幻灯片-3-三极管.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,3,三极管、场效应管及其电流源电路,3.1,晶体管,三极管,3.2,场效应管,3.3,电流源电路,1,3.1,晶体,三极管,3.1.1,晶体管的结构和符号,3.1.2,晶体管电流的可控性,3.1.3,晶体管的共射输入、输出特性,3.1.4,温度对晶体管特性的影响,3.1.5,主要参数,3.1.6,复合管,2,3.1.1,三极管的结构和符号,多子浓度高,多子浓度很低，且很薄,面积大,晶体管有三个极、三个区、两个,PN,结。,小功率管,中功率管,大功率管,为什么有孔？,3,3.1.2,晶体管电流的可控性,1,、电流可控是如何实现的？,从两个独立的理想二极管一个正偏，一个反偏。来理解,.,4,2,、晶体管内部载流子传输过程,扩散运动形成发射极电流,I,E,复合运动形成基极电流,I,B,漂移运形成集电极电流,I,C,少数载流子的运动,因发射区多子浓度高使大量电子从发射区扩散到基区,因基区薄且多子浓度低，使极少数扩散到基区的电子与空穴复合,因集电区面积大，在外电场作用下大部分扩散到基区的电子漂移到集电区,基区空穴的扩散,？,5,直流电流放大系数,交流电流放大系数,为什么基极开路集电极回路会有穿透电流？,节点电流方程：,i,E,i,B,i,C,定义：,3,、,受控电流的数学表达：,受控电流：,考虑反向电流的影响：,集电结反向电流,穿透电流,6,4,、三极管的开关作用,受控电流源,7,3.1.3,晶体管的共射输入特性和输出特性,为什么,U,CE,增大曲线右移？,对于小功率晶体管，,U,CE,大于,1V,的一条输入特性曲线可以取代,U,CE,大于,1V,的所有输入特性曲线。,为什么像,PN,结的伏安特性？,为什么,U,CE,增大到一定值曲线右移就不明显了？,1,、输入特性,8,2,、输出特性,是常数吗？什么是理想三极管？什么情况下,?,对应于一个,I,B,就有一条,i,C,随,u,CE,变化的曲线。,为什么,u,CE,较小时,i,C,随,u,CE,变化很大？为什么进入放大状态曲线几乎是横轴的平行线？,饱和区,放大区,截止区,9,3,、晶体管的三个工作区域,晶体管工作在放大状态时，输出回路电流,i,C,几乎仅仅决定于输入回路电流,i,B,；即可将输出回路等效为电流,i,B,控制的电流源,i,C,。,状态,U,BE,I,C,U,CE,截止,U,on,I,CEO,V,CC,放大,U,on,i,B,u,BE,饱和,U,on,i,B,u,BE,10,3.1.4,温度对晶体管特性的影响,11,3.1.5,BJT,的主要参数,1.,电流放大系数,(2),共发射极交流电流放大系数,=,I,C,/,I,B,v,CE,=const,(,1),共发射极直流电流放大系数,=,（,I,C,I,CEO,）,/,I,B,I,C,/,I,B,v,CE,=const,当,I,CBO,和,I,CEO,很小时，,、,，可以不加区分。,12,2.,极间反向电流,(1),集电极基极间反向饱和电流,I,CBO,发射极开,路时，集电结的反向饱和电流。,(2),集电极发射极间的反向饱和电流,I,CEO,I,CEO,=,（,1+,）,I,CBO,13,(1),集电极最大允许电流,I,CM,(2),集电极最大允许功率损耗,P,CM,3.,极限参数,(,3),反向击穿电压,几个击穿电压有如下关系,V,(BR)CBO,V,(BR)CEO,V,(BR)EBO,14,4.,温度对,BJT,参数的影响,(1),温度对,I,CBO,的影响,温度每升高,10,，,I,CBO,约增加一倍。,(2),温度对,的影响,温度每升高,1,，,值约增大,0.5%1%,。,(3),温度对反向击穿电压,V,(BR)CBO,、,V,(BR)CEO,的影响,温度升高时，,V,(BR)CBO,和,V,(BR)CEO,都会有所提高。,15,3.1.6,复合管,复合管的组成：多只管子合理连接等效成一只管子。,不同类型的管子复合后，其类型决定于,T,1,管。,目的：增大,，减小前级驱动电流，改变管子的类型。,16,讨论一,1,、分别分析,u,I,=0V,、,5V,时,T,是工作在截止状态还是导通状态；,2,、已知,T,导通时的,U,BE,0.7V,，若当,u,I,=5V,，则,在什么范围内,T,处于放大状态，在什么范围内,T,处于饱和状态？,通过,u,BE,是否大于,U,on,判断管子是否导通。,临界饱和时的,17,讨论二,由图示特性求出,P,CM,、,I,CM,、,U,（,BR,）,CEO,、,。,2.7,i,C,u,CE,=1V,时的,i,C,就是,I,CM,U,（,BR,）,CEO,18,3.2,场效应管,FET,3.2.1,场效应管分类和特点,3.2.2,绝缘栅场效应管,MOS,3.2.3,结型场效应管,JFET,3.2.4 FET,主要参数,19,P,沟道,耗尽型,P,沟道,P,沟道,N,沟道,增强型,N,沟道,N,沟道,（耗尽型）,FET,场效应管,JFET,结型,MOSFET,绝缘栅型,耗尽型,：场效应管没有加偏置电压时，就有导电沟道存在,增强型,：场效应管没有加偏置电压时，没有导电沟道,1.,场效应管的分类：,3.2.1,场效应管分类和特点,20,3.2.2,绝缘栅场效应管,MOS,SiO,2,绝缘层,衬底,耗尽层,空穴,高参杂,1,、,ENMOS,的结构与符号,符号,栅极,源极,漏极,衬底,符号中的箭头方向表示什么？,21,2,、,ENMOS,的工作原理,在预夹断处：,v,GD,=,v,GS,-,v,DS,=,V,T,在预夹断处：,v,DS,=,v,GS,-,V,T,栅,-,源电压对导电沟道宽度的控制作用,漏,-,源电压对导电沟道宽度的影响作用,22,3,、,受控电流方程及,V,-,I,特性曲线,是,v,GS,2,V,T,时的,i,D,1,）饱和电流（恒流区）,K,n,为电导常数，单位：,mA/V,2,2,）转移特性,3,）输出特性,为什么必须用转移特性描述,V,GS,对,i,D,的控制作用？,23,4,、,DNMOS,的工作原理及,特性曲线,1,）,DNMOS,结构与符号,2,）转移特性,3,）输出特性,夹断电压,24,3.2.3,结型场效应管,JFET,1,、结构 与符号,符号,导电沟道,源极,栅极,漏极,结构示意图,场效应管有三个极：源极（,s,）,、栅极（,g,）、漏极（,d,），对应于晶体管的,e,、,b,、,c,；有,三个工作区域：截止区、恒流区、可变电阻区，对应于三极管的截止区、放大区和饱和区。,25,2,、,DNJFET,的工作原理,在预夹断处：,v,GD,=,v,GS,-,v,DS,=,V,P,在预夹断处：,v,DS,=,v,GS,-,V,P,26,3,、受控电流方程,A.,转移特性,4,、,V,-,I,特性曲线,是,v,GS,0,时的,i,D,K,n,为电导常数，单位：,mA/V,2,27,g-s,电压控制,d-s,的等效电阻,B.,输出特性,预夹断轨迹，,u,GD,U,GS,（,off,）,可变电阻区,恒,流,区,i,D,几乎仅决定于,u,GS,击,穿,区,夹断区（截止区）,夹断电压,I,DSS,i,D,不同型号的管子,U,GS,（,off,）,、,I,DSS,将不同。,低频跨导：,28,讨论一,在合适的外加电压下，每只管子的电流都有合适的通路，才能组成复合管。,判断下列各图是否能组成复合管,29,3.2.4,FET,的主要参数,一、直流参数,1,、开启电压,V,T,（增强型参数）,2,、夹断电压,V,P,（耗尽型参数）,3,、饱和漏电流,I,DSS,（耗尽型参数）,4,、直流输入电阻,R,GS,（,10,9,10,15,）,二、交流参数,1,、输出电阻,r,ds,30,三、极限参数,1,、最大漏极电流,I,DM,2,、最大耗散功率,P,DM,3,、最大漏源电压,V,（,BR,）,DS,4,、最大栅源电压,V,（,BR,）,GS,二、交流参数,2,、低频互导,g,m,31,3.3,电流源电路,3.3.1 BJT,电流源电路,3.3.2 FET,电流源,1,、镜像电流源,2,、微电流源,3,、组合电流源,1,、,JFET,电流源,2,、,MOSFET,镜像电流源,3,、,MOSFET,多路电流源,32,3.3.1 BJT,电流源电路,1,、镜象电流源,T,0,和 T,1,特性完全相同。,基准电流,即,0,1,，,I,CEO0,I,CEO1,代表符号,33,3,、多路电流源,2,、,微电流源,设三个集电区的面积分别为,S,0,、,S,1,、,S,2,，则,34,3.3.2 FET,电流源电路,2,、镜象电流源,1,、,JFET,电流源,35,3,、多路电流源,36,