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第 1.3 节 半导体三级管 [理想的教育 发表于 2008-7-19 19:48:00]

1.3 节 半导体三级管

 

目的要求: 1.掌握三极管的结构特点和类型。

           2.牢固掌握三极管的外部工作条件。

           3.掌握三极管的特性曲线。

           4.了解三极管的主要参数及其与温度的关系。

     

重点难点: 重点  三极管的特性

           难点  三极管电流放大原理

 

教学方法  

    段:  结合电子课件讲解

复习提问    1.二极管具有什么特点?为什么?

           2.温度、管材对二极管的特性和参数有何影响?

 

课堂讨论    1.三极管具有电流放大作用的内部依据和外部条件?

           2. 三极管的特性曲线有三个区域,工作于各区域的条件?
授课内容

 

1.3.1 三级管的结构和类型

.结构

三极管有两个结,三个电极,三个区组成,如图1-29所示。

两个结:发射结和集电结

三个极:发射极E,基极B,和集电极C

三个区:发射区;参杂浓度大。

            基区;很薄,参杂浓度很小。

            集电区:参杂浓度小,但面积大。

这种特殊结构是三极管具有电流放大作用的内部依据。

.类型

1.按结构区分:有NPN型和PNP型。

2.按材料区分:有硅三极管和锗三极管。

3.按工作频率区分:有高频三极管和低频三极管。

4.按功率大小区分:有大功率三极管和小功率三极管。

.工作条件   三极管有电流放大作用大外部条件。

1.NPN型三极管:VC>VB>VE

2.PNP型三极管:VC<VB<VE       

无论何型三极管,其外部工作条件为:发射极正偏,集电极反偏

1.3.2 三极管的三种连接方式

1.共发射极接法:发射极为交流输入和输出信号的公共端。

2.共集电极接法:集电极为交流输入和输出信号的公共端。

3.共基极接法:  基极为交流输入和输出信号的公共端。

 

1.3.3 三极管的电流放大原理

.载流子传输过程

NPN型三极管为例进行分析,如图1-31所示。

1.发射。发射结正偏,发射区中的多子电子大量地向基区扩散,形成发射极电流。

2. 复合。从发射区扩散到基区的电子,很少一部分与基区中的空穴相复合,形成基极电流的主要部分ICN

3. 收集。从发射区扩散到基区的电子,除很少部分被复合掉外,绝大部分电子向集电结扩散,且在集电结反偏电压的作用下,迅速漂移过集电结被集电区所收集,形成集电极电流的主要部分。同时,集电区少子空穴在集电结反偏电压的作用下向基区漂移,形成集电结反向饱和电流ICBO,它是集电极电流的极小部分,也是基极电流的一部分。

 

.各极电流的关系

IC=ICN+ICBO                    ICN=IC-ICBO

IB=IBN-ICBO                    IBN=IB+ICBO

IE≈ICN+IBN=IC-ICBO+IB+ICBO

IE=IC+IB

.电流放大系数

1.直流电流放大系数 β

β=ICN/IBN=(IC-ICBO)/(IB+ICBO)≈IC/IB   (IC>>IB>>ICBO)

2.交流电流放大系数β

β≈ΔIC/ΔIB

3.穿透电流ICEO

ICEO=(1+β)ICBO

1.3.4三极管的特性曲线

.输入特性

iB=f(ube)∣UCE=常数

1. UCE =0V时

三极管的输入特性曲线,相当于二级管的正向特性曲线,如图1-34所示。

2. UCE =1V时

三极管的输入特性曲线将向右移。

3. UCE >1V时

三极管的特性曲线几乎与UCE =1V时的输入特性曲线重合。

.输出特性

iC=f(uCE)∣IB=常数

输出特性曲线有三个主要区域。如图1-35所示。

1. 截止区

UBE≤0V,IB≤0,IC=ICEO,三极管几乎不导通,叫截止状态。

2. 放大区

UBE>0.5—0.7(硅管),UBE>0.1—0.3V(锗管), UCE>>UBE,当UCE不变时,

IC=βIB

3. 饱和区

UBE>0.5—0.7(硅管),UBE>0.1—0.3V(锗管),UCE<UBE,IC<βib,ic≠βib,

UCE>0 ,    UCES=0.3v(硅管) , UCES =0.1v(锗管).

1.3.5三极管的主要参数

.电流放大系数

β=ΔIC/ΔIB∣UCE=常数

.极间反向电流

ICBO

ICEO=(1+β)ICBO

.极限参数

1.集电极最大允许电流ICM

2.集电极最大允许功率损耗PCM

PCM=UCEIC

3.反向击穿电压

BUCBO>BUCEO>BUEBO

为了安全起见,应使三极管的UCE<BUCEO

.温度对三极管参数的影响

1.对VBE有影响

2.对ICBO和ICEO有影响

3.对β有影响

如温度升高时,VBE↓,ICBO↑,ICEO↑,β↑;反之,亦反之。

小结

1.    三极管有二个PN结,三个电极,三个区域,这是三极管具有电流放大作用的内部依据。

2.    三极管进行放大时的外部条件:发射结正偏,集电结反偏。

3.    三极管的输出特性曲线有截止区,放大区和饱和区。

4.    三极管处于放大状态时,β=β.

5.    温度对三极管的参数有很大影响。

6.    使用三极管时,不能超过其极限参数值。

7.    三极管各极电流的关系为IE=IB+IC,在放大区IC=βIB

   8.三极管有NPN型PNP型,有硅管和锗管。

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