2022-2023学年高二物理竞赛课件：载流子运动

载流子运动 载流子运动 发射区向基区 扩散电子 IE IB 电子在基区 扩散与复合 集电区收集电子 电子流向电源正极形成 IC IC N P N 电源负极向发射 区补充电子形成 发射极电流IE VBB正极拉走电 子，补充被复 合的空穴，形 成 IB VCC RC VBB RB ICBO 以NPN管共发射极接法为例， 来说明电流放大的概念。 （1）电流放大的概念 VCC RC IC UCE C E B UBE 输出 回路 输入 回路 公共端 VBB RB IB IE T ——共射连接 要求：VCC>VBB 放大状态（续） 结论： （2）IC、IE比IB大得多。 （3）IB很小的变化可因起IC很大的变化，即IC受IB控制—这就是三极管的电流控制作用。 （1）IB + IC = IE IB(mA) 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 IC(mA) < 0.001 0.70 1.50 2.30 3.10 3.95 IE(mA) < 0.001 0.72 1.54 2.36 3.18 4.05 综上所述，三极管具有电流控制作用的外部条件 : ①发射结正向偏置； ②集电结反向偏置。 对于NPN型三极管应满足: UBE > 0 UBC < 0 即 VC > VB > VE 对于PNP型三极管应满足: UEB > 0 UCB < 0 即 VC < VB < VE E C B T E C B T VCC RC IC UCE C E B UBE 输出 回路 输入 回路 公共端 VBB RB IB IE T IB↑→IC↑→UCE↓ →UCE≈0，则 IC≈VCC/RC ——不再增加——饱和 特点： 1）IB↑时，IC不增加 2）IC≈VCC/RC 3）UCE≈0， 4）三极管相当于短路 5）两个PN结均正偏！ VCC RC IC UCE C E B UBE VBB RB IB IE T 将VBB反向使发射结反偏 将使 IB= 0 → IC= 0 三极管不导通——截止 特点： 1）基极电流 IB= 0 2）集电极电流 IC= 0 3）UCE=VCC 4）三极管相当于开路 5）两个PN结均反偏！ 开关作用 1）ui=low，T off，Lamp off VCC T 2）ui=high，T sat，Lamp light IB = f (UBE ) UC E = 常数 死区电压 UBE/V IB/A 0 UCE = 0 UCE ≥ 1V UCE=0时： + - UBB B C E IB UCE ≥ 1V时，在相同的UBE下，IB大大减小，曲线右移，但UCE大于一定值后，曲线几乎重合。 IB = 常数 IC = f (UCE ) 放 大 区 截止区 饱和区 IC / mA UCE /V 0 IB= 0 µA 20µA 40 µA 60 µA 80 µA IC IB 饱和区:发射结、集电结均正向偏置。 截止区:发射结、集电结均反向偏置。 放大区:发射结正向偏置；集电结反向偏置。 1.直流放大系数  = IC IB 2.交流放大系数  =  IC  IB 通常，在输出特性曲线近于平行等距且ICEO较小的情况下，  ，   。  与的大小不仅与管子的制造工艺、结构和原材料有关，还与管子的工作电流有关。  一般为10 ~20000。 工作参数 主要参数(续) 60µA 0 20µA 1.5 2.3 在输出特性上求  ，  = IC IB = 1.5mA 40µA = 37.5  = IC IB = 2.3–1.5(mA) 60 –40(µA) = 40 设UCE=6V， IB由40µA增加为60µA IC /mA UCE /V IB =40µA 6 T B E C T B E C 主要参数(续) (1) ICBO发射极开路时集电结的反向饱和电流 3.极间反向电流 一般小功率硅管ICBO为nA级，而锗管为几A~几十A。 (2) ICEO基极开路时集电结与发射结间的反向饱和电流 ICEO=（1+  ）ICBO ICBO、ICEO受稳度的影响很大， 实际工作中其值愈小，性能愈稳定。 ICBO ICEO 极限参数 1. 集电极最大允许电流 ICM 2. 集—射极反向击穿电压 U(BR)CEO 3. 集电极最大允许耗散功率 PCM =UCEIC 使用时不允许超过! 0 IB= 0 µA 20µA 40 µA 60 µA 80 µA 由三极管的极限参数确定安全工作区 安 全