任务1.3 认识三极管（课件）-《电子技术基础》同步教学（人民邮电版）

项目1 认识常用电子元器件 任务1.1 认识半导体 任务1.2 认识二极管 任务1.3 认识三极管 项目导入 电子元器件是电子元件和小型机器、仪器的组成部分，其本身常由若干零件构成，可以在同类产品中通用。最常见的电子元器件有二极管、三极管等。 任务1.3 认识三极管 提出问题 三极管的问世使PN结的应用发生了质的飞跃。作为电子世界中的未来工程技术人员，你了解双极型三极管、单极型三极管的结构组成吗？知道两类三极管分别在电子电路中主要起什么作用吗？了解两种类型的三极管的外部特性特点吗？你知道在工程应用中，两种类型的三极管应参照哪些参数进行选择吗？你会检测三极管的检性及好坏吗？ N N P 知识准备 三极管是组成各种电子电路的核心器件。三极管的产生使PN结的应用发生了质的飞跃。 1.3.1 双极型三极管BJT的结构组成 双极型晶体管分有NPN型和PNP型，虽然它们外形各异，品种繁多，但它们的共同特征相同：都有三个分区、两个PN结和三个向外引出的电极： 发射极e 发射结 集电结 基区 发射区 集电区 集电极c 基极b NPN型 PNP型 P P N NPN型三极管图符号 大功率低频三极管 小功率高频三极管 中功率低频三极管 目前国内生产的双极型硅晶体管多为NPN型（3D系列），锗晶体管多为PNP型（3A系列），按频率高低有高频管、低频管之别；根据功率大小可分为大、中、小功率管。 e c b PNP型三极管图符号 e c b 注意：图中箭头方向为发射极电流的方向。 1.3.2 BJT的电流放大作用 晶体管芯结构剖面图 e发射极 集电区N 基区P 发射区N b基极 c集电极 晶体管实现电流 放大作用的内部结构条件 （1）发射区掺杂浓度很高，以便有足够的载流子供“发射”。 （2）为减少载流子在基区的复合机会，基区应做得很薄，一般为几个微米，且掺杂浓度极低。 （3）为了顺利收集边缘载流子，集电区体积较大，且掺杂浓度界于发射极和基极之间。 可见，双极型三极管并非是两个PN 结的简单组合，而是利用一定的掺杂工艺制作而成。因此，绝不能用两个二极管来代替，使用时也决不允许把发射极和集电极接反。 晶体管实现电流放大作用的外部条件 N N P UBB RB ＋ － （1）发射结必须“正向偏置”，以利于发射区电子的扩散，扩散电流即发射极电流ie，扩散电子的少数与基区空穴复合，形成基极电流ib，多数继续向集电结边缘扩散。 UCC RC ＋ － （2）集电结必须“反向偏置”，以利于收集扩散到集电结边缘的多数扩散电子，收集到集电区的电子形成集电极电流ic。 IE IC IB 整个过程中，发射区向基区发射的电子数等于基区复合掉的电子与集电区收集的电子数之和，即： IE=IB+IC 三极管的集电极电流IC稍小于IE，但远大于IB，IC与IB的 比值在一定范围内基本保持不变。特别是基极电流有微小 的变化时，集电极电流将发生较大的变化。例如，IB由40 μA增加到50μA时，IC将从3.2mA增大到4mA，即： 显然，双极型三极管具有电流放大能力。式中的β值称为 三极管的电流放大倍数。不同型号、不同类型和用途的三 极管，β值的差异较大，大多数三极管的β值通常在几十 至几百的范围。 由此可得：微小的基极电流IB可以控制较大的集电极电流IC，故双极型三极管属于电流控制器件。 结论 由于发射结处正偏，发射区的多数载流子自由电子将不断扩散到基区，并不断从电源补充进电子，形成发射极电流IE。 回顾与总结 1. 发射区向基区扩散电子的过程 由于基区很薄，且多数载流子浓度又很低，所以从发射极扩散过 来的电子只有很少一部分和基区的空穴相复合形成基极电流IB，剩下的绝大部分电子则都扩散到了集电结边缘。 2. 电子在基区的扩散和复合过程 集电结由于反偏，可将从发射区扩散到基区并到达集电区边缘 的电子拉入集电区，从而形成较大的集电极电流IC。 3. 集电区收集电子的过程 只要符合三极管发射区高掺杂、基区掺杂浓度很低，集电区的掺杂浓度介于发射区和基区之间，且基区做得很薄的内部条件，再加上晶体管的发射结正偏、集电结反偏的外部条件，三极管就具有了放大电流的能力。 1. 3.3 BJT的外部特性 所谓特性曲线是指各极电压与电流之间的关系曲线，是三 极管内部载流子运动的外部表现。从工程应用角度来看，外 部特性更为重要。 1. 输入特性 以常用的共射极放大电路为例说明 UCE=0V UBE /V IB /A 0 UCE =0V UBB UCC RC + + RB 令UBB从0开始增加 IB IE=IB UBE 令UCC为0 UCE=0时的输入特性曲线 UCE为0时