5.2晶体管（课件）-高一《汽车电工电子基础》同步教学（高教版）

中等专业教育国家规划教材配套用书 汽车电工电子基础 第五章　 半导体器件的基本知识 第二节 晶 体 管 一、晶体管的结构原理 晶体管是由两个PN 结构成的一种半导体器件。根据PN 结的组合方式不同,晶体管可分为NPN 型和PNP 型两种类型。 一、晶体管的结构原理 其外形、结构和符号如图所示。 一、晶体管的结构原理 晶体管有三个区:发射区、基区、集电区。两个PN 结:发射结和集电结。三个电极: 从发射区引出的电极叫做发射极,用E 表示; 从基区引出的电极叫做基极,用B 表示; 从集电区引出的电极叫做集电极,用C 表示。 一、晶体管的结构原理 图形符号中带箭头的电极为发射极,箭头方向表示发射结正向导通时的电流方向。 晶体管按材料不同又可分为硅管和锗管两大类,而硅管和锗管又都有PNP 型和NPN 型两种。 一、晶体管的结构原理 我国目前生产的硅管以NPN 型、锗管以PNP 型为主,两者的工作原理相同,只是使用时电源极性的连接方式不同。由于硅管的温度特性较好,所以应用较多。 二、晶体管的电流分配和放大作用 该实验电路有两个回路: 由EB 正极→RB →基极B→发射极E→EB 负极,这一回路叫基极回路(或输入回路)。 由EC 正极→RC →集电极C→发射极E→EC 负极,这一回路叫做集电极回路(或输出回路)。 二、晶体管的电流分配和放大作用 由于这两个回路是以发射极为公共端,所以把这个电路叫做共发射极电路,简称共射电路。 图中,基极电源EB使发射结正偏,集电极电源EC 大于基极电源EB 使集电结反偏。 二、晶体管的电流分配和放大作用 这是很重要的,必须如此才能使晶体管具有放 大作用。在这两个电源作用下,晶体管的三个电极中就产生了电流。这三个电流分别称为基极电流IB ,集电极电流IC 和发射极电流IB 。电流方向如图箭头所示。 二、晶体管的电流分配和放大作用 (1)晶体管各电极的电流分配关系是:发射极电流等于基极电流与集电极电流之和,即 IE = IB + IC 由于IB 的数值远远小于IC ,如忽略IB 的值,则 IE ≈ IC 二、晶体管的电流分配和放大作用 (2)基极电流IB 的微小变化,将会引起集电极 电流IC 的较大变化,这就是晶体管所具有的电流放大作用。 晶体管的电流放大作用是晶体管最基本和最重要的特性,晶体管是一种以小控大,以弱控强的器件。 三、晶体管的特性曲线 1.输入特性曲线 输入特性曲线是指,集- 射电压UCE 为一 定值时,基极电流IB 随基- 射电压UBE 而变 化的曲线,如图所示。 三、晶体管的特性曲线 由图可见,输入特性曲线与二极管的正向特性相似,也是非线性的。 在起始部分也有一段死区,锗管的死区电压小 于0.2 V,硅管的死区电压小于0.5V。当UBE 大于死区电压后,晶体管才出现基极电流IB , 称晶体管开始导通。 三、晶体管的特性曲线 此时IB随着UBE 的增加而增大。当硅管的UBE 接近0.7 V(锗管接近0.3 V)时,电压稍有变化,电流就会增加很多,此时晶体管已充分导通。其正向压降UBE 近似等于一个常数(硅管约为0.7V、锗管约为0.3V);UBE 过高将导致IB 太大而使管子损坏。 为此通常在输入回路中串接一个限流电阻。 三、晶体管的特性曲线 2.输出特性曲线 输出特性曲线是指基极电流IB 为一定值时,集电极电流IC 随集- 射电压UCE 而变化的关系曲线,如图所示。这一簇曲线是在IB 取不同值时测定的,每条曲线的基本形状相似,并随IB 的不同而上下移动。 三、晶体管的特性曲线 由其中的一条输出特性曲线可以看出:曲线的起始部分较陡,说明当UCE 很小时,IC 也很小,且IC 随UCE 的增加而迅速上升。当UCE 增加到大于1 V以后,IC 已增加到较大值。此时,若UCE 再增加,只要IB 不变,IC 就基本不变。要想改变IC ,就要改变IB 。管子的放大工作就在这一区域进行。 三、晶体管的特性曲线 三、晶体管的特性曲线 输出特性曲线上划分三个工作区域:截止区、放大区和饱和区。 (1)截止区。当发射极正向电压低于死区电压或发射结加反向电压时,基极电流IB = 0,称晶体管截止。从特性曲线来看,IB = 0 的那条曲线与横轴之间的区域叫做截止区。 三、晶体管的特性曲线 (2)放大区。 在IB>0 和UCE>1V 的范围内,各曲线平坦且间隔均匀, 说明IB 增大,相应的IC 也增大(表现为曲线上移)。此时IC 的变化基本上与UCE 无关,而且IC 随IB 成比例增大,即IC =βIB。这就是晶体管的电流放大作用,所以该区域称为放大区。 三、晶体管的特性曲线 (3)饱和区