3.2.1 半导体三极管的结构、特性与参数

三极管结构与工作原理

结构与类型:

  1. NPN 、PNP两种
  1. 从材料组成:
    1. 硅三极管(NPN)
    2. 锗三极管(PNP)

NPN型

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外加的偏置条件应该使得器件可以正常工作,内部形成正常回路

PNP型

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三极管的基本工作原理

  1. 工作时两个PN结的条件
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倒置工作状态暂时不用管,只需要掌握放大、饱和、截止
  1. 三极管放大工作状态时的三种基本连接
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  1. 三种组态的实际连接
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放大状态下各电极电流之间的关系

直流电流放大倍数:

其中, 为穿透电流。也就是说IB=0时,IC等于一个很小的穿透电流,工程上认为认为近似于零

三极管的伏安特性曲线

NPN输入特性曲线(与二极管的正向特性类似)

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很容易理解,iB和vBE实际上就是一个PN结的关系
不过VCE不同的时候,曲线间的差异是很小的

NPN输出特性

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  1. 截止区
    1. iB=0,发射结反偏,工作在截止区,集电极电流近似于零
      CE间电压=Vcc
      将这个非线性器件用右侧的模型来替代,认为时开关打开
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  1. 饱和区
Vce<0.7,认为近似等于0.3;
工作在饱和状态相当于一个合上的开关,和实际的机械开关一样(接触电阻),在开关处会有一定损耗,我们认为等于0.3V
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  1. 放大区
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判断三极管工作状态;套用模型;用电路的知识求解

理解整个变化的过程,基极注入的电流不断增加
  1. ,截止区
  1. iB增大,但是小于临界饱和电流IBS,处在放大状态
    1. 此时发射结正偏导通,VBE=0.7;集电结反偏,VCE大于0.7,但是随着集电极注入的电流增大VCE减小
  1. iB增大到一定程度,VCE<0.7,此时:vB>vC,集电结变成正偏,工作在饱和区

PNP

特性基本相反,略去
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三极管主要参数

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对于第三点,有三个方面的性质
  1. 电流不能太大
  1. 电压不能太大(击穿)
  1. 功率不能太大(或者说在三极管上损耗的功率不能太大)

3.2.2 三极管放大电路的组成

放大电路的组成与各元件的作用

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  • 保证发射结必须正偏,集电结必须反偏
  • 耦合电容
a是静态的电路,b更接近实际工作的电路

电压传输特性与静态工作点

单管放大电路的图解法

  1. 先求出
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注意,直线与横轴的交点就是 ,与纵轴的交点就是
实际解题中,如果发射结正偏,一般就认为VBE=0.7V
  1. 求出 ,之后,求
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例题
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总体思路就是先假设,根据假设演绎,然后判断假设是否正确

例题
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注意:发射极添加的电阻是希望减小温度的影响,希望工作点在不同温度下保持稳定

三极管放大电路静态工作点的设置

合适的静态工作点;工作点保持稳定的能力

单电源固定偏置方式

这样的一种拓扑下,由于受到温度的影响,β随温度变化,静态工作点实际上是不稳定的
 
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工作点稳定的偏置电路

加上 ,实际上起到了稳定静态工作点的作用(分析β增大时电路的动态过程,并和单电源固定偏置比较
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估算的条件:
Rb1,Rb2,Re数量级相当的时候,可以利用上述估算
估算的时候一定要知道误差在哪里
 
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浙江大学电气工程学院本科生
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