01常用半导体器件(4)

2020-04-14 22:58

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?=(IC-ICBO)/IE≈IC/IE 显然?与?之间有如下关系

?= IC/IE=?IB/?1+??IB=?/?1+?? ② 极间反向电流

1.集电极-基极间反向饱和电流ICBO

ICBO的下标CB代表集电极和基极,O是Open的字头,代表第三个电极E开路。它相当于集电结的反向饱和电流。

2.集电极-发射极间的反向饱和电流ICEO

ICEO和ICBO有如下关系 ICEO=(1+?)ICBO

相当基极开路时,集电极和发射极间的反向饱和电流,即输出特性曲线IB=0那条曲线所对应的Y坐标的数值,如图所示。

ICEO在输出特性曲线上的位置

(2) 交流参数

① 交流电流放大系数 1.共发射极交流电流放大系数? ?=?IC/?IB?vCE?const

在放大区, ?值基本不变,可在共射接法输出特性曲线上,通过垂直于X轴的直线求取?IC/?IB。或在图02.08上通过求某一点的斜率得到?。具体方法如图所示。

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在输出特性曲线上求取β

2.共基极交流电流放大系数α α=?IC/?IE? UCB?const

当ICBO和ICEO很小时,?≈?、?≈?,可以不加区分。 ② 特征频率fT

三极管的?值不仅与工作电流有关,而且与工作频率有关。由于结电容的影响,当信号频率增加时,三极管的?将会下降。当?下降到1时所对应的频率称为特征频率,用fT表示。

(3) 极限参数

① 集电极最大允许电流ICM

如图02.08所示,当集电极电流增加时,? 就要下降,当?值下降到线性放大区?值的70~30%时,所对应的集电极电流称为集电极最大允许电流ICM。至于?值下降多少,不同型号的三极管,不同的厂家的规定有所差别。可见,当IC>ICM时,并不表示三极管会损坏。

② 集电极最大允许功率损耗PCM

集电极电流通过集电结时所产生的功耗, PCM= ICVCB≈ICVCE,因发射结正偏,呈低阻,所以功耗主要集中在集电结上。在计算时往往用VCE取代VCB。 ③ 反向击穿电压

反向击穿电压表示三极管电极间承受反向电压的能力,其测试时的原理电路如图所示。

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三极管击穿电压的测试电路

1. V(BR)CBO——发射极开路时的集电结击穿电压。下标BR代表击穿之意,是Breakdown

的字头,C、B代表集电极和基极,O代表第三个电极E开路。 2. V(BR)EBO——集电极开路时发射结的击穿电压。 3. V(BR)CEO——基极开路时集电极和发射极间的击穿电压。

对于V(BR)CER表示BE间接有电阻,V(BR)CES表示BE间是短路的。几个击穿电压在大小上有如下关系:

V(BR)CBO≈V(BR)CES>V(BR)CER>V(BR)CEO>V(BR)EBO

由最大集电极功率损耗PCM、ICM和击穿电压V(BR)CEO,在输出特性曲线上还可以确定过损耗区、过电流区和击穿区,见图。

输出特性曲线上的过损耗区和击穿区

附: 半导体三极管的型号

国家标准对半导体三极管的命名如下

3 D G 110 B 用字母表示同一型号中的不同规格

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用数字表示同种器件型号的序号 用字母表示器件的种类 用字母表示材料 三极管

第二位:A表示锗PNP管、B表示锗NPN管、C表示硅PNP管、D表示硅NPN管

第三位:X表示低频小功率管、D表示低频大功率管、G表示高频小功率管、A表示高频小功率管、K表示开关管。

表02.01 双极型三极管的参数

参数型号 3AX31D 3BX31C 3CG101C 3DG123C SDD101D 3DK100B 3DKG23 注:*为 f?

PCM mW 125 125 100 500 5A 100 250W ICM mA 125 125 30 50 5A 30 30A VRCBO V 20 40 45 40 300 25 400 VRCEO V 12 24 30 250 15 325 VREBO V 4 ICBO μA ≤6 ≤6 0.1 0.35 <2mA ≤0.1 fT MHz *≥8 *≥8 100 300 8

1.4 场效应管

场效应半导体三极管是只有一种载流子参与导电的半导体器件,是一种用输入电压控制输出电流的半导体器件。从参与导电的载流子来划分,它有电子作为载流子的N沟道器件和空穴作为载流子的P沟道器件。从场效应三极管的结构来划分,它有结型场效应三极管JFET(Junction type Field Effect Transister)和绝缘栅型场效应三极管IGFET( Insulated Gate Field Effect Transister) 之分。IGFET也称金属-氧化物-半导体三极管MOSFET (Metal Oxide Semicon-ductor FET)。

1.4.1 结型场效应管

(1) 结型场效应三极管的结构

结型场效应三极管的结构与绝缘栅场效应三极管相似,工作机理也相同。结型场效应三极管的结构如图所示,它是在N型半导体硅片的两侧各制造一个PN结,形成两个PN结夹着一个N型沟道的结构。两个P区即为栅极,N型硅的一端是漏极,另一端是源极。

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结型场效应三极管的结构(动画2-8)

(2) 结型场效应三极管的工作原理

根据结型场效应三极管的结构,因它没有绝缘层,只能工作在反偏的条件下,对于N沟道结型场效应三极管只能工作在负栅压区,P沟道的只能工作在正栅压区,否则将会出现栅流。现以N沟道为例说明其工作原理。 ① 栅源电压对沟道的控制作用

当VGS=0时,在漏、源之间加有一定电压时,在漏源间将形成多子的漂移运动,产生漏极电流。当VGS<0时,PN结反偏,形成耗尽层,漏源间的沟道将变窄,ID将减小,VGS继续减小,沟道继续变窄,ID继续减小直至为0。当漏极电流为零时所对应的栅源电压VGS称为夹断电压VGS(off)。这一过程如图所示。

图02.20 VGS对沟道的控制作用(动画2-9)

② 漏源电压对沟道的控制作用

在栅极加有一定的电压,且VGS>VGS(off),若漏源电压VDS从零开始增加,则VGD=VGS-VDS将随之减小。使靠近漏极处的耗尽层加宽,沟道变窄,从左至右呈楔形分布,如图02.21(a)所示。当VDS增加到使VGD=VGS—VDS=VGS(off)时,在紧靠漏极处出现预夹断,如图02.21(b)所示。当VDS继续增加,漏极处的夹断继续向源极方向生长延长。以上过程与绝缘栅场效应三极管的十分相似,见图。

图02.21 漏源电压对沟道的控制作用(动画2-9)

(3) 结型场效应三极管的特性曲线

结型场效应三极管的特性曲线有两条,一是转移特性曲线,二是输出特性曲线。它与绝缘栅场效应三极管的特性曲线基本相同,只不过绝缘栅场效应管的栅压可正、可负,而结型场效应三极管的栅压只能是P沟道的为正或N沟道的为负。N沟道结型场效应三极管的特性曲线如图所示。


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