雙極型晶體管mos管簡介_第1頁
已閱讀1頁,還剩60頁未讀, 繼續(xù)免費閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進行舉報或認領(lǐng)

文檔簡介

1、1,§1.3 雙極型晶體管,雙極型晶體管的幾種常見外形(a)小功率管 (b)小功率管 (c)中功率管 (d)大功率管,雙極型晶體管又稱三極管。電路表示符號:BJT。根據(jù)功率的不同具有不同的外形結(jié)構(gòu)。,2,,一. 基本結(jié)構(gòu),由兩個摻雜濃度不同且背靠背排列的PN結(jié)組成,根據(jù)排列方式的不同可分為NPN型和PNP型兩種,每個PN結(jié)所對應(yīng)區(qū)域分別稱為發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)。,3,制成晶體管的材料可以為Si或Ge。,4,基區(qū):較薄,摻雜濃

2、度低,集電區(qū):面積較大,發(fā)射區(qū):摻雜濃度較高,5,BJT是非線性元件,其工作特性與其工作模式有關(guān):,當EB結(jié)和CB結(jié)均加正偏時,BJT處于飽和模式;當EB結(jié)加零偏或反偏、CB結(jié)加反偏時,BJT處于截止模式。,當EB結(jié)加正偏, CB結(jié)加反偏時,BJT處于放大模式;,BJT主要用途是對變化的電流、電壓信號進行放大,飽和模式和截止模式主要用于數(shù)字電路中。,6,二. 電流放大原理,以NPN型BJT為例討論,其結(jié)論同樣適用于PNP型BJT

3、,不同的是外加電壓與前者相反。輸入回路輸出回路共射極放大電路,工作的基本條件:EB結(jié)正偏;CB結(jié)反偏。VCC>VBB >VEE,7,BJT的放大作用可表現(xiàn)為:用較小的基極電流控制較大的集電極電流,或?qū)⑤^小的電壓按比例放大為較大的電壓。,a).EB結(jié)加正偏,擴散運動形成IE。 b).擴散到基區(qū)的自由電子與空穴復合形成IB。c).CB結(jié)加反偏,漂移運動形成IC。,1.BJT內(nèi)部載流子運動,8,,,,EB,R

4、B,EC,進入P區(qū)的電子少部分與基區(qū)的空穴復合,形成電流IBE ,多數(shù)擴散到集電結(jié)。,發(fā)射結(jié)正偏,發(fā)射區(qū)電子不斷向基區(qū)擴散,形成發(fā)射極電流IE。,RC,9,,,,EB,RB,EC,集電結(jié)反偏,有少子形成的反向電流ICBO。,從基區(qū)擴散來的電子作為集電結(jié)的少子,漂移進入集電結(jié)而被收集,形成ICE。,ICBO:發(fā)射極開路時集電結(jié)反向飽和電流 ICEO :基極開路時集電極與發(fā)射極在VCC 反偏作用下的電流 ,稱為穿透電流。分析時可忽略,但

5、可反映BJT的質(zhì)量。,10,IB=IBE -ICBO?IBE,11,2.電流分配關(guān)系,忽略對極間電流影響較小的電子和空穴運動形成的電流,BJT中電流關(guān)系為: IE=IC+IB,3.BJT電流放大系數(shù),12,三. 特性曲線,實驗線路,13,1.輸入特性,,工作壓降: 硅管UBE?0.6~0.7V,鍺管UBE?0.2~0.4V。,死區(qū)電壓,硅管0.5V,鍺管0.2V。,14,

6、2.輸出特性,IC(mA ),,,,,,,,此區(qū)域滿足IC=?IB稱為線性區(qū)(放大區(qū))。,當UCE大于一定的數(shù)值時,IC只與IB有關(guān),IC=?IB。,15,,此區(qū)域中UCE?UBE,集電結(jié)正偏,?IB>IC,UCE≤ 0.3V稱為飽和區(qū)。,16,,此區(qū)域中 : IB=0,IC=ICEO,UBE< 死區(qū)電壓,稱為截止區(qū)。,17,輸出特性三個區(qū)域的特點:,放大區(qū):發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)反偏。

7、 即: IC=?IB , 且 ?IC = ? ? IB,(2) 飽和區(qū):發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)正偏。 即:UCE?UBE , ?IB>IC,UCE≤0.3V,(3) 截止區(qū): UBE< 死區(qū)電壓, IB=0 , IC=ICEO ?0,18,19,對共集電極電路 有 IE ≈ β IB+ IB = (1+ β ) IB故共集電極電路又稱

8、為電流放大器或電壓跟隨器。,20,四.BJT的主要參數(shù),1.電流放大系數(shù),21,a) C-B極反向飽和電流ICBO硅管小于鍺管,而且受溫度影響較大。應(yīng)用時選用ICBO較小的BJT。,2.極間反向電流,22,3.特征頻率fT,BJT工作在交流狀態(tài)下,由于結(jié)電容的作用,信號頻率增大使β下降并產(chǎn)生相移,使β下降為1時的信號頻率稱為特征頻率fT 。應(yīng)盡量選用fT較高的BJT。,23,4.極限參數(shù)a)集電極最大允許電流ICMb)集電

9、極最大允許功耗PCMc)極間反向擊穿電壓 UCBO:大小可從幾十至 上千伏。 UCEO:與ICEO相關(guān), UCEO << UCBO。 UEBO:大小從1/10~10V,,ICUCE=PCM,,安全工作區(qū),24,五.溫度對BJT特性的影響,1.溫度對ICBO的影響 溫度每升高10℃時, ICBO約增加一倍。2.溫度對輸入特性的影響 溫度

10、升高,輸入特性曲 線將左移。2.溫度對輸出特性的影響 溫度升高將導致IC增大。,25,六.光電三極管,利用光照強度來控制集電極電流大小,可等效為一只光電二極管與一只BJT連接組成,引出線為集電極和發(fā)射極,目前應(yīng)用較多。,26,例: ?=50, USC =12V, RB =70k?, RC =6k? 當USB = -2V,2V,5V時,晶體管分別工作于哪個工作區(qū)?,當USB = -2V時:,IB=0 , I

11、C=0,IC最大飽和電流:(忽略BJT飽和壓降),Q位于截止區(qū),27,例: ?=50, USC =12V, RB =70k?, RC =6k? 當USB = -2V,2V,5V時,晶體管分別工作于哪個工作區(qū)?,IC< ICmax (=2mA) , Q位于放大區(qū)。,USB =2V時:,28,USB =5V時:,例: ?=50, USC =12V, RB =70k?, RC =6k? 當USB = -2V,2V,5V時,晶

12、體管分別工作于哪個工作區(qū)?,Q 位于飽和區(qū),此時IC 和IB 已不是 ? 倍的關(guān)系。,29,判斷BJT工作狀態(tài)的一般方法(以NPN管為例),*:臨界飽和電流IBS =(VCC-UCES)/ βRC,30,作業(yè): P67~69,15、16、18*、19,31,,場效應(yīng)管與雙極型晶體管不同,它是多子導電,輸入阻抗高,溫度穩(wěn)定性好。,結(jié)型場效應(yīng)管JFETJoint-Field-Effect-Transistor,絕緣柵型場效應(yīng)管MOSMe

13、tal-Oxide-Semiconductor,場效應(yīng)管有兩種:,§1-4 場效應(yīng)管,32,N,基底:N型半導體,兩邊是P區(qū),G(柵極),S源極,D漏極,一、結(jié)構(gòu),1-4.1 結(jié)型場效應(yīng)管:,導電溝道,drain electroden.漏極gridn.柵極sourcen.源極,33,N溝道結(jié)型場效應(yīng)管,,34,,P溝道結(jié)型場效應(yīng)管,35,二、工作原理(以P溝道為例),UDS=0V時,PN結(jié)反偏,UGS越大則耗盡區(qū)

14、越寬,導電溝道越窄。,36,,ID,UDS=0V時,UGS越大耗盡區(qū)越寬,溝道越窄,電阻越大。,但當UGS較小時,耗盡區(qū)寬度有限,存在導電溝道。DS間相當于線性電阻。,37,,,,,,,,,P,G,S,D,,,,,,,,,UDS,UGS,UDS=0時,UGS達到一定值時(夾斷電壓VP),耗盡區(qū)碰到一起,DS間被夾斷,這時,即使UDS ? 0V,漏極電流ID=0A。,,ID,夾斷電壓Pinch off voltage,38,UGS0、U

15、GD<VP時耗盡區(qū)的形狀,越靠近漏端,PN結(jié)反壓越大,,ID,39,UGS<Vp且UDS較大時UGD<VP時耗盡區(qū)的形狀,溝道中仍是電阻特性,但是是非線性電阻。,,ID,40,UGS<Vp UGD=VP時,漏端的溝道被夾斷,稱為預夾斷。,UDS增大則被夾斷區(qū)向下延伸。,,ID,41,UGS<Vp UGD=VP時,此時,電流ID由未被夾斷區(qū)域中的載流子形成,基本不隨UDS的增加而增加,呈恒流特性。,,,ID

16、,42,三、特性曲線,飽和漏極電流,夾斷電壓,轉(zhuǎn)移特性曲線一定UDS下的ID-UGS曲線,43,ID,,U DS,,,恒流區(qū),輸出特性曲線,0,44,N溝道結(jié)型場效應(yīng)管的特性曲線,轉(zhuǎn)移特性曲線,45,輸出特性曲線,N溝道結(jié)型場效應(yīng)管的特性曲線,46,結(jié)型場效應(yīng)管的缺點:,1. 柵源極間的電阻雖然可達107Ω以上,但在某些場合仍嫌不夠高。,3. 柵源極間的PN結(jié)加正向電壓時,將出現(xiàn)較大的柵極電流。,絕緣柵場效應(yīng)管可以很好地解決這些問題。

17、,2. 在高溫下,PN結(jié)的反向電流增大,柵源極間的電阻會顯著下降。,47,1-4.2 絕緣柵場效應(yīng)管:,一、結(jié)構(gòu)和電路符號,P型基底,兩個N區(qū),SiO2絕緣層,導電溝道,金屬鋁,N溝道增強型,48,N 溝道耗盡型,預埋了導電溝道,,49,P 溝道增強型,50,P 溝道耗盡型,予埋了導電溝道,51,二、MOS管的工作原理,以N 溝道增強型為例,UGS=0時,對應(yīng)截止區(qū),52,UGS>0時,感應(yīng)出電子,VT稱為閾值電壓,53,,UG

18、S較小時,導電溝道相當于電阻將D-S連接起來,UGS越大此電阻越小。,54,,當UDS不太大時,導電溝道在兩個N區(qū)間是均勻的。,當UDS較大時,靠近D區(qū)的導電溝道變窄。,55,,,UDS增加,UGD=VT 時,靠近D端的溝道被夾斷,稱為予夾斷。,56,三、增強型N溝道MOS管的特性曲線,轉(zhuǎn)移特性曲線,57,輸出特性曲線,UGS>0,58,四、耗盡型N溝道MOS管的特性曲線,耗盡型的MOS管UGS=0時就有導電溝道,加反向電壓才能夾

19、斷。,轉(zhuǎn)移特性曲線,59,輸出特性曲線,UGS=0,UGS<0,UGS>0,60,單結(jié)晶體管和可控硅,單結(jié)晶體管──由一個PN結(jié)構(gòu)成的負阻器件可控硅──又稱晶閘管, 由三個PN結(jié)構(gòu)成的大功率可控整流器件,,請自學,61,集成電路簡介,集成電路是采用一定的制造工藝,將晶體管,場效應(yīng)管, 電阻,電容等許多元件組成的具有完整功能的電路制作在同一塊硅片上,并加以封裝所構(gòu)成的半導體器件.集成電路的制造工藝有: 氧化,光刻,掩模,擴

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預覽,若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 眾賞文庫僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負責。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論