1、第三章 半導(dǎo)體三極管及放大電路基礎(chǔ) 第一節(jié)第一節(jié) 半導(dǎo)體三極管半導(dǎo)體三極管 董紅忠第三章 半導(dǎo)體三極管及放大電路基礎(chǔ)為什么要學(xué)習(xí)半導(dǎo)體三極管？為什么要學(xué)習(xí)半導(dǎo)體三極管？先看幾個電路左圖是兩級放大電路，第一級的三極管T1使電流和電壓放大；第二級的T2 完成電流放大任務(wù)，同時具有阻抗變換功能，以提高驅(qū)動負載的能力。第三章 半導(dǎo)體三極管及放大電路基礎(chǔ)下面是擴音機電路圖下面是擴音機電路圖圖中有六個三極管T1T6共同作用，完成音頻信號的低失真放大。三極管的作用是什么？你明白了嗎？第三章 半導(dǎo)體三極管及放大電路基礎(chǔ)三極管的作用三極管的作用三極管對信號進行不失真或低失真的放大。“放大信號”是它的基本功能。三

2、極管三極管在模擬電子系統(tǒng)中居于核心地位，是系統(tǒng)的“心臟”。由此可見：第三章 半導(dǎo)體三極管及放大電路基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容 第一部分 半導(dǎo)體三極管的基本結(jié)構(gòu) 第二部分 半導(dǎo)體三極管的放大原理 第三部分 半導(dǎo)體三極管的特性曲線 第四部分 半導(dǎo)體三極管的重要參數(shù)第三章 半導(dǎo)體三極管及放大電路基礎(chǔ)一一. . 三極管的基本結(jié)構(gòu)三極管的基本結(jié)構(gòu) 三極管最常見的結(jié)構(gòu)有平面型和合金型兩種。平面型都是硅管、合金型主要是鍺管。它們都具有NPN或PNP的三層兩結(jié)三層兩結(jié)的結(jié)構(gòu)，因而又有NPN和PNP兩類晶體管。 其三層分別稱為發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)，并引出發(fā)射極發(fā)射極(E)、基極基極(B)和集電極集電極(C)三個電極。

3、三層之間的兩個PN結(jié)結(jié)分別稱為發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)和集電結(jié)集電結(jié)。第三章 半導(dǎo)體三極管及放大電路基礎(chǔ)N型硅型硅P型型N型型二氧化硅保護膜CBEN型鍺銦球銦球P型P型CEB平面型結(jié)構(gòu)合金型結(jié)構(gòu)NNP發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)集電結(jié)集電結(jié)發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)集電區(qū)集電區(qū)基區(qū)基區(qū)EBCNPP發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)集電區(qū)集電區(qū)基區(qū)基區(qū)發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)集電結(jié)集電結(jié)EBCBECBEC第三章 半導(dǎo)體三極管及放大電路基礎(chǔ)二二.三極管的電流分配與放大作用NPN型和PNP型三極管的工作原理相似，本節(jié)只討論前者。如圖，對NPN型晶體管加EB和EC兩個電源，接成共發(fā)射極接法共發(fā)射極接法構(gòu)成兩個回路。通過實驗及測量結(jié)果，得通過實驗及測量結(jié)果，得：(1). BCE

4、III(2). IC(或IE)比IB大得多，(如表中第三、四列數(shù)據(jù))5.3704.050.1BCII3.3806.030.2IIBCIB(mA) 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10IC(mA) 0.001 0.70 1.50 2.30 3.10 3.95IE(mA) 0.001 0.72 1.54 2.36 3.18 4.05第三章 半導(dǎo)體三極管及放大電路基礎(chǔ)4002. 080. 004. 006. 050. 130. 2IIBC(4). 要使晶體管起放大作用，發(fā)射結(jié)必須正向偏置、集電結(jié)必須反向偏置具有放大作用的外具有放大作用的外部條件部條件。這就是晶體管的電流放大作用，IB

5、的微小變化可以引起IC的較大變化(第三列與第四列的電流增量比)。 IB(mA) 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10IC(mA) 0.001 0.70 1.50 2.30 3.10 3.95IE(mA) 0.001 0.72 1.54 2.36 3.18 4.05(3). 當IB=0(基極開路)時，也很小(約為1微安以下)。第三章 半導(dǎo)體三極管及放大電路基礎(chǔ)1、發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴散電子發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴散電子電流放大作用原理 內(nèi)部載流子運動規(guī)律發(fā)射結(jié)處于正向偏置，摻雜濃度較高的發(fā)射區(qū)向基區(qū)進行多子擴散。放大作用的內(nèi)部條件放大作用的內(nèi)部條件： 基區(qū)很薄且摻雜濃度很低。2、電子在基區(qū)的擴散

6、和復(fù)合電子在基區(qū)的擴散和復(fù)合基區(qū)厚度很小，電子在基區(qū)繼續(xù)向集電結(jié)擴散。（但有少部分與空穴復(fù)合而形成IBE IB）第三章 半導(dǎo)體三極管及放大電路基礎(chǔ)3、集電區(qū)收集擴散電子集電區(qū)收集擴散電子集電結(jié)為反向偏置使內(nèi)電場內(nèi)電場增強，對從基區(qū)擴散進入集電結(jié)的電子具有加速作用而把電子收集到集電區(qū)，形成集電極電流(ICE IC)。由電流分配關(guān)系示意圖可知發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入的電子電流IE將分成兩部分ICE和IBE，它們的比值為BCCBOBCBOCBECEIIIIIIII它表示晶體管的電流放大能力，稱為電流放大系數(shù)。第三章 半導(dǎo)體三極管及放大電路基礎(chǔ) 在晶體管中，不僅IC比IB大很多；當IB有微小變化時還會引起IC

7、的較大變化。根據(jù)晶體管放大的外部條件，發(fā)射結(jié)必須正向偏置，集電結(jié)必須反向偏置。則對于NPN型晶體管0BEU0CEU且BECEUU對于PNP型晶體管0BEU0CEU且BECEUU第三章 半導(dǎo)體三極管及放大電路基礎(chǔ)三三. . 三極管的三極管的 特性曲線特性曲線 晶體管的特性曲線是表示一只晶體管各電極電壓與電流之間關(guān)系的曲線。是應(yīng)用晶體管和分析放大電路的重要依據(jù)。最常用的是共發(fā)射極共發(fā)射極接法的輸入特性曲線輸入特性曲線和輸出輸出特性曲線，特性曲線，實驗測繪是得到特性曲線的方法之一。特性曲線的測量電路見右圖。AVmAVECRBIBUCEUBEICEB用晶體管特性圖示儀也可直接測量及顯示晶體管的各個特性

8、曲特性曲線。線。第三章 半導(dǎo)體三極管及放大電路基礎(chǔ)1. 輸入特性曲線輸入特性曲線輸入特性曲線當UCE為常數(shù)時的IB與UBE之間的關(guān)系曲線。(參見右圖)00.4200.8406080UBE(V)IB(A)UCE1V3DG6三極管的輸入特性曲線對硅管來說，當 UCE 1V時，集電結(jié)已處于反向偏置，發(fā)射結(jié)正向偏置所形成電流的絕大部分將形成集電極電流，但IB與UBE的關(guān)系依然與PN結(jié)的正向類似。(當UCE更小， IB才會明顯增加)硅管的死區(qū)電壓為0.5V，鍺管的死區(qū)電壓不超過0.2V。放大狀態(tài)時，硅NPN管UBE=0.60.7V；鍺PNP管UBE = 0.2 0.3V。第三章 半導(dǎo)體三極管及放大電路基

9、礎(chǔ)2. 輸出特性曲線 輸出特性曲線是在IB為常數(shù)時，IC與UCE之間的關(guān)系曲線。在不同的IB下，可得到不同的曲線，即晶體管的輸出特性曲線是一組曲線(見下圖)。當IB一定時，UCE超過約1V以后就將形成IC，當UCE繼續(xù)增加時， IC 的增加將不再明顯。這是晶體管的恒流特性。當IB增加時，相應(yīng)的IC也增加，曲線上移，而且IC比IB 增加得更明顯。這是晶體管的電流放大作用。第三章 半導(dǎo)體三極管及放大電路基礎(chǔ)通常將晶體管的輸出特性曲線分為三個工作區(qū)：通常將晶體管的輸出特性曲線分為三個工作區(qū)：(1) 放大區(qū)放大區(qū)特性曲線進于水平的區(qū)域。在放大區(qū)BCII也稱線性區(qū)。此時發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置。(

10、2) 截止區(qū)截止區(qū)IB=0曲線以下的區(qū)域。 IB=0時IC= ICEO。對于硅管當UBE 0.5V時即開始截止。為了可靠截止常使UBE0。即截止時兩個PN結(jié)都反向偏置。第三章 半導(dǎo)體三極管及放大電路基礎(chǔ) (3) 飽和區(qū)飽和區(qū)當當UCE U(BR)CEO時，ICEO突變，晶體管會被擊穿損壞。6. 集電極最大允許耗散功率 PCMIC流經(jīng)集電結(jié)時將產(chǎn)生熱量使結(jié)溫上升，從而引起晶體管參數(shù)的變化。在參數(shù)變化不超過允許值時集電極所消耗的功率稱為PCM。因此PCM主要受結(jié)溫T j制約。第三章 半導(dǎo)體三極管及放大電路基礎(chǔ)想一想想一想 截止區(qū)的含義是什么？ 為什么三極管不能完全被截止？ 原來，三極管的反向電流ICBO、ICEO是癥結(jié)所在， ICBO和ICEO是制約三極管性能的主要因素。第三章 半導(dǎo)體三極管及放大電路基礎(chǔ)練一練練一練 有兩個三極管，其中一個管子的 =150，I ICEO=200A，一個管子的 =150，I ICEO =10 A，其他參數(shù)一樣，你選擇哪個管子？為什么？ 答案：應(yīng)選第二個三極管。因為第一個三極管的I ICEO太大，影響工作穩(wěn)定性，會出現(xiàn)較大的信號失真；第二個三極管I ICEO小，信號失真度低，這是優(yōu)點，其電流放大倍數(shù)較小的缺陷可以通過多級放大來彌補。第三章 半導(dǎo)體三極