模拟电子优秀PPT.ppt
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1、1.1.结构、符号和型号:由两个结构、符号和型号:由两个PNPN结、三根导线和一个外壳组成。符号结、三根导线和一个外壳组成。符号中箭头的方向表示放射结正向偏置时的电流方向。三极管三个区域,中箭头的方向表示放射结正向偏置时的电流方向。三极管三个区域,其作用不同,因而在制作时其作用不同,因而在制作时每个区的掺杂浓度及面积均每个区的掺杂浓度及面积均不相同。基区很薄,掺杂浓不相同。基区很薄,掺杂浓度低,多子浓度很低;放射度低,多子浓度很低;放射区掺杂浓度高,多子浓度也区掺杂浓度高,多子浓度也很高;集电结面积大于放射很高;集电结面积大于放射结面积,但多子浓度低于发结面积,但多子浓度低于发射区。这是三极管
2、的内部结射区。这是三极管的内部结构特点,也是三极管具有电构特点,也是三极管具有电流放大作用的内部条件。流放大作用的内部条件。1.3 1.3 半导体三极管半导体三极管1.3 1.3 半导体三极管半导体三极管2.2.三极管的放大作用三极管的放大作用三极管要实现放大作用的外部条件是放射结正偏,集电结反偏。三极管要实现放大作用的外部条件是放射结正偏,集电结反偏。对于对于NPNNPN型管,从电位的角度来看,三个电极间的电位关系型管,从电位的角度来看,三个电极间的电位关系UCUBUEUCUBUE;而;而PNPPNP型管,极性正好相反,即型管,极性正好相反,即UEUBUCUEUBUC。3.3.三极管各极电流
3、的形成和放大原理三极管各极电流的形成和放大原理给三极管加上合适的电源后,在三极管给三极管加上合适的电源后,在三极管三个电极上便产生三种不同的电流:发三个电极上便产生三种不同的电流:发射极电流射极电流IEIE由放射区多子的扩散运动形由放射区多子的扩散运动形成;基极电流成;基极电流IBIB由复合运动而形成;集由复合运动而形成;集电极电流电极电流ICIC由漂移运动而形成。由漂移运动而形成。IEIE、IBIB、ICIC的关系:的关系:IE=IB+ICIE=IB+IC。1.3 1.3 半导体三极管半导体三极管(1)放射区向基区扩散载流子放射区向基区扩散载流子由于放射结处于正偏,放射区的多子(自由电子)不
4、断扩散到基由于放射结处于正偏,放射区的多子(自由电子)不断扩散到基区,形成放射结扩散电流区,形成放射结扩散电流IEN,其电流方向与扩散方向相反;其电流方向与扩散方向相反;基区中的多子空穴也要扩散基区中的多子空穴也要扩散到放射区,形成空穴电流到放射区,形成空穴电流IEP,电流方向与电流方向与IEN相同相同,由于基由于基区浓度远小于放射区,区浓度远小于放射区,IEP很很小。同时扩散出去电子又不小。同时扩散出去电子又不断从电源补充,形成放射极断从电源补充,形成放射极电流电流IE。可得:。可得:IEIEN+IEP+IBN1.3 1.3 半导体三极管半导体三极管(2)(2)载流子在基区扩散和复合载流子在
5、基区扩散和复合由于基区很薄,其多数载流子(空穴)浓度很低,所以从放射极由于基区很薄,其多数载流子(空穴)浓度很低,所以从放射极扩散过来的电子只有很少部分扩散过来的电子只有很少部分可以和基区的空穴复合,形成可以和基区的空穴复合,形成较小的基极复合电流较小的基极复合电流IBNIBN,而剩,而剩下的绝大部分电子都能扩散到下的绝大部分电子都能扩散到集电结边缘。基区被复合掉的集电结边缘。基区被复合掉的空穴由电源空穴由电源UBBUBB从基区拉走电子从基区拉走电子来补充,形成基极电流来补充,形成基极电流IBIB。1.3 1.3 半导体三极管半导体三极管(3)(3)集电区收集从放射区扩散过来的电子集电区收集从
6、放射区扩散过来的电子由于集电结反偏,强大的由于集电结反偏,强大的内电场可将从放射区扩散内电场可将从放射区扩散到基区并到达集电区边缘到基区并到达集电区边缘的电子拉入集电区,从而的电子拉入集电区,从而形成集电极电流中受放射形成集电极电流中受放射结限制的电流结限制的电流ICNICN。明显。明显,ICN=IEN-IBNICN=IEN-IBN1.3 1.3 半导体三极管半导体三极管(4)放大的实质放大的实质1.3 1.3 半导体三极管半导体三极管由上述分析可知,构成放射极电流由上述分析可知,构成放射极电流IEN的两部分中,的两部分中,IBN是很小的,是很小的,而而ICN所占的百分比是大的。将所占的百分比
7、是大的。将ICN 与与IBN 之比用之比用 表示,称为表示,称为共发共发射极直流电流放大系数。将集电极电流的变更量射极直流电流放大系数。将集电极电流的变更量 与基极电流的变更与基极电流的变更量量 之比称为三极管的共放射极沟通之比称为三极管的共放射极沟通电流放大系数电流放大系数 。即。即1.3 1.3 半导体三极管半导体三极管1.3 半导体三极管半导体三极管1.3 半导体三极管半导体三极管实际应用中,在小工作电流状况下,实际应用中,在小工作电流状况下,以后为了便利,一般不加区分,统一用以后为了便利,一般不加区分,统一用表示。表示。一般一般值较大,当基极电流有一微小变更时(值较大,当基极电流有一微
8、小变更时(IBIB),就会引起),就会引起集电极电流有较大的变更(集电极电流有较大的变更(ICIC),这就是三极管具有放大作用),这就是三极管具有放大作用的实质的实质通过变更较小的基极电流,达到限制较大集电极电流通过变更较小的基极电流,达到限制较大集电极电流的目的(能量限制)。留意:这个较大的集电极电流是由直流电的目的(能量限制)。留意:这个较大的集电极电流是由直流电源供应的,并不是晶体管本身把一个小的电流放大成了一个大的源供应的,并不是晶体管本身把一个小的电流放大成了一个大的电流,这一点用能量守恒的观点分析是很清晰的。由于三极管有电流,这一点用能量守恒的观点分析是很清晰的。由于三极管有两种载
9、流子参与导电,故又叫双极型三极管。所以双极型三极管两种载流子参与导电,故又叫双极型三极管。所以双极型三极管是一种电流限制元件,具有电流限制作用。是一种电流限制元件,具有电流限制作用。1.3 1.3 半导体三极管半导体三极管思索:从能量的观点思索:从能量的观点分析,升压变压器是分析,升压变压器是否具有放大作用呢?否具有放大作用呢?3.3.三极管的伏安特性三极管的伏安特性三极管的特性曲线是指各电极间电压和电流之间的关系曲线,称三极管的特性曲线是指各电极间电压和电流之间的关系曲线,称为伏安特性曲线。它能直观全面的反映晶体管的性能,是分析放为伏安特性曲线。它能直观全面的反映晶体管的性能,是分析放大电路
10、的依据。下面以大电路的依据。下面以NPNNPN型管为例,探讨下常用的共射极接法时型管为例,探讨下常用的共射极接法时的特性曲线。的特性曲线。(1)(1)三极管的输入特性曲线三极管的输入特性曲线三极管的输入特性是指当集射三极管的输入特性是指当集射极电压为常数时,基极电流与基极电压为常数时,基极电流与基射极电压之间的关系曲线。即射极电压之间的关系曲线。即1.3 1.3 半导体三极管半导体三极管当当u uCECE0 0时:时:从输入端看进去从输入端看进去,相当于两个结并联且正向相当于两个结并联且正向偏置偏置,此时的特性曲线类似于二极管的正向伏安特性曲线。此时的特性曲线类似于二极管的正向伏安特性曲线。当
11、当u uCECE11时:时:U UCECE11时时,集集电极上有了电压,大量的电子电极上有了电压,大量的电子都漂移过去了,同样的都漂移过去了,同样的U UBEBE下,下,相应的相应的I IB B电流减小了,所以,电流减小了,所以,u uCECE1V1V时的曲线比时的曲线比u uCECE0V0V时时的曲线右移了。的曲线右移了。1.3 1.3 半导体三极管半导体三极管2.2.三极管的输出特性曲线三极管的输出特性曲线输出特性曲线是指当输出特性曲线是指当iBiB确定时确定时,输出回路中的输出回路中的iCiC与与uCEuCE之间的关系之间的关系曲线曲线,用函数式可表示为用函数式可表示为从输出特性曲线上看
12、,三从输出特性曲线上看,三极管有三种工作状态:饱极管有三种工作状态:饱和状态、放大状态、截止和状态、放大状态、截止状态。状态。1.3 1.3 半导体三极管半导体三极管(1)饱和状态:输出特性曲线的陡直部分是饱和区,此时放射结和饱和状态:输出特性曲线的陡直部分是饱和区,此时放射结和集电结均处于正向偏置,三极管的集电极集电结均处于正向偏置,三极管的集电极C和放射极和放射极E之间相当于之间相当于短路,类似于开关闭合。短路,类似于开关闭合。条件:集电结正偏,放射结正偏。特征:条件:集电结正偏,放射结正偏。特征:UCE0.3V(2)截止状态截止状态iB=0曲线以下的区域称为截止区。此时放射结和集电结均处
13、于反曲线以下的区域称为截止区。此时放射结和集电结均处于反向偏置,三极管失去电流放大作用,集电极向偏置,三极管失去电流放大作用,集电极C和放射极和放射极E之间相当之间相当于开路状态,类似于开关断开。于开路状态,类似于开关断开。条件:集电结反偏,放射结反偏。特征:条件:集电结反偏,放射结反偏。特征:iB=0三极管截止时,相当于开关断开;导通时,相当于开关闭合,这三极管截止时,相当于开关断开;导通时,相当于开关闭合,这就是三极管的开关作用。就是三极管的开关作用。1.3 1.3 半导体三极管半导体三极管(3)放大状态:输出特性曲线的近于水平部分的是放大区。三级管放大状态:输出特性曲线的近于水平部分的是
14、放大区。三级管要工作在放大区,放射结必需处于正向偏置,集电结处于反向偏要工作在放大区,放射结必需处于正向偏置,集电结处于反向偏置。在放大区,置。在放大区,iC 受控于受控于 iB ,且,且 iC=iB。由于在不同。由于在不同 iB 下电下电流流放大系数近似相等,所以放大区也称为线性区。放大系数近似相等,所以放大区也称为线性区。条件:集电结反偏,放射结正偏条件:集电结反偏,放射结正偏。特征:。特征:iC=iB IE=IB+IC(4)倒置状态:晶体管的放射结加上反向电压,集电结加上正向电倒置状态:晶体管的放射结加上反向电压,集电结加上正向电压,处于倒置状态。倒置状态下晶体管内少数载流子的运动规律压
15、,处于倒置状态。倒置状态下晶体管内少数载流子的运动规律及电流受结电压的限制与放大状态是相像的。但由于制造工艺不及电流受结电压的限制与放大状态是相像的。但由于制造工艺不同,二者有所不同,主要是放射结的面积比集电极的面积小了许同,二者有所不同,主要是放射结的面积比集电极的面积小了许多,收集电子的实力差了很多,此时放射极电流很小。多,收集电子的实力差了很多,此时放射极电流很小。条件:放射结反偏,集电结正偏。条件:放射结反偏,集电结正偏。1.3 1.3 半导体三极管半导体三极管3.3.三极管的主要参数三极管的主要参数三极管参数可用来表示其特性和适用范围,是评价三极管质量及三极管参数可用来表示其特性和适
16、用范围,是评价三极管质量及正确选用的依据。三极管的参数很多,这里介绍主要的几个:正确选用的依据。三极管的参数很多,这里介绍主要的几个:(1)(1)电流放大倍数电流放大倍数:电流放大系数是表征三极管电流放大实力的:电流放大系数是表征三极管电流放大实力的参数,当三极管为共放射极接法时,沟通和直流放大倍数都用参数,当三极管为共放射极接法时,沟通和直流放大倍数都用表示。表示。=IC/IB=IC/IB=IC/IB=IC/IB(2)(2)极间电流极间电流ICBOICBO和和ICEOICEO:ICBOICBO叫反向饱和电流,它是指当放射极叫反向饱和电流,它是指当放射极开开路,集电结在反向电压作用下,形成的反
17、向饱和电流。它受温度路,集电结在反向电压作用下,形成的反向饱和电流。它受温度影响较大。影响较大。ICEOICEO叫穿透电流,它是指当三极管基极开路,而集电叫穿透电流,它是指当三极管基极开路,而集电结反偏和放射结正偏时的集电极电流,它是衡量三极管质量好坏结反偏和放射结正偏时的集电极电流,它是衡量三极管质量好坏的重要标记的重要标记.ICEO=(1+)ICBO.ICEO=(1+)ICBO1.3 1.3 半导体三极管半导体三极管(3)极限参数:极限参数:U(BR)CEO反向击穿电压,超过此值,管子可能被反向击穿电压,超过此值,管子可能被烧烧坏;坏;ICM是当是当下降到下降到2/3时所对应的集电极电流时
18、所对应的集电极电流。超过此值,管。超过此值,管子可能被烧坏;子可能被烧坏;PCM耗散功率,超过此值,三极管性能确定变坏耗散功率,超过此值,三极管性能确定变坏.小小功率管功率管PCM1W;中功率管;中功率管1WPCM5W。(4)特征频率特征频率fT:三极管:三极管=1时的工作频率。低频管时的工作频率。低频管fT 3MHz;中;中频管频管3 fT 30MHz。4.温度对三极管的特性与参数的影响温度对三极管的特性与参数的影响(1)温度对温度对uBE的影响:三极管的输入特性的影响:三极管的输入特性曲线与二极管的正向特性曲线相像,温度曲线与二极管的正向特性曲线相像,温度上升,曲线左移。在上升,曲线左移。
19、在iB相同的条件下,输相同的条件下,输入特性随温度上升而左移入特性随温度上升而左移,使使uBE减小。温减小。温度每上升度每上升1,uBE就减小就减小22.5mV。1.3 1.3 半导体三极管半导体三极管(2)(2)温度对温度对ICBOICBO的影响的影响三极管输出特性曲线随温度上升将向上移动三极管输出特性曲线随温度上升将向上移动 。(3)(3)温度对温度对的影响的影响温度上升,输出特性各条曲温度上升,输出特性各条曲线之间的间隔增大。线之间的间隔增大。总之,当温度上升时,总之,当温度上升时,、ICIC、IBIB都上升;都上升;UBEUBE、UCEUCE、PCMPCM都下降。都下降。1.3 1.3
20、 半导体三极管半导体三极管4.4.通过万用表检测三极管的管脚和管型通过万用表检测三极管的管脚和管型三极管可以看成是两个背靠背的三极管可以看成是两个背靠背的PNPN结结构。对结结构。对NPNNPN型三极管,基极型三极管,基极是两个结的公共阳极;而对于是两个结的公共阳极;而对于PNPPNP型三极管来说,基极是两个结的型三极管来说,基极是两个结的公共阴极。因此,推断公共极是阴极还是阳极,即可知道管子是公共阴极。因此,推断公共极是阴极还是阳极,即可知道管子是NPNNPN型还是型还是PNPPNP型。型。这里运用万用表这里运用万用表R1KR1K档。档。1.3 1.3 半导体三极管半导体三极管(1)(1)基
21、极的推断:用黑表笔接三极管的某一管脚,基极的推断:用黑表笔接三极管的某一管脚,红表笔分别接红表笔分别接三极管的另外两个管脚,若表头读数很三极管的另外两个管脚,若表头读数很小,则与黑表笔接触的管脚是基极,同小,则与黑表笔接触的管脚是基极,同时三极管为时三极管为NPNNPN型。型。用红表笔接三极管用红表笔接三极管的某一管脚黑表笔分别接三极管的另外的某一管脚黑表笔分别接三极管的另外两个管脚,若表头读数同样很小,则与两个管脚,若表头读数同样很小,则与红表笔接触的管脚是基极,同时可三极红表笔接触的管脚是基极,同时可三极管为管为PNPPNP型。型。(2)(2)集电极和放射极的推断:集电极和放射极的推断:将
22、黑表笔放在基极,红表笔放在另外两将黑表笔放在基极,红表笔放在另外两极即可推断。极即可推断。1.3 1.3 半导体三极管半导体三极管(3)(3)三极管材料的推断:依据硅管的放射结正向压降大于锗管的正三极管材料的推断:依据硅管的放射结正向压降大于锗管的正向压降的特点向压降的特点,来推断其材料。一般常温下来推断其材料。一般常温下,锗管正向压降为锗管正向压降为0.20.20.3V,0.3V,硅管的正向压降为硅管的正向压降为0.60.60.7V0.7V。依据测量时电压表的读数大。依据测量时电压表的读数大小就可确定是硅管还是锗管。小就可确定是硅管还是锗管。(4)(4)三极管质量好坏的推断:通过测三三极管质
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