半导体三极管的电流分配与控制
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三极管的电流分配和放大作用三极管是一种半导体器件,常用于放大电路中。
它由三个不同掺杂程度的半导体区域组成,分别是发射极(Emitter)、基极(Base)和集电极(Collector)。
通过控制基极电流的大小,可以实现对集电极电流的放大。
三极管的电流分配是指输入电流和输出电流之间的关系。
根据三极管的结构特性,当电流通过基极-发射极(Base-Emitter)区域时,会存在由载流子(电子或空穴)组成的电流。
这些载流子会在基极和集电极之间形成一个电流放大作用。
具体来说,当基极电流增加时,由于三极管放大作用,集电极电流也会相应增加。
在晶体管功能电路中,晶体管很重要的一个应用是作为放大器。
三极管放大器是利用晶体管的放大作用来放大电流和电压的设备。
具体来说,当输入信号通过基极-发射极之间的电流控制之后,集电极电流会根据三极管的放大倍数(即集电极电流和基极电流的比值)进行放大。
通过适当的电路设计和控制,可以实现对输入信号的放大,从而使输出信号的幅度增大。
三极管放大器的工作过程可以通过分析基极电流和集电极电流之间的关系来理解。
基极电流通过三极管的放大作用进一步放大,形成集电极电流。
当输入信号的幅度较小时,三极管的放大倍数较高,集电极电流的变化较大,即可以实现较大幅度的电流放大。
然而,当输入信号的幅度较大时,三极管的放大倍数会减小,集电极电流的变化幅度也会减小,即电流放大效果会减弱。
这是因为三极管的电流放大作用是非线性的,随着基极电流的增大,其收敛变化趋势会逐渐平稳。
综上所述,三极管的电流分配和放大作用在电子领域有着重要的应用。
通过合理的电路设计和控制,可以实现对输入信号的放大,从而满足电子设备对信号放大的需求。
在实际应用中,需要根据具体需求选择合适的电流分配和放大方式,以达到最佳的放大效果。
半导体三极管及放大电路基础知识讲解第一节学习要求第二节半导体三极管第三节共射极放大电路第四节图解分析法第五节小信号模型分析法第六节放大电路的工作点稳固问题第七节共集电极电路第八节放大电路的频率响应概述第九节本章小结第一节学习要求〔1〕把握差不多放大电路的两种差不多分析方法--图解法与微变等效电路法。
会用图解法分析电路参数对电路静态工作点的阻碍和分析波形失真等;会用微变等效电路法估算电压增益、电路输入、输出阻抗等动态指标。
〔2〕熟悉差不多放大电路的三种组态及特点;把握工作点稳固电路的工作原理。
〔3〕把握频率响应的概念。
了解共发射极电路频率特性的分析方法和上、下限截止频率的概念。
第二节半导体三极管〔BJT〕BJT是通过一定的工艺,将两个PN结结合在一起的器件,由于PN结之间的相互阻碍,使BJT表现出不同于单个 PN结的特性而具有电流放大,从而使PN结的应用发生了质的飞跃。
本节将围绕BJT什么缘故具有电流放大作用那个核心问题,讨论BJT的结构、内部载流子的运动过程以及它的特性曲线和参数。
一、BJT的结构简介BJT又常称为晶体管,它的种类专门多。
按照频率分,有高频管、低频管;按照功率分,有小、中、大功率管;按照半导体材料分,有硅管、锗管;依照结构不同,又可分成NPN型和PNP型等等。
但从它们的外形来看,BJT 都有三个电极,如图3.1所示。
图3.1是NPN型BJT的示意图。
它是由两个 PN结的三层半导体制成的。
中间是一块专门薄的P型半导体(几微米~几十微米),两边各为一块N型半导体。
从三块半导体上各自接出的一根引线确实是BJT的三个电极,它们分别叫做发射极e、基极b和集电极c,对应的每块半导体称为发射区、基区和集电区。
尽管发射区和集电区差不多上N型半导体,然而发射区比集电区掺的杂质多。
在几何尺寸上,集电区的面积比发射区的大,这从图3.1也可看到,因此它们并不是对称的。
二、BJT的电流分配与放大作用1、BJT内部载流子的传输过程BJT工作于放大状态的差不多条件:发射结正偏、集电结反偏。
《半导体三极管》教案设计邯郸市涉县职业技术教育中心张晓刚第二课时半导体三极管电流分配与放大原理一、课前提问(约10分钟)1。
请举例说出三极管在实际生活中的应用?2。
请说出三极管的内部机构原理?二、新课教学(约30分钟)三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下,通过载流子传输体现出来的。
外部条件:发射结正偏,集电结反偏.1. 内部载流子的传输过程发射区:发射载流子;集电区:收集载流子;基区:传送和控制载流子(以NPN为例)图 4 载流子的传输过程以上看出,三极管内有两种载流子(自由电子和空穴)参与导电,故称为双极型三极管,或BJT (Bipolar Junction Transistor)。
2。
电流分配关系I e=I b+I c3。
三极管的三种组态课前提问,检查学生对上节课知识的掌握能力第三学时 半导体三极管输入,输出的特性曲线 一、课前提问(约10分钟)1.请说出三极管的内部电流分配关系?2.请说出三极管的电流放大原理?二、新课教学(约30分钟)1. 输入特性曲线const V BE B CE V f i ==|)((1) 当 时,相当于发射结的正向伏安特性曲线.(2) 当 时, ,集电结已进入反偏状态,开始收集电子,基区复合减少,同样的 下, 减小,特性曲线右移。
(3) 输入特性曲线的三个部分:死区;非线性区;线性区2. 输出特性曲线v CE = 0V v CE ≥ 1VV V CE 0=V V CE 1≥V V V V BE CE CB 0>-=BE V B I 图 5 三极管的输入特性曲线图 6 三极管的输出特性曲线新授课:(约30分钟)1. 输入特性曲线2. 输出特性曲线1.课前提问(约10分钟) 2。
课堂小结(约5分钟)第四学时半导体三极管的主要参数一、课前提问(约10分钟)1。
请画出三极管的输入特性曲线?2。
请画出三极管的输出特性曲线?二、新课教学(约30分钟)三极管的参数是用来表征管子性能优劣相适应范围的,它是选用三极管的依据。
三极管工作原理图引言概述:三极管是一种常见的电子元件,广泛应用于电子电路中。
它具有非常重要的作用,可以放大电流和控制电流的流动。
本文将详细介绍三极管的工作原理图,包括三极管的结构、工作原理和应用。
一、三极管的结构1.1 发射区:发射区是三极管的主要区域,它通常由n型半导体材料构成。
发射区有两个接触点,分别是发射极和基极。
发射极是电流的输入端,基极则用于控制电流的流动。
1.2 基区:基区是三极管的中间区域,通常由p型半导体材料构成。
基区的宽度决定了三极管的放大能力,它与发射区和集电区相隔一定距离。
1.3 集电区:集电区是三极管的输出端,通常由n型半导体材料构成。
它与发射区相隔一定距离,用于控制电流的输出。
二、三极管的工作原理2.1 放大作用:当电流从发射极进入基极时,通过基区的扩散作用,将电流放大,并从集电极输出。
这种放大作用使得三极管能够在电子电路中扮演放大信号的角色。
2.2 控制作用:三极管的基极通过控制电流的大小和方向,能够控制集电极的电流流动。
通过改变基极电流,可以实现对输出电流的控制,从而实现对电路的开关控制。
2.3 双极性特性:三极管具有双极性特性,即它既可以放大正向电流,也可以放大反向电流。
这使得三极管在电子电路中具有更广泛的应用。
三、三极管的应用3.1 放大器:三极管的放大作用使得它成为放大器电路的重要组成部份。
通过合理的电路设计和三极管的工作原理,可以实现对信号的放大,满足不同应用场景的需求。
3.2 开关:三极管的控制作用使得它可以作为开关使用。
通过控制基极电流的开关状态,可以实现电路的开关控制,如调光灯、电子开关等。
3.3 振荡器:三极管还可以用于振荡器电路的设计。
通过合理的电路结构和三极管的特性,可以实现信号的产生和放大,实现振荡器的功能。
四、三极管的特性4.1 饱和区:当三极管的基极电流较大时,三极管处于饱和区。
此时,集电极电流达到最大值,三极管的放大作用最好。
4.2 放大区:当三极管的基极电流适中时,三极管处于放大区。
一、复习引入三极管是电子电路中基本的电子器件之一,在模拟电子电路中其主要作用是构成放大电路。
在数字电路中主要作用是作为电子开关。
二、新授(一)三极管的结构和分类根据不同的掺杂方式,在同一个硅片上制造出三个掺杂区域,并形成两个PN结,三个区引出三个电极,就构成三极管。
采用平面工艺制成的NPN型硅材料三极管的结构示意图如图1(a)所示。
位于中间的P区称为基区,它很薄且掺杂浓度很低,位于上层的N区是发射区,掺杂浓度最高;位于下层的N区是集电区,因而集电结面积很大。
显然,集电区和发射区虽然属于同一类型的掺杂半导体,但不能调换使用。
如图1(b)所示是NPN型管的结构示意图,基区与集电区相连接的PN结称集电结,基区与发射区相连接的PN结称发射结。
由三个区引出的三个电极分别称集电极c、基极b和发射极e。
(a)NPN型硅材料三极管结构示间意图(b)NPN型管的结构示意图(c)NPN型和PNP型管的符号图1 三极管的结构示意图按三个区的组成形式,三极管可分为NPN型和PNP型,如图1(c)所示。
从符号上区分,NPN型发射极箭头向外,PNP 型发射极箭头向里。
发射极的箭头方向除了用来区分类型之上,更重要的是表示三极管工作时,发射极的箭头方向就是电流的流动方向。
三极管按所用的半导体材料可分为硅管和锗管;按功率可分为大、中、小功率管;按频率可分为低频管和高频管等。
常见三极管的类型如图2所示。
3DG6 NPN型高频小功率硅管3AD6 PNP型低频大功率锗管3AX31 PNP型高频小功率锗管3DX204 NPN型低频小功率硅管图2 常见三极管的类型(二)三极管的电流放大作用及其放大的基本条件三极管具有电流放大作用。
下面从实验来分析它的放大原理。
1.三极管各电极上的电流分配用NPN型三极管构成的电流分配实验电路如图3所示。
电路中,用三只电流表分别测量三极管的集电极电流I C、基极电流I B和发射极电流I E,它们的方向如图中箭头所示。
晶体管电流分配关系
1晶体管电流分配原理
晶体管,简称三极管,是半导体器件中的重要元器件,是由比较优异的多种材料制成的特殊器件。
晶体管的特殊特性在于其具有特殊的电流分配机制,电流分配的规律可以帮助我们理解晶体管的基本原理和功能。
晶体管是一种三端口电子器件,由两个集电极和一个发射极组成,它们共同构成一个发射极-集电极-集电极(P-E-C)电路。
在晶体管电路中,电流在三个不同的端子之间分配主要取决于中间发射极的特性,当电流由集电极流入发射极时,将会有一定过流值流入发射极,然后被发射极流出,走向另外一个集电极。
电流分配并不是简单的分配给两个端口,而是经过发射极,分别源于两个端口的电流在发射极之间重新混合调节。
晶体管具有特殊的电流分配机制,它可以对外部电源的电流进行分流,使得晶体管可以在减小功耗的前提下实现开关。
晶体管的电流分配也能够控制电流的大小,实现调节控制,并能够提供一定程度的电流保护。
借助晶体管电流分配机制,系统中可以实现精准的电流控制,使得整个电路的性能大大提高。
2总结
晶体管是一种半导体器件中重要的元器件,它们的电流分配的规律可以帮助我们理解晶体管的基本原理和功能。
晶体管具有特殊的电流分配机制,可以实现开关和电流调节控制,还可以提供电流保护。
晶体管电流分配机制使得系统中可以实现精准的电流控制,使得整个电路得到大大提高。
《半导体三极管》教案设计邯郸市涉县职业技术教育中心张晓刚1.请举例说出三极管在实际生活中的应用?2.请说出三极管的内部机构原理?二、新课教学(约30分钟)三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下,通过载流子传输体现出来的。
外部条件:发射结正偏,集电结反偏。
1.内部载流子的传输过程发射区:发射载流子;集电区:收集载流子;基区:传送和控制载流子(以NPN为例)图4载流子的传输过程以上看出,三极管内有两种载流子(自由电子和空穴)参与导电,故称为双极型三极管,或BJT (Bipolar Junction Transistor)。
2.电流分配关系Ie=I b+Ic3. 三极管的三种组态共发射极接法,发射极作为公共电极,用CE表示。
共基极接法,基极作为公共电极,用CB表示。
共集电极接法,集电极作为公共电极,用CC表示。
练习巩固法巩固提高举一反三第三学时 半导体三极管输入,输出的特性曲线一、课前提问(约10分钟)1.请说出三极管的内部电流分配关系? 2.请说出三极管的电流放大原理?二、新课教学(约30分钟) 1. 输入特性曲线const V BE B CE V f i ==|)((1) 当 时,相当于发射结的正向伏安特性曲线。
(2) 当 时, ,集电结已进入反偏状v CE = 0Vv CE ≥ 1VVV CE 0=VVCE 1≥V V V V BE CE CB 0>-=BE V BI 图 5 三极管的输入特性曲线态,开始收集电子,基区复合减少,同样的下,减小,特性曲线右移。
(3) 输入特性曲线的三个部分:死区;非线性区;线性区2. 输出特性曲线其输出特性曲线满足下面公式:其中:放大区:iC平行于vCE轴的区域,曲线基本平行等距。
此时,发射结正偏,集电结反偏。
截止区:i C接近零的区域,相当i B=0的曲线的下方。
此时,v BE小于死区电压,集电结反偏。
饱和区:i C明显受vCE控制的区域,该区域内,一般vCE<0.7V(硅管)。
三极管分流电路
三极管分流电路涉及到三极管中电流的分配情况。
在三极管中,电流在三个极之间的分配取决于三极管的结构。
通常,从基极到集电极的电流最大,而从集电极到发射极的电流最小。
在一个典型的共发射极接法的电路中,当改变集电极的电阻值,基极电流会相应变化,同时集电极电流和发射极电流也会发生变化。
一个重要的关系被发现:发射极电流等于集电极上的电流与基极电流之和。
这就是三极管中的三个电极上的电流分配关系。
在电路分析中,通常分为直流电路分析和交流电路分析两步。
直流电路分析主要关注直流工作电压是如何加到三极管的各个电极上的,而交流电路分析则主要关注交流信号的传输路线。
对于三极管分流电路的理解和分析,需要综合考虑三极管的结构、电流分配关系、以及电路分析方法。
这有助于理解三极管在电路中的作用,以及如何设计和分析包含三极管的电路。
半导体三极管的电流分配与控制
双极型半导体三极管在工作时一定要加上适当的直流偏置电压。
若在放大工作状态:发射结加正向电压,集电结加反向电压。
现以 NPN 型三极管的放大状态为例,来说明三极管内部的电流关系,见图。
图双极型三极管的电流传输关系
发射结加正偏时,从发射区将有大量的电子向基区扩散,形成的电流为IEN。
与PN结中的情况相同。
从基区向发射区也有空穴的扩散运动,但其数量小,形成的电流为IEP。
这是因为发射区的掺杂浓度远大于基区的掺杂浓度。
进入基区的电子流因基区的空穴浓度低,被复合的机会较少。
又因基区很薄,在集电结反偏电压的作用下,电子在基区停留的时间很短,很快就运动到了集电结的边上,进入集电结的结电场区域,被集电极所收集,形成集电极电流ICN。
在基区被复合的电子形成的电流是IBN。
另外,因集电结反偏,使集电结区的少子形成漂移电流ICBO。
于是可得如下电流关系式:
IE=IEN+IEP
且有IEN>>IEP
IEN=ICN+IBN
且有IEN>>IBN ,ICN>>IBN
IC=ICN+ICBO
IB=IEP+IBN-ICBO
IE=IEP+IEN=IEP+ICN+IBN=(ICN+ICBO)+(IBN+IEP-ICBO)=IC+IB 以上关系在图中都给予了演示。
由以上分析可知,发射区掺杂浓度高,基区很薄,是保证三极管能够实现电流放大的关键。
若两个PN结对接,相当基区很厚,所以没有电流放大作用,基区从厚变薄,两个PN结演变为三极管,这是量变引起质变的又一个实例。