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模电1.3 晶体三极管

时间:2022-10-07 16:30:00 三极管基极回路无电流pnp硅低功率晶体管pnppnp9012晶体管的参数npn型中功率晶体管启9

1.3.1 晶体管的结构和类型

三个掺杂区域在一个硅片上形成PN结,形成晶体管
在这里插入图片描述
【特点】
三极,三个区,两个区PN结。
发射区:高浓度(高浓度使有东西可以发射)
基区:很薄,浓度低。
集电区:浓度低,但面积大(起收集作用)
【符号】

箭头方向为PN结方向,注意区分NPN型与PNP型。

1.3.2 晶体管的电流放大

晶体管采用分配电流控制放大。

此图为NPN型晶体管的共射放大电路,基集-发射极回路称为输入回路,发射极-集电极回路称为输出回路,发射极是两个电路的公共端,因此成为共射放大电路。

放大作用: 小的基极电流(IB)可以控制大的集电极电流(IC)。【由分配电流控制】

放大工作的条件是:发射结正偏(P→N),集电结反偏(N→P)。因此加电压 VBB与 VCC,且 VCC > VBB

一、运动内部载流子


(图中黑球为电子,白球为空穴)

发射极电流 IE

由于正向电压VBB,发射区浓度高,发射区多子自由电子扩散到基区,形成电流IEN;同时,在电压和浓度的作用下,基区的多子空穴也会从基区扩散到发射区,但极小,形成电流IEP
IE = IEN IEP
IE 由于外加正向电压VBB形成扩散运动。

基极电流 IB

由于基区浓度低(即空穴数量少)和反向电压VCC , 大多数到达基区的自由电子将继续向集电结流,作为基区的非平衡少子形成电流ICN
只有少数自由电子留在基区参与复合,形成电流IBN
在外加电压VCC在此作用下,集电极的空穴和基极的自由电子(此时基区的不平衡少子是自由电子,因为发射极的电子太多)进行漂移,但极小,形成电流ICBO
自由电子与空穴复合,VBB不断提供空穴,使复合运动继续进行,形成基极电流IB
IB = IBN IEP - ICBO
IB 它是由复合运动形成的。

集电极电流 IC

从基区分析可以看出,集电结的电流包括:①自由电子从基极扩散到集电极形成的电流ICN ②集电极流向基极空穴形成的电流ICBO
IC = ICN ICBO
IC 由于外加反向电压VCC与漂移运动形成的。

二、二。晶体管的电流分配关系

第一节分析:
IE = IEN IEP = ICN IBN IEP(发射极流出的电子部分继续跑向集电极,部分留在基极,因此IEN = ICN IBN
IB = IBN IEP - ICBO
IC = ICN ICBO
从外部看:
IE = IC IB

三、共射电流放大系数

共射放大系数 β:β = ΔIC / ΔIB
共基放大系数 α:α = ΔIC / ΔIE = β / (1 β)

1.3.3 晶体管的共射特性曲线

一、输入特性曲线


输入特性为电流IB与电压UBE的关系。

当UCE = 0V时,相当于集电极与发射极短路,即集电极与发射极并联。此时相当于 iB 流经两个背靠背的二极管,类似伏安特性曲线。

当UCE 增大时,根据内部载流子的运动关系,基区内的自由电子流向集电极,形成电流 iC,由于复合运动区内形成iB 减少,所以,如果你想得到同样的东西 iB,则需要增大UBE,曲线右移。

但是固定的UBE,UCE在增加到一定程度后,基区的绝大多数电子都流向了集电极,因此增加了UCE,iC不会明显增加,所以iB基本保持不变。

二、输出特性曲线


输出特性为电流IC与电压UCE的关系。

输入特性中已经注明了分析过程。晶体管有三个工作区:

①截止区: iB = 0V ,相当于VBB ≈ 0V ,此时集电极反偏,发射极未达到开启电压。 电路中只有很小的电流ICEO,在近似处理中认为 iC = 0V。

②放大区: 此时集电极反偏,发射极正偏。 电流iB对电流iC起到控制作用,满足 IC = β × IB

③饱和区:此时集电极和发射极均正偏, 即UCE < UBE。iC不仅与iB有关,也随之而来UCE此时此刻,增大而增大 IC < β × IB
对于小功率管,可以认为是当UCE = UBE晶体管处于临界状态。

三、极限参数

(1)最大集电极耗散功率PCM:PCM = iC × uCE
(2)最大集电极电流ICM:iC在相当大的范围内β但是iC大到一定程度,β开始减少的电流是ICM
(3)极间反向击穿电压:当一个电极开路时,两个以上允许的最高反向电压。

1.3.4 温度对晶体管特性及参数的影响

1、温度对输入特性的影响

类似于伏安特性曲线,温度升高,曲线向左移动

二、温度对输出特性曲线的影响


1.3.6 光电三极管

一、外形及符号

二、输出特性曲线

与普通晶体管的输出特性曲线相似,只是将基极电流IB用入射光强E取代。

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