模拟电子技术基础课程教学辅助系统是助教型多媒体课.ppt
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1、2019/7/31,模拟电子技术基础课程教学辅助系统是助教型多媒体课件,供教师上课使用。,本课件2000年由高等教育出版社出版,2001年获国家教学成果二等奖。考虑版权问题,在尚未征得出版社同意之前,目前在网上只给出了封面、编辑界面示意图,以及一小部分课程内容。供评审专家和教师审阅。 用鼠标点击左下方或右下方的播放按键,即可播放。按盘上的“”键,前进;按“”键后退;按“Esc”键,再用鼠标点击屏幕右上角的“”,可退出。在播动画时,如提示有病毒,可按“确定”键播放。,2019/7/31,半导体三极管有两大类型, 一是双极型半导体三极管 二是场效应半导体三极管,2.1 双极型半导体三极管,2.2
2、场效应半导体三极管,02 半导体三极管,双极型半导体三极管是由两种载 流子参与导电的半导体器件,它由两 个 PN 结组合而成,是一种CCCS器件。,场效应型半导体三极管仅由一种 载流子参与导电,是一种VCCS器件。,2019/7/31,2.1.1 双极型半导体三极管的结构 2.1.2 双极型半导体三极管电流的分配 与控制 2.1.3 双极型半导体三极管的电流关系 2.1.4 双极型半导体三极管的特性曲线 2.1.5 半导体三极管的参数 2.1.6 半导体三极管的型号,2.1 双极型半导体三极管,2.1 双极型半导体三极管的工作原理,半导体三极管在英文中称为晶体管(Transister),半导体
3、三极管有两大类型,一是双极型半导体三极管(BJT), 二是场效应半导体三极管(FET)。,双极型半导体三极管是由两种载流子参与导电的半导体器件,它由两个 PN 结组合而成,是一种电流控制电流源器件(CCCS)。,场效应型半导体三极管仅由一种载流子参与导电,是一种电压控制电流源器件(VCCS)。,2.1.1 双极型半导体三极管的结构,NPN型,PNP型,这是基极b,这是发射极e,这是集电极c,这是发射结Je,这是集电结Jc,三极管的符号短粗线代表基极,发射极的箭头方向,代表发射极电流的实际方向。,双极型三极管的符号在图的下方给出,发射极的箭头代表发射极电流的实际方向。 从外表上看两个N区,(或两
4、个P区)是对称的,实际上发射区的掺杂浓度大,集电区掺杂浓度低,且集电结面积大。基区要制造得很薄,其厚度一般在几个微米至几十个微米。,2.1.2 双极型半导体三极管的电流分配关系,双极型三极管在制造时,要求发射区的掺杂浓度大,基区掺杂浓度低并要制造得很薄,集电区掺杂浓度低,且集电结面积较大。从结构上看双极型三极管是对称的,但发射极和集电极不能互换。,双极型半导体三极管在工作时一定要加上适当的直流偏置电压。若在放大工作状态:发射结加正向电压,集电结加反向电压。现以 NPN型三极管的放大状态为例,来说明三极管内部载流子的运动关系,见下图。,IEN,ICN,IEP,ICEO,IE,IC,IB,IBN,
5、注意图中画的是载流子的运动方向,空穴流与电流方向相同;电子流与电流方向相反。为此可确定三个电极的电流,IE=IEN + IEP 且IEN IEP,IC= ICN +ICBO ICN= IEN - IBN,IB= IEP + IBN - ICBO,由此可写出三极管三个电极的电流,发射极电流:IE= IEN IEP 且有IENIEP 集电极电流:IC=ICN+ ICBO ICN=IEN- IBN 且有IEN IBN , ICNIBN 基极电流: IB=IEP+ IBNICBO 所以,发射极电流又可以写成 IE=IEP+IEN=IEP+ICN+IBN =(ICN+ICBO)+(IBN+IEPICBO
6、)=IC+IB,从以上分析可知,对于NPN型三极管,集电极电流和基极电流是流入三极管,发射极电流是流出三极管,流进的电流等于流出的电流。由以上分析可知,发射区掺杂浓度高,基区掺杂浓度低且很薄,是保证三极管能够实现电流放大的关键。,若两个PN结对接,相当基区很厚,所以没有电流放大作用,基区从厚变薄,两个PN结演变为三极管,这是量变引起质变的又一个实例。,动画2-1,问题1:除了从三极管的电流分配关系可以 证明 IE=IC+IB 。还可以通过什么方 法加以说明?,问题2:为什么当温度升高时,三极管将失 去放大作用?从物理概念上加以说 明。,2.1.3 双极型半导体三极管的电流关系,2.1.3.1
7、三种组态,双极型三极管有三个电极,其中两个可以作为输入, 两个可以作为输出,这样必然有一个电极是公共电极。三种接法也称三种组态,如共发射极接法,也称共发射极组态,简称共射组态,见下图。,共发射极接法,发射极作为公共电极,用CE表示; 共集电极接法,集电极作为公共电极,用CC表示; 共基极接法,基极作为公共电极,用CB表示。,2.1.3.2 三极管的电流放大系数,1.共基极直流电流放大系数,电流放大系数,一般来说是指输出电流与输入电流的比。由于组态不同,三极管的输入电极和输出电极不同,所以对共基组态,输出电流是集电极电流IC,输入电流是发射极电流IE,二电流之比的关系可定义为:,称为共基极直流电
8、流放大系数。它表示最后达到集电极的电子电流ICN与总发射极电流IE的比值。ICN与IE相比,因ICN中没有IEP和IBN,所以 的值小于1, 但接近1。由此可得:,IC=ICN+ICBO= IE+ICBO= (IC+IB)+ICBO,2.共发射极直流电流放大系数,对共射组态的电流放大系数,输出电流是集电极电流IC,输入电流是基极电流IB,二电流之比可定义:,称为共发射极接法直流电流放大系数。于是,因 1, 所以 1 。,2019/7/31,2.1.3双极型半导体三极管的电流关系,(1)三种组态 双极型三极管有三个电极,其中两个可以作为输入, 两个可以作为输出,这样必然有一个电极是公共电极。三种
9、接法也称三种组态,见图02.03。,共集电极接法,集电极作为公共电极,用CC表示;,共基极接法,基极作为公共电极,用CB表示。,共发射极接法,发射极作为公共电极,用CE表示;,图 02.03 三极管的三种组态,(2)三极管的电流放大系数,对于集电极电流IC和发射极电流IE之间的关系可以用系数来说明,定义:,称为共基极直流电流放大系数。它表示最后达到集电极的电子电流ICN与总发射极电流IE的比值。ICN与IE相比,因ICN中没有IEP和IBN,所以 的值小于1, 但接近1。由此可得:,IC=ICN+ICBO= IE+ICBO= (IC+IB)+ICBO,因 1, 所以 1,定义: =IC /IB
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