三极管特性曲线市公开课金奖市赛课一等奖课件.pptx

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,*,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,*,1,1-5-3 晶体三极管伏安特性曲线,晶体管伏安特性曲线是描述三极管各端电流与两个,PN,结外加电压之间关系一个形式，其特点是能直观，全面地反应晶体管电气性能外部特性。,晶体管特性曲线普通用试验办法描绘或专用仪器（如晶体管图示仪）测量得到。,晶体三极管为三端器件，在电路中要构成四端网络，它每对端子都有两个变量（,端口电压和电流,），因此要在平面坐标上表示晶体三极管伏安特性，就必须采用两组曲线簇，我们最常采用是,输入特性曲线簇,和,输出特性曲线簇。,第1页,第1页,2,输入特性是指三极管输入回路中，加在基极和发射极电压,U,BE,与由它所产生基极电流,I,B,之间关系。,（,1）,U,CE,=0,时相称于集电极与发射极短路，此时，,I,B,和,U,BE,关系就是发射结和集电结两个正向二极管并联伏安特性。,由于此时,J,E,和,J,C,均正偏，,I,B,是发射区和集电区别别向基区扩散电子电流之和。,一、输入特性曲线,第2页,第2页,3,输入特性曲线簇,第3页,第3页,4,（,2）U,CE,1V 即：给集电结加上固定反向电压，集电结吸引力加强！使得从发射区进入基区电子绝大部分流向集电极形成I,c,。,同时，在相同U,BE,值条件下，流向基极电流,I,B,减小，即特性曲线右移，,总之，晶体管输入特性曲线与二极管正向特性相同，由于b、e间是正向偏置PN结（放大模式下）,第4页,第4页,5,1.3.4,特性曲线,I,C,m,A,A,V,V,U,CE,U,BE,R,B,I,B,E,C,E,B,试验线路,第5页,第5页,6,一、,输入特性,U,CE,1V,I,B,(,A),U,BE,(V),20,40,60,80,0.4,0.8,工作压降：硅管,U,BE,0.60.7V,锗管,U,BE,0.20.3V。,U,CE,=0V,U,CE,=0.5V,死区电压，硅管0.5V，锗管0.2V。,第6页,第6页,7,二、输出特性曲线,输出特性通常是指在一定基极电流IB控制下，三极管集电极与发射极之间电压UCE同集电极电流Ic关系。,现在我们所见是共射输出特性曲线表示以IB为参变量时，Ic和UCE间关系：,即 Ic=f(UCE)|IB=常数,实测输出特性曲线如图所表示：依据外加电压不同，整个曲线可划分为四个区：,放大区、截止区、饱和区、击穿区,第7页,第7页,8,二、,输出特性,I,C,(,m,A ),1,2,3,4,U,CE,(V),3,6,9,12,I,B,=0,20,A,40,A,60,A,80,A,100,A,此区域满足,I,C,=,I,B,称为线性区（放大区）。,当,U,CE,不小于一定数值时，,I,C,只与,I,B,相关，,I,C,=,I,B,。,第8页,第8页,9,I,C,(,m,A ),1,2,3,4,U,CE,(V),3,6,9,12,I,B,=0,20,A,40,A,60,A,80,A,100,A,此区域中,U,CE,U,BE,集电结正偏，,I,B,I,C,，,U,CE,0.3V称为饱和区。,第9页,第9页,10,I,C,(,m,A ),1,2,3,4,U,CE,(V),3,6,9,12,I,B,=0,20,A,40,A,60,A,80,A,100,A,此区域中,:,I,B,=0,I,C,=,I,CEO,U,BE,I,C,，,U,CE,0.3V,(3)截止区：,U,BE,死区电压，,I,B,=0，,I,C,=,I,CEO,0,第12页,第12页,13,1、截止区：,晶体管工作在截止模式下，有：,U,BE,0.7V，U,BC,0.7V,U,BC,I,B,；,伴随U,CE,增长，曲线有些上翘。,此时:,I,c,I,B,，管子在放大区含有很强电流放大作用。,第14页,第14页,15,结论：,在放大区，,U,BE,0.7V，U,BC,I,B,，含有很强电流放大作用！,第15页,第15页,16,3、饱和区：,晶体管工作在饱和模式下：,UBE0.7V，UBC0，即：Je、Jc均正偏。,特点：曲线簇靠近纵轴附近，各条曲线上升部分十分密集，几乎重合在一起，能够看出：,当 IB 改变时，Ic 基本上不会随之而改变。,晶体管饱和程度将因IB和Ic数值不同而改变，,第16页,第16页,17,普通要求：,当,U,CE,=U,BE,时状态为,临界饱和,（,V,CB,=0）,当,U,CE,U,BE,时状态为,过饱和,；,饱和时,U,CE,用,U,CES,表示，三极管深度饱和时,U,CES,很小，普通小功率管,U,CES,0.3V,，而锗管,U,CES,0.1V,，比硅管还要小。,第17页,第17页,18,4、击穿区,伴随U,CE,增大，加在,J,E,上反向偏置电压,U,CB,相应增大。,当U,CE,增大到一定值时，集电结就会发生反向击穿，造成集电极电流,Ic剧增，这一特性表现在输出特性图上则为击穿区域。,造成击穿原因：,由于集电结是轻掺杂，产生反向击穿主要是雪崩击穿，击穿电压较大。除此之外，在基区宽度很小三极管中，还会发生特有穿通击穿，即：当U,CE,增大时，,U,CB,相应增大，造成集电结,Jc阻挡层宽度增宽，直到集电结与发射结相遇，基区消失，这时发射区多子电子将直接受集电结电场作用，引起集电极电流快速增大，呈现类似击穿现象。,三极管反向击穿主要表现为集电结雪崩击穿。,第18页,第18页,19,5、晶体管三极管工作特点下列：,（,1）为了在放大模式信号时不产生明显失真，三极管应当工作在输入特性线性部分，并且始终工作在输出特性放大区，任何时候都不能工作在截止区和饱和区。,（2）为了确保三极管工作在放大区，在构成放大电路时，外加电源极性应使三有管发射结处于正向偏置状态，集电结则处于反向偏置状态。,第19页,第19页,20,（,3）即使三极管工作在放大区，由于其输入，输出特性并不完全抱负（表现为曲线而非直线），因此放大后波形仍有一定程度非线性失真。,（4）由于三极管是一个非线性元件，其各项参数（如、r,be,等）都不是常数，因此在分析三极管构成放大电路时，不能简朴地采用线性电路分析办法。而放大电路基本分析办法是图解法和微变等效电路（小信号电路分析）法。,第20页,第20页,21,三、温度对晶体管特性影响,由于三极管也是由半导体材料构成，和二极管同样，温度对晶体管特性有着不容忽略影响。表现在下列三个方面：,1、温度对U,BE,影响：输入特性曲线随温度升高向,左,移，这样在,I,B,不变时，,U,BE,将减小。,U,BE,随温度改变规律与二极管正向导通电压同样，即：温度每升高,1，U,BE,减小,22.5mV。,2、温度对I,CBO,影响：,I,CBO,是集电结反向饱和电流，它随温度改变规律是：温度每升高,10，I,CBO,约增大一倍。,第21页,第21页,22,3、温度对影响：晶体管电流放大系数随温度升高而增大，改变规律是：每升高1，值增大0.51%。,在输出特性曲线上，曲线间距离随温度升高而增大。,总之：温度对U,BE,、,I,CBO,和,影响反应在管子上集电极电流 Ic上，它们都是使 Ic随温度升高而增大，这样造成后果将在后面放大电路稳定及反馈中详细讨论。,第22页,第22页,23,四、三极管开关工作特性：,（轮流工作在饱和模式和截止模式下）,三极管开关特性在数字电路中用得非常广泛，是数电路中最基本开关元件，通常不是工作在饱和区就是工作在截止区，而放大区只是出现在三极管由饱和区变为截止或由截止变为饱和过渡过程中，是瞬间即逝，,因此对开关管，我们要尤其注意其开关条件和它在开关状态下工作特点。（重点在结论）,第23页,第23页,24,如右图电路中：,当U,I,=0时，晶体管截止,当U,I,=3V时，晶体管饱和导通。,I,B,I,C,第24页,第24页,25,饱和导通条件及饱和时特点：,条件：三极管临界饱和时,U,CE,=U,CES,Ic=I,CS,I,B,=I,BS,由上面电路知：,其中U,CES,很小！,第25页,第25页,26,在工作中，若三极管基极电流,I,B,不小于临界饱和时,I,BS,，则晶体管,T导通，即,当:时，T 导通,特点：由输入和输出特性知：对硅管来说，饱和导通后，,U,BE,=U,BES,=0.7V，U,CE,=U,CES,0.3V，,如同闭合开关。,第26页,第26页,27,截止条件及截止时特点：,条件：,U,BE,U,ON,=0.5V,，,V,ON,为硅管发射结死区电压。,由三极管输入特性知道，当U,BE,0.5V时，管子基本上截止，因此，在数字电路分析估算中，常把U,BE,U,(BR)CEO,（,3）集电极最大允许功率损耗P,CM,：,P,CM,=I,c,U,CE,P,CM,决定于管子允许温升，管子在使用时功耗不能超出,P,CM,，并且要注意散热，,Si管为150，Ge管为70即为上限温度。,第36页,第36页,37,集电极最大允许功耗,P,CM,集电极电流,I,C,流过三极管，,所发出焦耳,热为：,P,C,=,I,C,U,CE,必定造成结温,上升，因此,P,C,有限制。,P,C,P,CM,I,C,U,CE,I,C,U,CE,=,P,CM,I,CM,U,(BR)CEO,安全工作区,第37页,第37页,38,六、晶体三极管应用,作为三端器件晶体三极管是伏安特性为非线性有源器件，工作在放大区时含有正向受控作用，等效为一个受控电流源，而工作在饱和区和截止区时含有可控开关特性。这种非线性和可控性（正向受控和可控开关）是实现众多功效电路基础，或者说，众多应用电路都是以三极管为关键，配以适当管外电路构成。,利用三极管构成电路能够有：,放大电路、电流源、跨导线性电路、有源电阻、可控开关等。,第38页,第38页,39,例：,=50，,U,SC,=12V，,R,B,=70k，,R,C,=6k,当,U,SB,=,-2V,，,2V，5V时，,晶体管静态工作点,Q,位,于哪个区？,当,U,SB,=-2V时：,I,C,U,CE,I,B,U,SC,R,B,U,SB,C,B,E,R,C,U,BE,I,B,=0，,I,C,=,0,I,C,最大饱和电流：,Q,位于截止区,第39页,第39页,40,例：,=50，,U,SC,=12V，,R,B,=70k，,R,C,=6k,当,U,SB,=-2V，,2V,，,5V时，,晶体管静态工作点,Q,位,于哪个区？,I,C,I,C,max,(=2mA),，,Q,位于放大区,。,I,C,U,CE,I,B,U,SC,R,B,U,SB,C,B,E,R,C,U,BE,U,SB,=2V时：,第40页,第40页,41,U,SB,=5V时:,例：,=50，,U,SC,=12V，,R,B,=70k，,R,C,=6k,当,U,SB,=-2V，2V，,5V,时，,晶体管静态工作点,Q,位,于哪个区？,I,C,U,CE,I,B,U,SC,R,B,U,SB,C,B,E,R,C,U,BE,Q,位于饱和区，此时,I,C,和,I,B,已不是 倍关系。,第41页,第41页,42,七、三极管等效电路模型,我们将在放大电路分析中再讲，以免重复。,第42页,第42页,