第03章半导体三极管及放大电路基础
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1、 退出高频管、低频管小、中、大功率管硅管、锗管NPN型、PNP型半导体三极管是具有电流放大功能的元件 退出发射结 集电结基极发射极 集电极晶体三极管是由两个PN结组成的发射区基区 集电区 退出 半导体三极管在工作时一定要加上适当的直流偏置电压。在放大工作状态：发射结加正向电压，集电结加反向电压。 退出 发射结加正偏时，从发射区将有大量的电子向基区扩散，形成的电流为IEN。 从基区向发射区也有空穴的扩散运动，但其数量小，形成的电流为IEP。（这是因为发射区的掺杂浓度远大于基区的掺杂浓度。） 进入基区的电子流因基区的空穴浓度低，被复合的机会较少。又因基区很薄，在集电结反偏电压的作用下，电子在基区停
2、留的时间很短，很快就运动到了集电结的边上，进入集电结的结电场区域，被集电极所收集，形成集电极电流ICN。在基区被复合的电子形成的电流是 IBN。 另外因集电结反偏，使集电结区的少子形成漂移电流ICBO。 很小的基极电流很小的基极电流IB，就可以控制较大的集电极电，就可以控制较大的集电极电流流IC，从而实现了放大作用。，从而实现了放大作用。 退出内部载流子传输过程内部载流子传输过程 PNN+- - +- - +V1V2R2R1IEnIEpIBBICnICBOIEIE= IEn+IEpICIC=ICn+ICBOIBIB= IEp+IBB - -ICBO = IEp+(IEn- -ICn) - -I
3、CBO =IE - -IC 退出共集电极接法共集电极接法：集电极作为公共端；集电极作为公共端； 共基极接法共基极接法：基极作为公共端。基极作为公共端。共发射极接法共发射极接法：发射极作为公共端；发射极作为公共端；各极电流之间的关系式各极电流之间的关系式 共基极电流传输系数。共基极电流传输系数。:CBOECIII因ICBO较小，所以又因 则，ICIEECII1因ICEO较小，所以BCIICEOBCIII：共发射极电流放大系数。共发射极电流放大系数。BEII)1 (IE =IC+IB 1 退出发射结外加电压EEIEBVvvEEEiIiECiiCCCiIiLCoRivIoVvvA 退出 iB是输入电
4、流，vBE是加在B、E两极间的输电压。 输入特性曲线 iB=f(vBE) vCE= 常数 共发射极接法的输入特性曲线其中vCE=0V的那一条相当于发射结的正向特性曲线，当vCE1V时， vCB= vCE - vBE0，集电结已进入反偏状态，开始收集电子，且基区复合减少， IC / IB 增大，特性曲线将向右稍微移动一些。但vCE再增加时，曲线右移很不明显。导通电压锗管 0.10.3V硅管 0.60.8V 退出输出特性曲线 iC=f(vCE) iB= 常数 iC是输出电流，vCE是输出电压。 放大区：放大区：发射结正偏、集电结反偏发射结正偏、集电结反偏截止区：截止区： IB=0以下的区域。饱和区
5、：饱和区：发射结和集电结均为正偏。发射结和集电结均为正偏。IC随着VCE的变化而迅速变化。工程上以VCE=0.3伏作为放大区和饱和区的分界线。VCE大于0.7 V左右(硅管) 。发射结和集电结均为反偏。发射结和集电结均为反偏。 退出动画动画2-2 退出 测量三极管三个电极对地电位，试判断三极管的工作状态。 放大截止饱和- -+正偏正偏反偏反偏- -+ +- -正偏正偏反偏反偏+ +- -放大放大VcVbVe放大放大VcVbVe发射结和集电结均为反偏。发射结和集电结均为反偏。发射结和集电结均为正偏。发射结和集电结均为正偏。例1： 退出 测得VB =4.5 V 、VE = 3.8 V 、VC =8
6、 V，试判断三极管的工作状态。放大放大例2： 退出半导体三极管的参数 直流参数、交流参数、直流参数、交流参数、 极限参数极限参数直流电流放大系数直流电流放大系数1.1.共发射极直流电流放大系数共发射极直流电流放大系数 =（ICICEO）/IBIC / IB vCE=常数一一. .直流参数直流参数 2.共基极直流电流放大系数共基极直流电流放大系数 =（ICICBO）/IEIC/IE 显然显然 与与 之间有如下关系之间有如下关系: = IC/IE= IB/ 1+ IB= / 1+ 退出极间反向电流极间反向电流 1.集电极基极间反向饱和电流ICBO ICBO的下标CB代表集电极和基极， O是Open
7、的字头，代表第三个电极E开路。 它相当于集电结的反向饱和电流。 2.集电极发射极间的反向饱和电流集电极发射极间的反向饱和电流ICEO ICEO和和ICBO有如下关系有如下关系 ICEO=（1+ ）ICBO 相当基极开路时，集电极和发射极间的反向相当基极开路时，集电极和发射极间的反向饱和电流，即输出特性曲线饱和电流，即输出特性曲线IB=0那条曲线所对应那条曲线所对应的的Y坐标的数值。坐标的数值。 退出二二. .交流参数交流参数交流电流放大系数交流电流放大系数 1.共发射极交流电流放大系数共发射极交流电流放大系数 = IC/ IB vCE=const 在放大区在放大区 值基本不变，值基本不变，通过
8、垂直于通过垂直于X 轴的直线轴的直线由由 IC/ IB求得。求得。 在输出特性曲线上求在输出特性曲线上求 2.共基极交流电流放大系数共基极交流电流放大系数 = IC/ IE VCB=const当当ICBO和和ICEO很小时，很小时， ,可以不加区分。可以不加区分。 退出特征频率特征频率fT 三极管的三极管的 值不仅与工作电流有关，而且与工作频率有关。值不仅与工作电流有关，而且与工作频率有关。由于结电容的影响，当信号频率增加时，三极管的由于结电容的影响，当信号频率增加时，三极管的 将会下降。将会下降。当当 下降到下降到1时所对应的频率称为特征频率，用时所对应的频率称为特征频率，用fT表示。表示。
9、集电极最大允许电流ICM 三极管集电极最大允许电流三极管集电极最大允许电流ICM。当。当ICICM时，管子性能将时，管子性能将显著下降，甚至显著下降，甚至会损坏会损坏三极管三极管。集电极最大允许功率损耗PCM 集电极电流通过集电结时所产生的功耗，集电极电流通过集电结时所产生的功耗， PCM= ICVCBICVCE， 因发射结正偏，呈低阻，所以功耗主要集中因发射结正偏，呈低阻，所以功耗主要集中在集电结上。在计算时往往用在集电结上。在计算时往往用VCE取代取代VCB。三.极限参数 退出反向击穿电压 1.V(BR)CBO发射极开路时的集电结击穿电压。下标BR代表击穿之意，是Breakdown的字头，
10、CB代表集电极和基极，O代表第三个电极E开路。 2.V(BR) EBO集电极开路时发射结的击穿电压。 3.V(BR)CEO基极开路时集电极和发射极间的 击穿电压。 对于V(BR)CER表示BE间接有电阻，V(BR)CES表示BE间是短路的。几个击穿电压在大小上有如下关系 V(BR)CBOV(BR)CESV(BR)CERV(BR)CEOV(BR) EBO 退出由由PCM、 ICM和和V(BR)CEO在输出特性曲线上可在输出特性曲线上可以确定过损耗区、过电流区和击穿区。以确定过损耗区、过电流区和击穿区。 输出特性曲线上的过损耗区和击穿区输出特性曲线上的过损耗区和击穿区 退出半导体三极管的型号国家标
11、准对半导体三极管的命名如下国家标准对半导体三极管的命名如下: :3 D G 110 B 第二位：A锗PNP管、B锗NPN管、 C硅PNP管、D硅NPN管 第三位：X低频小功率管、D低频大功率管、 G高频小功率管、A高频大功率管、K开关管材料材料器件的种类器件的种类同种器件型号的序号同种器件型号的序号同一型号中的不同规格同一型号中的不同规格三极管三极管 退出双极型三极管的参数参 数型 号 PCM mW ICM mAVR CBO VVR CEO VVR EBO V IC BO A f T MHz3AX31D 125 125 20 126* 83BX31C 125 125 40 246* 83CG1
