数字电路和模拟电路-半导体三极管

目录

1 什么是三极管？

1.1 放大状态时的偏执条件

1.1.1发射结加正向电压，扩散运动形成发射极电流IE

1.1.2扩散到基区的自由电子与空穴的复合运动形成基极电流IB

1.1.3集电结加反向电压，漂移运动形成集电极电流Ⅰc

2 三极管工作原理

2.1 怎么让它工作在截止状态呢？

2.2 怎么让它工作在放大状态呢？

2.3 怎么让它工作在饱和状态呢？

3 三极管各种状态测试 Multisim

3.1 截止状态

3.2 放大状态

3.3 饱和状态

4 三极管的主要参数

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1 什么是三极管？

由半导体组成具有三个电极的晶体管

 

三极管的特点:它是一种利用输入电流控制输出电流的电流控制型器件。

三种工作状态：放大状态 饱和状态 截止状态

1.1 放大状态时的偏执条件

 

图1.3.3所示为基本放大电路，△u1为输入电压信号，接入基极–发射极回路，称为输人回路;放大后的信号在集电极–发射极回路，称为输出回路。由于发射极是两个回路的公共端，故称该电路为共射放大电路。使晶体管工作在放大状态的外部条件是发射结正向偏置且集电结反向偏置。因而在输入回路需加基极电源VBB﹔在输出回路需加集电极电源Vcc;VBB和Vcc的极性应如图1.3.3所示，且 Vcc应大于VBB。晶体管的放大作用表现为小的基极电流可以控制大的集电极电流。下面从内部载流子的运动与外部电流的关系上来做进一步的分析。

1.1.1发射结加正向电压，扩散运动形成发射极电流IE

因为发射结加正向电压，又因为发射区杂质浓度高，所以大量自由电子因扩散运动越过发射结到达基区。与此同时，空穴也从基区向发射区扩散，但由于基区杂质浓度低，所以空穴形成的电流非常小，近似分析时可忽略不计。可见，扩散运动形成了发射极电流IE

1.1.2扩散到基区的自由电子与空穴的复合运动形成基极电流IB

由于基区很薄，杂质浓度很低，集电结又加了反向电压，所以扩散到基区的电子中只有极少部分与空穴复合，其余部分均作为基区的非平衡少子达到集电结。又由于电源VB的作用，电子与空穴的复合运动将源源不断地进行，形成基极电流IB

1.1.3集电结加反向电压，漂移运动形成集电极电流Ⅰc

由于集电结加反向电压且其结面积较大，基区的非平衡少子在外电场作用下越过集电结到达集电区，形成漂移电流。与此同时，集电区与基区的平衡少子也参与漂移运动，但它的数量很小，近似分析中可忽略不计。可见，在集电极电源 Vcc的作用下，漂移运动形成集电极电流Ⅰc。

从内部看

从外部看

     

设由发射区向基区扩散所形成的电子电流为IEN，基区向发射区扩散所形成的空穴电流为IEP，基区内复合运动所形成的电流为IBN，基区内非平衡少子(即发射区扩散到基区但未被复合的自由电子)漂移至集电区所形成的电流为ICN，平衡少子在集电区与基区之间的漂移运动所形成的电流为ICBO

2 三极管工作原理

2.1 怎么让它工作在截止状态呢？

条件：发射结反偏或两端电压为零

2.2 怎么让它工作在放大状态呢？

条件：发射结正偏，集电结反偏

Ub>Ue,Uc>Ub

2.3 怎么让它工作在饱和状态呢？

条件：发射结和集电结均为正偏

3 三极管各种状态测试 Multisim

万用表1：基极电流        万用表4 Ube电压

万用表2：发射极电流    万用表5 Uce电压

万用表3：集电极电流    万用表6 Uec电压

 

3.1 截止状态

Ube<0.4V Uce >Ube

特点：Ib=0，Ic=0 Ie=Ib+Ic =0；

工作状态： 集电极与发射极之间相当于开路

3.2 放大状态

输入特性

放大特性

特点：

工作状态：

继续放大，这时5K限流电阻阻值了电流

3.3 饱和状态

换个100欧姆

工作状态和特点：

 饱和状态继续放大 500欧姆换100欧姆

4 三极管的主要参数

最大范围

 电器特性

 breakdown 击穿电压

cutoff 关闭电流

Dc current gain 直流放大倍数

Collector-emmitter saturation voltage 集电极到发射极的饱和电压

Base-Emmiteter 集极到发射机的导通电压

放大倍数

 

特性曲线