任务1.2认识三极管（课件）-《电子技术基础与应用》同步教学（江苏大学出版社）

电子技术基础与应用 任务1.2认识三极管 2 PART TWO 任务引入 三极管如下图所示，它由1个管体和3个引脚构成，其中3个引脚分别为基极B、集电极C和发射极E。根据半导体组合方式的不同，三极管可分为NPN型和PNP型两种。三极管是基本的半导体器件之一，它具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。 任务引入 请选择合适的工具和器材，对三极管进行测试，判断三极管的类型和引脚的极性，并通过逐点法绘制三极管的伏安特性曲线。本任务的知识与技能要求如下表所示。 任务内容 认识三极管 学习程度 识记 理解 应用 学习任务 三极管的结构和电流放大作用 ●     三极管的伏安特性   ●   三极管的主要参数   ●   实训任务 测试三极管的伏安特性     ● 自我勉励 学习目标 任务工单 学生领取任务工单（详见教材），并完成工单内容。 1．知识准备 3．任务实施 2．工具和器材准备 4．任务评价 5 单击添加文本标题 如下图所示为三极管的结构，它由三层不同性质的半导体组合而成。根据半导体组合方式的不同，三极管可分为NPN型和PNP型两类。 1.2.1 三极管的结构和电流放大作用 相关知识 1．三极管的结构 无论是NPN型三极管还是PNP型三极管，它们均有3个区，即基区、集电区和发射区。这3个区分别引出3个引脚，即基极B、集电极C和发射极E。同时，在3个区的交界处有两个PN结，即集电结和发射结。 相关知识 三极管的电流放大作用是由其内部载流子从发射区到集电区的运动中体现出来的。为保证其内部载流子能够做这样的定向运动，三极管需要满足一定的内部结构条件和外部条件。其中，内部结构条件主要包括以下几点。 三极管的外部条件则是要保证外加电源的极性，使发射结处于正向偏置状态，使集电结处于反向偏置状态。 2．三极管的电流放大作用 （1）发射区很小，但掺杂浓度高。 （2）基电区最薄且掺杂浓度最低（比发射区低2～3个数量级）。 （3）集电结面积最大，且集电区的掺杂浓度低于发射区的掺杂浓度。 相关知识 下面通过一个电流放大实验来说明三极管的电流放大作用。如下图所示为三极管电流放大实验电路，将电源的正、负极分别接三极管的基极B和发射极E，将电源的正、负极分别接三极管的集电极C和发射极E，从而在三极管的发射结施加正向电压、集电结施加反向电压。此时，调节电位器 ，则基极B中的电流 、集电极C中的电流 和发射极E中的电流 都会发生变化，它们的测量数据如表1-11（详见教材）所示。 相关知识 由表1-11可得出以下结论。 （1）三极管各电极中电流的关系满足 ，其中 。该结果符合基尔霍夫电流定律，即流进三极管的电流等于流出三极管的电流。 （2） 与 的比值基本为定值，当 增大时， 基本上也成比例增大。该比值称为直流电流放大系数，用 表示。 可表征三极管的直流放大能力。 （3） 和 的比值基本为定值， 的较小变化可使 出现较大变化。该比值称为交流电流放大系数，用 表示。 可表征三极管的交流放大能力。 王守武：中国半导体事业的拓荒者 半导体器件物理学家、中科院院士王守武，被誉为中国半导体研究的“拓荒者”，在研究与开拓中国半导体材料、半导体器件、光电子器件及大规模集成电路等方面做出了重要贡献。 1950年，已经在美国取得教职的王守武带着妻女毅然返回祖国，在中科院应用物理研究所扎下根来。王守武回国前并未联系国内的工作单位，从事机电专业研究的他按照国家的需要转向了半导体研究，“当时只想为祖国做点贡献，哪里需要就到哪里去。中科院让我去，我就去了。” ……详见教材 砥节砺行 三极管的伏安特性可分为输入特性和输出特性两部分，它们均可通过伏安特性曲线来分析。下面以共发射极放大电路为例，分别对三极管的输入特性和输出特性进行分析。三极管的输入特性曲线和输出特性曲线可通过如上图所示的电路进行测绘。 1.2.2 三极管的伏安特性 相关知识 当 为常数时，输入电路（基极电路）中 与 之间的关系曲线即为输入特性曲线，如下图所示。 1．输入特性 相关知识 当 时，集电极与发射极短接，三极管相当于两个二极管并联， 即为外加在并联二极管上的正向电压，三极管的输入特性曲线与二极管的正向特性曲线相似。 当 时，三极管的输入特性曲线右移，这是因为此时集电结已反向偏置，其内电场已足够大，可以把从发射区进入基区的绝大部分电子收集至集电区。由于此时即使 再增加，只要 不变， 也不再明显减小，因此三极管的输入特性曲线可近似为同一条曲线。 相关知