第-2-章-晶体三极管和场效晶体管分解优秀PPT.ppt
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1、第第2章晶体三极管和场效晶体管章晶体三极管和场效晶体管本章学习目标本章学习目标2.1晶体三极管晶体三极管2.2场效晶体管场效晶体管本章小结本章小结本章学习目标本章学习目标1.理理解解晶晶体体管管的的结结构构和和分分类类,熟熟悉悉其其外外形形、图图形形符符号号。驾驾驭三极管电流安排关系。驭三极管电流安排关系。2.驾驾驭驭三三极极管管的的输输入入特特性性、输输出出特特性性及及三三种种工工作作状状态态,了了解其主要参数。解其主要参数。3.驾驭用万用表对三极管进行测试的方法。驾驭用万用表对三极管进行测试的方法。4.了了解解场场效效晶晶体体管管的的类类型型及及工工作作原原理理,熟熟悉悉其其图图形形符符号
2、号,理解其转移特性和输出特性,了解其运用的留意事项。理解其转移特性和输出特性,了解其运用的留意事项。2.1晶体三极管晶体三极管2.1.1三极管的结构、分类和符号三极管的结构、分类和符号2.1.2三极管的工作电压和基本连接方式三极管的工作电压和基本连接方式2.1.3三极管内电流的安排和放大作用三极管内电流的安排和放大作用2.1.4三极管的输入和输出特性三极管的输入和输出特性2.1.5三极管主要参数三极管主要参数2.1.6三极管的简洁测试三极管的简洁测试2.1晶体三极管晶体三极管晶晶体体三三极极管管:是是一一种种利利用用输输入入电电流流限限制制输输出出电电流流的的电电流流限制型器件。限制型器件。特
3、点:管内有两种载流子参与导电。特点:管内有两种载流子参与导电。2.1.1三极管的结构、分类和符号三极管的结构、分类和符号一、晶体三极管的基本结构一、晶体三极管的基本结构1三极管的外形三极管的外形特点:特点:有三个电有三个电极,故称极,故称三极管三极管。2三极管的结构三极管的结构三极管的结构图三极管的结构图特点:特点:有三个区有三个区放射区、基区、集电区;放射区、基区、集电区;两个两个PN结结放射结放射结(BE结结)、集电结、集电结(BC结结);三个电极三个电极放射极放射极e(E)、基极、基极b(B)和集电极和集电极c(C);两种类型两种类型PNP型管和型管和NPN型管。型管。工工艺艺要要求求:
4、放放射射区区掺掺杂杂浓浓度度较较大大;基基区区很很薄薄且且掺掺杂杂最最少少;集集电电区区比放射区体积大且掺杂少。比放射区体积大且掺杂少。二、晶体三极管的符号二、晶体三极管的符号三极管符号三极管符号箭头:表示放射结加正向电压时的电流方向。箭头:表示放射结加正向电压时的电流方向。文字符号:文字符号:V三、晶体三极管的分类三、晶体三极管的分类1三极管有多种分类方法。三极管有多种分类方法。按内部结构分:有按内部结构分:有NPN型和型和PNP型管;型管;按工作频率分:有低频按工作频率分:有低频(f3MHZ);按功率分:有中、小功率按功率分:有中、小功率500mwp3mw;按用途分:有一般管和开关管;按用
5、途分:有一般管和开关管;按半导体材料分:有锗管按半导体材料分:有锗管Ge和硅管和硅管Si等等。等等。按按封装分:金属封装、塑料封装。封装分:金属封装、塑料封装。2国国产产三三极极管管命命名名法法:见见电电子子线线路路(陈陈其其纯纯主主编编)P261附录。附录。例如:例如:3DG表示高频小功率表示高频小功率NPN型硅三极管;型硅三极管;3CG表示高频小功率表示高频小功率PNP型硅三极管;型硅三极管;3AK表示表示PNP型开关锗三极管等。型开关锗三极管等。3、国外三极管命名法:、国外三极管命名法:2SA系列:系列:PNP型型锗管锗管高频管高频管如:如:2SA1009350V2A15W*PNP2SB
6、系列:系列:PNP型型锗管锗管低频管低频管如:如:2SB74470V3A10W*PNP 2SC系列:系列:NPN型型硅管硅管高频管高频管如:如:2SC20271500V5A50W*NPN 2SD系列:系列:NPN型型硅管硅管高频管高频管如:如:2SD14321500V6A80W*NPN 2.1.2三极管的工作电压和基本连接方式三极管的工作电压和基本连接方式一、晶体三极管的工作电压一、晶体三极管的工作电压三极管的基本作用三极管的基本作用是放大电信号。是放大电信号。三三极极管管工工作作在在放放大大状状态态的的外外部部条条件件是是:放放射射结结加加正正向向电电压压(硅硅管管0.50.8V、锗锗管管0
7、.10.3V),集集电电结结加加反反向向电电压压(几几伏伏到几十伏)。到几十伏)。三极管电源的接法三极管电源的接法三极管电源的接法三极管电源的接法V为三极管为三极管GC为集电为集电极电源极电源GB为基极电为基极电源,又称偏源,又称偏置电源置电源Rb为基极为基极电阻电阻Rc为集电为集电极电阻。极电阻。二、晶体三极管在电路中的基本连接方式二、晶体三极管在电路中的基本连接方式有有三三种种基基本本连连接接方方式式:共共放放射射极极、共共基基极极和和共共集集电电极极接接法。最常用的是共放射极接法。法。最常用的是共放射极接法。三极管在电路中的三种基本连接方式三极管在电路中的三种基本连接方式2.1.3三极管
8、内电流的安排和放大作用三极管内电流的安排和放大作用一、电流安排关系一、电流安排关系测量电路如图测量电路如图调调整整电电位位器器,测测得得放放射射极极电电流流、基基极极电电流流和和集集电电极极电电流的对应数据如表所示。流的对应数据如表所示。因因IB很小,则很小,则IC IEIE=IC+IB由表可见,三极管中电流安排关系如下:由表可见,三极管中电流安排关系如下:IB/mA-0.00100.010.020.030.040.05IC/mA0.0010.010.561.141.742.332.91IE/mA00.010.571.161.772.372.96 说明:说明:1IE=0时,时,IC=-IB=I
9、CBO。ICBO称为集电极称为集电极基极反向饱和电流基极反向饱和电流(a)。一般。一般ICBO很小,与温度有关,下标中的很小,与温度有关,下标中的“O”表示开路。表示开路。2IB=0时,时,IC=IE=ICEO。ICEO称称为为集集电电极极放放射射极极反反向向电电流流,又又叫叫穿穿透透电流,见图电流,见图(b)。ICEO越越小小,三三极极管管温温度度稳稳定定性性越越好好。硅硅管管的的温温度度稳稳定性比锗管好。定性比锗管好。ICBO与与ICEO示意图示意图二、晶体三极管的电流放大作用二、晶体三极管的电流放大作用当当基基极极电电流流IB由由0.01mA变变到到0.02mA时时,集集电电极极电电流流
10、IC由由0.56mA变到变到1.14mA。上面两个变更量之比为。上面两个变更量之比为这这说说明明,当当IB有有一一微微小小变变更更时时,就就能能引引起起IC较较大大的的变变更更,这这种种现现象象称称为为三三极极管管的的电电流流放放大大作作用用。比比值值用用符符号号 来来表表示示,称为共放射极沟通电流放大系数,简称称为共放射极沟通电流放大系数,简称“沟通沟通”,即,即IB/mA-0.00100.010.020.030.040.05IC/mA0.0010.010.561.141.742.332.91IE/mA00.010.571.161.772.372.96 结论:结论:1三三极极管管的的电电流流
11、放放大大作作用用基基极极电电流流IB微微小小的的变变更更,引起集电极电流引起集电极电流IC较大变更。较大变更。2交交流流电电流流放放大大系系数数 表表示示三三极极管管放放大大交交流流电电流流的的能能力力4通常通常,所以可表示为,所以可表示为考虑考虑ICEO,则,则3直直流流电电流流放放大大系系数数表表示示三三极极管管放放大大直直流流电电流流的的能能力力2.1.4三极管的输入和输出特性三极管的输入和输出特性一、共放射极输入特性曲线一、共放射极输入特性曲线集集射射极极之之间间的的电电压压VCE确确定定时时,放放射射结结电电压压VBE与与基基极极电流电流IB之间的关系曲线。之间的关系曲线。共发射极输
12、入特性曲线共发射极输入特性曲线由图可见:由图可见:1当当VCE2V时时,特特性性曲线基本重合。曲线基本重合。(VCE=3.4.)2当当VBE很很小小时时,IB等等于于零,三极管处于截止状态。零,三极管处于截止状态。共发射极输入特性曲线共发射极输入特性曲线4三三极极管管导导通通后后,VBE基基本本不不变变。硅硅管管约约为为0.7V,锗锗管管约约为为0.3V,称称为为三三极极管管的的导导通通电电压。压。5VBE与与IB成非线性关系。成非线性关系。3当当VBE大大于于门门槛槛电电压压(硅硅管管约约0.5V,锗锗管管约约0.2V)时时,IB渐渐增大,三极管起先导通。渐渐增大,三极管起先导通。二、晶体三
13、极管的输出特性曲线二、晶体三极管的输出特性曲线基基极极电电流流确确定定时时,集集、射射极极之之间间的的电电压压与与集集电电极极电电流流的的关关系曲线。系曲线。输出特性曲线可分为三个工作区输出特性曲线可分为三个工作区:1截止区截止区条件:放射结和集电结反偏或两端电压条件:放射结和集电结反偏或两端电压为零。为零。特点:特点:IB=0,IC=ICEO。2饱和区饱和区条件:放射结和集电结均为正偏。条件:放射结和集电结均为正偏。特点:特点:VCE=VCES。VCES称为饱和管压降,小功率硅管约称为饱和管压降,小功率硅管约0.3V,锗管约为,锗管约为0.1V。3放大区放大区条件:放射结正偏,集电结反偏。条
14、件:放射结正偏,集电结反偏。特点:特点:IC受受IB限制限制,即,即IC=IB。在在放放大大状状态态,当当 IB IB 确确定定时时,IC IC 不不随随 VCE VCE 变变更更,即即放放大大状态的三极管具有恒流特性。状态的三极管具有恒流特性。2.1.5三极管主要参数三极管主要参数三极管的参数三极管的参数是表征管子的性能和适用范围的参考数据。是表征管子的性能和适用范围的参考数据。一、共放射极电流放大系数一、共放射极电流放大系数1直流放大系数直流放大系数2沟通放大系数沟通放大系数 同一个三极管,在同等工作条件下同一个三极管,在同等工作条件下 电电流流放放大大系系数数一一般般在在10100之之间
15、间。太太小小,放放大大实实力力弱弱,太太大大易使管子性能不稳定。一般取易使管子性能不稳定。一般取3080为宜。为宜。二、极间反向饱和电流二、极间反向饱和电流1集电极集电极基极反向饱和电流基极反向饱和电流ICBO。2集电极集电极放射极反向饱和电流放射极反向饱和电流ICEO。ICEO=(1+)ICBO反反向向饱饱和和电电流流随随温温度度增增加加而而增增加加,是是管管子子工工作作状状态态不不稳稳定定的的主主要要因因素素。因因此此,常常把把它它作作为为推推断断管管子子性性能能的的重重要要依依据据。硅硅管管反反向向饱饱和和电电流流远远小小于于锗锗管管,在在温温度度变变更更范范围围大大的的工工作作环环境境
16、应应选用硅管。选用硅管。三、极限参数(三极管正常工作时的平安参数)三、极限参数(三极管正常工作时的平安参数)1集电极最大允许电流集电极最大允许电流ICM三三极极管管工工作作时时,当当集集电电极极电电流流超超过过ICM时时,管管子子性性能能将将显显著下降著下降(主要表现在主要表现在下降,并有可能烧坏下降,并有可能烧坏过热损坏、慢过热损坏、慢管子管子)。2集电极最大允许耗散功率集电极最大允许耗散功率PCM当当管管子子集集电电结结两两端端电电压压VCE与与通通过过电电流流IC的的乘乘积积超超过过此此值值时,管子性能变坏或烧毁时,管子性能变坏或烧毁。3集电极集电极放射极间反向击穿电压放射极间反向击穿电
17、压V(BR)CEO管子基极开路时,集电极和放射极之间的最大允许电管子基极开路时,集电极和放射极之间的最大允许电V(BR)CEO,下标中,下标中,B表示击穿,表示击穿,R表示反向。当电压越过此表示反向。当电压越过此值时,管子将发生电击穿,若电击穿导致热击穿会损坏管子值时,管子将发生电击穿,若电击穿导致热击穿会损坏管子。例如:例如:2SD9511500V3A65W*NPN2.1.6三极管的简洁测试三极管的简洁测试判别硅管和锗管的测试电路判别硅管和锗管的测试电路一、硅管或锗管的判别一、硅管或锗管的判别当当V=0.10.3V时为时为锗管。锗管。或正向阻值或正向阻值为为1千欧左右,反向千欧左右,反向阻值
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