雙極結(jié)型三極管及放大電路基礎(chǔ)要點(diǎn)

雙極結(jié)型三極管及放大電路基礎(chǔ)要點(diǎn)第1頁/共30頁4雙極結(jié)型三極管及放大電路基礎(chǔ)4.1BJT4.3放大電路的分析方法4.4放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定問題4.5共集電極放大電路和共基極放大電路4.2基本共射極放大電路4.6組合放大電路4.7放大電路的頻率響應(yīng)第2頁/共30頁4.1雙極型三極管BJT一個(gè)PN結(jié)二極管單向?qū)щ娦远€(gè)PN結(jié)三極管電流放大（控制）第3頁/共30頁4.1.1BJT的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介(a)小功率管(b)小功率管(c)大功率管(d)中功率管分類：按頻率分有高頻管、低頻管按功率分有小、中、大功率管按材料分有硅管、鍺管按結(jié)構(gòu)分有NPN型和PNP型第4頁/共30頁三極管的不同封裝形式金屬封裝塑料封裝大功率管中功率管第5頁/共30頁

半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)有兩種類型:NPN型和PNP型。4.1.1BJT的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介1.NPN型NPN管的電路符號(hào)第6頁/共30頁2.PNP型PNP管的電路符號(hào)第7頁/共30頁正常放大時(shí)外加偏置電壓的要求問：若為PNP管，圖中電源極性如何？發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入載流子集電結(jié)應(yīng)加反向電壓（反向偏置）發(fā)射結(jié)應(yīng)加正向電壓（正向偏置）集電區(qū)從基區(qū)接受載流子4.1.2放大狀態(tài)下BJT的工作原理第8頁/共30頁2.電子在基區(qū)中的擴(kuò)散與復(fù)合（IBN）3.集電區(qū)收集擴(kuò)散過來的電子（ICN）另外,基區(qū)集電區(qū)本身存在的少子，在集電結(jié)上存在漂移運(yùn)動(dòng)，由此形成電流ICBO三極管內(nèi)有兩種載流子參與導(dǎo)電，故稱此種三極管為雙極型三極管，記為BJT(BipolarJunctionTransistor)1.發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子（IEN、IEP?。?.三極管內(nèi)載流子的傳輸過程第9頁/共30頁發(fā)射區(qū)：發(fā)射載流子集電區(qū)：收集載流子基區(qū)：傳送和控制載流子

放大狀態(tài)下BJT中載流子的傳輸過程第10頁/共30頁2.電流分配關(guān)系根據(jù)傳輸過程可知IC=INC+ICBO通常

IC>>ICBO

為電流放大系數(shù)。它只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)，與外加電壓無關(guān)。一般

=0.90.99。IE=IB+IC放大狀態(tài)下BJT中載流子的傳輸過程

所以IC=IE+ICBO第11頁/共30頁

是另一個(gè)電流放大系數(shù)。同樣，它也只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)，與外加電壓無關(guān)。一般

>>1。又：把IE=IB+IC

代入IC=IE+ICBO且令I(lǐng)CEO=(1+)ICBO（穿透電流）整理得：第12頁/共30頁3.三極管的三種組態(tài)(c)共集電極接法，集電極作為公共電極，用CC表示。(b)共發(fā)射極接法，發(fā)射極作為公共電極，用CE表示；(a)共基極接法，基極作為公共電極，用CB表示；BJT的三種組態(tài)第13頁/共30頁共基極放大電路4.放大作用若vI=20mV電壓放大倍數(shù)使iE=-1mA，則iC=iE=-0.98mA，vO=-iC?

RL=0.98V，當(dāng)=0.98時(shí)，共基極放大電路只實(shí)現(xiàn)電壓放大，電流不放大（控制作用）第14頁/共30頁三極管的放大作用,主要是依靠它的IE能通過基區(qū)傳輸,然后順利到達(dá)集電極而實(shí)現(xiàn)的。故要保證此傳輸,一方面要滿足內(nèi)部條件,即發(fā)射區(qū)摻雜濃度要遠(yuǎn)大于基區(qū)摻雜濃度,基區(qū)要薄;另一方面要滿足外部條件,即發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)要反偏。輸入電壓的變化,是通過其改變輸入電流,再通過輸入電流的傳輸去控制輸出電壓的變化,所以BJT是一種電流控制器件。兩個(gè)要點(diǎn)第15頁/共30頁特性曲線是指各電極之間的電壓與電流之間的關(guān)系曲線輸入特性曲線輸出特性曲線4.1.3BJT的V-I特性曲線第16頁/共30頁

iB=f(vBE)

vCE=const.(2)當(dāng)vCE≥1V時(shí)，vCB=vCE-vBE>0，集電結(jié)已進(jìn)入反偏狀態(tài)，開始收集電子，基區(qū)復(fù)合減少，同樣的vBE下iB減小，特性曲線右移。(1)當(dāng)vCE=0V時(shí)，相當(dāng)于發(fā)射結(jié)的正向伏安特性曲線。1.輸入特性曲線（以共射極放大電路為例）共射極連接管子正常工作時(shí)，0.7V(硅管）－0.2V(鍺管）第17頁/共30頁飽和區(qū)：vCE很小，iCiB，三極管如同工作于短接狀態(tài)，一般vCE

vBE，此管壓降稱為飽和壓降。此時(shí)，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏或反偏電壓很小。iC=f(vCE)

iB=const.2.輸出特性曲線輸出特性曲線的三個(gè)區(qū)域:截止區(qū)：iB=0，iC＝iCEO0，三極管如同工作于斷開狀態(tài)，此時(shí)，vBE小于死區(qū)電壓。放大區(qū)：vBE>Vth，vCE反電壓大于飽和壓降，此時(shí)，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。再次注意：管子正常工作時(shí)，0.7V(硅管）－0.2V(鍺管）第18頁/共30頁(1)共射極直流電流放大系數(shù)

=（IC－ICEO）/IB≈IC/IBvCE=const.1.電流放大系數(shù)4.1.4BJT的主要參數(shù)與iC的關(guān)系曲線(2)共射極交流電流放大系數(shù)

=iC/iBvCE=const.在iC一定范圍內(nèi)為常數(shù)第19頁/共30頁(3)共基極直流電流放大系數(shù)

=（IC－ICBO）/IE≈IC/IE

(4)共基極交流電流放大系數(shù)α

α=iC/iEvCB=const.當(dāng)ICBO和ICEO很小時(shí)，≈、≈，可以不加區(qū)分。第20頁/共30頁α與β間的關(guān)系：第21頁/共30頁

2.極間反向電流(1)集電極基極間反向飽和電流ICBO

發(fā)射極開路時(shí)，集電結(jié)的反向飽和電流。

與單個(gè)PN結(jié)的反偏電流相同，T一定時(shí)為常數(shù)（取決于少子濃度）

ICBO越小越好小功率硅管<1A小功率鍺管10A左右第22頁/共30頁

(2)集電極發(fā)射極間的反向飽和電流ICEO

ICEO=（1+）ICBO

ICEO越小越好小功率硅管幾微安以下小功率鍺管幾十微安以上溫度變化大的場(chǎng)合宜選用硅管第23頁/共30頁(1)集電極最大允許電流ICM——三極管正常工作時(shí)集電極所允許的最大工作電流(2)集電極最大允許功率損耗PCM

PCM=ICVCE

3.極限參數(shù)PCM值與環(huán)境溫度有關(guān)，溫度愈高，則PCM值愈小。當(dāng)超過此值時(shí)，管子性能將變壞或燒毀。第24頁/共30頁(3)反向擊穿電壓

V(BR)CBO——發(fā)射極開路時(shí)的集電結(jié)反 向擊穿電壓。V(BR)EBO——集電極開路時(shí)發(fā)射結(jié)的反 向擊穿電壓。

V(BR)CEO——基極開路時(shí)集電極和發(fā)射極間的擊穿電壓。幾個(gè)擊穿電壓有如下關(guān)系

V(BR)CBO＞V(BR)CEO＞V(BR)EBO第25頁/共30頁4.1小結(jié)三極管（晶體管，BJT）是電流控制器件三極管要實(shí)現(xiàn)放大作用，必須工作在放大區(qū)。第26頁/共30頁4.1試題常見類型三極管基礎(chǔ)知識(shí)正確性的判斷；三極管工作狀態(tài)的判斷；由管子的特性求解主要參數(shù)（例如給出一個(gè)輸出特性曲線，求值）。第27頁/共30頁例題1，三極管在放大區(qū)時(shí)的集電極電流是由多子漂移形成的？（）2，當(dāng)三極管工作在放大區(qū)時(shí)，發(fā)射結(jié)電壓為

偏置，集電結(jié)電壓為

偏置。第28頁/共30頁3，測(cè)得放大電路中三只晶體管的直流電位如圖示，分析他們的類型、管腳和所用的材料（硅或鍺）。判斷依據(jù)：1.在放大區(qū)，NPN