拟电子彼求 第2章 导你吕智 2双奶型半导体三极管 2.1晶体三极管 2晶体三极管的性曲线 量晶体二权管的要参数一
半导体三极管 第 2 章 2.1 双极型半导体三极管 2.1.1 晶体三极管 2.1.2 晶体三极管的特性曲线 2.1.3 晶体三极管的主要参数
拟电子彼求 第2章半导体三极管 211晶体三极管( Semiconductor Transistor) 结构、符号和分类 collector 集电极C 分类: 集电区 C 按材料分: 集电结 基极B°P」一基区B 硅管、锗管 按结构分 base N 发射结 P 发射区 NPN、PNP 发射极E E按使用频率分 emitter 低频管、高频管 按功率分: B BK小功率管1W
(Semiconductor Transistor) 第 2 章 半导体三极管 2.1.1 晶体三极管 一、结构、符号和分类 N N P 发射极 E 基极 B 集电极 C 发射结 集电结 — 基区 — 发射区 — 集电区 emitter base collector NPN 型 P P N E B C PNP 型 分类： 按材料分： 硅管、锗管 按结构分： NPN、 PNP 按使用频率分： 低频管、高频管 按功率分： 小功率管 1 W E C B E C B
拟电子彼求 第2章半导体三极管 电流放大原理 1.三极管放大的条件 条件{基区薄且掺杂浓度低处部(发射结正偏 集电结面积大 条件{集电结反偏 2.满足放大条件的三种电路 E B B B E 共基极 共发射极 共集电极 实现电路 十 十 d
二、电流放大原理 1. 三极管放大的条件 内部 条件 发射区掺杂浓度高 基区薄且掺杂浓度低 集电结面积大 外部 条件 发射结正偏 集电结反偏 2. 满足放大条件的三种电路 ui uo E C B E C B ui uo E C B ui uo 共基极 共发射极 共集电极 实现电路 ui uo RB RC u uo i RC RE 第 2 章 半导体三极管
拟电子彼求 第2章半导体三极管 3.三极管内部载流子的传输过程三极管内载流子运动 C )发射区向基区注入多子电子, CBO CN形成发射极电流l l(基囟茔到达制因派度低而忽略) IB 多数向BC结方向扩散形成lN B 少数与空穴复合,形成IBN R d基区空基极电源提供(B 穴来源集电区少子漂移( CBO/- BB E E 即:IBN≈lB+l CBO IB=lBN-ICBO 3)集电区收集扩散过来的载流子形成集电极电流Ic C Ion+ CBO
3. 三极管内部载流子的传输过程 1) 发射区向基区注入多子电子， I CN 形成发射极电流IE。 多数向 BC 结方向扩散形成 ICN。 IE 少数与空穴复合，形成 IBN 。 I BN 基区空 穴来源 基极电源提供(IB) 集电区少子漂移(ICBO) I CBO IB 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 IC I C = ICN + ICBO (2基区空穴运动因浓度低而忽略 )电子到达基区后 ) 三极管内载流子运动 第 2 章 半导体三极管
拟电子彼求 第2章半导体三极管 4.三极管的电流分配关系 B-1BN一LCBO C Ioo+ CN CBO 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 B C-CN CBO BN B+IO CBO lc=BlB+(1+B)lCBo=BlB+lCo穿透电流 A =c+ E B ≈Ic+1B Ic=lb+I cEO Ic=BIB IE=(+B)IB+IcEO TE=(1+B)IB
4. 三极管的电流分配关系 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： IB = I BN − ICBO IC = ICN + ICBO BN CN I I = C B CBO B CEO I = I +(1+ )I = I + I IE = IC + IB 穿透电流 C B CEO I = I + I I E = I C + I B C B I = I E B I = (1+ ) I E B CEO I = (1+ ) I + I B CBO C CBO I I I I + − = 第 2 章 半导体三极管
拟电子彼求 第2章半导体三极管 212晶体三极管的特性曲线 、输入特性 B B 输出~C B =(BE川acE=常数 B输八E14 E x=0与二极管特性相似①)回:小 CC R B U=0 CARBuBE C E E≥lv BB UBE cE>0特性右移(因集电结开始吸引电子) cE≥1Ⅴ特性基本重合(电流分配关系确定) 硅管:(0.6~0.8)V取07V 导通电压Uo1锗管:(0.2~03)V取0.2v
2.1.2 晶体三极管的特性曲线 一、输入特性 输入 回路 输出 =常 数 回路 = CE ( ) B B E u i f u uCE = 0 与二极管特性相似 RC VCC iB IE RB + uBE − + uCE − VBB C E B iC + − + − iB RB + uBE V − BB + − uBE B i O uCE = 0 uCE 1V uCE 0 uCE 1 V 特性基本重合(电流分配关系确定) 特性右移(因集电结开始吸引电子) 导通电压 UBE(on) 硅管： (0.6 0.8) V 锗管： (0.2 0.3) V 取 0.7 V 取 0.2 V VBB + − RB 第 2 章 半导体三极管
拟电子彼求 第2章半导体三极管 二、输出特性 匚输出特性 ic=f(ucE) 2.放大区:IC=BI1 b+Iceo 常数 ic/ma 条件:发射结正偏 50 uA 集电结反偏 3 1404 特点:水平、等间隔 0nA3.饱和区: CE ≤Ll BE CB=l(CE-ulE≤0 条件:两个结正偏 CI 截止区 特点:IC≠BIB 02468cEN临界饱和时:ucE=uBE 1.截止区:IB≤0 深度饱和时: C=lCEO≈0 0.3V(硅管) 条件:两个结反偏 CE (SAT) 0.1V(锗管)
二、输出特性 =常 数 = B ( ) C CE i i f u iC / mA uCE /V 50 µA 40 µA 30 µA 20 µA 10 µA IB = 0 O 2 4 6 8 4 3 2 1 1. 截止区： IB 0 IC = ICEO 0 条件：两个结反偏 2. 放大区： I C = I B + I CEO 3. 饱和区：uCE u BE uCB = uCE − u BE 0 条件：两个结正偏 特点：IC IB 临界饱和时： uCE = uBE 深度饱和时： 0.3 V (硅管) UCE(SAT)= 0.1 V (锗管) 放大区 截止区 饱 和 区 条件：发射结正偏 集电结反偏 特点：水平、等间隔 ICEO 输 出 特 性 第 2 章 半导体三极管
拟电子彼求 第2章半导体三极管 、温度对特性曲线的影响 1.温度升高,输入特性曲线向左移 温度每升高19C,UB(2~2.5)mV。 温度每升高10°C,IcBo约增大1倍。 2.温度升高,输出特性曲线向上移。 温度每升高1C,B1(0.5~1) 输出特性曲线间距增大 B ucE
三、温度对特性曲线的影响 1. 温度升高，输入特性曲线向左移。 温度每升高 1C，UBE (2 2.5) mV。 温度每升高 10C，ICBO 约增大 1 倍。 2. 温度升高，输出特性曲线向上移。 uBE B i O T2 > T1 iC uCE T1 iB = 0 T2 > iB = 0 iB = 0 温度每升高 1C， (0.5 1)%。 输出特性曲线间距增大。 O 第 2 章 半导体三极管
拟电子彼求 第2章半导体三极管 213晶体三极管的主要参数 电流放大系数 ic/mA 50 uA 1.共发射极电流放大系数 40 LA B一直流电流放大系数 0 30 HA 245×103A 20 UA B 82 10 LA 30×10°A B 0 uCE B—交流电流放大系数 024 △c(2.5-165)×103A08 =80 B 10×10-0A 10 a<1一般在0.98以上。C÷80 2.共基极电流放大系数 =0.988= 80+ 1+B 极间反向饱和电流 CB极间反向饱和电流lBo,CE极间反向饱和电流o
2.1.3 晶体三极管的主要参数 一、电流放大系数 1. 共发射极电流放大系数 iC / mA uCE /V 50 µA 40 µA 30 µA 20 µA 10 µA IB = 0 O 2 4 6 8 4 3 2 1 — 直流电流放大系数 B C B CBO C CBO B N CN I I I I I I I I + − = = — 交流电流放大系数 = B i i C 一般为几十 几百 2. 共基极电流放大系数 + = + = + = = 1 1 C B C E C I I I I I 1 一般在 0.98 以上。 Q 82 30 10 A 2.45 10 A 6 3 = − − 80 10 0.8 10 10 A (2.45 1.65) 10 A 6 3 = = − = − − 0.988 80 1 80 = + = 二、极间反向饱和电流 CB 极间反向饱和电流 ICBO，CE 极间反向饱和电流ICEO。 第 2 章 半导体三极管
模拟电子位术 第2章半导体三极管 极限参数 lC (P342.1.7)已知: CM CM 20 mA. Pov= 100 mw (BR)CEO 20V CM 当UE=10V时,Ic<10mA 当UE=1V,则l<20mA 当lc=2mA,则UE<20V CEO CE (BRICEO 1.IcM一集电极最大允许电流,超过时B值明显降低。 CM 集电极最大允许功率损耗PC= lc xu U(BR) CEO 基极开路时C、E极间反向击穿电压 U/( D)—发射极开路时C、B极间反向击穿电压。 U/(gR)EBO—集电极极开路时E、B极间反向击穿电压。 (BRCBO U(BR)CEOU(BR)EBO
三、极限参数 1. ICM — 集电极最大允许电流，超过时 值明显降低。 U(BR)CBO— 发射极开路时C、B 极间反向击穿电压。 2. PCM — 集电极最大允许功率损耗 PC = iC uCE。 3. U(BR)CEO — 基极开路时C、E 极间反向击穿电压。 U(BR)EBO— 集电极极开路时E、B 极间反向击穿电压。 U(BR)CBO > U(BR)CEO > U(BR)EBO (P34 2.1.7)已知: ICM = 20 mA, PCM = 100 mW， U(BR)CEO = 20 V， 当 UCE = 10 V 时，IC < mA 当 UCE = 1 V，则 IC < mA 当 IC = 2 mA，则 UCE < V 10 20 20 iC ICM U(BR)CEO uCE PCM O ICEO 安 全 工 作 区 第 2 章 半导体三极管