【正文】 定反向電壓時的集電極電流， ICEO =(1+β) ICBO 。 ICBO基本上是常數(shù)，故又稱反向飽和電流。 三極管的主要參數(shù) ?BCBC E OCIIIII ????BC II ??? /?? 半導(dǎo)體三極管 21 （ 2）共基極電流放大系數(shù) α 它是集電極和發(fā)射極電流的比值，也有直流放大系數(shù) 和交流放大系數(shù) α。常用的小功率三極管， β值為 20～ 150，大功率的 β值一般較小，為 10～ 30。 BC II ?? 半導(dǎo)體三極管 20 （ 1）電流放大系數(shù) β 根據(jù)工作狀態(tài)不同有直流電流放大系數(shù) 和交流電流放大系數(shù) β。小功率硅管的飽和壓降為 ,鍺管為 。 （ 3）飽和區(qū) 輸出特性曲線近似直線上升部分與縱軸所構(gòu)成的區(qū)域稱為飽和區(qū)。當(dāng) IB改變時， IC隨著改變，與電壓 UCE的大小基本無關(guān)。 半導(dǎo)體三極管 19 （ 2）放大區(qū) 在 IB=0的特性曲線的上方，各條輸出特性曲線近似平行于橫軸的曲線族部分，稱為三極管的放大區(qū)。這時 IC≈ICBO≈0。 （ 1）截止區(qū) IB=0，這條曲線以下的區(qū)域稱為截止區(qū)。（ b） 3DG4的輸出特性曲線 半導(dǎo)體三極管 18 圖 （ b） 是硅三極管 3DG4的輸出特性曲線。 圖 （ a） 是硅三極管 3DG4的輸入特性曲線。 圖 射極特性曲線測試電路。 BI CICBE III ??BC II??BR BICI?圖7.5 三極管共射極放大電路 半導(dǎo)體三極管 15 三極管的特性曲線是指三極管各電極電壓與電流之間的關(guān)系曲線，它是三極管內(nèi)部載流子運動的外部表現(xiàn)。若調(diào)節(jié) 電阻 ，使電流 增加 10μA，則相應(yīng)地增加了 ==。因發(fā)射極是基極回路和集電極回路的公共端，所以此電路又叫共射極放大電路。故 以因為 所以 設(shè) 故 上式中 IC與 IB的比值，即共射極直流電流放大系數(shù)，用 表示。如 圖 述了三極管電流分配關(guān)系。 以上分析的是 NPN型三極管的電流放大原理，對于PNP型三極管，其工作原理相同，只是三極管各極所接電源極性相反，發(fā)射區(qū)發(fā)射的載流子是空穴而不是電子。 半導(dǎo)體三極管 11 （ 3）集電區(qū)收集電子 由于集電結(jié)外加反向電壓很大，這個反向電壓產(chǎn)生的電場力一方面使集電區(qū)的電子和基區(qū)的空穴很難通過集電結(jié)；另一方面吸引基區(qū)中擴散到集電結(jié)附近的大量電子，將它們收集到集電區(qū)，形成收集電流 ICN。因此可以認(rèn)為三極管發(fā)射結(jié)電流主要是電子流。發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子 —— 自由電子不斷通過發(fā)射結(jié)向基區(qū)擴散，形成發(fā)射極電流 IE。如 圖 。 半導(dǎo)體三極管 8 三極管內(nèi)部載流子的運動過程 要實現(xiàn)三極管的放大作用， 需要外加合適的電源電壓。 三極管的結(jié)構(gòu)及類型 半導(dǎo)體三極管 半導(dǎo)體三極管 5 圖 三極管的結(jié)構(gòu)和符號 （ a） NPN型三極管；（ b） NPN管符號； （ c） PNP型三極管；（ d） PNP管符號 半導(dǎo)體三極管 6 圖 常見三極管外形圖 （ a）塑封裝；（ b）金屬殼管 半導(dǎo)體三極管 7 三極管的類型 三極管根據(jù)基片的材料不同，分為鍺管和硅管兩大類，目前國內(nèi)生產(chǎn)的硅管多為 NPN型（ 3D系列），鍺管多為 PNP型（ 3A系列）；按頻率特性分為高頻管和低頻管；按功率大小分為大功率管、中功率管和小功率管等。圖中箭頭表示發(fā)射結(jié)在加正向電壓時的電流方向。兩個 PN結(jié)分別是發(fā)射區(qū)與基區(qū)之間的發(fā)射結(jié)和集電區(qū)與基區(qū)之間的集電結(jié)。其中 NPN型多為硅管，而 PNP型多為鍺管。 單元 7 半導(dǎo)體三極管及其放大電路 3 單元 7 半導(dǎo)體三極管及其放大電路 半導(dǎo)體三極管 1 基本放大電路 2 多級放大電路 3 目 錄 功率放大電路 4 場效應(yīng)管 5 小結(jié) 6 4 三極管的結(jié)構(gòu) 三極管又稱晶體管，它的種類很多。DIANGONG YU DIANZI JISHU 高等職業(yè)技術(shù)教育建筑設(shè)備類專業(yè)規(guī)劃教材 1 主 編：李 文 王慶良 副主編：孫全江 韋 宇 主 審：于昆倫 電工與電子技術(shù) 下篇 工業(yè)電子學(xué) 單元 7 半導(dǎo)體三極管及其放大電路 2 【 知識點 】 三極管的結(jié)構(gòu)、電流放大作用、特性曲線及主要參數(shù)；三極管基本放大電路、多級放大電路、功率放大器等電路的組成、工作原理、分析計算、元件的選用及應(yīng)用。 【 能力目標(biāo) 】 具有對基本電子電路進行分析計算和正確選擇元器件的能力；能看懂國內(nèi)外電子線路圖，通過電子線路圖組裝和調(diào)試簡單的電子設(shè)備。從其內(nèi)部結(jié)構(gòu)來看，分為 NPN型和 PNP型兩種三極管。 三極管是由兩個 PN結(jié)的三塊雜質(zhì)半導(dǎo)體組成，不管是NPN型還是 PNP型，都由三個區(qū)組成：集電區(qū)、發(fā)射區(qū)、基區(qū)，以及分別從這三個區(qū)引出的三個電極：集電極 C、發(fā)射極 E、基極 B。在電路中，兩種管子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和符號如 圖 。常見的三極管的外形如圖 。實際應(yīng)用中采用 NPN型的三極管較多，所以下面以 NPN型三極管為例加以討論，所得結(jié)論對于 PNP型三極管同樣適用。 要求發(fā)射結(jié)外加正向電壓， 簡稱正向偏置；集電結(jié)外 加反向電壓，簡稱反向偏 置。 三極管的電流放大作用 圖 三極管內(nèi)部載流子的運動 半導(dǎo)體三極管 9 （ 1）發(fā)射區(qū)向基區(qū)發(fā)射電子 由于電源 EB經(jīng)過電阻 RB加在發(fā)射結(jié)上，發(fā)射結(jié)正偏。同時基區(qū)多數(shù)載流子空穴也向發(fā)射區(qū)擴散，但由于基區(qū)的多數(shù)載流子濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于發(fā)射區(qū)載流子濃度，故與電子流相比，空穴流可以忽略不計。 半導(dǎo)體三極管 10 （ 2）電子在基區(qū)中的擴散和復(fù)合 由發(fā)射區(qū)注入基區(qū)的電子，在發(fā)射結(jié)附近積累起來，形成了一定的濃度梯度，而靠近集電結(jié)附近電子濃度很小，漸漸形成電子濃度差，在濃度差的作用下，促使電子流在基區(qū)向集電結(jié)擴散，在擴散過程中，電子不斷與基區(qū)空穴復(fù)合形成電子流 IBN，復(fù)合的空穴由基極電源補充，從而形成基極電流 IB。同時集電區(qū)的少數(shù)載流子即空穴也會產(chǎn)生漂移運動，流向基區(qū)形成反向飽和電流 ICBO。 半導(dǎo)體三極管 12 電流分配關(guān)系 由上面載流子的運動過程可知，由于電子在基區(qū)的復(fù)合，發(fā)射區(qū)注入基區(qū)的電子并非全部到達集電極，三極管制成后，發(fā)射區(qū)注入的電子傳輸?shù)郊娊Y(jié)所占的比例是一定的。 圖 三極管的電流分配關(guān)系 半導(dǎo)體三極管 13 從圖中可知： 由于在常溫下 ICBO的數(shù)值很小，可忽略不計。 ?C B OCNC III ??CNC II ? BNB II ?BNCNE III ??BCE III ??BC II ??BBBE IIII )1( ?? ???? () () 半導(dǎo)體三極管 14 放大作用 三極管的最基本的作用是把微弱的電信號加以放大，三極管的放大電路如 圖 75所示。如果 =20μA， =，則 =（ +） mA= ,電流放大倍數(shù) =60。由 此可見，當(dāng)基極有微小的變 化時，集電極會有很大的變 化，這說明三極管有電流放 大作用。由于三極管有三個電極，輸入、輸出各占一個電極，一個公共電極，因此要用 兩種特性曲線來描述，即 輸入特性曲線和輸出特性 曲線。 三極管的特性曲線 圖 三極管共射極特性曲線測試電路 半導(dǎo)體三極管 16 輸入特性曲線 輸入特性曲線是指三極管的集電極與發(fā)射極之間電壓UCE為常數(shù)時，基極電流 IB與集電極與發(fā)射極之間的電壓 UCE之間的關(guān)系，其表達式為： ｜ 常數(shù) () 測量輸入特性時，先固定 UCE的值，使 UCE ≥0，調(diào)節(jié)EB，測出相應(yīng)的 IB和 UBE的值，便可得到一條輸入特性曲線。 )( BEB UfI ? ?CEU 半導(dǎo)體三極管 17 輸出特性曲線 輸出特性曲線是指當(dāng)三極管基極電流 IB為常數(shù)，三極管集電極與發(fā)射極之間電壓 UCE和集電極電流 IC之間的關(guān)系，即： 圖 三極管的特性曲線圖 （ a） 3DG4的輸入特性曲線 。從輸出特性上看，三極管的工作狀態(tài)可分為三個區(qū)域。此時發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均處于反向偏置，三極管處于截止?fàn)顟B(tài)。集電極到發(fā)射極只有很小的微小電流，三極管集電極和發(fā)射極之間接近開路，類似于開關(guān)斷開狀態(tài)，無放大作用，呈高阻狀態(tài)。此時，發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置，集電極電流受基極電流的控制，即滿足 。不同的 IB值對應(yīng)一條輸出特性曲線。此時發(fā)射結(jié)與集電結(jié)都處于正向偏置，且當(dāng) UCE=UBE時稱為臨界飽和， UCE＜ UBE時稱為飽和，三極管飽和時 C、 E之間的電壓為飽和壓降，用 UCES表示。三極管工作在飽和區(qū)，無放大作用，集電極與發(fā)射極相當(dāng)于一個開關(guān)的接通狀態(tài)。 直流電流放大系數(shù)： （ ） 交流電流放大系數(shù)： （ ） β和 含義不同，但通常在輸出特性線性較好的情況下，兩個數(shù)值差別很小，一般不作嚴(yán)格的區(qū)分。注意在選擇三極管時，既要考慮 β值的大小，又要考慮三極管的穩(wěn)定性。 共基極直流放大系數(shù)： （ ） 共基極交流放大系數(shù)： （ ） 同理，一般情況下可認(rèn)為： （ ） ?EC II /??EC II ??? /?ECEC IIII ????? //?? 半導(dǎo)體三極管 22 （ 3）極間反向電流 集電極與基極間反向飽和電流 ICBO：指發(fā)射極開路，集電結(jié)在反向電壓作用下，集、基極的反向漏電流。它的數(shù)值很小，受溫度影響較大。 ICEO和 ICBO都是衡量管子質(zhì)量的重要參數(shù)， ICBO越小，溫度穩(wěn)定性越好。如果 IC超過 ICM時，管子的性能會顯著下降，長時間工作可導(dǎo)致三極管損壞。當(dāng) UCEO＞ U(BR)CEO時，三極管的電流 IC 、 IE劇增，使三極管損壞。集電極電流流過集電結(jié)時，產(chǎn)生的功耗使結(jié)溫升高，過高時使三極管燒毀。UCE可求出臨界損耗的 IC和 UCE的值，此時 UCE和 IC的輸出特性曲線如 圖 （ b） 所示。 半導(dǎo)體三極管 24 放大電路的組成及各元件的作用 晶體管電路具有放大作用，要保證晶體管導(dǎo)通并正常工作，要求晶體管