1、2021/11/20 1 結(jié)構(gòu)與符號 2 工作原理 3 特性曲線 4 參數(shù)三極管簡介三極管簡介第1頁/共38頁第一頁，編輯于星期五：十二點 二分。2021/11/20三極管三極管模型模型圖圖第2頁/共38頁第二頁，編輯于星期五：十二點 二分。2021/11/20兩種類型:NPN和PNP一、結(jié)構(gòu)一、結(jié)構(gòu)e(Emitter) ：發(fā)射極b(Base） ：基極c(Collector)：集電極發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)(Je)集電結(jié)集電結(jié)(Jc)基區(qū)基區(qū)發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)集電區(qū)集電區(qū)三極三極: 三區(qū)三區(qū):兩節(jié)兩節(jié):特點:b區(qū)薄 e區(qū)攙雜多 c區(qū)面積大e,b,cJe,Jc第3頁/共38頁第三頁，編輯于星期五：十二點 二分。2

2、021/11/20二、符號二、符號1. 1. 結(jié)構(gòu)與符號結(jié)構(gòu)與符號*Je箭頭箭頭: P N第4頁/共38頁第四頁，編輯于星期五：十二點 二分。2021/11/202. 工作原理一、放大條件一、放大條件二、內(nèi)部載流子的傳輸過程二、內(nèi)部載流子的傳輸過程三、電流分配關(guān)系三、電流分配關(guān)系四、放大作用四、放大作用第5頁/共38頁第五頁，編輯于星期五：十二點 二分。2021/11/20 外部條件：一、放大條件一、放大條件電位關(guān)系：電位關(guān)系：內(nèi)部內(nèi)部條件？條件？三區(qū)摻雜不同！Je正偏正偏，Jc反偏。反偏。對NPN型：VC VB VE對PNP型：VC VB VE 第6頁/共38頁第六頁，編輯于星期五：十二點

3、二分。2021/11/20集電區(qū)集電區(qū)發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)基區(qū)基區(qū)JeJcIB(1)(2)(3)IEIC擴(kuò)散漂移正偏反偏復(fù)合二、內(nèi)部載流子的傳輸過程二、內(nèi)部載流子的傳輸過程忽略支流：忽略支流：IE =IC+IB第7頁/共38頁第七頁，編輯于星期五：十二點 二分。2021/11/20 另外還有支流 IEP 、ICBO 三、電流分配關(guān)系三、電流分配關(guān)系IE =IC+IB第8頁/共38頁第八頁，編輯于星期五：十二點 二分。2021/11/20四、放大作用四、放大作用 三種組態(tài)三種組態(tài) 應(yīng)用：共射電壓放大ioCBicvviivR電流放大電流放大( (控制）作用控制）作用)(BCBCIIII第9頁/共38頁第九

4、頁，編輯于星期五：十二點 二分。2021/11/203. 3. 特性曲線特性曲線 輸入特性曲線 iB=f(vBE) vCE=const 輸出特性曲線iC=f(vCE) iB=const共射接法共射接法的電壓-電流關(guān)系第10頁/共38頁第十頁，編輯于星期五：十二點 二分。2021/11/20(1) 輸入特性曲線方程： iB=f(vBE) vCE=const曲線：如圖第11頁/共38頁第十一頁，編輯于星期五：十二點 二分。2021/11/20(2) 輸出特性曲線方程： iC=f(vCE) iB=const曲線：如左圖飽和區(qū)放大區(qū)截止區(qū)發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)集電結(jié)集電結(jié) 正偏 正偏 正偏 反偏 反偏 反偏 三

5、區(qū)偏置特點：第12頁/共38頁第十二頁，編輯于星期五：十二點 二分。2021/11/204. 4. 參數(shù)參數(shù) 分為三大類: (1) (1)直流參數(shù)直流參數(shù) 電流放大系數(shù)電流放大系數(shù) 1.1.共射共射 IC / IB vCE=const直流參數(shù)直流參數(shù)交流參數(shù)交流參數(shù)極限參數(shù)極限參數(shù)2.共基共基 關(guān)系關(guān)系 = IC/IE= IB/ 1+ IB= / 1+ ，或或 = / 1- IC/IE VCB=const第13頁/共38頁第十三頁，編輯于星期五：十二點 二分。2021/11/20 1. ICBO (Open)關(guān)系：關(guān)系： ICEO=（1+ ）ICBO 2. ICEO（穿透電流）穿透電流）極間反

6、向飽和電流（溫度穩(wěn)定性）極間反向飽和電流（溫度穩(wěn)定性）第14頁/共38頁第十四頁，編輯于星期五：十二點 二分。2021/11/20(2)(2)交流參數(shù)交流參數(shù) 交流電流放大系數(shù)交流電流放大系數(shù) 1.共射共射 = IC/ IB vCE=const 2.共基共基 = IC/ IE VCB=const 特征頻率特征頻率fT 當(dāng) 下降到1時所對應(yīng)的頻率當(dāng)當(dāng)ICBO和和ICEO很小時，很小時， ， 第15頁/共38頁第十五頁，編輯于星期五：十二點 二分。2021/11/20 (3) (3)極限參數(shù)極限參數(shù) IC上升時 會下降， 下降到線性放大區(qū) 值的70時所允許的電流。PCM 超過此值會使管子性能變壞或

7、燒毀。 PCM= ICVCBICVCEICM第16頁/共38頁第十六頁，編輯于星期五：十二點 二分。2021/11/20 1.V(BR)CBO 發(fā)射極開路時的發(fā)射極開路時的 集電結(jié)擊穿電壓。集電結(jié)擊穿電壓。 BRBR（BreakdownBreakdown） 2.V(BR) EBO 3.V(BR)CEO 關(guān)系： V(BR)CBOV(BR)CEOV(BR) EBO 反向擊穿電壓（V(BR)XXO）第17頁/共38頁第十七頁，編輯于星期五：十二點 二分。2021/11/20 由由P PCMCM、 I ICMCM和和V V(BR)CEO(BR)CEO在輸出特性曲線上可以確在輸出特性曲線上可以確定三區(qū)：

8、定三區(qū)：第18頁/共38頁第十八頁，編輯于星期五：十二點 二分。2021/11/20MOSMOS管（管（ MOSFET MOSFET ）簡介）簡介 1 結(jié)構(gòu)與符號 2 工作原理與特性曲線 3 主要參數(shù)第19頁/共38頁第十九頁，編輯于星期五：十二點 二分。2021/11/201. 結(jié)構(gòu)與符號MOS管管又又分為： 增強型 耗盡型D(Drain)為漏極，相當(dāng)cG(Gate)為柵極，相當(dāng)bS(Source)為源極，相當(dāng)e 增強型MOS管N溝道溝道（導(dǎo)電通道）（導(dǎo)電通道）箭頭：PN第20頁/共38頁第二十頁，編輯于星期五：十二點 二分。2021/11/202. 工作原理 與特性曲線特性曲線1、轉(zhuǎn)移特性

9、曲線 ID=f(VGS)VDS=const 2、輸出特性曲線 ID=f(VDS)VGS=const 第21頁/共38頁第二十一頁，編輯于星期五：十二點 二分。2021/11/20工作原理（開啟電壓開啟電壓)反型層VGS控制控制溝道寬窄溝道寬窄 1、開啟、開啟溝道溝道0V +寬窄VGS=VT增強型MOS管第22頁/共38頁第二十二頁，編輯于星期五：十二點 二分。2021/11/20 2、溝道、溝道變形變形預(yù)夾斷楔形楔形溝道0+電位梯度電位梯度VDS的控制作用第23頁/共38頁第二十三頁，編輯于星期五：十二點 二分。2021/11/20特性曲線2、輸出特性曲線 ID=f(VDS)VGS=const

10、 三區(qū)：三區(qū)：可變電阻區(qū)（飽和區(qū)）恒流區(qū)（放大區(qū)）夾斷區(qū)（截止區(qū)）1、轉(zhuǎn)移特性曲線 ID=f(VGS)VDS=const VCCS！第24頁/共38頁第二十四頁，編輯于星期五：十二點 二分。2021/11/20 另：另：N溝道耗盡型溝道耗盡型MOSFET(a) 結(jié)構(gòu)和符號 (b) 轉(zhuǎn)移特性曲線P溝道 N溝道NPN PNP第25頁/共38頁第二十五頁，編輯于星期五：十二點 二分。3. 3. 主要參數(shù)主要參數(shù)(1) (1) 直流參數(shù)直流參數(shù) VT開啟電壓 增強型 IDSS飽和漏極電流 耗盡型 VGS=0時所對應(yīng)的ID RGS輸入電阻 約10910150時DTGSIVV，第26頁/共38頁第二十六頁

11、，編輯于星期五：十二點 二分。2021/11/20 gm 低頻跨導(dǎo)（VCCS） 反映VGS對ID的控制作用gm=ID/VGS VDS=const (單位mS) (毫西門子)(3) (3) 安全參數(shù)安全參數(shù) UBRXX反向擊穿電壓 XX：GS、DS PDM最大漏極功耗 由PDM= VDS ID決定 (2) (2) 交流參數(shù)交流參數(shù)gm可以在轉(zhuǎn) 移特性曲線上求取，即曲線的斜率第27頁/共38頁第二十七頁，編輯于星期五：十二點 二分。2021/11/20 各類場效應(yīng)三極管的特性曲線絕緣柵場效應(yīng)管N溝道增強型P溝道增強型伏安特性曲線比較表伏安特性曲線比較表第28頁/共38頁第二十八頁，編輯于星期五：十

12、二點 二分。2021/11/20絕緣柵場效應(yīng)管 N溝道耗盡型P 溝道耗盡型第29頁/共38頁第二十九頁，編輯于星期五：十二點 二分。2021/11/20Key parameters of MOSFET VDS:Drain Source voltage ID:Drain current Ptot:Total power dissipation Rds(on):Drain-source on-state resistance Qgd:gate-drain (Miller) charge Gate Resistance(Rg):gate resistance Trr:reverse recovery

13、 time Ciss:input capacitance Crss:reverse transfer capacitance第30頁/共38頁第三十頁，編輯于星期五：十二點 二分。2021/11/20VDS:Drain Source voltageDesigner needs to choose the VDS that can stand the voltage cross Drain and Source pin.For example, the Vin of Mother Board or Server is 12V, so the high side MOSFET have to ch

14、oose 25V VDS is enough. But, if the Vin of Notebook is 19V, than choose 30V VDS is more safe.25V*0.8=20V 12V - safe to use it.25V*0.8=20V 19V - has the risk to use it.30V*0.8=24V 19V - safe to use it.第31頁/共38頁第三十一頁，編輯于星期五：十二點 二分。2021/11/20ID:Drain currentID is the current to support load. Designer h

15、as to notice the ID capability will drop while the temperature is rising. 第32頁/共38頁第三十二頁，編輯于星期五：十二點 二分。2021/11/20Ptot:Total power dissipation(容許損耗功率)Different package has different power dissipation capability.Designer has to calculate the Ptot and choose the suitable package of MOSFET.Ex.PH3330L: 6

16、2.5W(LF-PAK)Ptot=(TJ-TC)/RthJC 150-25 2TJ: Junction temperature TC: Mounting base temperature第33頁/共38頁第三十三頁，編輯于星期五：十二點 二分。2021/11/20Rds(on):Drain-source on-state resistanceRds(on) is key parameter of power loss. Designer choose the lower value of Rds(on) is better.In the VRM low side MOSFET, because

17、 of the longer turn on duty cycle, use the lower Rds(on) MOSFET can reduce the temperature as well.Qgd:gate-drain (Miller) chargeQgd can affect the rise time and fall time. If the rise and fall time too long, it means more power lost.第34頁/共38頁第三十四頁，編輯于星期五：十二點 二分。2021/11/20Trr:Reverse recovery time二極管順向電流流通后,師加電壓逆轉(zhuǎn)(從實線到虛線方向)二極管可視為一種電容,放出累積的電荷量Qrr,到中止的時間為Trr, 在此期間的二極管為等效