三极管工作原理与应用.pdf

第 2 章 半导体三极管(Semiconductor Diode) 2.1 双极型三极管 教学要求： 1.掌握晶体三极管的工作原理； 2.理解晶体三极管的输入、输出 特性曲线； 3.了解晶体三极管的主要参数。 一、 晶体三极管(Semiconductor Transistor) 利用特殊工艺将两个 PN 结结合在一起就构成了双极型三极管。 1.结构和符号：结构特点：e 区掺杂浓度最高，b 区薄，掺杂浓度最 底；c 区面积最大。 分类： 构成材料：硅管、锗管 结 构：PNP、NPN 使 用频率：低频管、高频管 功 率：小功率管、中功率管、大功率 管 2.电流放大原理 放大条件 内部条件：e 区掺杂浓度最高，b 区薄，掺杂浓度最底；c 区面积最 大。 外部条件：发射结（e 结）加正向偏置电压，集电结（c 结）加反向 偏置电压。 电位条件：NPN 型：Vc＞Vb＞Ve ；PNP 型： Vc＜Vb＜Ve 电 压数值：UBE ：硅 0.5-0.8V, 锗 0.1-0.3V UCB：几伏——十几伏 UCE：UCE＝UCB＋ UBE 几伏——+ 几伏 三极管内部（NPN 型为例） 1) 发射区不断向基区注入多子（电子），形成发射极电流 I 。 E 2)向发射区扩散的基区多子（空穴）因数量小被忽略。这样，到达 基区的电子多数向 BC 结方向扩散形成 ICN。少数与空穴复合，形成 IBN 。 基区空穴来源主要来自基极电源提供 (IB)和集电区少子漂移 (ICBO)。即 IBN » IB + ICBO，IB = IBN – ICBO 3)集电区收集扩散过来的载流子形成集电极电流 IC，I C = ICN + ICBO 。 （4）三极管各极电流之间的分配关系 IB = I BN - ICBO，IC= I CN + ICBO 当管子制成后，发射区载流子浓度、基区宽度、集电结面积等确定，故电 流的比例关系确定，即： 二、晶体三极管的特性曲线 1.输入特性曲线： 由输入回路可写出三极管的输入特性的函数式为 iB=f(uBE)，uCE=常数。 实测的某 NPN 型硅三极管的输入特性曲线如下图(b)所示，由图可见曲线形状 与二极管的伏安特性相类似，不过，它与 uCE 有关，uCE=1V 的输入特性曲线 比 uCE=0V 的曲线向右移动了一段距离，即 uCE 增大曲线向右移，但当 uCE ＞1V 后，曲线右移距离很小，可以近似认为与 uCE=1V 时的曲线重合，所以 下图(b)中只画出两条曲线，在实际使用中， uCE 总是大于 1V 的。由图可 见，只有 uBE 大于 0 5V(该电压称为死区电压)后，iB 才随 uBE 的增大迅 速增大，正常工作时管压降 uBE 约为 0.6～0.8V，通常取 0.7V，称之为导通 电压 uBE (on)。对锗管，死区电压约为 0.1V，正常工作时管压降 uBE 的值约 为 0.2～0.3V，导通电压 uBE (on)≈0.2V。 2.输出特性曲线 输出回路的输出特性方程为：iC=f(uCE)，iB=常数 ；晶体三极管的输出 特性曲线分为截止、饱和和放大三个区，每区各有其特点： 截止区： IB≤0，IC=ICEO≈0，此时两个 PN 结均反向偏置。 放大区：IC=βIB+ICEO ，此时发射结正向偏置，集电结反向偏置，特性曲线 比较平坦且等间距。 Ic 受 IB 控制，IB 一定时，Ic 不随 UCE 而变化。 饱和区： uCE u BE，uCB = uCE - u BE 0 ，此时两个 PN 结均正向偏 置，IC ¹ b IB，IC 不受 IB 控制，失去放大作用。曲线上升部分 uCE 很 小，uCE = u BE 时，达到临界饱和，深度饱和时，硅管 UCE