课件：三极管工作原理及详解.ppt

半导体三极管，又称为双极结型晶体管（BJT） 发射结 集电结 NPN型 PNP型 三极管的发射极的箭头方向，代表三极管工作在放大，饱和状态时，发射极电流（IE）的实际方向。 1.3.1 概述 半导体三极管的分类： 按材料分： 硅管、锗管 按功率分： 小功率管 < 500 mW 按结构分： NPN、 PNP 按使用频率分： 低频管、高频管 大功率管 > 1 W 中功率管 0.5 1 W 按结构和材料共有4种组合 1.3.2 半导体三极管的工作原理 工作状态 发射结电压 集电结电压 放大 正向 反向 截止 反向 反向 饱和 正向 正向 倒置 反向 正向 半导体半导体三极管有共有四种工作状态： 三极管的电流放大条件 内部：发射区高掺杂，基区很薄，集电结面积大 外部：发射结正偏，集电结反偏 1. 工作于放大状态的半导体三极管 发射结正偏 集电结反偏 外电场方向 e b c 三极管的 电流放大条件 内部：发射区高掺杂，基区很薄，集电结面积大 外部：发射结正偏，集电结反偏 N N P 1、发射区的电子大量地扩散注入到基区，基区空穴的扩散可忽略。 e b c IE 发射结正偏 集电结反偏 外电场方向 N N P 1、发射区的电子大量地扩散注入到基区，基区空穴的扩散可忽略。 2、电子扩散的同时，在基区将与空穴相遇产生复合。由于基区空穴浓度低，且基区做得很薄，因此，复合的电子是极少数。 3、绝大多数到基区的电子均能扩散到集电结处，并在集电结电场作用下到达集电区。 4、因集电结反偏，集电区和基区中少子在结电场作用下漂移，形成很小的且与集电结的反偏压无关的反向饱和电流。 e b c IE IB IC 发射结正偏 集电结反偏 外电场方向 N N P ICBO 1、大量电子N2通过很薄的基极被集电极吸收，少量电子N1在基极与空穴复合。N2和N1的比例由三极管内部结构决定。在不考虑ICBO时： IC/IB=N2/N1=β 2、以上公式是右方电路满足发射结正偏、集电结反偏时得到的，一旦外界条件改变到不再满足这两个条件，则以上公式不再成立。 电流分配关系 电压分配关系 UBE正向导通: 硅管大约0.7V 锗管大约0.2V UCE=UCC-IC*Rc≈UCC-βIB*Rc 三极管的放大原理归结为： 内部机制：发射区高掺杂，基区很薄，集电结面积大 外部条件：发射结正偏，集电结反偏 载流子传输： 发射区向基区提供载流子 基区传送和控制载流子 集电区收集载流子 很小的IB控制 IC IC = β IB 基极电流和集电极电流除直流分量外还有交流分量，且iC = β iB。放大电路是在ui的作用下，改变iB，并通过iB控制直流电源供给集电极电流iC，使其产生相应的交流分量，并在足够大的RC上形成较大的电压降，就有了可供输出的经放大的交流电压uo。 工作状态 发射结电压 集电结电压 放大 正向 反向 截止 反向 反向 饱和 正向 正向 倒置 反向 正向 由放大状态进入截止状态的临界情况是发射结电压为零，此时基区的反向电流分别流入发射极和集电极。 2. 工作于截止状态的半导体三极管 工作状态 发射结电压 集电结电压 放大 正向 反向 截止 反向 反向 饱和 正向 正向 倒置 反向 正向 放大状态时有： IC=βIB+ICEO≈βIB UCE=UCC-IC*Rc 减小Rb，IB增大； IC增大，UCE减小 集电结反偏电压减小。 3. 工作于饱和状态的半导体三极管 饱和后，UCE≈0, IC=(UCC-UCES)/Rc IC≈UCC/Rc 饱和条件： IB>IC/β IB>(UCC-UCES)/βRc≈UCC/(β Rc） 三极管饱和时的管压降UCE被称作为三极管的饱和压降UCES 工作状态 发射结电压 集电结电压 放大 正向 反向 截止 反向 反向 饱和 正向 正向 倒置 反向 正向 4. 工作于倒置状态的半导体三极管 放大 倒置 由于内部结构原因，集电区掺杂的浓度低，正偏的集电区不能提供大量的电子发射，发射结也不能有效收集电子，所以倒置状态电流放大倍数很小，不采用。 工作状态 发射结电压 集电结电压 放大 正向 反向 截止 反向 反向 饱和 正向 正向 倒置 反向 正向 NPN型 PNP型 判断放大状态时的引脚 UC>UB>UE UC<UB<UE UBE正向导通,压降： 硅管大约0.7V 锗管大约0.2V 三极管状态判断小结 1.以电压判断三极管工作状态 工作状态 发射结电压 集电结电压 放大 正向 反向 截止 反向 反向 饱和 正向 正向 倒