位置:51电子网 » 技术资料 » IC/元器件

半导体三极管属性

发布时间:2011/8/31 10:44:44 访问次数:4341


  (一)什么是半导体三极管?它在结构上有何特点?      W86C452AP 
    半导体三极管亦称晶体三极管,通常简称为晶体管或三极管。
    晶体三极管(简称晶体管)是放大电路的核心元件。晶体管的出现,给电子技术的应用开辟了更宽广的道路。常见的几种晶体管的外形如图2-22所示。

            
    部分常见晶体三极管的实物图如图2-23所示。

          
    
    三极管的基本结构是由两个PN结构成的。按PN结组合方式的不同,三极管可分为NPN型和PNP型两种,其结构示意图和符号如图2-24所示。
    三极管有三个导电区,即发射区、集电区和基区。发射区掺杂浓度较高,其作用是发射载流子;集电区掺杂浓度低于发射区,其作用是收集载流子;基区掺杂浓度很低,且比发射区、集电区溥得多,起控制载流子的作用。发射区与基区之间形成的PN结称为发射结,、集电区与基区之间形成的PN结称为集电结。从相应的三个区引出的电极分别称为发射极E、集电极C和基极B。

              


    根据半导体材料不同,三极管有硅管和锗管之分。目前我国生产的硅管大多为NPN型,锗管大多为PNP型。由于硅三极管的温度特性较好,应用也较多。对于PNP型三极管,其工作原理与NPN型三极管相似,不同之处仅在于使用时,工作电源的极性相反而已。

  (三)三极管的电流是如何分配的?        W91312   
    在图2-25所示的实验电路中,电源UBB使发射结承受正向偏置电压,电源UCC大于UBB,使集电结承受反向偏置电压。当改变基极电阻RB时,不仅基极电流IB发生变化,集电极电流Ic和发射极电流IE也随着有较大的变化。实验测得的数据如表2-2所示。

                                         

   

    由表中数据可得知IB、IC、IE有如下关系:
    三个极的电流始终符合基尔霍夫定律,即
                                    IE =IC+IB
且IB与IE、IC相比小得多,因而IE≈IC

  (四)什么是三极管的电流放大系数?
    三极管的主要特点是具有电流放大功能。
    ①如增大时,IC按比例相应增大。从表2-2中第三列和第四列的数据可以得到证明:
                    IC3/IB3=2.35/0.04=58.5
                    IC4/IB4=3.54/0.06=59
    ②基极电流较小的变化量△IB,可以引起集电极电流较大的变化量△IC,两者变化量在一定范围内保持比例关系,即
                             β=△IC/△IB

β称为三极管的电流放大系数,它反映了IB对IC的控制能力,把这种控制能力称做三极管的电流放大作用。
    三极管各极电流的分配和它的电流放大作用,是由内部载流子的运动规律决定的。由图2-26可知,电源UBB使发射结正偏,发射区内的多数载流子不断越过发射结注入基区,从而形成电子电流,外电路就是发射极电流IE。由于基区很薄,空穴浓度又很低,注入基区的电子大部分扩散到集电结附近,只有少数电子与基区的空穴复合。电源UBB从基区抽走电子来补充空穴,从而形成了基极电流IB。电源UCC使集电结反偏,保证了结电场对注入基区电子的加速作用,使电子越过集电结,被集电极收集而形成集电极电流IC

                   
    综上所述,三极管起到放大作用所必须具备的外部条件是:发射结正向偏置,集电结反向偏置。而电流的分配关系则由三极管内部结构所决定。
 

  (五)三极管的输入特性曲线是什么?      WD1014-CL     
    三极管的特性曲线反映了三极管各极电压与电流之间的关系,是分析三极管有关电路的重要依据。最常用的是共发射极接法时的
输入特性曲线和输出特性曲线。特性曲线可用晶体管图示仪直观地显示出来,也可用实验屯路进行测绘。
    输入特性曲线是当集电极与发射极之间的电压UCE保持不变时,基极电流与基、射极间电压之间的关系,即
                                        IB=f(UBE)
其特性曲线如图2-27所示。
    当UCE≥1V时,三极管处于放大状态,基极电流的变化主要受UBE的控制,而UCE对IB的影响则很小,所以,UCE≥1V以后的输入特
性基本上是重合的。

                       
    三极管的输入特性和二极管的伏安特性相似,也有一段死区,硅管的死区电压约为0.5V,锗管的死区电压约为0.2V。当发射结外
加电压大于死区电压时,三极管才完全进入放大状态。在正常工作情况下,硅管发射结的正向压降约为0.7V,锗管发射结的正向压降
约为0.3V。

  (六)三极管的输出特性曲线是什么?
    输出特性是指当基极电流IB为常数时,集电极电流IC同集、射极电压UCE的关系曲线,即
                               IC=f(UCE)
IB的取值不同,可得出不同的特性曲线,所以,三极管的输出特性是一簇曲线,如图2-28所示。对应于三极管的三种工作状态,可将
输出特性分为三个区,即截止区、放大区和饱和区。

                    

  (1)截止区
    IB=0的曲线下面的区域为截止区。在此区域内,IC=ICEO≈0,集电极与发射极间截止区呈现高阻状态,相当于一个断开的开关。为了使三极管可靠截止,通常给发射结加上反向偏置电压,所以,三极管处于截止状态的工作条件是发射结、集电结均处于反向偏置。
    (2)放大区
    输出特性曲线近于水平且间距较均匀的部分称为放大区.在放大区,IC的变化仅取决于IB的变化,而与UCE的变化几乎无关,呈现恒流特性,即βIB。三极管处于放大状态时,发射结处于正向偏置,集电结处于反向偏置。
    (3)饱和区
    特性曲线上升段拐点连接线左侧区域称为饱和区。这一区域包括了所有各个IB值下的输出特性曲线的起始部分。由图2-25所示的实验电路可知,三极管集、射极电压UCE=UCC-ICRC,或IC=UCC-UCE/RC。当UCE很小时,Ic≈UCC/RC,此后即使IB再增大,IC也不再增大,即IC不再受IB的控制,三极管进入饱和状态。
    三极管处于饱和时的集电极电流称为饱和电流,用ICS表示;饱和时集射极电压称为饱和压降,用UCES表示。UCES很小,硅管约为0.3V,锗管约为0.1V,一般认为UCES≈0,集、射极间相当于一个接通的开关。
    三极管饱和的条件是发射结、集电结均正向偏置。
    放大区、截止区和饱和区都是三极管的正常工作区。三极管作放大使用时,工作在放大区。三极管作开关使用时,工作在饱和区和截止区。

   (七)三极管的主要参数有哪些?
    (1)电流放大系数β
    三极管的电流放大系数有静态电流放大系数和动态电流放大系数。
    三极管接成共发射极电路,当输入信号为零时,集电极电流Ic与基极电流IB的比值,称为静态(直流)电流放大系数,即
                                    β=IC/IB
    当输入信号不为零时,在保持UCE不变的情况下,集电极电流的变化量△IC与基极电流的变化量△IB的比值,称为动态(交流)电流放大系数,即
                                    β=△IC/△IB
    β与β具有不同的含义,但在输出特性的线性区,两者数值较为接近,一般不作严格区分。常用的小功率三极管,β值约在30~200之间,大功率管的β值较小。β值太小时,三极管的放大能力差,β值太大时,三极管的热稳定性能差。通常以100左右为宜。
  (2)穿透电流ICEO
    当基极开路,集电结处于反向偏置,发射结处于正向偏置的条件下,集电极与发射极之间的反向漏电流称为穿透电流,用ICEO表示。ICEO受温度影响很大,当温度上升时,ICEO增加得很快。选用三极管时,ICEO应尽可能小些。
    (3)集电极最大允许电流ICM
    集电极电流IC超过一定值时,三极管的卢值下降。对应的集电极电流,称为集电极最大允许电流ICM。
    (4)集电极最大允许耗散功率PCM
    集电极电流通过集电结时,产生的功率损耗使集电结温度升高,当结温超过一定数值后,将导致三极管性能变坏,甚至烧毁。为使三极管的结温不超过允许值,规定了集电极最大允许耗散功率PCM。PCM与IC和UCE的关系为  
                                      PCM=ICUCE


根据上式,可在输出特性曲线上做出一条PCM曲线,如图2-29所示。曲线右侧区域为过损耗区,曲线左侧的区域为安全工作区。
    (5)反向击穿电压U(BR)CEO
    基极开路时,集电极与发射极之间的最大允许电压称为反向击穿电压U(BR)CEO实际值超过此值将会导致三极管的击穿而损坏。
    三极管还有其他参数,使用时,可根据需要查阅器件手册。

                     


  

 

http://smhdz.51dzw.com


  (一)什么是半导体三极管?它在结构上有何特点?      W86C452AP 
    半导体三极管亦称晶体三极管,通常简称为晶体管或三极管。
    晶体三极管(简称晶体管)是放大电路的核心元件。晶体管的出现,给电子技术的应用开辟了更宽广的道路。常见的几种晶体管的外形如图2-22所示。

            
    部分常见晶体三极管的实物图如图2-23所示。

          
    
    三极管的基本结构是由两个PN结构成的。按PN结组合方式的不同,三极管可分为NPN型和PNP型两种,其结构示意图和符号如图2-24所示。
    三极管有三个导电区,即发射区、集电区和基区。发射区掺杂浓度较高,其作用是发射载流子;集电区掺杂浓度低于发射区,其作用是收集载流子;基区掺杂浓度很低,且比发射区、集电区溥得多,起控制载流子的作用。发射区与基区之间形成的PN结称为发射结,、集电区与基区之间形成的PN结称为集电结。从相应的三个区引出的电极分别称为发射极E、集电极C和基极B。

              


    根据半导体材料不同,三极管有硅管和锗管之分。目前我国生产的硅管大多为NPN型,锗管大多为PNP型。由于硅三极管的温度特性较好,应用也较多。对于PNP型三极管,其工作原理与NPN型三极管相似,不同之处仅在于使用时,工作电源的极性相反而已。

  (三)三极管的电流是如何分配的?        W91312   
    在图2-25所示的实验电路中,电源UBB使发射结承受正向偏置电压,电源UCC大于UBB,使集电结承受反向偏置电压。当改变基极电阻RB时,不仅基极电流IB发生变化,集电极电流Ic和发射极电流IE也随着有较大的变化。实验测得的数据如表2-2所示。

                                         

   

    由表中数据可得知IB、IC、IE有如下关系:
    三个极的电流始终符合基尔霍夫定律,即
                                    IE =IC+IB
且IB与IE、IC相比小得多,因而IE≈IC

  (四)什么是三极管的电流放大系数?
    三极管的主要特点是具有电流放大功能。
    ①如增大时,IC按比例相应增大。从表2-2中第三列和第四列的数据可以得到证明:
                    IC3/IB3=2.35/0.04=58.5
                    IC4/IB4=3.54/0.06=59
    ②基极电流较小的变化量△IB,可以引起集电极电流较大的变化量△IC,两者变化量在一定范围内保持比例关系,即
                             β=△IC/△IB

β称为三极管的电流放大系数,它反映了IB对IC的控制能力,把这种控制能力称做三极管的电流放大作用。
    三极管各极电流的分配和它的电流放大作用,是由内部载流子的运动规律决定的。由图2-26可知,电源UBB使发射结正偏,发射区内的多数载流子不断越过发射结注入基区,从而形成电子电流,外电路就是发射极电流IE。由于基区很薄,空穴浓度又很低,注入基区的电子大部分扩散到集电结附近,只有少数电子与基区的空穴复合。电源UBB从基区抽走电子来补充空穴,从而形成了基极电流IB。电源UCC使集电结反偏,保证了结电场对注入基区电子的加速作用,使电子越过集电结,被集电极收集而形成集电极电流IC

                   
    综上所述,三极管起到放大作用所必须具备的外部条件是:发射结正向偏置,集电结反向偏置。而电流的分配关系则由三极管内部结构所决定。
 

  (五)三极管的输入特性曲线是什么?      WD1014-CL     
    三极管的特性曲线反映了三极管各极电压与电流之间的关系,是分析三极管有关电路的重要依据。最常用的是共发射极接法时的
输入特性曲线和输出特性曲线。特性曲线可用晶体管图示仪直观地显示出来,也可用实验屯路进行测绘。
    输入特性曲线是当集电极与发射极之间的电压UCE保持不变时,基极电流与基、射极间电压之间的关系,即
                                        IB=f(UBE)
其特性曲线如图2-27所示。
    当UCE≥1V时,三极管处于放大状态,基极电流的变化主要受UBE的控制,而UCE对IB的影响则很小,所以,UCE≥1V以后的输入特
性基本上是重合的。

                       
    三极管的输入特性和二极管的伏安特性相似,也有一段死区,硅管的死区电压约为0.5V,锗管的死区电压约为0.2V。当发射结外
加电压大于死区电压时,三极管才完全进入放大状态。在正常工作情况下,硅管发射结的正向压降约为0.7V,锗管发射结的正向压降
约为0.3V。

  (六)三极管的输出特性曲线是什么?
    输出特性是指当基极电流IB为常数时,集电极电流IC同集、射极电压UCE的关系曲线,即
                               IC=f(UCE)
IB的取值不同,可得出不同的特性曲线,所以,三极管的输出特性是一簇曲线,如图2-28所示。对应于三极管的三种工作状态,可将
输出特性分为三个区,即截止区、放大区和饱和区。

                    

  (1)截止区
    IB=0的曲线下面的区域为截止区。在此区域内,IC=ICEO≈0,集电极与发射极间截止区呈现高阻状态,相当于一个断开的开关。为了使三极管可靠截止,通常给发射结加上反向偏置电压,所以,三极管处于截止状态的工作条件是发射结、集电结均处于反向偏置。
    (2)放大区
    输出特性曲线近于水平且间距较均匀的部分称为放大区.在放大区,IC的变化仅取决于IB的变化,而与UCE的变化几乎无关,呈现恒流特性,即βIB。三极管处于放大状态时,发射结处于正向偏置,集电结处于反向偏置。
    (3)饱和区
    特性曲线上升段拐点连接线左侧区域称为饱和区。这一区域包括了所有各个IB值下的输出特性曲线的起始部分。由图2-25所示的实验电路可知,三极管集、射极电压UCE=UCC-ICRC,或IC=UCC-UCE/RC。当UCE很小时,Ic≈UCC/RC,此后即使IB再增大,IC也不再增大,即IC不再受IB的控制,三极管进入饱和状态。
    三极管处于饱和时的集电极电流称为饱和电流,用ICS表示;饱和时集射极电压称为饱和压降,用UCES表示。UCES很小,硅管约为0.3V,锗管约为0.1V,一般认为UCES≈0,集、射极间相当于一个接通的开关。
    三极管饱和的条件是发射结、集电结均正向偏置。
    放大区、截止区和饱和区都是三极管的正常工作区。三极管作放大使用时,工作在放大区。三极管作开关使用时,工作在饱和区和截止区。

   (七)三极管的主要参数有哪些?
    (1)电流放大系数β
    三极管的电流放大系数有静态电流放大系数和动态电流放大系数。
    三极管接成共发射极电路,当输入信号为零时,集电极电流Ic与基极电流IB的比值,称为静态(直流)电流放大系数,即
                                    β=IC/IB
    当输入信号不为零时,在保持UCE不变的情况下,集电极电流的变化量△IC与基极电流的变化量△IB的比值,称为动态(交流)电流放大系数,即
                                    β=△IC/△IB
    β与β具有不同的含义,但在输出特性的线性区,两者数值较为接近,一般不作严格区分。常用的小功率三极管,β值约在30~200之间,大功率管的β值较小。β值太小时,三极管的放大能力差,β值太大时,三极管的热稳定性能差。通常以100左右为宜。
  (2)穿透电流ICEO
    当基极开路,集电结处于反向偏置,发射结处于正向偏置的条件下,集电极与发射极之间的反向漏电流称为穿透电流,用ICEO表示。ICEO受温度影响很大,当温度上升时,ICEO增加得很快。选用三极管时,ICEO应尽可能小些。
    (3)集电极最大允许电流ICM
    集电极电流IC超过一定值时,三极管的卢值下降。对应的集电极电流,称为集电极最大允许电流ICM。
    (4)集电极最大允许耗散功率PCM
    集电极电流通过集电结时,产生的功率损耗使集电结温度升高,当结温超过一定数值后,将导致三极管性能变坏,甚至烧毁。为使三极管的结温不超过允许值,规定了集电极最大允许耗散功率PCM。PCM与IC和UCE的关系为  
                                      PCM=ICUCE


根据上式,可在输出特性曲线上做出一条PCM曲线,如图2-29所示。曲线右侧区域为过损耗区,曲线左侧的区域为安全工作区。
    (5)反向击穿电压U(BR)CEO
    基极开路时,集电极与发射极之间的最大允许电压称为反向击穿电压U(BR)CEO实际值超过此值将会导致三极管的击穿而损坏。
    三极管还有其他参数,使用时,可根据需要查阅器件手册。

                     


  

 

http://smhdz.51dzw.com

相关技术资料

热门点击

 

推荐技术资料

单片机版光立方的制作
    N视频: http://v.youku.comN_sh... [详细]
版权所有:51dzw.COM
深圳服务热线:13692101218  13751165337
粤ICP备09112631号-6(miitbeian.gov.cn)
公网安备44030402000607
深圳市碧威特网络技术有限公司
付款方式


 复制成功!