極管及場(chǎng)效應(yīng)管原理及參數(shù)

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1、晶體三極管一、三極管的電流放大原理晶體三極管（以下簡(jiǎn)稱(chēng)三極管）按材料分有兩種：鍺管和硅管。而每一種又有NPN和PNP兩種結(jié)構(gòu)形式，但使用最多的是硅NPN和PNP兩種三極管，兩者除了電源極性不同外，其工作原理都是相同的，下面僅介紹NPN硅管的電流放大原理。圖1、晶體三極管（NPN）的結(jié)構(gòu)圖一是NPN管的結(jié)構(gòu)圖，它是由2塊N型半導(dǎo)體中間夾著一塊P型半導(dǎo)體所組成，從圖可見(jiàn)發(fā)射區(qū)與基區(qū)之間形成的PN結(jié)稱(chēng)為發(fā)射結(jié),而集電區(qū)與基區(qū)形成的PN結(jié)稱(chēng)為集電結(jié),三條引線(xiàn)分別稱(chēng)為發(fā)射極e、基極b和集電極。當(dāng)b點(diǎn)電位高于e

2、點(diǎn)電位零點(diǎn)幾伏時(shí)，發(fā)射結(jié)處于正偏狀態(tài)，而C點(diǎn)電位高于b點(diǎn)電位幾伏時(shí)，集電結(jié)處于反偏狀態(tài)，集電極電源Ec要高于基極電源Ebo。在制造三極管時(shí)，有意識(shí)地使發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子濃度大于基區(qū)的，同時(shí)基區(qū)做得很薄，而且，要嚴(yán)格控制雜質(zhì)含量，這樣，一旦接通電源后，由于發(fā)射結(jié)正確，發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子（電子）極基區(qū)的多數(shù)載流子（控穴）很容易地截越過(guò)發(fā)射結(jié)構(gòu)互相向反方各擴(kuò)散，但因前者的濃度基大于后者，所以通過(guò)發(fā)射結(jié)的電流基本上是電子流，這股電子流稱(chēng)為發(fā)射極電流Ie。由于基區(qū)很薄,加上集電結(jié)的反偏，注入基區(qū)的電子大部分越

3、過(guò)集電結(jié)進(jìn)入集電區(qū)而形成集電集電流Ic，只剩下很少（1-10%）的電子在基區(qū)的空穴進(jìn)行復(fù)合，被復(fù)合掉的基區(qū)空穴由基極電源Eb重新補(bǔ)紀(jì)念給，從而形成了基極電流Ibo根據(jù)電流連續(xù)性原理得：Ie=Ib+Ic這就是說(shuō)，在基極補(bǔ)充一個(gè)很小的Ib，就可以在集電極上得到一個(gè)較大的Ic，這就是所謂電流放大作用，Ic與Ib是維持一定的比例關(guān)系，即：β1=Ic/Ib式中：β--稱(chēng)為直流放大倍數(shù)，集電極電流的變化量△Ic與基極電流的變化量△Ib之比為：β=△Ic/△Ib式中β--稱(chēng)為交流電流放大倍數(shù)，由于低頻時(shí)β1和β的

4、數(shù)值相差不大，所以有時(shí)為了方便起見(jiàn)，對(duì)兩者不作嚴(yán)格區(qū)分，β值約為幾十至一百多。三極管是一種電流放大器件，但在實(shí)際使用中常常利用三極管的電流放大作用，通過(guò)電阻轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷悍糯笞饔?。二、三極管的特性曲線(xiàn)1、輸入特性圖2（b)是三極管的輸入特性曲線(xiàn)，它表示Ib隨Ube的變化關(guān)系，其特點(diǎn)是：1）當(dāng)Uce在0-2伏范圍內(nèi)，曲線(xiàn)位置和形狀與Uce有關(guān)，但當(dāng)Uce高于2伏后，曲線(xiàn)Uce基本無(wú)關(guān)通常輸入特性由兩條曲線(xiàn)（Ⅰ和Ⅱ）表示即可。2）當(dāng)Ube＜UbeR時(shí)，Ib≈O稱(chēng)（0～UbeR)的區(qū)段為“死區(qū)”當(dāng)Ube＞Ub

5、eR時(shí)，Ib隨Ube增加而增加，放大時(shí)，三極管工作在較直線(xiàn)的區(qū)段。3）三極管輸入電阻，定義為:rbe=(△Ube/△Ib)Q點(diǎn)，其估算公式為：rbe=rb+(β+1)(26毫伏/Ie毫伏）rb為三極管的基區(qū)電阻，對(duì)低頻小功率管，rb約為300歐。2、輸出特性輸出特性表示Ic隨Uce的變化關(guān)系（以Ib為參數(shù)）從圖2（C）所示的輸出特性可見(jiàn)，它分為三個(gè)區(qū)域：截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū)。截止區(qū)當(dāng)Ube＜0時(shí)，則Ib≈0，發(fā)射區(qū)沒(méi)有電子注入基區(qū)，但由于分子的熱運(yùn)動(dòng)，集電集仍有小量電流通過(guò)，即Ic=Iceo稱(chēng)為穿

6、透電流，常溫時(shí)Iceo約為幾微安，鍺管約為幾十微安至幾百微安，它與集電極反向電流Icbo的關(guān)系是：Iceo=(1+β)Icbo常溫時(shí)硅管的Icbo小于1微安，鍺管的Icbo約為10微安，對(duì)于鍺管，溫度每升高12℃，Icbo數(shù)值增加一倍，而對(duì)于硅管溫度每升高8℃，Icbo數(shù)值增大一倍，雖然硅管的Icbo隨溫度變化更劇烈，但由于鍺管的Icbo值本身比硅管大，所以鍺管仍然受溫度影響較嚴(yán)重的管，放大區(qū)，當(dāng)晶體三極管發(fā)射結(jié)處于正偏而集電結(jié)于反偏工作時(shí)，Ic隨Ib近似作線(xiàn)性變化，放大區(qū)是三極管工作在放大狀態(tài)的區(qū)

7、域。飽和區(qū)當(dāng)發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均處于正偏狀態(tài)時(shí)，Ic基本上不隨Ib而變化，失去了放大功能。根據(jù)三極管發(fā)射結(jié)和集電結(jié)偏置情況，可能判別其工作狀態(tài)。圖2、三極管的輸入特性與輸出特性截止區(qū)和飽和區(qū)是三極管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)的區(qū)域，三極管和導(dǎo)通時(shí)，工作點(diǎn)落在飽和區(qū)，三極管截止時(shí)，工作點(diǎn)落在截止區(qū)。三、三極管的主要參數(shù)1、直流參數(shù)（1）集電極一基極反向飽和電流Icbo，發(fā)射極開(kāi)路（Ie=0)時(shí)，基極和集電極之間加上規(guī)定的反向電壓Vcb時(shí)的集電極反向電流，它只與溫度有關(guān)，在一定溫度下是個(gè)常數(shù)，所以稱(chēng)為集電極一基極的反向

8、飽和電流。良好的三極管，Icbo很小，小功率鍺管的Icbo約為1～10微安，大功率鍺管的Icbo可達(dá)數(shù)毫安，而硅管的Icbo則非常小，是毫微安級(jí)。（2）集電極一發(fā)射極反向電流Iceo(穿透電流）基極開(kāi)路（Ib=0）時(shí)，集電極和發(fā)射極之間加上規(guī)定反向電壓Vce時(shí)的集電極電流。Iceo大約是Icbo的β倍即Iceo=(1+β)IcbooIcbo和Iceo受溫度影響極大，它們是衡量管子熱穩(wěn)定性的重要參數(shù)，其值越小，性能越穩(wěn)定，小功率鍺管的Iceo比硅管大。（3）發(fā)射極---