晶體管工作原理第1頁/共47頁晶體管圖片第2頁/共47頁第3頁/共47頁2.1.1晶體管的結構1.NPN型晶體管結構示意圖和符號(2)根據使用的半導體材料分為:硅管和鍺管(1)根據結構分為:NPN型和PNP型晶體管的主要類型第4頁/共47頁NNP發射區集電區基區發射極E(e)集電極C(c)發射結JE集電結JC基極B(b)NPN型晶體管結構示意圖第5頁/共47頁NPN型晶體管符號B(b)E(e)TC(c)NNP發射區集電區基區發射極E(e)集電極C(c)發射結JE集電結JC基極B(b)第6頁/共47頁2.PNP型晶體管結構示意圖和符號符號B(b)E(e)TC(c)E(e)發射區集電區基區PPNC(c)B(b)JEJC結構示意圖第7頁/共47頁集電區EBC發射區基區(1)發射區小，摻雜濃度高。3.晶體管的內部結構特點（具有放大作用的內部條件）平面型晶體管的結構示意圖第8頁/共47頁(2)集電區面積大。(3)基區摻雜濃度很低，且很薄。集電區EBC發射區基區第9頁/共47頁2.1.2晶體管的工作原理（以NPN型管為例）依據兩個PN結的偏置情況放大狀態飽和狀態截止狀態倒置狀態晶體管的工作狀態第10頁/共47頁1．發射結正向偏置、集電結反向偏置——放大狀態

原理圖電路圖+–+–第11頁/共47頁

(1)電流關系a.

發射區向基區擴散電子形成發射極電流IE發射區向基區擴散電子稱擴散到基區的發射區多子為非平衡少子第12頁/共47頁b.基區向發射區擴散空穴基區向發射區擴散空穴發射區向基區擴散電子形成空穴電流第13頁/共47頁因為發射區的摻雜濃度遠大于基區濃度，空穴電流可忽略不記。基區向發射區擴散空穴發射區向基區擴散電子第14頁/共47頁c.基區電子的擴散和復合非平衡少子在基區復合，形成基極電流IBIB非平衡少子向集電結擴散第15頁/共47頁非平衡少子到達集電區d.集電區收集從發射區擴散過來的電子形成發射極電流ICICIB第16頁/共47頁少子漂移形成反向飽和電流ICBOe.集電區、基區少子相互漂移集電區少子空穴向基區漂移ICBO基區少子電子向集電區漂移ICIB第17頁/共47頁晶體管的電流分配關系動畫演示第18頁/共47頁發射結回路為輸入回路，集電結回路為輸出回路。基極是兩個回路的公共端，稱這種接法為共基極接法。

輸入回路輸出回路第19頁/共47頁定義稱為共基極直流電流放大系數ICBOICIB第20頁/共47頁各電極電流之間的關系

IE=IC+IB

ICBOICIB第21頁/共47頁晶體管共射極接法原理圖電路圖IBICICBO第22頁/共47頁定義為共射極直流電流放大系數IBICICBO當UCE>UCB時，集電結正偏，發射結反偏，晶體管仍工作于放大狀態。第23頁/共47頁各電極電流之間的關系ICEO稱為穿透電流IBICICBO第24頁/共47頁或的關系由一般情況第25頁/共47頁如果

△UBE

>0，那么△IB>0，△IC>0，△IE>0

當輸入回路電壓U

'BE=UBE+△UBE那么I

'B=IB+△IBI

'C=IC+△ICI

'E=IE+△IE如果

△UBE

<0，那么△IB<0，△IC<0，△IE<0

IBICICBO第26頁/共47頁為共基極交流電流放大系數為共射極交流電流放大系數

定義α與β的關系一般可以認為第27頁/共47頁uBE=

ube+UBE(2)放大原理設輸入信號ui=Uimsinωt

V那么iB=

ib+IBiC=

ic+ICuCE=

uce+

UCEuce=

–icRC其中UCE=

VCC

–ICRC放大電路TVBBVCCiBuBE_uCEiC+RBRCui+_+_iE第28頁/共47頁a.在RC兩端有一個較大的交流分量可供輸出。uce=

–

icRCuCE=

uce+

UCE由可知ui→ib→ic→icRcb.

交流信號的傳遞過程為TVBBVCCiBuBE_uCEiC+RBRCui+_+_iE第29頁/共47頁2．發射結正向偏置、集電結正向偏置——飽和狀態

(2)IC

bIB，IB失去了對IC的控制。(1)UCE≤UBE，集電結正向偏。飽和狀態的特點(3)

集電極飽和電壓降UCES較小，小功率硅管為0.3~0.5V。第30頁/共47頁(5)UCE對IC的影響大，當UCE增大，IC將隨之增加。(4)飽和時集電極電流第31頁/共47頁(2)IC=ICBO3．發射結反向偏置、集電結反向偏置——截止狀態截止狀態的特點(1)發射結反偏(3)IB=－ICBO第32頁/共47頁4．發射結反向偏置、集電結正向偏置——倒置狀態(1)集電區擴散到基區的多子較少倒置狀態的特點(2)發射區收集基區的非平衡少數載流子的能力小(3)管子的電流放大系數很小第33頁/共47頁2.1.3晶體管共射極接法的伏安特性曲線

1．共射極輸入特性

共射極輸入特性三極管共射極接法uCE=0VuCE≥1V第34頁/共47頁(1)

輸入特性是非線性的，有死區。

(2)

當uBE不變，uCE從零增大時，iB將減小。輸入特性的特點(3)

當uCE≥1V，輸入特性曲線幾乎重合在一起，

即uCE對輸入特性幾乎無影響。

uCE=0VuCE≥1V第35頁/共47頁2．共射極輸出特性

輸出特性曲線飽和區截止區放大區iB=20μA0406080100246801234iC/mAuCE/V第36頁/共47頁各區的特點(1)飽和區a.UCE≤UBEb.IC＜βIBc.UCE增大，IC

增大飽和區iB=20μA0406080100246801234iC/mAuCE/V第37頁/共47頁(3)截止區a.IB≈0b.IC≈0(2)放大區a.UCE>UBEb.IC=βIBc.IC與UCE無關飽和區放大區iB=20μA0406080100246801234iC/mAuCE/V第38頁/共47頁NPN管與PNP管的區別iB、uBE、iC、iE、uCE的極性二者相反。NPN管電路PNP管電路第39頁/共47頁硅管與鍺管的主要區別(3)鍺管的ICBO比硅管大(1)死區電壓約為硅管0.5V鍺管0.1V(2)

導通壓降|uBE|約為鍺管0.3V硅管0.7V第40頁/共47頁2.1.4晶體管的主要電參數1.直流參數(3)集電極——基極間反向飽和電流ICBO

(1)共基極直流電流放大系數(2)共射極直流電流放大系數(4)集電極——發射極間反向飽和電流ICEO

第41頁/共47頁2.交流參數

(1)共基極交流電流放大系數α

β值與iC的關系曲線(2)共射極交流電流放大系數β

iCOβ第42頁/共47頁3.極限參數(4)集電極最大允許電流ICM(1)集電極開路時發射極——基極間反向擊穿電壓U(BR)EBO

(2)發射極開路時集電極——基極間反向擊穿電壓U(BR)EBO

(3)基極開路時集電極——發射極間反向擊穿電壓U(BR)EBO

第43頁/共47頁不安全區iCuCEOU

(BR)CEOICM安全區(5)集電極最大允許功率耗散PCM晶體管的安全工作區等功耗線PC=PCM=uCE×iC第44頁/共47頁2.1.5溫度對管子參數的影響