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上次课内容: 1 、单相整流电路及其特点和适用场合 2 、滤波分类及其适用场合、实用举例

上次课内容: 1 、单相整流电路及其特点和适用场合 2 、滤波分类及其适用场合、实用举例 3 、稳压二极管稳压电路的工作原理及限流电阻的取值原则 4 、 二极管一章重点 : ⑴半导体的三大特性 ⑵二极管的单向导电性 ⑶稳压二极管电路限流电阻的取值 ⑷二极管的测试方法. 模块二 三极管及其基本放大电路. 任务:认识三极管并能简单测试. 问题 1 、三极管的结构有什么特点? 2 、三极管有什么主要性能? 3 、三极管为什么具有放大性能? 4 、除了放大功能,三极管还有什么功能? 5 、要使三极管安全工作,应注意哪些事项?. 双极型晶体三极管. C.

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上次课内容: 1 、单相整流电路及其特点和适用场合 2 、滤波分类及其适用场合、实用举例

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Presentation Transcript


  1. 上次课内容: 1、单相整流电路及其特点和适用场合 2、滤波分类及其适用场合、实用举例 3、稳压二极管稳压电路的工作原理及限流电阻的取值原则 4、二极管一章重点: ⑴半导体的三大特性 ⑵二极管的单向导电性 ⑶稳压二极管电路限流电阻的取值 ⑷二极管的测试方法 • 模块二 • 三极管及其基本放大电路

  2. 任务:认识三极管并能简单测试 • 问题 • 1、三极管的结构有什么特点? • 2、三极管有什么主要性能? • 3、三极管为什么具有放大性能? • 4、除了放大功能,三极管还有什么功能? • 5、要使三极管安全工作,应注意哪些事项?

  3. 双极型晶体三极管 C 集电极 P N N P B P N 基极 E 发射极 一、基本结构 C 集电极 NPN型 PNP型 B 基极 E 发射极

  4. C 集电极 C N N P P B B N N 基极 E E 发射极 集电极 集电结:面积较大 基区:较薄,掺杂浓度低 基极 发射区:掺杂浓度较高 集电结 发射极 发射结

  5. C C IC IC B B IB IB IE IE E E 符号 NPN型三极管 PNP型三极管 三极管的结构特点:基区特别薄,发射区掺杂浓度特别高,集电结面积特别大。

  6. IC IB mA A EC V RB VCE VBE V EB 二、电流分配和放大原理 (一)实验测试方法

  7. 结论: 1. IE=IC+IB 3. IB=0时, IC=ICEO(穿透电流) 4.要使晶体三极管处于放大状态,发射结必须正偏,集电结必须反偏。

  8. C 基区空穴向发射区的扩散可忽略。 N B P IBE N E IE 进入基区的电子少部分与基区的空穴复合,形成复合电流IBE,多数扩散到集电结。 (二) 电流放大原理* EC 发射结正偏,发射区电子不断向基区扩散,形成发射极电流IE。 RB EB

  9. IC=ICE+ICBOICE C 集电结反偏,集电区少子漂移形成的反向电流ICBO。 ICE ICBO N B EC P IBE N RB E IE EB 从发射区扩散来的电子作为基区的少子,漂移进入集电结而被收集,形成ICE。

  10. IC=ICE+ICBOICE C ICE ICBO N B EC P IBE IB N RB E IE EB IB=IBE-ICBOIBE

  11. ICE与IBE之比称为电流放大倍数 无数次试验发现:漂移到集电区的电子数(或其变化量)与在基区复合的电子数(或其变化量)总成比例,即ICE与IBE之比为一常数,称作电流放大倍数。

  12. 三、特性曲线 (一)输入特性 UCE =0.5V UCE=0V IB(A) UCE 1V 80 60 工作压降: 硅管UBE0.6~0.7V,锗管UBE0.2~0.3V。 40 死区电压,硅管约0.5V,锗管约0.1V。 20 UBE(V) 0.4 0.8

  13. 100A 4 80A 3 60A 2 40A 1 20A IB=0 3 12 VCE(V) 6 9 (二)输出特性 当VCE大于一定的数值时,IC只与IB有关:IC=IB。 IC(mA ) 此区域满足IC=IB,称为线性区(放大区)。

  14. 100A 4 80A 3 60A 2 40A 1 20A IB=0 3 12 VCE(V) 6 9 此区域中VCEVBE,集电结正偏,集电极电流不再受基极电流的控制,VCE0.3V,称为饱和区。 IC(mA )

  15. 100A 4 80A 3 60A 2 40A 1 20A IB=0 3 12 VCE(V) 6 9 IC(mA ) 此区域中 : IB=0,IC=ICEO,VBE< 死区电压,称为截止区。

  16. 输出特性三个区域的特点: • 放大区:发射结正偏,集电结反偏。 • IC=IB , 且 IC=IB (2) 饱和区:发射结正偏,集电结正偏。 即:VCEVBE,IB>IC,VCE0.3V (3) 截止区:VBE< 死区电压, IB=0 , IC=ICEO0 注意:结------PN结; 极------电极; 集------收集!!!

  17. 1. 电流放大倍数和 四、主要参数 三极管发射极是输入输出的公共点,为共射接法,相应地还有共基、共集接法。 共射直流电流放大倍数: 工作于动态的三极管,真正的信号是叠加在直流上的交流信号。基极电流的变化量为IB,相应的集电极电流变化为IC,则交流电流放大倍数为:

  18. 因为直流电流放大倍数与交流电流放大倍数非常接近,一般作近似处理: = 例:VCE=6V的前提下:IB = 40 A时 IC =1.5 mA; IB = 60 A时IC =2.3mA,则

  19. ICBO A 2.集-基极反向截止电流ICBO ICBO是集电结反偏时,由少子的漂移形成的反向电流,受温度的变化影响较大。

  20.  IBE ICBO IBE 3. 穿透电流ICEO ICEO= IBE+ICBO=( 1+ )ICBO 集电结反偏有ICBO C ICEO受温度影响大,当温度上升时,ICEO增加很快,则IC也相应增加。三极管的温度特性较差。 N B P N 根据放大关系,由于IBE的存在,必有电流IBE。 E ICBO进入N区,形成IBE。

  21. 4.集电极最大电流ICM 集电极电流IC上升会导致三极管的值下降,当值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为ICM。 5.集-射极反向击穿电压 当集---射极之间的电压VCE超过一定的数值时,三极管就会被击穿。手册上给出的数值是25C、基极开路时的击穿电压V(BR)CEO。

  22. IC ICM VCE V(BR)CEO 6. 集电极最大允许耗散功率PCM 安全工作区 • 集电极电流IC • 流过三极管, • 所发生的功率 为: ICVCE=PCM PC =ICVCE • 必定导致结温 • 上升,所以PC • 有限制。 PCPCM

  23. 五、三极管的测试与应用

  24. 1、利用指针式万用表R×1k档或R×100Ω档判别三极管的极性1、利用指针式万用表R×1k档或R×100Ω档判别三极管的极性 • 2、利用指针式万用表R×1k档估测三极管的穿透电流 • 3、利用指针式万用表R×1k档估测三极管的电流放大倍数

  25. 双极型晶体三极管基础知识小结 1.三极管工作时,有两种载流子参与导电,称为双极型晶体管。 2.三极管是一种电流控制型的器件,改变基极电流就可以控制集电极电流。 3.三极管的特性可用输入特性曲线和输出特性曲线来描述。 4.三极管有三个工作区:饱和区、放大区和截止区。

  26. 例:有两个晶体管分别接在放大电路中,测得它们的管脚电位如下表所示:试判断管子类型。例:有两个晶体管分别接在放大电路中,测得它们的管脚电位如下表所示:试判断管子类型。 解:因为三极管处于放大状态,所以

  27. 场效应管----单极型晶体三极管* N沟道 增强型 P沟道 绝缘栅场效应管 N沟道 耗尽型 场效应管 P沟道 N沟道 结型场效应管 P沟道 三极管是电流控制元件,多数载流子和少数载流子(热稳定性较差)都参与运行,所以被称为双极型器件。 场效应管是电压控制元件,只有多子参与导电,输入阻抗高,热稳定性好。

  28. G S D D N N G P S 一、 绝缘栅场效应管(MOS管) (一)结构和电路符号 金属铝 两个N区 SiO2绝缘层 P型基底 导电沟道 N沟道增强型

  29. G S D D N N G P S N 沟道耗尽型 预埋了导电沟道

  30. G G S D S D D D P P P P G G N N S S P 沟道增强型 P 沟道耗尽型 预埋了导电沟道

  31. UDS UGS ID=0 S D G N N D-S 间相当于两个反接的PN结 P (二)MOS管的工作原理 以N 沟道增强型为例 UGS=0时 对应截止区

  32. UDS UGS S D G N N P UGS足够大时(UGS>UT)将P区少子电子聚集到P区表面,形成导电沟道,如果此时加有漏源电压,就可以形成漏极电流id。 UGS>0时 感应出电子 UT称为阈值电压(开启电压)

  33. UDS UGS S D G N N P UGS较小时,导电沟道相当于电阻将D-S连接起来,UGS越大此电阻越小。

  34. (三)增强型N沟道MOS管的特性曲线 转移特性曲线 输出特性曲线 iD=f(uGS)uDS=常数 UT(VT)

  35. 一个重要参数——跨导gm gm=iD/uGSuDS=const gm的大小反映了栅源电压对漏极电流的控制作用。 在转移特性曲线上, gm为曲线的斜率。 在输出特性曲线上也可求出gm。

  36. N沟道增强型MOS管的基本特性 uGS< UT,管子截止 uGS>UT,管子导通 uGS越大,沟道越宽,在相同的漏源电压uDS作用下,漏极电流ID越大

  37. ID ID UGS>0 UGS=0 UGS<0 UGS 0 U DS 0 VT (四)耗尽型N沟道MOS管的特性曲线 耗尽型的MOS管UGS=0时就有导电沟道,加反向电压才能夹断。 转移特性曲线 输出特性曲线

  38. N沟道耗尽型MOS管的特点 当uGS=0时,就有沟道,加入uDS,就有iD。 当uGS>0时,沟道增宽,iD进一步增加。 当uGS<0时,沟道变窄,iD减小。

  39. 二、结型场效应管(J-FET)

  40. 与双极型晶体管的比较 • 1、只有多子参与导电,受温度影响较小(热稳定性较好),抗辐射能力较强。 • 2、结型场效应管工作时PN结必须反偏、MOS管则由于栅极被绝缘,故场效应管的输入阻抗大大高于三极管。 • 3、集成度高。 • 4、使用注意事项。

  41. 本次课内容 三极管的结构、分类 三极管的电流分配、电流放大作用 三极管的三种工作状态及各自特点 三极管的伏安特性、主要参数及安全工作区域 用指针式万用表对三极管极性、穿透电流、电流放大倍数等进行的估测 单极型晶体三极管及其特点 双极型晶体管与单极型晶体管的比较

  42. 作业: P.59. 2-1 2-2 2-3 2-16 三极管的简易测试小结

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