资源简介

(共42张PPT)
三极管
01
二极管复习
02
三极管的类型
03
三极管结构
04
目
录
CONTENTS
三极管的状态
二极管复习
二极管由一个P型硅和一个N型硅构成，中间形成一个PN结。电流一般只能从P区流向N区，所以二极管具有单向导电性。
PN结
二极管结构图
二极管电路符号
PN结的单向导电性
PN 结加上正向电压、正向偏置的意思都是： P 区加正、N 区加负电压
PN 结加上反向电压、反向偏置的意思都是： P 区加负、N 区加正电压
正向导通（正偏）
反向截止（反偏）
二极管特性:单向导电性
导通电压约0.7V（门电压Uon）
半导体三极管
为什么能将声音放大
什么是三极管？
三极管又称作晶体三极管，它是一种具有放大功能的电子器件，能将微弱的电信号放大成很强的电信号。
小功率管
中功率管
大功率管
为什么有孔？
有的是为了方便安装散热片，有的是为了便于固定在电路板上。
如下图中TO-220和TO-220FP上边的孔就是安装散热片用的，TO-3封装上的两个孔就是把元器件固定在电路板上用的。
半导体三极管的类型
半导体三极管有两大类型(按结构分）
场效应型半导体三极管（FET）仅由一种载流子参与
导电，是一种电压控制器件。
一是双极型半导体三极管
二是场效应半导体三极管
双极型半导体三极管（BJT）是由两种载流子参与导电，它由两个 PN 结组合而成，是一种电流控制器件。
由场效应半导体三极管构成的集成电路称为CMOS电路
由双极型半导体三极管构成的集成电路称为TTL电路
一、 双极型半导体三极管（BJT）结构简介
BJT：Bipolar Junction Transistor
1.结构
半导体三极管由三层半导体形成的两个PN结组成。它有三个区、三个电极、二个结。
根据三层半导体的排列顺序不同，可分为:NPN型和PNP型。结构图、电路符号图如下所示。
结构图中的三个区、三个电极、二个结分别在哪里？
电路符号图中的箭头有什么意思呢？
结构图：
电路符号：
发射极用e
表示(Emitter)
集电极用c
表示(Collector)
基极用b表示(Base)
发射区
集电区
基区
集电结(Jc)
发射结(Je)
三极管符号(箭头为发射结正偏时，射极电流流向）
半导体三极管的结构图与电路符号图分析
从外表看，两个N区（或P区）是对称的，实际呢？
2.结构特点
发射区e掺杂浓度最高；
集电区c掺杂浓度低于发射区，且面积大；
基区b很薄，一般在几个微米至几十个微米，且掺杂浓度最低。
这些特点使BJT不同于两个单独的PN结，而呈现出极间电流放大作用。
*扩展*
1．NPN 型三极管
集电区
集电结
基区
发射结
发射区
N
N
集电极 C
基极 B
发射极 E
P
晶体管分为 NPN 型和 PNP 型两类。
E
C
B
符号
集电区
集电结
基区
发射结
发射区
N
集电极 C
发射极 E
基极 B
N
P
P
N
2．PNP 型三极管
　
C
B
E
符号
半导体三极管分类：
功率——小功率管、中功率管、大功率管
工作频率——高频管、低频管
制造材料——硅管、锗管
内部结构——NPN型、PNP型
用途——放大管、开关管
总结：三极管的结构
　三极管的结构图
特点：
有三个区 —— 发射区、基区、集电区；
两个 PN 结 —— 发射结(BE 结)、集电结(BC 结)；
三个电极 —— 发射极 e(E) 、基极 b(B) 和集电极 c(C)；
两种类型 —— PNP 型管和 NPN 型管。 　　　　　　　　　
半导体三极管的工作状态
b
c
e
为了容易理解，我们还是用水流比喻电流。这是粗、细两根水管，粗的管子内装有闸门，这个闸门是由细的管子中的水压控制着它的开启程度。
截止状态：细管的水压很小，不足以打开阀门。此时细管子中没有水流，粗管子中的闸门就会关闭。
放大状态：细管子中的水压增大，闸门就开得越大，相应地流过粗管子的水就越多，这就体现出“以小控制大，以弱控制强”，并且按照倍数增大。
饱和状态：当阀门开到一定程度，再增大阀门的，也无法使粗管中的水流增加。这时进入饱和。
三极管的三种工作状态
三极管的三种工作状态：
（1）饱和状态
（2）截止状态
（3）放大状态
三极管电流关系的一组典型实验数据
IB/mA 0 0.02 0.03 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14
IC/mA 0 0.7 1.11 1.48 2.75 2.8 3.5 3.6 3.6
IE/mA 0 0.72 1.14 1.52 2.82 2.88 3.6 3.72 3.74
实验表明：
各极之间的电流分配关系满足：IE= IC+IB；
（1）观察与分析IB 、IC、IE三者之间的电流关系
IB/mA 0 0.02 0.03 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14
IC/mA 0 0.7 1.11 1.48 2.75 2.8 3.5 3.6 3.6
IE/mA 0 0.72 1.14 1.52 2.82 2.88 3.6 3.72 3.74
三极管电流关系的一组典型实验数据
实验表明：
当Rp阻值很大时，加在三极管发射结的电压小于PN结导通的电压，基极电流IB=0 ，此时IC=0，集电极和发射极相当于一只断开的开关
（2）观察与分析IB 、IC、两者之间的电流关系
截止状态
IB/mA 0 0.02 0.03 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14
IC/mA 0 0.7 1.11 1.48 2.75 2.8 3.5 3.6 3.6
IE/mA 0 0.72 1.14 1.52 2.82 2.88 3.6 3.72 3.74
三极管电流关系的一组典型实验数据
实验表明：
②当阻值Rp、R1和Rc合适，发射结加上正向电压，集电结加上反向电压时，三极管具有电流放大作用，ＩＣ＝βＩＢ， β称为放大系数，一般在20~150之间。
（2）观察与分析IB 、IC、两者之间的电流关系
放大状态
IB/mA 0 0.02 0.03 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14
IC/mA 0 0.7 1.11 1.48 2.75 2.8 3.5 3.6 3.6
IE/mA 0 0.72 1.14 1.52 2.82 2.88 3.6 3.72 3.74
三极管电流关系的一组典型实验数据
实验表明：
②当Rp、R1阻值的很小时，发射结和集电结都处于正向偏置状态，三极管的ＩＣ基本不随ＩＢ的变化而变化。此时，集电极和发射极之间相当于一只接通的开关。
（2）观察与分析IB 、IC、两者之间的电流关系
饱和状态
三极管饱和时的UCE称为饱和压降，记作uces，小功率管小于0.6V，锗管小于0.3V.
电流关系
NPN型
Ie=Ib+Ic
PNP型
Ie=Ib+Ic
处于放大状态时
Ｉc＝βＩb
工作状态
1、截止状态
2、放大状态
3、饱和导通状态
发射结 集电结
截止 反偏 反偏
放大 正偏 反偏
饱和 正偏 正偏
工作状态
截止状态：（无论PNP或NPN）
①发射结：反偏
②集电结：反偏
③在电路中的等效作用：断开
④电流关系：Ib、Ic、Ie
⑤电压关系：
NPN型：Uc>Ue>Ub Ube<0.5V
PNP型：Ub>Ue>Uc Ueb<0.5V
工作状态
放大状态：
①发射结：正偏
②集电结：反偏
③在电路中的等效作用：阻值可变
④电流关系：Ｉc＝βＩb 放大倍数β=2050
⑤电压关系：
NPN型：Uc>Ub>Ue Ube=0.7V(硅管) 锗管Ube=0.3V
PNP型：Ue>Ub>Uc Ueb=0.7V
工作状态
饱和导通状态：
①发射结：正偏
②集电结：正偏
③在电路中的等效作用：闭合导通
④电流关系：Ｉc不随Ib控制
⑤电压关系：
NPN型：Ub>Uc>Ue Ube=0.7V 00.3V
PNP型：Ue>Uc>Ub Ueb=0.7V 00.3V
开关三极管
对于NPN型三极管：
基极B为高电平CE之间相当于开关闭合；
基极B为低电平CE之间相当于开关断开。
对于PNP型三极管：
基极B为低电平CE之间相当于开关闭合；
基极B为高电平CE之间相当于开关断开。
2．三极管的管脚识别
中小功率塑料三极管：平面朝向自己，三个引脚朝下放置，一般从左到右依次为发射极e、基极b、集电极c。
金属帽底端有一个小突起，距离这个突起最近的是发射极e，然后顺时针依次是基极b、集电极c。
没有突起的，顺时针管脚仍然依次为发射极e，基极b、集电极c。
分类 图示 引脚口诀
塑料封装三极管 平面朝自己，引脚朝下放，从左往右数，e\b\c脚。
有散热片的功率三极管 有字一面朝自己，引脚朝下放，从左往右数，b\c\e脚。
大功率金属封装三极管 管底朝自己，两个引脚在上方，左边引脚为b脚，右边引脚为e脚，金属外壳为c脚。
小功率金属封装三极管 管底朝自己，三个引脚呈三角形排列，凸点旁边为e脚；顺时针数，下一个为b脚，剩下的为c脚。
三极管驱动发光二极管
发光二极管串联了一个限流电阻作为三极管的集电极负载，Vi输入高电平时，三极管V1饱和导通，发光二极管发光；Vi输入低电平时，三极管V1截止，发光二极管不发光。
(2)根据发光二极管亮度判断三极管状态
随ib的不断增大，发光二极管亮度逐渐增大，饱和时亮度达到最大。
调节可调电阻Rp可使得V2亮度发生改变，V2不亮则三极管截止，亮度较暗则三极管放大，亮度最高则三极管饱和。
注：三极管电路，输出随输入连续变化，门电路、比较器、555输出会发生跳变(高VCC，低0)。
2.三极管构成的复合管
(1)复合管：指用两只三极管按一定规律的组合，等效成一只三极管，复合管的类型取决于前一只管子。
三极管构成的复合管
4.三极管自锁电路
按下开关能自动保持通电的电路。
电路结构特点：一个PNP型三极管与一个NPN型三极管组合。两个三极管互锁实现功能控制。A端为高电平，V1导通，F端为低电平，V2导通，此后A端保持高电平，不受输入影响。
工作状态 放大状态 饱和状态 截止状态
发射结 正偏（加正向电压） 正偏 反偏
集电结 集电结反偏（加反向电压） 正偏 反偏
在电路中的等效作用 电阻（阻值可变） 开关（导通状态） 开关（断开状态）
应用范围 放大器 脉冲与数字电路 脉冲与数字电路
电流 电压 关系 以ＮＰＮ 为类型 Ube＝0.7V Uces＜Uce＜Vcc ， ib＜IBS，ic＝βib Ube＝0.7V ，Uce＜0.6V Uces＜Uce＜Vcc ，ib＞IBS ib=0，ie=0
Uce＝Vcc
ＮＰＮ Ue＜Ub＜Uc Ue＜Ub ，Uc＜Ub Ue＞Ub ，Uc＞Ub
ＰＮＰ Ue＞Ub＞Uc Ue＞Ub ，Uc＞Ub Ue＜Ub ，Uc＜Ub
(2)三极管放大电路的三种接法
a.三极管无论PNP或NPN，负载一般都接在集电极；
b．三极管发射极箭头指向和电流方向一致。
①共发射极电路 ②共集电极电路 ③共基极电路

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