三极管(课件)教学文案.ppt

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1、三极管(课件)学习内容：晶体三极管学习内容：晶体三极管1、三极管的结构、分类和符号、三极管的结构、分类和符号2、三极管的工作电压和基本联接方式、三极管的工作电压和基本联接方式3、三极管内电流的分配和放大作用、三极管内电流的分配和放大作用4、三极管的输入和输出特性、三极管的输入和输出特性5、三极管主要参数、三极管主要参数6、三极管的简单测试、三极管的简单测试2.1晶体三极管晶体三极管晶体三极管：晶体三极管：是一种利用输入电流控制输出电流的电流控制型器件。是一种利用输入电流控制输出电流的电流控制型器件。特点：特点：管内有两种载流子参与导电。管内有两种载流子参与导电。特点：特点：有三个电极，故称有三

2、个电极，故称三极管。三极管。2.1.1三极管的结构、分类和符号三极管的结构、分类和符号一、晶体三极管的基本结构一、晶体三极管的基本结构1.1.三极管的外形三极管的外形2.三极管的结构三极管的结构图图2.1.2三极管的结构图三极管的结构图工工艺艺要要求求：发发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；集电区比发射区体积大且掺杂少。少；集电区比发射区体积大且掺杂少。特点：特点：有三个区有三个区发射区、基区、集电区；发射区、基区、集电区；两个两个PN结结发射结（发射结（BE结）、集电结（结）、集电结（BC结）；结）；三个电极三个电极发射极发射极e(E)、基极、基极b(B)

3、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。箭头：箭头：表示发射结加正向电压时的电流方向。表示发射结加正向电压时的电流方向。文字符号：文字符号：V图图2.1.3三极管符号三极管符号二、晶体三极管的符号二、晶体三极管的符号2国产三极管命名法：见电子线路国产三极管命名法：见电子线路P249附录二。附录二。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：按内部结构分：有有NPN型和型和PNP型管；型管；按工作频率分：按工作频率分：有低频管和高频管；有低频管和高频管；按功率分：按功率分：有小功率管和大功率管；有小功率

4、管和大功率管；按用途分：按用途分：有普通管和开关管；有普通管和开关管；按半导体材料分：按半导体材料分：有锗管和硅管等等。有锗管和硅管等等。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。三极管的封装形式和管脚识别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金属封装和塑料封装塑料封装两大类，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，按图示底视图位置放置，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

5、小功率塑料三极管按图使其平面朝向自己，三个引脚朝下放置，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。在老式的电子产品中还能见到3DG6（低频小功率硅管）、3AX31（低频小功率锗管）等，它们的型号也都印在金属的外壳上。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：发发射射结结加加正正向向电压，集电结加反向电压。电压，集电结加反向电压。2.1.2三极管的工作电压和基本连接方式

6、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。图图2.1.4三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。有有三三种种基基本本连连接接方方式式：共共发发射射极极、共共基基极极和和共共集集电电极接法。最常用的是共发射极接法。极接法。最常用的是共发射极接法。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如图如图2.1.5所示：所示：测量电路如图

7、测量电路如图2.1.3三极管内电流的分配和放大作用三极管内电流的分配和放大作用一、电流分配关系一、电流分配关系动画动画三极管的电流分配关系三极管的电流分配关系视频1视频2表表2.1.1调调节节电电位位器器，测测得得发发射射极极电电流流、基基极极电电流流和和集集电电极极电电流流的对应数据如表的对应数据如表2.1.1所示。所示。因因IB很小，则很小，则(2.1.2)(2.1.1)由表由表2.1.1可见，三极管中电流分配关系如下：可见，三极管中电流分配关系如下：IB/mA-0.00100.010.020.030.040.05IC/mA0.0010.010.561.141.742.332.91IE/m

8、A00.010.571.161.772.372.96 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定性比锗管好。性比锗管好。说说明：明：1.时，时，。称为集电极称为集电极基极反向饱和电流，见图基极反向饱和电流，见图2.1.7(a)。一般。一般很小，与温度有关。很小，与温度有关。2.时，时，。称为集电极称为集电极发射极反向电流，又叫发射极反向电流，又叫穿透电流穿透电流，见图见图2.1.7(b)。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IB/mA-0.00100.010.020.030.040.05IC/mA0.0010.010.561.1

9、41.742.332.91IE/mA00.010.571.161.772.372.96动画动画三极管的电流放大作用三极管的电流放大作用由表得出视频1视频2结论：结论：1三极管的电流放大作用三极管的电流放大作用基极电流基极电流微小的变化，微小的变化，引起集电极电流引起集电极电流较大变化。较大变化。2交流电流放大系数交流电流放大系数表示三极管放大交流电流的表示三极管放大交流电流的能力能力(2.1.3)3直流电流放大系数直流电流放大系数表示三极管放大直流电流的表示三极管放大直流电流的能力能力(2.1.4)4通常通常，所以可表示为，所以可表示为(2.1.5)考虑考虑ICEO，则，则(2.1.6)2.1

10、.4三极管的输入和输出特性三极管的输入和输出特性集射极之间的电压集射极之间的电压VCE一定时，发射结电压一定时，发射结电压VBE与基极电流与基极电流IB之间的关系曲线。之间的关系曲线。一、共发射极输入特性曲线一、共发射极输入特性曲线动画动画三极管的输入特性三极管的输入特性视频1视频25VBE与与IB成非线性关系。成非线性关系。由图可见：由图可见：1当当VCE2V时，特性曲线基本重合。时，特性曲线基本重合。2当当VBE很小时，很小时，IB等于零，等于零，三极管处于截止状态；三极管处于截止状态；3当当VBE大于门槛电压（硅管大于门槛电压（硅管约约0.5V，锗管约，锗管约0.2V）时，）时，IB逐渐

11、增大，三极管开始导逐渐增大，三极管开始导通。通。4三极管导通后，三极管导通后，VBE基本不基本不变。硅管约为变。硅管约为0.7V，锗管，锗管约为约为0.3V，称为三极管的导，称为三极管的导通电压。通电压。图图2.1.9共发射极输入特性曲线共发射极输入特性曲线二、晶体三极管的输出特性曲线二、晶体三极管的输出特性曲线基极电流基极电流IB一定时，集、射极之间的电压一定时，集、射极之间的电压VCE与集电与集电极电流极电流IC的关系曲线。的关系曲线。动画动画三极管的输出特性三极管的输出特性视频1视频2 在在放放大大状状态态，当当IB一一定定时时，IC不不随随VCE变变化化，即即放放大大状态的三极管具有恒

12、流特性。状态的三极管具有恒流特性。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：条件：发射结反偏或两端电压为零。发射结反偏或两端电压为零。特点：特点：。2.饱和区饱和区条件：条件：发射结和集电结均为正偏。发射结和集电结均为正偏。特点：特点：。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：条件：发射结正偏，集电结反偏发射结正偏，集电结反偏特点：特点：IC受受IB控制控制，即，即。晶体三极管具有放大作用晶体三极管具有放大作用如果在基极中加一个较小的如果在基极中加一个较小的电信号时，集电极就得到一

13、电信号时，集电极就得到一个放大了的电信号个放大了的电信号RPR+-输入输入输出输出V放大电路放大电路RRPVAAmAmAb bc ce eE3V晶体三极管的电流放大原理图晶体三极管的电流放大原理图在基极中如果有一个很小的电在基极中如果有一个很小的电流变化，可在集电极得到一个流变化，可在集电极得到一个很大的电流变化，这就是晶体很大的电流变化，这就是晶体三极管的电流放大作用三极管的电流放大作用RPR+-输入输入输出输出VRPR+-输入输入V1V2发光发光RPR+-输入输入V1V2熄灭熄灭OFF状态状态ON状态状态放大状态放大状态晶体三极管开关特性晶体三极管开关特性晶体三极管开关特性晶体三极管开关特

14、性晶体三极管的工作状态晶体三极管的工作状态晶体三极管的工作状态晶体三极管的工作状态放大状态放大状态开关状态开关状态截止状态截止状态饱和导通状态饱和导通状态晶体三极管的作用晶体三极管的作用放大作用放大作用开关作用开关作用问题：怎样改变电路，使晶体三极管处于饱和导通状态使二极管发光，熄灭问题：怎样改变电路，使晶体三极管处于饱和导通状态使二极管发光，熄灭通过控制三极管的基极电流通过控制三极管的基极电流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。2.1.5三极管主要参数三极管主要参数电流放大系数一般在电流放大系数一般在10100之间。太小，放大能

15、力弱，太大之间。太小，放大能力弱，太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。2.2.交流放大系数交流放大系数1.1.直流放大系数直流放大系数一、共发射极电流放大系数一、共发射极电流放大系数1.集电极集电极基极反向饱和电流基极反向饱和电流ICBO。反向饱和电流随反向饱和电流随温度温度增加而增加，是管子工作状态增加而增加，是管子工作状态不稳定的主要因素。因此，常把它作为不稳定的主要因素。因此，常把它作为判断管子性能判断管子性能的的重要依据。重要依据。硅硅管管反向饱和电流反向饱和电流远远小小于于锗锗管，在温度变化管，在温度变化范围大的工作环境应选用硅管。范围大的工作

16、环境应选用硅管。二、极间反向饱和电流二、极间反向饱和电流2.集电极集电极发射极反向饱和电流发射极反向饱和电流ICEO。(2.1.7)三、极限参数三、极限参数管管子子基基极极开开路路时时，集集电电极极和和发发射射极极之之间间的的最最大大允允许许电电压压。当当电电压压越越过过此此值值时时，管管子子将将发发生生电电压压击击穿穿，若若电电击击穿穿导致热击穿会损坏管子。导致热击穿会损坏管子。3.集电极集电极发射极间反向击穿电压发射极间反向击穿电压V(BR)CEO2.集电极最大允许耗散功率集电极最大允许耗散功率PCM1.集电极最大允许电流集电极最大允许电流ICM三极管工作时，当集电极电流超过三极管工作时，

17、当集电极电流超过ICM时，管子性能将显时，管子性能将显著下降，并有可能烧坏管子。著下降，并有可能烧坏管子。当管子集电结两端电压与通过电流的乘积超过此值当管子集电结两端电压与通过电流的乘积超过此值时，管子性能变坏或烧毁。时，管子性能变坏或烧毁。图图2.1.11判别硅管和锗管的测试电路判别硅管和锗管的测试电路2.1.6三极管的简单测试三极管的简单测试一、硅管或锗管的判别一、硅管或锗管的判别当当V=0.10.3V时时为锗管。为锗管。当当V=0.60.7V时，时，为硅管为硅管图图2.1.12估测估测的电路的电路二、估计比较二、估计比较的大小的大小NPN管估测电路如图管估测电路如图2.1.12所示。所示

18、。万万用用表表设设置置在在挡挡，测测量量并并比比较较开开关关S断断开开和和接接通通时时的的电电阻阻值值。前前后后两两个个读读数数相相差差越越大大，说说明明管管子子的的越高，即越高，即电流放大能力越大。电流放大能力越大。估测估测PNP管时，将万用表两只表笔对换位置。管时，将万用表两只表笔对换位置。NPN管管估估测测电电路路如如图图2.1.13所所示示。所所测测阻阻值值越越大大，说说明明管管子子的的越越小小。若若阻阻值值无无穷穷大大，三三极极管管开开路路；若阻值为零，三极管短路。若阻值为零，三极管短路。三、估测三、估测ICEO测测PNP型管时，红、黑表笔对调，方法同前。型管时，红、黑表笔对调，方法

19、同前。图图2.1.13ICEO的估测的估测将将万万用用表表设设置置在在或或挡挡，用用黑黑表表笔笔和和任任一一管管脚脚相相接接（假假设设它它是是基基极极b b），红红表表笔笔分分别别和和另另外外两两个个管管脚脚相相接接，如如果果测测得得两两个个阻阻值值都都很很小小，则则黑黑表表笔笔所所连连接接的的就就是是基基极极，而而且且是是NPN型型的的管管子子。如如图图2.1.14（a a）所所示示。如如果果按按上上述述方方法法测测得得的的结结果果均均为为高高阻阻值值，则则黑黑表表笔笔所所连连接接的的是是PNP管管的的基基极极。如如图图2.1.14（b b）所示。）所示。四、四、NPN管型和管型和PNP管型

20、的判断管型的判断图图2.1.14基极基极b b的判断的判断视频首首先先确确定定三三极极管管的的基基极极和和管管型型，然然后后采采用用估估测测值值的的方方法法判判断断c、e极极。方方法法是是先先假假定定一一个个待待定定电电极极为为集集电电极极（另另一一个个假假定定为为发发射射极极）接接入入电电路路，记记下下欧欧姆姆表表的的摆摆动动幅幅度度，然然后后再再把把两两个个待待定定电电极极对对调调一一下下接接入入电电路路，并并记记下下欧欧姆姆表表的的摆摆动动幅幅度度。摆摆动动幅幅度度大大的的一一次次，黑黑表表笔笔所所连连接接的的管管脚脚是是集集电电极极c，红红表表笔笔所所连连接接的的管管脚脚为为发发射射极极e，如如图图2.1.12所所示示。测测PNP管管时时，只只要要把把图图2.1.12电电路路中中红红、黑黑表表笔对调位置，仍照上述方法测试。笔对调位置，仍照上述方法测试。五、五、e、b、c三个管脚的判断三个管脚的判断图图2.1.12估测估测的电路的电路