晶体管工作状态及放大原理

1.晶体管的工作状态

依据两个PN结的偏置情况

晶体管的工作状态：

1.放大状态

2.饱和状态

3.截止状态

4.倒置状态

2.晶体管及放大电路

晶体管放大状态--发射结正向偏置，集电结反向偏置。

3.放大状态下晶体管的电流关系

a.发射区向基区扩散电子

发射区向基区扩散电子，形成发射极电流Ie

发射区向基区扩散电子

称扩散到基区的发射区电子为非平衡少子

发射区向基区扩散电子，基区向发射区扩散空穴

基区向发射区扩散空穴形成空穴电流。

因为发射区的掺杂浓度远大于基区浓度。

空穴电流忽略不计

b. 基区电子的扩散和复合

浓度差使得非平衡少子向集电结继续扩散

非平衡少子在基区复合，形成基极电流Ib

C.集电区收集漂移过来的电子

非平衡少子到达集电区

电子漂移至集电区，形成集电极电流Ic

集电区，基区少子相互漂移

少子相互漂移 形成反向饱和电流I CBO

发射结回路为输入回路，集电结回路为输出回路。基极是两个回路的公共端，称三极管这种接法为共基极接法 又称基极放大电路

IE=IC+IB

放大状态--发射结正向偏置，集电结反向偏置

2. 晶体管及放大电路基础

1.4.3 其它特种二极管

1.变容二极管

2.发光二极管

3.光电二极管

4.有机发光二极管 OLED

1.4.1 硅稳压二极管

1.符号与伏安特性

a. 正向特性与普通管类似

b. 反向击穿特性很陡

稳压管通常工作于反向电击穿状态用来稳定直流电压

2.硅稳压管的主要参数

  (1）稳定电压Uz

  (2)   动态电阻

 （3）最大允许工作电流Izm

   (4)  最大允许功率耗散Pzm

    (5)  温度系数

定义：温度每变化1度时UZ的相对变化率。

UZ大于6V管子出现雪崩击穿，Au为正；

UZ小于4V 管子出现齐纳击穿，Au为负。

UZ介于4V到6V之间，AU可能为正，也可能为负。

具有温度补偿的硅稳压管

把一只AU为正的管子与另只AU为负的管子串联

温度升高时，正向导通二极管的管压降下降，具有负温度系数特性

将两只AU为正的稳压管串联

硅稳压管稳压电路原理及公式

UI=IR+U0

U0=UI-IR

输出电压稳定的条件：反偏且击穿

保证稳压管可靠工作的条件：

Iz(min)大于等于Iz小于等于Iz(max)

限流电路需要大小合适

1.3.1在整流电路中的应用

整流：将交流电变成直流电的过程。

整流电路：完成整流功能的电路。

常见的整流电路有：1. 半波整流2.  全波整流 3. 桥式整流

1.半导体二极管参数

(1) 额定电流If

 管子长期运行所允许通过的电流的平均值。

（2）反向击穿电压U(BR)

二极管能承受的最高反向电压。

普通二极管的最高反向电压一般在几十伏以上。

（3）最高允许反向工作电压U(R)

为了确保管子安全工作，所允许的最高反向电压。

UR=(1/2-2/3)U(BR)

 (4) 反向电流I(R)

室温下加上规定的反向电压测得的电流。

硅管为（nA)级，锗管为微安（uA)级

（5）正向电压降

指通过一定的直流测试电流时的管压降。

管压降Ud约为1.硅管0.6-0.8V 2.Z锗管0.2-0.3V

估算时取管压降Ud  1.硅管0.7V  2.锗管0.3V

(6) 最高工作频率Fm

当工作频率过高时，其单向导电性明显变差。

大幅提高信号频率，二极管失去单向导电性。

2. 半导体二极管的温度特性

（1）当温度上升时，死区电压缩小，正向管压降降低。

即温度每升高1度，管压降降低（2-2.5）mV

(2) 温度升高，反向饱和电流增大。

即平均温度每升高10度，反向饱和电流增大一倍。

1.2.2半导体二极管的伏安特性

半导体二极管两端电压u与流过它的电流i之间的关系称为伏安特性。

1.正向特性

 （1）非线性

     整个正向特性曲线近似地呈现为指数形式。

（2）有死区  （i近似等于0）

 死去电压约为：1.硅管0.5V

                          2.锗管0.1V

半导体二极管

1.1.4 PN结的反向击穿

     PN结的反向偏置，PN结呈现高阻，截止状态

加大反向电压，PN结出现大电流 因为当PN结反向偏置电压超过一定值时，反向电流急剧增大，PN结被反向击穿。

根据反向击穿的机理不同： 1.齐纳击穿 2.  雪崩击穿

1.齐纳击穿

条件1. 半导体的掺杂浓度高，PN结薄 较低反向电压就可以使空间电荷中就有较强的电场。

齐纳击穿的机理：

电场将PN结的价电子从共价键中激发出来。

形成原因：价电子受激发

击穿的特点：

1.击穿电压一般低于4V

2.击穿电压具有负的温度系数

负温度系数：

当温度升高时，所需的击穿电压 降低， 温度升高，击穿电压下降

正温度系数：

当温度升高时，所需的击穿电压升高。

温度升高击穿电压升高

2.雪崩击穿

条件1.半导体的掺杂浓度低，PN结厚

需要更高电压才能使空间电荷区产生较强的电场

雪崩击穿的机理;

电场使PN结中的少子“碰撞电离”共价键中的价电子。

形成原因：少子加速碰撞电离

雪崩击穿的特点：

1.击穿电压一般高于6V.

2. 击穿电压具有正的温度系数

在浓度差的作用下，空穴从P区向N区扩散。

在浓度差的作用下，两边多子互相扩散。在P区和N区交界面上，留下了一层不能移动的正离子及负离子。

空间电荷层又称PN结  形成内电场。

PN结阻碍多子的扩散

PN结加速少子的漂移

形成电位势垒

当扩散与漂移作用平衡时

a, 流过PN结的静电流为零。

b. PN结的厚度一定（约几个微米)

c. 接触电势一定(约零点几伏）

晶体管

共基极放大电路的特点：1：有电压放大能力，电压放大倍数与共射极放大电路相同。

2:uo与ui相同。

3没有电流放大能力。

4：输入电阻更小，输出电阻大。

5：在低频放大电路很少应用。

晶体管发明人：巴丁、肖克利、布拉顿

电子电路与普通电路的主要区别：

1）电子电路包含电子器件；

2）电子器件的特性往往是线性的

3）电子电路必须用非线性电路的分析方法来分析

共基极放大电路的特点：1：有电压放大能力，电压放大倍数与共射极放大电路相同。

2:uo与ui相同。

3没有电流放大能力。

4：输入电阻更小，输出电阻大。

5：在低频放大电路很少应用。

晶体管的结构：由三个电极、两个PN结组成，按结构区分有NPN型和PNP型；按使用的材料不同分为硅管和锗管。

晶体管的四种工作状态：放大、截止、饱和、反向放大四种状态。

当晶体管工作在放大区时。它的基极电流和集电极电流成一定的比例。所谓晶体管的电流放大作用其实就是用很小的基极电流去控制较大的集电极电流。

器件、电路、应用

三者学习的关系是：管、路、用结合、管为路用、以路为主。

电子电路分类：模拟电路和数字电路。

a、电路中信号

（1）模拟电路：信号波形是连续变化的。

（2）数字电路：信号波形是跃变的。

b、电路中电子器件的工作状态

 (1)模拟电路：器件工作在放大状态。

 (2)数字电路：器件工作在开关状态。

电子电路与普通电路的区别：

1、电子电路包含有电子器件

2、电子器件的特性往往是非线性的。

3、电子电路必须采用非线性电路的分析方法来分析。

处理信号：模拟滤波器  数字滤波器

工作频率：高通滤波器

低通滤波器   带通滤波器  带阻滤波器

阶数：一阶滤波器  二阶滤波器   高阶滤波器

阶数越高，性能越好

元器件的不同：无源滤波器     有源滤波器

其他判别法

1 短接大电容----交流信号在大电容上无压降

2 直流电源接地

3 断开反馈记性----瞬时极性法

4 是否正反馈？----并联反馈  是有可能震荡