電子學 第八版 Floyd 第四章.

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1 電子學 第八版 Floyd 第四章

2 摘要 BJT 結構 電晶體有三個區域稱為射極，基極和集極。區域之間連接如圖所示。 與射極的重摻雜；集極的適度摻雜比較基極較薄且輕摻雜。
npn pnp

3 摘要 BJT 工作原理 在正常工作時，基極-射極間是順向偏壓，而基極-集極間是逆向電壓。
在npn型態顯示集極比基極電壓正，而基極電壓比射極正。 – + BC接面 逆向偏壓 BE接面 順向偏壓 – + BC接面 逆向偏壓 BE接面 順向偏壓 在pnp型態，電壓相反維持順向-逆向偏壓 pnp npn

4 摘要 BJT 電流 在電晶體符號射極箭頭方向指向傳統電流方向，射極電流是集極電流與基極電流的和，那就是 IE = IC + IB。 npn
pnp

5 摘要 BJT 特性 集極特性曲線顯示電晶體的三個電流關係。 這曲線顯示的是在基極電流固定時的情形，第一個區域是飽和區。
崩潰區 工作區 在B點以前VCE增加IC也增加。在B和C之間是平坦，那是工作區。 飽和區 C以後是崩潰區。

6 摘要 BJT 特性 集極特性曲線是說明電晶體三個區域電流的關係。 在設定不同的基極電流可產生一系列的集極特性曲線。
I C V CE B6 B5 B4 B3 B2 B1 B = 0 截止 區 在設定不同的基極電流可產生一系列的集極特性曲線。 bDC 是集極電流與基極電流的比值。 它可能從曲線得到。無論如何從曲線得到的βDC值是很接近的。

7 摘要 BJT 特性 例題: 電晶體顯示的bDC是多少？ 解答: 選擇基極電流靠近範圍的中心點 - 在這個例子 IB3 是30 mA。
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8 摘要 截止區 在電晶體，截止是在沒有輸入基極電流的情況，在集極電路只有很小的漏電流(ICEO) 。在實際的動作，這個電流被當作零。
在截止區，基極-射極接面和基極-射極接面都不是順向偏壓。

9 摘要 飽和 在電晶體， 飽和是有最大集極電流狀態。飽和電流是由外部電路決定 (這個例子是VCC 和 RC ) 因為集極-射極電壓是最小值 (≈ 0.2 V) 在飽和狀態，增加基極電流，對集極電流沒有影響。 IC = bDCIB 的關係不再有效。

10 摘要 直流負載線 直流負載線代表電晶體的外接電路，可由飽和點到截止點的連接線畫出。
I C V CE B = 0 截止點 f CE(sat) CC C(sat) 飽和點 電晶體的特性曲線與負載線重疊畫在一起，從飽和到截止點被稱為作用區。

11 摘要 直流負載線 例題: 解答: 後續: 這個電路的飽和電流和截止電壓是多少？假設飽和電壓VCE = 0.2 V 4.48 mA 15 V
電晶體是否飽和？ IC = b IB = 200 (10.45 mA) = 2.09 mA 因為 IC < ISAT， 所以不飽和。

12 摘要 資料表 資料表提供製造者規範最大額定值、熱特性、電器特性。例如電器特性的bDC， 在這裡提供的是 hFE。 2N3904 在資料表中，當IC = 10 mA時，b顯示從100到300。

13 摘要 直流和交流值 在交流和直流的電流和電壓的有效值除非有特別指定都使用大寫字母 。
直流值 使用大寫字母正體的下標字: 例如VCE。 (第二個字在下標符號指示參考點。) 交流值 和隨時間變化信號使用小寫斜體字。 例如: Vce。 電晶體內部電阻 是以首位小寫加上適當的下標表示。 例如: re’。 電晶體外部阻抗 是用標準斜體大寫R加上一個下標。 例如: RC 和 Rc。

14 摘要 電晶體放大器 一個電晶體交流信號大器是把一部分直流電源功率轉換成交流信號功率的放大器。 一個交流信號透過電容交連被疊加在直流偏壓上，輸出交流信號是反相而且騎在直流位準VCE上。

15 摘要 電晶體開關 在邏輯電路電晶體可以被作開關使用，去打開或關上負載的電流。在當開關使用時，電晶體通常工作在截止（負載是關）或飽和（負載是開） 在截止時， 電晶體像一個打開開關。 在飽和時， 電晶體像一個閉合開關。

16 摘要 光電晶體 光電晶體在光照在有效面積的光敏基極區域時會產生基極電流。光電晶體比光二極體有高增益和更高靈敏度。
集極 射極 光 n p 基極 在典型的電路，基極的導線是允許開路，在這個電路顯示在沒有光時輸出電壓是最大值，當光線強度增加時電壓會減少。

17 摘要 光電晶體 光電晶體的特性曲線，基極電流不像一般的電晶體而是由光的強度(mW/cm2) 決定。

18 摘要 光電晶體 問題: 答案: 光電晶體的輸出可以控制一個繼電器動作或不動作，光電晶體是這個開關的一部分。
+ V CC R 繼電器 線圈 接點 Q 2 1 在沒有入射光時，電路中哪一個電晶體是導通? 答案: 在沒有入射光時， Q1 是截止。 Q2 透過R 得到順向偏壓且導通。 Q2 的集極電流流過繼電器提供足夠的能量使繼電器動作。

19 摘要 光耦合器 在單一包裝中，利用LED與光電晶體形成光耦合器。光耦合器提供高隔離度從這個電路到另一個電路傳送信號。
測量光耦合器的效率，一個關鍵的特性是電流轉換比或CTR，CTR是輸出電流與輸入電流的比值，在一個標準的光耦合器典型值從50% 到 110%。

20 摘要 光耦合器的應用 光耦合器常用在資料或信號要從控制電路傳送到功率電路，在這兩個電路間不用作電氣連接。例如在一個交通號誌控制的邏輯電路需要與燈號隔離。 交通 號誌控制 其他的應用，光耦合器是一個檢查光路徑的換能 器，如旋轉盤的孔洞。在這個情況下LED與光電 晶體是有一個隙孔分開。 光耦合器也使用在隔離病人的監視儀器。

21 摘要 常用電晶體的封裝例子 TO-92 SOT-23 TO-18 TO-220AB TO-225AA TO-3 3 集極 3 集極 3 1
1 Emitter Base 3 集極 2 射極 1 基極 3 集極 2 3 1 射極 2 基極 3 集極 3 1 TO-92 SOT-23 TO-18 TO-220AB TO-225AA TO-3

22 摘要 電晶體的基本測試方法 電晶體的基本測試方法是使用數位電表的二極體測試功能
測試電晶體的基極與射極，連正的測試棒到基極，負的測試棒到射極，你將會看到在npn電晶體有一個接近0.7V的電壓。 測試棒反接將會顯示過載OL 重複這個過程測量基極-集極接面。

23 選擇重要詞彙 電晶體BJT (bipolar junction transistor) 射極 (Emitter) 基極 (Base)
集極(Collector) 由兩個pn接面分隔的三個摻雜的半導體區域所組成的電晶體 BJT三個半導體區域中摻雜濃度最高的一區。 在BJT中，三個半導體區域其中一個。基極相較於其他區域是非常薄，以及屬於低摻雜濃度。 BJT三個半導體區中最大的一個。

24 選擇重要詞彙 Beta值 (Beta) 飽和(Saturation) 截止(Cutoff) 光電晶體(Phototransistor)
在BJT中，集極直流電流與基極直流電流的比值。從基極到集極的電流增益。 BJT中，集極電流達到最大值並且與基極電流無關的狀態。 電晶體不導通的狀態。 當光線直接照射在光敏半導體的基極區域上，因而能產生基極電流的電晶體。