ( UBC >0),称为过饱和。此时 UCE = UCES < 0.4V (Si ≈ 0.3V,Ge ≈ 0.1V)
2）集－射极反向击穿电压UCEO。基极开路时，加在 集电极和发射极之间的最大允许电压。
3）集电极最大允许耗散功率PCM。当晶体管因电流 流过而产生热量，引起的参数变化不超过允许值时， 集电极所消耗的最大功率。
Ic(mA) 一个管子的PCM如 已确定，则由PCM=UCEO × ICM可知，临界损耗 时的的关系在输出特性 上为一双曲线，曲线左 下方为安全区，右上方 为过损耗区。 饱 4 和 3 区 2 100 uA
Байду номын сангаас
ß=
Δ IC Δ IB
从电压关系上看，b、e间加的是正向电压，UBE 只要有少量变化，IB就有较大变化，通过三极管的电 流放大作用IC变化更大，通过RC产生的电压变化，比 UBE的变化大很多倍，三极管的电流放大作用就转化 为电压放大作用。 电压放大倍数
Au= UCE UBE
1.3.3 三极管的特性曲线 三极管的特性曲线是用来表示该晶体管各极电 压和电流之间关系的，它反映出晶体管的性能，是 分析放大电路的重要依据。从使用的角度看，经常 遇到的是三极管的特性曲线，很少涉及它的内部结 构。其中最常用的是共射接法时的输入特性和输出 特性。它可以用晶体管特性图示仪直观地表示出来， 也可以用如图电路（见下页）进行测试。
I C f (U CE )
I B const .
Ic(mA) 饱 4 和 3 区 2 1 0
安全工作区
100 uA 放 80uA
输出特性 曲线如图所示： 不同的IB值可得到 不同的曲线，因此输出 特性曲线为一组。通常 把三极管的输出特性分 成三个区：放大区、截 止区、饱和区
大
区
60uA
40uA 20uA
根据以上分析可知：
1、IE=IC+IB
——这就是三极管的电流分配规律 2、三极管中既有电子的流动，也有空穴的流 动，即有两种载流子的运动，所以常称为双极 型三极管，简称三极管。
三、电流放大作用
由于基区很薄，空穴浓度又低(掺杂少），所以 发射区扩散来的电子大部分流向集电极形成IC，只 有很小一部分流向基极形成IB。管子作成后， IC和 IB的比例就保持一定， IC= ß IB ， IB 可控制IC，这 就是三极管的电流放大作用。 直流放大系数 交流放大系数 IC ß = I B