第3讲 第1章_晶体三极管(1)
晶体三极管的结构、特性与参数
一、三极管的结构类型与工作原理半导体三极管又称为晶体管、三极管、双极型晶体管、BJT 。
它由2个背靠背的PN结组成，分为NPN型、PNP型。
由制造的材料又分为硅三极管、锗三极管。
NPN型三极管：c：collector 集电极；b：base 基极；e：emitter 发射极采用平面管制造工艺，在N＋型底层上形成两个PN结。
工艺特点：三个区，二个结，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管的工作原理：为使NPN管正常放大时的条件：射结正偏(VBE＞0)，集电结反偏(VCB＞0)。
发射区向基区大量发射电子(多子)，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IB电流，绝大部分继续向集电结扩散并达到集电结边缘。
因集电结反偏，这些少子将非常容易漂移到集电区，形成集电集电流的一部分ICN。
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。
，，晶体管的四种工作状态：1、发射结正偏，集电结反偏：放大工作状态用在模拟电子电路2、发射结反偏，集电结反偏：截止工作状态3、发射结正偏，集电结正偏：饱和工作状态用在开关电路中4、发射结反偏，集电结正偏：倒置工作状态较少应用三种基本组态：集电极不能作为输入端，基极不能作为输出端。
1、共基组态(CB)输入：发射极端：基极公共(此处接地) 。
输出：集电极。
VBE＞0，发射结正偏，VCB＞0(∵VCC＞VBB)，集电结反偏。
所以三极管工作在放大状态。
发射极组态(CE)：共集电极组态(CC)：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，0.98~0.998。
ICBO称为集电结反向饱和电流，其值很小，常可忽略。
其中穿透电流，。
当时，称为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。
所以有和之间的关系：共集组态时电流关系(放大状态)：无论哪种组态，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)。
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。
晶体三极管及其基本放大电路解读PPT课件
2. 设置静态工作点的必要性
为什么放大的对象是动态信号，却要晶体管在信号为零 时有合适的直流电流和极间电压？
输出电压必然失真！ 设置合适的静态工作点，首先要解决失真问题，但Q点 几乎影响着所有的动态参数！
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三、基本共射放大电路的波形分
析
动态信号
驮载在静
态之上
与iC变化 方向相反
当VCC>>UBEQ时，IBQ 已知：VCC＝12V，
VCC Rb
Rb＝600kΩ，
Rc＝3kΩ ，
β
＝100。
Q
＝？
第23页/共79页
二、等效电路法
输入回路等效为 恒压源
•
半 利
导 用
体 线
器 性
件 元
的 件
非 建
线 立
性 模
特 型
性 ，
使 来
放 描
大 述
电 非
路线IBQ的性＝分器VBB析件－RU复的b BE杂特Q
第36页/共79页
直流负载线和交流负载线
B
I CQ RL'
Uom=? Q点在什么位置Uom最大？
交流负载线应过Q点，且 斜率决定于（Rc∥RL）
第37页/共79页
§4.4 晶体管放大电路的 三种接法
一、静态工作点稳定的共射放大电路 二、基本共集放大电路 三、基本共基放大电路 四、三种接法的比较
第38页/共79页ห้องสมุดไป่ตู้
• 在Ui不变的情况下， Rb减小，Uo如何变化？Au如何变化？
当Uo最大时，再减小Rb，会出现失真吗？
•
在增什大么，不情 真一了定？行！
况A下u ，UU空oi 载
单片机控制技术：晶体三极管知识教学PPT
D： 低频大功率
”表示产品序号（无意义）
例如：
1 三极管3AD50C：锗材料PNP型低频大功率 三极管,如图 a 所示；
2 三极管3DG201B: 硅材料NPN型高频小功率 三极管如图 b 所示。
现今比较流行的三极管9011～9018系列为高 频小功率管,除9012和9015为PNP型管外,其余 均为NPN型管。
三极管的分类
三极管的种类较多。 按三极管制造的材料来分,有硅管和锗管两种； 按三极管的内部结构来分,有NPN和PNP两种； 按三极管的工作频率来分,有低频管和高频管 按三极管允许耗散的功率来分,有小功率管、
中功率管和大功率管。
几种常见三极管的外形及特点
1.小功率三极管 通常情况下,把集电极最大允许耗散功率PCM
三极管的识别 国产三极管型号的命名方法 国产三极管的型号命名由五部分组成
国产三极管 命名方式 例：3DD21
（1）“3”表示三极管
（2）“D”表示材料及导电类型
A： PNP 锗管
B： NPN 锗管
C： PNP 硅管
D： NPN 硅管
（3）“D”表示性能参数
X： 低频小功率
G： 高频小功率
常用9011～9018、1815系列三极管管脚排列 如图所示。平面对着自己,引脚朝下,从左至右 依次是E、C 、B,即1是发射极E,2是集电极C, 三是基极B。
采用表面贴装技术SMT Surface Mounted Technology 的三极管称为贴片三极管。贴片 三极管有三个引脚的,也有四个引脚的。在四 个引脚的三极管中,比较大的一个引脚是集电 极,两个相通引脚是发射极,余下的一个引脚是 基极。
三极管的识别
三极管在电路中常用字母Q、V或VT加数字表示 .
电子技术第一章晶体管
+
VCC
Rb
b
输入 回路
VU
c UCE 输出 UCE 回路 e V
BE
三极管共射特性曲线测试电路
20
UCE=0时，C结不通，随UCE↑有利于电子进入C区被收集，减弱P区复合，IB 减小，曲线右移。
31
1.3.4 晶体管的主要参数
三极管的连接方式
IC C1 IB + Rb VBB T C + 2 Rc C1 + IE
正常放大原则: 发射结Je>0 集电结Jc<0
IC C2 +
Re VEE
Rc
VCC
(b)共基极接法
VCC
(a)共发射极接法
一、电流放大系数
是表征管子放大作用的参数。有以下几个：
32
当UCE为定值时， IC=IB， IC随IB正 比例增加？（在放 大区）
对所有曲线而言，当UCE大于一定常数(0.3V) 后，曲线平行等距。β为常数， IC=IB
4
3 2 1 3
100A
80A
60A
观:IB=40μA曲线 上升段：
UCE↑→IC↑↑）
40A 20A IB=0 6
9 12 UCE(V)
e
√三极管放大的外部条件：外加电源的极性应使发 射结处于正向偏置状态，而集电结处于反向偏置状态。
7
1. 内部载流子的传输过程 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） IE=IB+ IC
晶体三极管特性课件
4
3
2
1
N
P
N 当基区的电子浓度增加到 4 时： 集电极电流达到临界饱和：ICS 基区中电子积累所需时间：t r
电子浓度 深饱 临饱 放大 正偏
5
继续增加： 当i b继续增加： 发射结发射有余 发射有余， IB≥IBS 时，发射结发射有余，集 电极收集不足 过剩电子在基区积累， 收集不足。 电极收集不足。过剩电子在基区积累， 4→5。 如 4→5。这段时间就是存储时间 t s
t
0
t
VCC C1 RC
那么如何保证三极管可靠工作？ R1、R2、外加负偏压－VBB及Vi 外加负偏压－ 就依靠合理选择基极偏置电阻来保证。 共同决定三极管工作状态， 共同决定三极管工作状态，保证三极 （设计问题） 管在开关方波的作用下可靠工作于饱 截止两种状态。 当Vi = 0 时： 画截止等效电路 和、截止两种状态。
反相器负载有两种情况： 流进反相器的电流叫灌流负载。记做 i OI 灌流负载。 灌流负载 流出反相器的电流叫拉流负载。记做 i op 拉流负载。 拉流负载 如何衡量反相器带负载能力？ 如何衡量反相器带负载能力？ 反相器在正常工作条件下： 饱和状态：VO = 0.3V,反相器所允许最大灌 电流IOCM是多少？ I 截止状态：VO = V CL，反相器所允许最大拉 电流IOPM是多少？ I
VCC ic RC
iC = 0
icmax VCC = RC
vi
RB ib
vo
三极管开关和二极管开关一样，都 存在开关惰性。三极管在作开关运用时， 三极管饱和及截止两种状态不是瞬时完 成。因为三极管内部存在着电荷建立和 消散过程。
VI Vb 2 0 Vb1 t
iC
iCMAX
晶体三极管
vCE较大时，特性 曲线进入与vCE轴 基本平行的区域
当集电结反偏电压较大时，扩散到基区的电子基本 上都可以被集电区收集，此后 v CE 再增加，电流也 没有明显的增加 ，故特性曲线与 v C E 轴基本平行
BJT输出特性曲线的三个工作区
vCB= vCE - vBE
(1) 饱和区
特征： : 判断依据 iB 0 iB 0 范围 : 或 偏或反偏(但反偏电压很小 发射结正偏，集电结正 )； v v V vCE VCC BE vBECE vCE CC vCE 或 i 随 v 的增加而增加， iC iB ； C CE vBE Vth vBE Vth vCE 很小，称为“饱和管压 降vCES ”
BJT中的电流分配关系
I C I CN I CBO I B I B I CBO I E I B I C I I I B CN E
(2) 电流放大系数
(a) 电流控制作用
I CN 定义：＝ ，称为 IE
IC IE
IC IB
三个电极电流之间满 “共基极直流电流放大 足一定的比例分配关 系数”， 1但接近1 系，一个电极电流发 I CN 定义： ＝ ， 称为 生改变，另两个电流 I B 都会发生变化，因此 “共射极直流电流放大 I C I CN I CBO 可实现电流控制和放 I B I B I CBO I E I B I C 系数”， ＝ 1 大作用 I I I 1 － E B CN
BJT安全工作区示意图
PCM=iCvCE 双曲线
集电极最大允许电流ICM
当集电极电流增加时， 即 I B 和 I C 增加， 就要 下降，当 值下降到线 性放大区 值的 70 ～ 30 ％时，所对应的集电极 电流称为集电极最大允 许电流ICM。至于值下 降多少，会随三极管的 型号以及生产厂家而有 所差别。
三 极 管
三极管一、晶体三极管的结构和类型晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。
三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把正块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有PNP和NPN两种，如图从三个区引出相应的电极，分别为基极b发射极e和集电极c。
发射区和基区之间的PN结叫发射结，集电区和基区之间的PN结叫集电极。
基区很薄，而发射区较厚，杂质浓度大，PNP型三极管发射区"发射"的是空穴，其移动方向与电流方向一致，故发射极箭头向里；NPN型三极管发射区"发射"的是自由电子，其移动方向与电流方向相反，故发射极箭头向外。
发射极箭头向外。
发射极箭头指向也是PN结在正向电压下的导通方向。
硅晶体三极管和锗晶体三极管都有PNP型和NPN型两种类型。
电压须在外部施用，以使晶体管操作。
施用电压以使电流朝著发射极箭头的方向移动。
施用电压时，发射极电流Ie、集电极电流Ic和基点电流Ib将产生以下的关系：Ie = Ic+Ib晶体管类型：按材料分类，可分为：硅晶体管、锗晶体管按电极分类，可分为：NPN晶体管、PNP晶体管按功能分类，可分为：光敏三极管、开关三极管、功率三极管二、三极管的封装形式和管脚识别常用三极管的封装形式有金属封装和塑料封装两大类，引脚的排列方式具有一定的规律，如图对于小功率金属封装三极管，按图示底视图位臵放臵，使三个引脚构成等腰三角形的顶点上，从左向右依次为e b c；对于中小功率塑料三极管按图使其平面朝向自己，三个引脚朝下放臵，则从左到右依次为e b c。
电子制作中常用的三极管有90××系列，包括低频小功率硅管9013（NPN）、9012（PNP），低噪声管9014（NPN），高频小功率管9018（NPN）等。
它们的型号一般都标在塑壳上，而样子都一样，都是TO-92标准封装。