晶体管工作原理.ppt
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晶体管工作原理.ppt
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2.1晶体管,晶体管又称半导体三极管,晶体管是最重要的一种半导体器件之一,它的放大作用和开关作用,促使了电子技术的飞跃。
2晶体管及放大电路基础,晶体管图片,2.1.1晶体管的结构,1.NPN型晶体管结构示意图和符号,
(2)根据使用的半导体材料分为:
硅管和锗管,
(1)根据结构分为:
NPN型和PNP型,晶体管的主要类型,发射区,集电区,基区,发射极E(e),集电极C(c),发射结JE,集电结JC,基极B(b),NPN型晶体管结构示意图,NPN型晶体管符号,2.PNP型晶体管结构示意图和符号,
(1)发射区小,掺杂浓度高。
3.晶体管的内部结构特点(具有放大作用的内部条件),平面型晶体管的结构示意图,
(2)集电区面积大。
(3)基区掺杂浓度很低,且很薄。
2.1.2晶体管的工作原理(以NPN型管为例),依据两个PN结的偏置情况,放大状态,饱和状态,截止状态,倒置状态,1发射结正向偏置、集电结反向偏置放大状态,原理图,电路图,
(1)电流关系,a.发射区向基区扩散电子,形成发射极电流IE,发射区向基区扩散电子,称扩散到基区的发射区多子为非平衡少子,b.基区向发射区扩散空穴,基区向发射区扩散空穴,发射区向基区扩散电子,形成空穴电流,因为发射区的掺杂浓度远大于基区浓度,空穴电流可忽略不记。
基区向发射区扩散空穴,发射区向基区扩散电子,c.基区电子的扩散和复合,非平衡少子在基区复合,形成基极电流IB,非平衡少子向集电结扩散,非平衡少子到达集电区,d.集电区收集从发射区扩散过来的电子,形成发射极电流IC,少子漂移形成反向饱和电流ICBO,e.集电区、基区少子相互漂移,集电区少子空穴向基区漂移,基区少子电子向集电区漂移,晶体管的电流分配关系动画演示,发射结回路为输入回路,集电结回路为输出回路。
基极是两个回路的公共端,称这种接法为共基极接法。
输入回路,输出回路,定义,称为共基极直流电流放大系数,各电极电流之间的关系,IE=IC+IB,晶体管共射极接法,原理图,电路图,定义,为共射极直流电流放大系数,当UCEUCB时,集电结正偏,发射结反偏,晶体管仍工作于放大状态。
各电极电流之间的关系,ICEO称为穿透电流,或,一般情况,如果UBE0,那么IB0,IC0,IE0,当输入回路电压,UBE=UBE+UBE,那么,IB=IB+IB,IC=IC+IC,IE=IE+IE,如果UBE0,那么IB0,IC0,IE0,为共基极交流电流放大系数,为共射极交流电流放大系数,定义,与的关系,一般可以认为,uBE=ube+UBE,
(2)放大原理,设输入信号ui=UimsintV,那么,UCE=VCCICRC,放大电路,a.在RC两端有一个较大的交流分量可供输出。
可知,uiibicicRc,b.交流信号的传递过程为,2发射结正向偏置、集电结正向偏置饱和状态,
(2)ICbIB,IB失去了对IC的控制。
(1)UCEUBE,集电结正向偏。
饱和状态的特点,(3)集电极饱和电压降UCES较小,小功率硅管为0.30.5V。
(5)UCE对IC的影响大,当UCE增大,IC将随之增加。
(4)饱和时集电极电流,
(2)IC=ICBO,3发射结反向偏置、集电结反向偏置截止状态,截止状态的特点,
(1)发射结反偏,(3)IB=ICBO,4发射结反向偏置、集电结正向偏置倒置状态,
(1)集电区扩散到基区的多子较少,倒置状态的特点,
(2)发射区收集基区的非平衡少数载流子的能力小,(3)管子的电流放大系数很小,2.1.3晶体管共射极接法的伏安特性曲线,1共射极输入特性,共射极输入特性,三极管共射极接法,
(1)输入特性是非线性的,有死区。
(2)当uBE不变,uCE从零增大时,iB将减小。
输入特性的特点,(3)当uCE1V,输入特性曲线几乎重合在一起,即uCE对输入特性几乎无影响。
2共射极输出特性,输出特性曲线,饱和区,截止区,放大区,各区的特点,
(1)饱和区,a.UCEUBE,b.ICIB,c.UCE增大,IC增大,饱和区,(3)截止区,a.IB0,b.IC0,
(2)放大区,a.UCEUBE,b.IC=IB,c.IC与UCE无关,饱和区,放大区,NPN管与PNP管的区别,iB、uBE、iC、iE、uCE的极性二者相反。
硅管与锗管的主要区别,(3)锗管的ICBO比硅管大,2.1.4晶体管的主要电参数,1.直流参数,(3)集电极基极间反向饱和电流ICBO,
(1)共基极直流电流放大系数,
(2)共射极直流电流放大系数,(4)集电极发射极间反向饱和电流ICEO,2.交流参数,
(1)共基极交流电流放大系数,值与iC的关系曲线,
(2)共射极交流电流放大系数,3.极限参数,(4)集电极最大允许电流ICM,
(1)集电极开路时发射极基极间反向击穿电压U(BR)EBO,
(2)发射极开路时集电极基极间反向击穿电压U(BR)EBO,(3)基极开路时集电极发射极间反向击穿电压U(BR)EBO,不安全区,安全区,(5)集电极最大允许功率耗散PCM,晶体管的安全工作区,等功耗线PC=PCM=uCEiC,2.1.5温度对管子参数的影响,1对的影响,2对ICBO的影响,3对UBE的影响,4温度升高,管子的死区电压降低。
思考题,2.如何用万用表判别晶体管的类型和电极?
3.晶体管能够放大的内部和外部条件各是什么?
1.晶体管的发射极和集电极是否可以调换使用?
4.晶体管工作在饱和区时,其电流放大系数是否与其工作在放大区时相同?
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- 晶体管 工作 原理