三极管-(1).只是课件.ppt

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1、三极管三极管-(1).-(1).1.4 半导体三极管（BJT）半半半半导导导导体体体体三三三三极极极极管管管管又又又又称称称称晶晶晶晶体体体体三三三三极极极极管管管管（简简简简称称称称三三三三极极极极管管管管），一一一一般般般般简简简简称称称称晶晶晶晶体体体体管管管管，或或或或双双双双极极极极型型型型晶晶晶晶体体体体管管管管。它它它它是是是是通通通通过过过过一一一一定定定定的的的的制制制制作作作作工工工工艺艺艺艺，将将将将两两两两个个个个PNPN结结结结结结结结合合合合在在在在一一一一起起起起的的的的器器器器件件件件，两两两两个个个个PNPN结结结结相相相相互互互互作作作作用用用用，使使使使三

2、三三三极极极极管管管管成成成成为为为为一一一一个个个个具具具具有有有有控控控控制制制制电电电电流流流流作作作作用用用用的的的的半半半半导导导导体体体体器器器器件件件件。三三三三极极极极管管管管可可可可以以以以用用用用来来来来放放放放大大大大微微微微弱弱弱弱的的的的信信信信号号号号和和和和作为无触点开关。作为无触点开关。作为无触点开关。作为无触点开关。三极管从结构上来讲分为两类：三极管从结构上来讲分为两类：三极管从结构上来讲分为两类：三极管从结构上来讲分为两类：NPNNPNNPNNPN型三极管和型三极管和型三极管和型三极管和PNPPNPPNPPNP型三极管。下图为三极管的结构示意图和符号。型三极

3、管。下图为三极管的结构示意图和符号。型三极管。下图为三极管的结构示意图和符号。型三极管。下图为三极管的结构示意图和符号。一、结构和符号一、结构和符号 符号中发射极上的箭头方向，表示发射结正偏符号中发射极上的箭头方向，表示发射结正偏符号中发射极上的箭头方向，表示发射结正偏符号中发射极上的箭头方向，表示发射结正偏时电流的流向。时电流的流向。时电流的流向。时电流的流向。常常用用的的三三极极管管的的结结构构有有硅硅平平面面管管和和锗锗合合金金管管两两种种类类型型。各有各有PNP型和型和NPN型两种结构。型两种结构。(a)平面型平面型(NPN)(b)合金型合金型(PNP)NecNPb二氧化硅二氧化硅be

4、cPNPe 发发射射极极，b 基极，基极，c 集电极。集电极。集电区集电区基区基区发射区发射区集电区集电区发射区发射区基区基区一、结构和符号一、结构和符号平面型平面型(NPN)三极管制作工艺三极管制作工艺NcSiO2b硼杂质扩散硼杂质扩散e磷杂质扩散磷杂质扩散磷杂质扩散磷杂质扩散磷杂质扩散磷杂质扩散硼杂质扩散硼杂质扩散硼杂质扩散硼杂质扩散PN在在 N 型型硅硅片片(集集电电区区)氧氧化化膜膜上上刻刻一一个个窗窗口口，将将硼硼杂杂质质进进行行扩扩散散形形成成 P 型型(基基区区)，再再在在 P 型型区区上上刻刻窗窗口口，将将磷磷杂杂质质进进行行扩扩散散形形成成N型型的的发发射射区区。引引出三个电

5、极即可。出三个电极即可。合合金金型型三三极极管管制制作作工工艺艺：在在 N 型型锗锗片片(基基区区)两两边边各各置置一一个个铟铟球球，加加温温铟铟被被熔熔化化并并与与 N 型型锗锗接接触触，冷冷却却后后形形成成两两个个 P 型区，集电区接触面大，发射区掺杂浓度高。型区，集电区接触面大，发射区掺杂浓度高。三极管的结构示意图和符号三极管的结构示意图和符号三极管的结构示意图和符号三极管的结构示意图和符号 三极管的种类很多，通常按一下方法进行分类：三极管的种类很多，通常按一下方法进行分类：三极管的种类很多，通常按一下方法进行分类：三极管的种类很多，通常按一下方法进行分类：（1）按半导体制造材料不同按半

6、导体制造材料不同 分为硅管和锗管。硅管受温度影响分为硅管和锗管。硅管受温度影响较小、工作稳定，因此在自动控制设备中常用硅管。较小、工作稳定，因此在自动控制设备中常用硅管。（2）按三极管内部基本结构不同按三极管内部基本结构不同 分为分为NPN型和型和PNP型两类。型两类。目前我国制造的硅管多为目前我国制造的硅管多为NPN型（也有少量型（也有少量PNP型），锗管多为型），锗管多为PNP型。型。（3）按工作频率不同按工作频率不同 可分为高频管和低频管。工作频率高于可分为高频管和低频管。工作频率高于3MHz的为高频管，以下的为低频管。的为高频管，以下的为低频管。（4）按功率不同按功率不同 分为小功率管

7、和大功率管。耗散功率小于分为小功率管和大功率管。耗散功率小于1W的的为小功率管，大于为小功率管，大于1W的为大功率管。的为大功率管。（5）按用途不同按用途不同 分为普通放大三极管和开关三极管等。分为普通放大三极管和开关三极管等。半导体器件的命名方式半导体器件的命名方式第一部分第一部分数字数字 字母字母 字母字母(汉拼汉拼)数字数字 字母字母(汉拼汉拼)电极数电极数 材料和极性材料和极性 器件类型器件类型 序号序号 规格号规格号2 二极管二极管3 三极管三极管第二部分第二部分第三部分第三部分A 锗材料锗材料 N 型型B 锗材料锗材料 P 型型C 硅材料硅材料 N 型型D 硅材料硅材料 P 型型A

8、 锗材料锗材料 PNPB 锗材料锗材料 NPNC 硅材料硅材料 PNPD 硅材料硅材料 NPNP 普通管普通管W 稳压管稳压管K 开关管开关管Z 整流管整流管U 光电管光电管X 低频小功率管低频小功率管G 高频小功率管高频小功率管D 低频大功率管低频大功率管A 高频大功率管高频大功率管第四部分第四部分第五部分第五部分例：例：3AX31 3DG12B 3DD6PNP低频小功率锗三极管低频小功率锗三极管 NPN高频小功率硅三极管高频小功率硅三极管 NPN低频大功率硅三极管低频大功率硅三极管 3CG 3AD 3DK PNP高频小功率硅三极管高频小功率硅三极管 PNP低频大功率锗三极管低频大功率锗三极

9、管 NPN硅开关三极管硅开关三极管 以以 NPN 型三极管为例讨论型三极管为例讨论三极管中的两个三极管中的两个 PN 结结cNNPebbec表面看表面看三极管若实三极管若实现放大，必须从现放大，必须从三极管内部结构三极管内部结构和和外部所加电源外部所加电源的极性的极性来保证。来保证。不不具具备备放大作用放大作用二、电流分配原则及放大作用二、电流分配原则及放大作用1 1、放大条件、放大条件（1）内部条件：）内部条件：NNPebcN N NP P P发射区高掺杂；发射区高掺杂；基基区区做做得得很很薄薄。通通常常只只有有几几微微米米到到几十微米，而且几十微米，而且掺杂较少掺杂较少；集电结面积大。集电

10、结面积大。（2）外部条件：）外部条件：发射结发射结发射结发射结必须加正向电压（必须加正向电压（必须加正向电压（必须加正向电压（正偏正偏正偏正偏）；）；）；）；集电结集电结集电结集电结必须加反向电压（必须加反向电压（必须加反向电压（必须加反向电压（反偏反偏反偏反偏）。）。）。）。becRcRb2 2、三极管中载流子运动过程、三极管中载流子运动过程I EIB1.发发射射发发射射区区的的电电子子越越过过发发射射结结扩扩散散到到基基区区，基基区区的的空空穴穴扩扩散散到到发发射射区区形形成成发发射射极极电电流流 IE(基基区区多多子子数数目目较较少，空穴电流可忽略少，空穴电流可忽略)。2.复复合合和和扩

11、扩散散电电子子到到达达基基区区，少少数数与与空空穴穴复复合合形形成成基基极极电电流流 IBN，复复合掉的空穴由合掉的空穴由 VBB 补充补充。多多数数电电子子在在基基区区继继续续扩扩散，到达集电结的一侧。散，到达集电结的一侧。三极管中载流子的运动三极管中载流子的运动becI EI BRcRb3.收收集集集集电电结结反反偏偏，有有利利于于收收集集基基区区扩扩散散过过来来的的电电子子而形成集电极电流而形成集电极电流 ICN。其能量来自外接电源其能量来自外接电源VCC。I C另另外外，集集电电区区和和基基区区的的少少子子在在外外电电场场的的作作用用下下将将进进行行漂漂移移运运动动而而形形成成反反向向

12、饱和电流饱和电流，用用ICBO表示表示。ICBO三极管中载流子的运动三极管中载流子的运动动画动画beceRcRb三极管的电流分配关系三极管的电流分配关系IEPICBOIEICIBIENIBNICNIC=ICN+ICBO IE=IEN+IEP =ICN+IBN+IEp 一一般般要要求求 ICN 在在 IE 中中占占的的比比例例尽尽量量大大。一一般般可可达达 0.95 0.99。三极管的电流分配及放大关系式为：三极管的电流分配及放大关系式为：三极管的电流分配及放大关系式为：三极管的电流分配及放大关系式为：IE=IB+IC IC=IB 为电流放大倍数，其范围约为：为电流放大倍数，其范围约为：2020

13、0。BCEBCEIBICIEIBICIENPNPNPIE=(1+)IB一组三极管电流关系典型数据一组三极管电流关系典型数据IB/mA -0.001 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05IC/mA 0.001 0.01 0.56 1.14 1.74 2.33 2.91 IE/mA 0 0.01 0.57 1.16 1.77 2.37 2.961.任何一列电流关系符合任何一列电流关系符合 IE=IB+IC，IB IC0，集电结已进入反偏状，集电结已进入反偏状态，开始收集电子，基区复合减少，同样的态，开始收集电子，基区复合减少，同样的uBE下下IB减小，减小，特性曲线右移。特性曲线右

14、移。(a)当当uCE=0V时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。uCE 1ViB(A)uBE(V)204060800.40.8工作压降：工作压降：硅管硅管UBE 0.60.8V,锗管锗管UBE 0.20.3V。uCE=0VuCE=0.5V 死区电压死区电压:硅管硅管0.5-0.7V，锗管，锗管0.1-0.3V。（2 2）输出特性曲线）输出特性曲线）输出特性曲线）输出特性曲线I IC C=f f(U(UCECE)它是指一定基极电流它是指一定基极电流它是指一定基极电流它是指一定基极电流I IB B下，三极管的集电极下，三极管的集电极下，三极管的集电极下，三极管的集

15、电极电流电流电流电流I IC C与集电结电压与集电结电压与集电结电压与集电结电压U UCECE之间的关系曲线。实验测之间的关系曲线。实验测之间的关系曲线。实验测之间的关系曲线。实验测得三极管的输出特性曲线如下图所示。得三极管的输出特性曲线如下图所示。得三极管的输出特性曲线如下图所示。得三极管的输出特性曲线如下图所示。动画动画输出特性输出特性IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A当当UCE大于一定的数大于一定的数值时，值时，IC只与只与IB有关，有关，IC=IB,且且 IC=IB。此区域此区域称为线性称为线性放大区。放大区。此区域中此区域中

16、UCE UBE,集集电结正偏，电结正偏，IBIC，UCE 0.3V称为饱和区。称为饱和区。此区域中此区域中:IB=0,IC=ICEO,UBEUBUE；有发有发射结电压射结电压UBE0.7V；对；对NPN型锗三极管，有型锗三极管，有UBE0.2V。(2)饱和区饱和区 发射结正偏，集电结正偏发射结正偏，集电结正偏，即，即UCE UBE，IBIC，UCE的值很小；称此时的电压的值很小；称此时的电压UCE为三极管的饱和压降，为三极管的饱和压降，用用UCES表示。一般硅三极管的表示。一般硅三极管的UCES约为约为0.3V，锗三极，锗三极管的管的UCES约为约为0.1V；三极管的集电极和发射极近似短接，三

17、极管类似三极管的集电极和发射极近似短接，三极管类似于一个开关导通。于一个开关导通。(3)截止区截止区 UBEIBQ 一般一般对对于硅材料的三极管：于硅材料的三极管：I1=（510）IBQ 射极偏置电路的温度性能较稳定（射极偏置电路的温度性能较稳定（Re的反馈的反馈抑制作用），静态工作点也较稳定，允许抑制作用），静态工作点也较稳定，允许BJT的的在一定范围内选择（在一定范围内选择（增大后，增大后，ICQ增不多，增不多，rbe增增得多，故得多，故Au增不多），利于批量生产和调试。增不多），利于批量生产和调试。思考思考下图偏置电路，热敏电阻下图偏置电路，热敏电阻Rt具有负温度系具有负温度系数。问能否

18、起到稳定静态工作点的作用？数。问能否起到稳定静态工作点的作用？能能不能不能 3.3 射极输出器射极输出器(共集共集)RB+UCCC1C2RERLuiuo特点：同相放大，放大倍数约为特点：同相放大，放大倍数约为1，输入电阻大，输入电阻大，输出电阻小输出电阻小RB=570k RE=5.6k RL=5.6k =100UCC=12V1、所以所以2、输入输出同相，输出电压跟随输入电压，、输入输出同相，输出电压跟随输入电压，故称故称电压跟随器电压跟随器。结论结论输出电压与输入电压近似相等，电压未被放大，但输出电压与输入电压近似相等，电压未被放大，但是电流放大了，即输出功率被放大了。是电流放大了，即输出功率

19、被放大了。射极输出器的输出电阻很小，带负载射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强。能力强。ro射极输出器的输入电阻很大，从信号射极输出器的输入电阻很大，从信号源取得的信号大。源取得的信号大。3、4、讨论讨论1、将射极输出器放在电路的输入级，可、将射极输出器放在电路的输入级，可以提高输入电阻。以提高输入电阻。2、将射极输出器放在电路的输出级，可、将射极输出器放在电路的输出级，可以降低输出电阻，提高带负载能力。以降低输出电阻，提高带负载能力。3.4 共基放大电路共基放大电路共基放大电路在宽频共基放大电路在宽频或高频状态下，性能或高频状态下，性能较好。较好。一、一、复合管放大电路复合管放大电路 1、

20、复合管的组成及其电流放大系数、复合管的组成及其电流放大系数组成原则：组成原则：F 各各管管工工作作于于放放大大区区，且且各各极极电电流流有有合合适的通路；适的通路；F 第第一一只只管管子子的的射射极极（或或集集电电极极）接接第第二只管子的基极。二只管子的基极。3.5 晶体管放大电路的派生电路晶体管放大电路的派生电路2、复合管共射放大电路、复合管共射放大电路Home复合管共射放大电路特点：复合管共射放大电路特点：电压放大倍数基本不变；电压放大倍数基本不变；电流放大倍数增加，减小了对电流放大倍数增加，减小了对信号源驱动电流的要求；信号源驱动电流的要求；输入电阻增加。输入电阻增加。3、复合管共集放大

21、电路、复合管共集放大电路 复合管共集放大复合管共集放大电路特点：电路特点：电压跟随特点不变；电压跟随特点不变；电流放大倍数增加；电流放大倍数增加；输入电阻显著增加，输入电阻显著增加，输出电阻显著减小。输出电阻显著减小。第一级第一级第二级第二级第第n-1级级第第n级级输输入入输输出出耦合耦合耦合方式：耦合方式：(1)直接耦合直接耦合 (2)阻容耦合阻容耦合(3)变压器耦合变压器耦合 (4)光电耦合光电耦合2.6 多级放大电路多级放大电路为获得足够大的放大倍数为获得足够大的放大倍数,需将单级放大器串需将单级放大器串接接,组成多级放大器。组成多级放大器。阻容耦合两级放大电路阻容耦合两级放大电路 阻容

22、耦合多阻容耦合多级级放大放大电电路具有以下特点：路具有以下特点：（1）各各级级放大放大电电路的路的静静态态工作点相互独立工作点相互独立，互，互不影响，利于放大器的不影响，利于放大器的设计设计、调试调试和和维维修。修。（2）低低频频特性差，特性差，不适合放大直流及不适合放大直流及缓缓慢慢变变化化的信号的信号,只能只能传递传递具有一定具有一定频频率的交流信号。率的交流信号。（3）输输出温度漂移比出温度漂移比较较小小。（4）阻容耦合阻容耦合电电路具有体路具有体积积小、重量小、重量轻轻的的优优点，点，分立元件分立元件电电路中路中应应用用较较多。但在集成多。但在集成电电路中，路中，不易不易制作大容量的制

23、作大容量的电电容容，因此阻容耦合放大，因此阻容耦合放大电电路不便于路不便于做成集成做成集成电电路。路。直接耦合两级放大电路直接耦合两级放大电路 直接耦合直接耦合电电路的特点：路的特点：（1）各各级级放大放大电电路的路的静静态态工作点相互影响工作点相互影响，不，不利于利于电电路的路的设计设计、调试调试和和维维修。修。（2）频频率特性好，可以放大直流、交流以及率特性好，可以放大直流、交流以及缓缓慢慢变变化的信号化的信号。（3）输输出存在温度漂移出存在温度漂移。（4）电电路中无大的耦合路中无大的耦合电电容，容，便于集成化便于集成化。变压器耦合放大电路变压器耦合放大电路 变压变压器具有隔离直流、通交流

24、的特性，因此器具有隔离直流、通交流的特性，因此变变压压器耦合放大器耦合放大电电路具有如下特点：路具有如下特点：（1）各各级级的的静静态态工作点相互独立工作点相互独立，互不影响，互不影响，利于放大器的利于放大器的设计设计、调试调试和和维维修。修。（2）同阻容耦合一同阻容耦合一样样，变压变压器耦合低器耦合低频频特性差，特性差，不适合放大直流及不适合放大直流及缓缓慢慢变变化的信号化的信号,只能只能传递传递具有一具有一定定频频率的交流信号。率的交流信号。（3）可以可以实现电压实现电压、电电流和阻抗的流和阻抗的变换变换，容易，容易获获得得较较大的大的输输出功率。出功率。（4）输输出温度漂移比出温度漂移比

25、较较小小。（5）变压变压器耦合器耦合电电路体路体积积和重量和重量较较大，大，不便于不便于做成集成做成集成电电路路。多级多级阻容耦合阻容耦合放大器的级联放大器的级联R11RC1C11C12R12CE1RE1uiR21+UCCRC2C21C22R22CE2RE2RLuori=ri1rori2uo1ui2前一级的输出电压前一级的输出电压是后一级的输入电压是后一级的输入电压后一级的输入后一级的输入电阻是前一级的电阻是前一级的交流负载电阻交流负载电阻。Au=UoUi=Uo1UiUoUi2=Au1Au2总放大倍数等于各级总放大倍数等于各级放大倍数的乘积放大倍数的乘积此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢