模拟电子技术基础简明教程(第三版)PPT课件-第一章.ppt

1、一、电子技术的发展 1947年年 贝尔实验室制成第一只晶体管贝尔实验室制成第一只晶体管 1958年年 集成电路集成电路 1969年年 大规模集成电路大规模集成电路 1975年年 超大规模集成电路超大规模集成电路 第一片集成电路只有第一片集成电路只有4个晶体管，而个晶体管，而1997年一片集成电路年一片集成电路中有中有40亿个晶体管。有科学家预测，集成度还将按亿个晶体管。有科学家预测，集成度还将按10倍倍/6年年的速度增长，到的速度增长，到2015或或2020年达到饱和。年达到饱和。学习电子技术方面的课程需时刻关注电子技术的发展！电子技术的发展很大程度上反映在元器件的发展上。从电子管半导体管集成

2、电路1904年年电子管问世电子管问世1947年年晶体管诞生晶体管诞生1958年集成电年集成电路研制成功路研制成功电子管、晶体管、集成电路比较电子管、晶体管、集成电路比较第一只晶体管的发明者第一只晶体管的发明者（by John Bardeen,William Schockley and Walter Brattain in Bell Lab）第一个集成电路及其发明者第一个集成电路及其发明者（Jack Kilby from TI）1958年年9月月12日，在德州仪器公司日，在德州仪器公司的实验室里，实现了把电子器件集成的实验室里，实现了把电子器件集成在一块半导体材料上的构想。在一块半导体材料上的构

3、想。42年以年以后，后，2000年获诺贝尔物理学奖。年获诺贝尔物理学奖。“为为现代信息技术奠定了基础现代信息技术奠定了基础”。他们在他们在1947年年11月底发明了晶月底发明了晶体管，并在体管，并在12月月16日正式宣布日正式宣布“晶晶体管体管”诞生。诞生。1956年获诺贝尔物理年获诺贝尔物理学奖。巴丁所做的超导研究于学奖。巴丁所做的超导研究于1972年第二次获得诺贝尔物理学奖。年第二次获得诺贝尔物理学奖。值得纪念的几位科学家！二、模拟信号与模拟电路1 1、模拟信号：连续性。、模拟信号：连续性。大多数物理量为模拟信号。大多数物理量为模拟信号。2.模拟电路模拟电路 模拟电路模拟电路是对模拟信号进

4、行处理的电路。是对模拟信号进行处理的电路。最基本的处理是对信号的最基本的处理是对信号的放大。放大。其它模拟电路多以放大电路为基础。其它模拟电路多以放大电路为基础。任何瞬间的任何任何瞬间的任何值均是有意义的值均是有意义的第一章第一章半导体器件半导体器件1.1半导体的特性半导体的特性1.2半导体二极管半导体二极管1.3双极型三极管双极型三极管(BJT)1.1半导体的特性半导体的特性一、半导体特性一、半导体特性 1 1、半导体：、半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的物导电性能介于导体和绝缘体之间的物 质。质。常见半导体材料：硅常见半导体材料：硅(Si)(Si)、锗、锗(Ge)(Ge)半导体导电性能

5、是由其原子结构决定的。半导体导电性能是由其原子结构决定的。硅原子结构硅原子结构图图 1 1硅原子结构硅原子结构(a)(a)硅的原子结构图硅的原子结构图最外层电子称最外层电子称价电子价电子 价电子价电子4 价元素的原子常常用价元素的原子常常用+4 电荷的正离子和周围电荷的正离子和周围 4个价电子表示。个价电子表示。+4(b)(b)简化模型简化模型二、本征半导体二、本征半导体 +4+4+4+4+4+4+4+4+4完全纯净的、不含其他杂质且具有晶体结完全纯净的、不含其他杂质且具有晶体结构的半导体。构的半导体。将硅或锗材将硅或锗材料提纯便形成单料提纯便形成单晶体，它的原子晶体，它的原子结构为共价键结结

6、构为共价键结构。构。价价电电子子共共价价键键图图 2 2单晶体中的共价键结构单晶体中的共价键结构当温度当温度T T=0K=0K时，半导体时，半导体不导电，如同绝缘体。不导电，如同绝缘体。+4+4+4+4+4+4+4+4+4图图3 3本征半导体中的本征半导体中的 自由电子和空穴自由电子和空穴自由电子自由电子空穴空穴 若若 T ，将有少数价，将有少数价电子克服共价键的束缚成电子克服共价键的束缚成为为自由电子自由电子，在原来的共，在原来的共价键中留下一个空位价键中留下一个空位空穴。空穴。T 自由电子自由电子和和空穴空穴使使本本征半导体具有导电能力，征半导体具有导电能力，但很微弱。但很微弱。空穴可看成

7、带正电的载空穴可看成带正电的载流子。流子。1.1.本征半导体中两种载流本征半导体中两种载流子子带负电的自由电子带负电的自由电子带正电的空穴带正电的空穴 2.2.本征半导体中，自由电子和空穴总是成对出本征半导体中，自由电子和空穴总是成对出现，称为现，称为 电子电子 -空穴对。空穴对。3.3.本征半导体中本征半导体中自由电子和空穴的浓度相等。自由电子和空穴的浓度相等。4.4.载流子的浓度与温度密切相关载流子的浓度与温度密切相关，它随着温度，它随着温度的升高，基本按指数规律增加。的升高，基本按指数规律增加。三、杂质半导体三、杂质半导体杂质半导体有两种杂质半导体有两种N N 型型半导体半导体P P 型

8、型半导体半导体1 1、N N 型半导体型半导体在硅或锗的晶体中掺入少量的在硅或锗的晶体中掺入少量的 5 5 价价杂质元素，杂质元素，如磷、锑、砷等，即构成如磷、锑、砷等，即构成 N N 型半导体型半导体(或称电子或称电子型半导体型半导体)。+4+4+4+4+4+4+4+4+4+5自由电子自由电子施主原子施主原子图图 4 4N N 型半导体的晶体结构型半导体的晶体结构 本征半导体掺入本征半导体掺入 5 5 价元素后，原来晶体中的价元素后，原来晶体中的某些硅原子将被杂质原子代替。杂质原子最外层某些硅原子将被杂质原子代替。杂质原子最外层有有 5 5 个价电子，其中个价电子，其中 4 4 个与硅构成共

9、价键，多个与硅构成共价键，多余一个电子只受自身原子核吸引，余一个电子只受自身原子核吸引，在室温下即可在室温下即可成为自由电子成为自由电子。自由电子浓度远大于空穴的浓度自由电子浓度远大于空穴的浓度 。电子称为电子称为多数载流子多数载流子(简称多子简称多子)，空穴称为少数载流子，空穴称为少数载流子(简简称少子称少子)。2 2、P P 型半导体型半导体+4+4+4+4+4+4+4+4+4 在硅或锗的晶体中掺入少量的在硅或锗的晶体中掺入少量的 3 价价杂质元素，如杂质元素，如硼、镓、铟等，即构成硼、镓、铟等，即构成 P 型半导体型半导体。+3受主受主原子原子空穴空穴图图 5 5P P 型半导体的晶体结

10、构型半导体的晶体结构说明：说明：(1)(1)掺入杂质的浓度决定多数载流子浓度；温度决掺入杂质的浓度决定多数载流子浓度；温度决定少数载流子的浓度。定少数载流子的浓度。(3)(3)杂质半导体总体上保持电中性。杂质半导体总体上保持电中性。(4)(4)杂质半导体的表示方法杂质半导体的表示方法:(2)(2)杂质半导体杂质半导体载流子的数目载流子的数目要远远高于本征半导要远远高于本征半导体，因而其导电能力大大改善。体，因而其导电能力大大改善。(a)N(a)N 型半导体型半导体(b)P(b)P 型半导体型半导体图图 6 6杂质半导体的的简化表示法杂质半导体的的简化表示法1.21.2半导体二极管半导体二极管一

11、、一、PNPN结及单向导电性结及单向导电性 在一块半导体单晶上一侧掺杂成为在一块半导体单晶上一侧掺杂成为 P 型半导体，另型半导体，另一侧掺杂成为一侧掺杂成为 N 型半导体，两个区域的交界处就形成了型半导体，两个区域的交界处就形成了一个特殊的薄层，一个特殊的薄层，称为称为 PN 结结。PNPN结结图图 1PN 结的形成结的形成1、PN 结中载流子的运动结中载流子的运动耗尽层耗尽层空间电荷区空间电荷区PN（1 1）扩散）扩散运动运动 扩散运动形扩散运动形成空间电荷区成空间电荷区电 子 和 空 穴电 子 和 空 穴浓度差形成浓度差形成多数多数载流子的扩散运载流子的扩散运动。动。PN 结，耗结，耗尽

12、层。尽层。图图 2 2（a a）多数载流子的扩散运动多数载流子的扩散运动PN内电场内电场（2 2）漂移运动）漂移运动内电场有利于少子运动内电场有利于少子运动漂移。漂移。PN空间电荷区空间电荷区 阻挡层阻挡层图图2(b)2(b)少子漂移运动少子漂移运动（3 3）扩散与漂移的动态平衡）扩散与漂移的动态平衡扩散运动使空间电荷区增大，扩散电流逐渐减小；扩散运动使空间电荷区增大，扩散电流逐渐减小；随着内电场的增强，漂移运动逐渐增加；随着内电场的增强，漂移运动逐渐增加；当扩散电流与漂移电流相等时，当扩散电流与漂移电流相等时，PN 结总的电流结总的电流空间电荷区的宽度约为几微米空间电荷区的宽度约为几微米 几

13、十微米；几十微米；等于零，空间电荷区的宽度达到稳定。即等于零，空间电荷区的宽度达到稳定。即扩散运动与扩散运动与漂移运动达到动态平衡。漂移运动达到动态平衡。2 2、PN PN 结的单向导电性结的单向导电性（1 1）PNPN外加正向电压外加正向电压又称正向偏置，简称正偏。又称正向偏置，简称正偏。外电场方向外电场方向内电场方向内电场方向空间电荷区空间电荷区VRI空间电荷区变窄，有利空间电荷区变窄，有利于扩散运动，电路中有于扩散运动，电路中有较大的正向电流。较大的正向电流。图图3 3 正向偏置正向偏置PNPN结结PN在在 PN 结加上一个很小的正向电压，即可得到较大的结加上一个很小的正向电压，即可得到

14、较大的正向电流，为防止电流过大，可接入电阻正向电流，为防止电流过大，可接入电阻 R。（2 2）PN PN 结外加反向电压结外加反向电压(反偏反偏)反向接法时，外电场与内电场的方向一致，增强了内反向接法时，外电场与内电场的方向一致，增强了内电场的作用；电场的作用；外电场使空间电荷区变宽；外电场使空间电荷区变宽；不利于扩散运动，有利于漂移运动，漂移电流大于扩不利于扩散运动，有利于漂移运动，漂移电流大于扩散电流，电路中产生反向电流散电流，电路中产生反向电流 I；由于少数载流子浓度很低，反向电流数值非常小。由于少数载流子浓度很低，反向电流数值非常小。空间电荷区空间电荷区图图4 4反相偏置的反相偏置的

15、PN PN 结结反向电流又称反向电流又称反向饱和电流反向饱和电流。对温度十分敏感对温度十分敏感，随随着温度升高，着温度升高，IS 将急剧增大将急剧增大。PN外电场方向外电场方向内电场方向内电场方向VRIS综上所述：综上所述：当当 PN 结正向偏置时，回路中将产生一个较大的结正向偏置时，回路中将产生一个较大的正向电流，正向电流，PN 结处于结处于 导通状态导通状态；当；当 PN 结反向偏置结反向偏置时，回路中反向电流非常小，几乎等于零，时，回路中反向电流非常小，几乎等于零，PN 结处结处于于截止状态截止状态。可见，可见，PN 结具有结具有单向导电性单向导电性。二、二、二极管的伏安特性二极管的伏安

16、特性将将 PN 结封装在塑料、玻璃或金属外壳里，再从结封装在塑料、玻璃或金属外壳里，再从 P 区和区和 N 区分别焊出两根引线作正、负极。区分别焊出两根引线作正、负极。1、二极管的结构：、二极管的结构：(a)外形图外形图半导体二极管又称晶体二极管。半导体二极管又称晶体二极管。(b)符号符号图图5 5二极管的外形和符号二极管的外形和符号2、半导体二极管的类型、半导体二极管的类型按按 PN 结结构结结构分：分：有点接触型和面接触型二极管。有点接触型和面接触型二极管。点接触型管子中不允许通过较大的电流，因结电容点接触型管子中不允许通过较大的电流，因结电容小，可在高频下工作。小，可在高频下工作。面接触

17、型二极管面接触型二极管 PN 结的面积大，允许流过的电流结的面积大，允许流过的电流大，但只能在较低频率下工作。大，但只能在较低频率下工作。按用途划分：按用途划分：有整流二极管、检波二极管、稳压二有整流二极管、检波二极管、稳压二极管、开关二极管、发光二极管、变容二极管等。极管、开关二极管、发光二极管、变容二极管等。按半导体材料分：按半导体材料分：有硅二极管、锗二极管等。有硅二极管、锗二极管等。3、二极管的伏安特性、二极管的伏安特性在二极管的两端加上电压，测量流过管子的电流，在二极管的两端加上电压，测量流过管子的电流，I=f(U)之间的关系曲线之间的关系曲线。604020 0.002 0.0040

18、0.5 1.02550I/mAU/V正向特性正向特性硅管的伏安特性硅管的伏安特性死区电压死区电压击穿电压击穿电压U(BR)反向特性反向特性 50I/mAU/V0.20.4 25510150.010.02锗管的伏安特性锗管的伏安特性0图6二极管的伏安特性（1）正向特性）正向特性当正向电压比较小时，正向电流很小，几乎为零。当正向电压比较小时，正向电流很小，几乎为零。相应的电压叫相应的电压叫死区电压死区电压。范。范围称围称死区。死区电压死区。死区电压与材料和温与材料和温度有关，硅管约度有关，硅管约 0.5 V 左右，锗左右，锗管约管约 0.1 V 左右。左右。正向特性正向特性死区死区电压电压6040

19、2000.4 0.8I/mAU/V当正向电压超过死区电压后，当正向电压超过死区电压后，随着电压的升高，正向电流迅速随着电压的升高，正向电流迅速增大。增大。（2）反向特性反向特性 0.02 0.0402550I/mAU/V反向特性反向特性当电压超过零点几伏后，当电压超过零点几伏后，反向电流不随电压增加而增反向电流不随电压增加而增大，即饱和；大，即饱和；二极管加反向电压，反二极管加反向电压，反向电流很小；向电流很小；如果反向电压继续升高，大到一定数值时，反向电如果反向电压继续升高，大到一定数值时，反向电流会突然增大；流会突然增大；反向饱反向饱和电流和电流 这种现象称这种现象称击穿击穿，对应电压叫，

20、对应电压叫反向击穿电压反向击穿电压。击穿并不意味管子损坏，若控制击穿电流，电压降击穿并不意味管子损坏，若控制击穿电流，电压降低后，还可恢复正常。低后，还可恢复正常。击穿击穿电压电压U(BR)（3）伏安特性表达式伏安特性表达式(二极管方程二极管方程)1e(S TUUIIIS：反向饱和电流：反向饱和电流UT：温度的电压当量：温度的电压当量在常温在常温(300 K)(300 K)下，下，U UT T 26 mV26 mV二极管加反向电压，即二极管加反向电压，即 U UT，则，则 I IS。二极管加正向电压，即二极管加正向电压，即 U 0，且，且 U UT，则，则，可得，可得 ，说明电流，说明电流 I

21、 与电压与电压 U 基本上成指数关系。基本上成指数关系。1eTUUTUUIIeS 结论：结论：二极管具有单向导电性二极管具有单向导电性。加正向电压时导通，呈现。加正向电压时导通，呈现很小的正向电阻，如同开关闭合；加反向电压时截止，很小的正向电阻，如同开关闭合；加反向电压时截止，呈现很大的反向电阻，如同开关断开。呈现很大的反向电阻，如同开关断开。从二极管伏安特性曲线可以看出，二极管的电压与从二极管伏安特性曲线可以看出，二极管的电压与电流变化不呈线性关系，其内阻不是常数，所以电流变化不呈线性关系，其内阻不是常数，所以二极管二极管属于非线性器件。属于非线性器件。补充：二极管的等效电路补充：二极管的等

22、效电路理想理想二极管二极管近似分析近似分析中最常用中最常用理想开关理想开关导通时导通时 UD0截止时截止时IS0导通时导通时UDUon截止时截止时IS0导通时导通时i与与u成线性关系成线性关系应根据不同情况选择不同的等效电路！应根据不同情况选择不同的等效电路！将伏安特性折线化将伏安特性折线化？100V？5V？1V？三、二极管的主要参数三、二极管的主要参数1.最大整流电流最大整流电流 IF 二极管长期运行时，允许通过的最大正向平均电流。二极管长期运行时，允许通过的最大正向平均电流。2.最高反向工作电压最高反向工作电压 UR工作时允许加在二极管两端的反向电压值工作时允许加在二极管两端的反向电压值。

23、通常将。通常将击穿电压击穿电压 UBR 的一半定义为的一半定义为 UR。3.反向电流反向电流 IR通常希望通常希望 IR 值愈小愈好。值愈小愈好。4.最高工作频率最高工作频率 fMfM 值主要值主要 决定于决定于 PN 结结电容的大小。结结电容的大小。结电容愈大，结电容愈大，二极管允许的最高工作频率愈低。二极管允许的最高工作频率愈低。四、稳压管四、稳压管稳压管稳压管工作于反向击穿区工作于反向击穿区。I/mAU/VO U(b)(b)稳压管符号稳压管符号(a)(a)稳压管伏安特性稳压管伏安特性 I图图7 7稳压管的伏安特性和符号稳压管的伏安特性和符号-+1 1、稳压管的主要参数稳压管的主要参数（1

24、）稳定电压稳定电压 UZ（3）动态电阻动态电阻 rZ（2）稳定电流）稳定电流 IZZZZIUr 稳压管工作在反向击穿区时的稳定工作电压。稳压管工作在反向击穿区时的稳定工作电压。正常工作的参考电流。正常工作的参考电流。I IZ，只要不超过额定功耗即可。，只要不超过额定功耗即可。rZ 愈小愈好。对于愈小愈好。对于同一个稳压管，工作电同一个稳压管，工作电流愈大，流愈大，rZ 值愈小。值愈小。IZ=5 mA rZ 16 IZ=20 mA rZ 3 IZ/mA（4）电压温度系数电压温度系数 U稳压管电流不变时，环境温度每变化稳压管电流不变时，环境温度每变化 1 引起稳定引起稳定电压变化的百分比。电压变化

25、的百分比。（1）UZ 7 V,U 0；（2）UZ 4 V，U 0；（3 3）UZ 在在 4 7 V 之间，之间，U 值比较小，性能比较稳定。值比较小，性能比较稳定。2CW17：UZ =9 10.5 V，U =0.09%/2CW11：UZ =3.2 4.5 V，U =(0.05 0.03)%/（5）额定功耗额定功耗 PZ额定功率决定于稳压管允许的额定功率决定于稳压管允许的温升。温升。PZ=UZIZPZ 会转化为热能，使稳压管发热。会转化为热能，使稳压管发热。电工手册中给出电工手册中给出 IZM，IZM=PZ/UZ 例例 求通过稳压管的电流求通过稳压管的电流 IZ 等于多少？等于多少？R 是限流电

26、是限流电阻，其值是否合适？阻，其值是否合适？IZVDZ+20 VR=1.6 k UZ=12 VIZM=18 mA例题电路图例题电路图IZ IZM，电阻值合适。，电阻值合适。解解 mA5A105A106.1122033Z IVDZR2、使用稳压管需要注意的几个问题、使用稳压管需要注意的几个问题图8稳压管电路UOIO+IZIRUI+（1 1）外加外加电源的正极接管电源的正极接管子的子的 阴极阴极，电源的，电源的负极接负极接 阳极阳极，保证管子工作在反向击穿区；保证管子工作在反向击穿区；RL（2）稳压管稳压管应应与与负载电阻负载电阻 RL 并联并联；（3）必须限制流过稳压管）必须限制流过稳压管的电流

27、的电流 IZ，不能超过规定值，不能超过规定值，以，以免因过热而烧毁管子。免因过热而烧毁管子。1.3双极型三极管双极型三极管(BJT)又称半导体三极管、晶体管，或简称为三极管。又称半导体三极管、晶体管，或简称为三极管。(Bipolar Junction Transistor)三极管的外形如下图所示。三极管的外形如下图所示。三极管有两种类型：三极管有两种类型：NPN 和和 PNP 型。型。主要以主要以NPN NPN 型为例进行讨论。型为例进行讨论。图图 1 1三极管的外形三极管的外形小功率管小功率管中功率管中功率管大功率管大功率管为什么有孔？为什么有孔？一、三极管的结构一、三极管的结构常用的三极管

28、的结构有常用的三极管的结构有硅平面管硅平面管和和锗合金管锗合金管两种类两种类型。型。图图2 2三极管的结构三极管的结构(a)(a)平面型平面型(NPN)(NPN)(b)(b)合金型合金型(PNP)(PNP)NecNPb二氧化硅二氧化硅becPNPe 发射极，发射极，b 基 极，基 极，c 集电极。集电极。平面型平面型(NPN)三极管制作工艺三极管制作工艺NcSiO2b硼杂质扩散硼杂质扩散ePN在在 N 型硅片型硅片(集电区集电区)氧化膜上刻一个窗口，将氧化膜上刻一个窗口，将硼杂质进行扩散形成硼杂质进行扩散形成 P 型型(基区基区)，再在，再在 P 型区上刻型区上刻窗口，将磷杂质进行扩散窗口，将

29、磷杂质进行扩散形成形成N型的发射区。引出型的发射区。引出三个电极即可。三个电极即可。合金型三极管制作工艺：合金型三极管制作工艺：在在 N 型锗片型锗片(基区基区)两边各置两边各置一个铟球，加温铟被熔化并与一个铟球，加温铟被熔化并与 N 型锗接触，冷却后形成两型锗接触，冷却后形成两个个 P 型区，集电区接触面大，发射区掺杂浓度高。型区，集电区接触面大，发射区掺杂浓度高。图图3 3三极管结构示意图和符号三极管结构示意图和符号 (a)NPN (a)NPN 型型ecb符号符号集电区集电区集电结集电结基区基区发射结发射结发射区发射区集电极集电极 c基极基极 b发射极发射极 eNNP集电区集电区集电结集电

30、结基区基区发射结发射结发射区发射区集电极集电极 c发射极发射极 e基极基极 bcbe符号符号NNPPN图图4 4 三极管结构示意图和符号三极管结构示意图和符号 (b)PNP (b)PNP 型型二、三极管的放大作用和载流子的运动二、三极管的放大作用和载流子的运动以以 NPN 型三极管为例讨论型三极管为例讨论图图5 5三极管中的两个三极管中的两个PNPN结结cNNPebbec表面看表面看三极管若实三极管若实现放大，必须从现放大，必须从三极管内部结构三极管内部结构和和外部所加电源外部所加电源的极性的极性来保证。来保证。不具备放不具备放大作用大作用三极管内部结构要求：三极管内部结构要求：NNPebcN

31、 N NP P P1.发射区高掺杂。发射区高掺杂。2.基区做得很薄基区做得很薄。通常只有。通常只有几微米到几十微米，而且几微米到几十微米，而且掺杂较掺杂较少少。三极管放大的外部条件：外加电源的极性应使三极管放大的外部条件：外加电源的极性应使发射发射结处于正向偏置结处于正向偏置状态，而状态，而集电结处于反向偏置集电结处于反向偏置状态。状态。3.集电结面积大。集电结面积大。becRcRb三极管中载流子运动过程三极管中载流子运动过程I EIB1.发射发射发射区的发射区的电子越过发射结扩散到电子越过发射结扩散到基区，基区的空穴扩散基区，基区的空穴扩散到发射区到发射区形成发射极形成发射极电流电流 IE(

32、基区多子数目较基区多子数目较少，空穴电流可忽略少，空穴电流可忽略)。2.复合和扩散复合和扩散电子电子到达基区，少数与空穴复到达基区，少数与空穴复合形成基极电流合形成基极电流 Ibn，复合复合掉的空穴由掉的空穴由 V VBBBB 补充。补充。多数电子在基区继续扩多数电子在基区继续扩散，到达集电结的一侧。散，到达集电结的一侧。图图6 6 三极管中载流子的运动三极管中载流子的运动becI EI BRcRb三极管中载流子运动过程三极管中载流子运动过程3.收集收集集电结反偏，集电结反偏，有利于有利于收集收集基区扩散过来基区扩散过来的电子而形成集电极电流的电子而形成集电极电流 Icn。I C另外，集电区和

33、基区另外，集电区和基区的少子在外电场的作用下的少子在外电场的作用下将进行漂移运动而形成将进行漂移运动而形成反反向向饱和电流饱和电流，用，用ICBO表示。表示。ICBO图图 7 7三极管中载流子的运动三极管中载流子的运动beceRcRb三极管的电流分配关系三极管的电流分配关系IEpICBOIEICIBIEnIBnICnIC=ICn+ICBO IE=ICn+IBn+IEp=IEn+IEp一般要求一般要求 ICn 在在 IE 中占的比例中占的比例尽量大。尽量大。而二者之比称而二者之比称直流电直流电流放大系数，流放大系数，即即ECnII 一般可达一般可达 0.95 0.99三个极的电流之间满足节点电流

34、定律，即三个极的电流之间满足节点电流定律，即IE=IC+IBCBOBCBOBCBOBCC)1(111)(IIIIIIII ECCCBOCBOECBOCnC 1 IIIIIIIII 可可将将其其忽忽略略，则则时时，当当)(代入代入(1)式，得式，得其中：其中：共射直流电流共射直流电流放大系数。放大系数。1CBOBC)1(III 上式中的后一项常用上式中的后一项常用 ICEO 表示，表示，ICEO 称穿透电流称穿透电流。CEOBCCBOCEO )1(IIIII 则则当当 ICEO IC 时，忽略时，忽略 ICEO，则由上式可得，则由上式可得BCII 共射直流电流放大系数共射直流电流放大系数 近似等

35、于近似等于 IC 与与 IB 之比。之比。一般一般 值约为几十值约为几十 几百。几百。三极管的电流分配关系三极管的电流分配关系BCEIII BC II BE)1(II 一组三极管电流关系典型数据一组三极管电流关系典型数据IB/mA 0.001 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05IC/mA 0.001 0.01 0.56 1.14 1.74 2.33 2.91 IE/mA 0 0.01 0.57 1.16 1.77 2.37 2.961.任何一列电流关系符合任何一列电流关系符合 IE=IC+IB，IB IC 0 图图9 9NPNNPN三极管的输入特性曲线三极管的输入特性曲线2

36、2、输出特性、输出特性图图1010NPNNPN三极管的输出特性曲线三极管的输出特性曲线IC/mAUCE /V100 A80A60 A40 A20 AIB=0O 5 10 154321截止区截止区放放大大区区饱饱和和区区放放大大区区（1）截止区截止区IB 0 的区域。的区域。两个结都处于反向偏两个结都处于反向偏置。置。常数常数 B)(CECIUfI截止区截止区截止区截止区（2）放大区）放大区条件：发射结正偏条件：发射结正偏集电结反偏集电结反偏特点：特点：各条输出特性曲各条输出特性曲线比较平坦，近似为水平线，线比较平坦，近似为水平线，且等间隔。且等间隔。IC/mAUCE /V100 A80A60

37、A40 A20 AIB=0O 5 10 154321放放大大区区集电极电流和基极电流集电极电流和基极电流体现放大作用，即体现放大作用，即BC II 放放大大区区放放大大区区对对 NPN 管管 UBE 0，UBC 0 UBC 0。特点：特点：IC 基本上不随基本上不随 IB 而变化，在饱和区三极管失而变化，在饱和区三极管失去放大作用。去放大作用。I C IB。饱和管压降饱和管压降 UCES 0.4 V(硅管硅管)，UCES 0.2 V(锗管锗管)饱饱和和区区饱饱和和区区饱饱和和区区 当当U UCECE U UBEBE时，时，晶体管晶体管工作于饱和状态。工作于饱和状态。四、四、三极管的主要参数三极

38、管的主要参数三极管的连接方式三极管的连接方式ICIE+C2+C1VEEReVCCRc(b)(b)共基极接法共基极接法VCCRb+VBBC1TICIBC2Rc+(a)(a)共发射极接法共发射极接法图图1212NPNNPN三极管的电流放大关系三极管的电流放大关系1、电流放大系数、电流放大系数是表征管子放大作用的参数。有以下几个：是表征管子放大作用的参数。有以下几个：（1）共射电流放大系数共射电流放大系数 BCII （2）共射直流电流放大系数）共射直流电流放大系数 忽略穿透电流忽略穿透电流 ICEO 时，时，BCII （3）共基电流放大系数）共基电流放大系数 ECII （4）共基直流电流放大系数）共

39、基直流电流放大系数 忽略反向饱和电流忽略反向饱和电流 ICBO 时，时，ECII 和和 这两个参数不是独立的，而是互相联系，关系为：这两个参数不是独立的，而是互相联系，关系为：1 1或或2 2、反向饱和电流、反向饱和电流（1）集电极和基极之间的反向饱和电流集电极和基极之间的反向饱和电流 ICBO（2）集电极和发射极之间的穿透电流）集电极和发射极之间的穿透电流 ICEO(a)ICBO测量电测量电路路(b)ICEO测量电测量电路路ICBOceb AICEO Aceb 小功率锗管小功率锗管 ICBO 约为几微约为几微安；硅管的安；硅管的 ICBO 小，有的为纳小，有的为纳安数量级。安数量级。当当 b

40、 开路时，开路时，c 和和 e 之间的电流。之间的电流。CBOCEO)1(II 值愈大，则该管的值愈大，则该管的 ICEO 也愈大。也愈大。图图13 13 反向饱和电流的测量电路反向饱和电流的测量电路3、极限参数极限参数（1）集电极最大允许电流）集电极最大允许电流 ICM 当当 IC 过大时，三极管的过大时，三极管的 值要减小。在值要减小。在 IC=ICM 时，时，值下降到额定值的三分之二。值下降到额定值的三分之二。（2）集电极最大允许耗散功率）集电极最大允许耗散功率 PCM过过损损耗耗区区安安全全 工工 作作 区区 将将 IC 与与 UCE 乘积等于乘积等于规定的规定的 PCM 值各点连接起

41、值各点连接起来，可得一条双曲线。来，可得一条双曲线。ICUCE PCM 为过损耗区为过损耗区ICUCEOPCM=ICUCE安安全全 工工 作作 区区安安全全 工工 作作 区区过过损损耗耗区区过过损损耗耗区区图图 14 14三极管的安全工作区三极管的安全工作区（3）极间反向击穿电）极间反向击穿电压压外加在三极管各电极之间的最大允许反向电压。外加在三极管各电极之间的最大允许反向电压。U(BR)CEO：基极开路：基极开路时，集电极和发射极之间时，集电极和发射极之间的反向击穿电压。的反向击穿电压。U(BR)CBO：发射极开：发射极开路时，集电极和基极之间路时，集电极和基极之间的反向击穿电压。的反向击穿

42、电压。安全工作区安全工作区同时要受同时要受 PCM、ICM 和和U(BR)CEO限制。限制。过过电电压压ICU(BR)CEOUCEO过过损损耗耗区区安安全全 工工 作作 区区ICM过流区过流区图图1515三极管的安全工作区三极管的安全工作区五、五、PNP 型三极管型三极管放大原理与放大原理与 NPN 型基本相同，但为了保证发射结型基本相同，但为了保证发射结正偏，集电结反偏，外加电源的极性与正偏，集电结反偏，外加电源的极性与 NPN 正好相反。正好相反。图图 16 16三极管外加电源的极性三极管外加电源的极性(a)NPN 型型VCCVBBRCRb N NP+uoui(b)PNP 型型VCCVBBRCRb+uoui PNP 三极管电流和电三极管电流和电压实际方向。压实际方向。UCEUBE+IEIBICebCUCEUBE(+)()IEIBICebC(+)()PNP 三极管各极电流三极管各极电流和电压的规定正方向。和电压的规定正方向。PNP 三极管中各极电流实际方向与规定正方向一致。三极管中各极电流实际方向与规定正方向一致。电压电压(UBE、UCE)实际方向与规定正方向相反。计算中实际方向与规定正方向相反。计算中UBE、UCE 为负值；输入与输出特性曲线横轴为为负值；输入与输出特性曲线横轴为(UBE)、(UCE)。