雙極型晶體管及其基本放大電路課件

雙極型晶體管及其基本放大電路21、靜念園林好，人間良可辭。22、步步尋往跡，有處特依依。23、望云慚高鳥，臨木愧游魚。24、結(jié)廬在人境，而無(wú)車馬喧；問(wèn)君何能爾？心遠(yuǎn)地自偏。25、人生歸有道，衣食固其端。雙極型晶體管及其基本放大電路雙極型晶體管及其基本放大電路21、靜念園林好，人間良可辭。22、步步尋往跡，有處特依依。23、望云慚高鳥，臨木愧游魚。24、結(jié)廬在人境，而無(wú)車馬喧；問(wèn)君何能爾？心遠(yuǎn)地自偏。25、人生歸有道，衣食固其端。第三章雙極型晶體管及其基本放大電路2021年3月7日3§3.1雙極型晶體管本章主要內(nèi)容§3.1雙極型晶體管§3.2BJT基本放大電路及分析方法§3.3三種組態(tài)放大器的中頻特性§3.4單級(jí)共發(fā)放大器的頻率特性§3.5多級(jí)放大電路第三章雙極型晶體管及其基本放大電路2023年7月20日本章主要內(nèi)容§3.1雙極型晶體管§3.2BJT基本放大電路及分析方法§3.3三種組態(tài)放大器的中頻特性§3.4單級(jí)共發(fā)放大器的頻率特性§3.5多級(jí)放大電路§3.1雙極型晶體管3§3.1雙極型晶體管2023年7月20日1.BJT的結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)§3.1雙極型晶體管51.BJT的結(jié)構(gòu)兩種類型NPN型晶體管PNP型晶體管結(jié)構(gòu)上的區(qū)別：各區(qū)采用的半導(dǎo)體材料極性相反結(jié)構(gòu)要素三區(qū)：發(fā)射區(qū)、基區(qū)、集電區(qū)三極：發(fā)射極、基極、集電極兩結(jié)：發(fā)射結(jié)、集電結(jié)§3.1雙極型晶體管61.BJT的結(jié)構(gòu)注意發(fā)射區(qū)高摻雜，多數(shù)載流子濃度大集電區(qū)區(qū)域大，所以承受的功率也大基區(qū)很薄，作為過(guò)渡區(qū)，其摻雜濃度最低§3.1雙極型晶體管71.BJT的結(jié)構(gòu)電路符號(hào)發(fā)射極的箭頭可區(qū)分出發(fā)射極與集電極，其方向可區(qū)分NPN管和PNP管，箭頭的方向表示發(fā)射結(jié)正偏方向，也是線性工作時(shí)的電流方向§3.1雙極型晶體管82.放大工作原理放大工作條件發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置件放大工作原理§3.1雙極型晶體管92.放大工作原理集電極電流第一部分：發(fā)射區(qū)注入的自由電子是形成集電極電流的主要來(lái)源表示發(fā)射區(qū)能夠到達(dá)集電區(qū)多子的比例，稱為共基組態(tài)的直流電流放大系數(shù)第二部分：由于集電結(jié)反偏，集電區(qū)和基區(qū)中少數(shù)載流子的漂移運(yùn)動(dòng)形成反向飽和電流ICBO集電極總電流§3.1雙極型晶體管102.放大工作原理基極電流第一部分：發(fā)射區(qū)注入到基區(qū)的自由電子流中僅很小一部分與基區(qū)中的空穴復(fù)合，形成基極復(fù)合電流第二部分：集電極的反向飽和電流ICBO基極總電流發(fā)射極電流§3.1雙極型晶體管112.放大工作原理考慮得到兩個(gè)基本的電流關(guān)系另外§3.1雙極型晶體管122.放大工作原理忽略ICBO時(shí)各極電流之間的關(guān)系§3.1雙極型晶體管132.放大工作原理幾點(diǎn)說(shuō)明§3.1雙極型晶體管143.數(shù)學(xué)模型Ebers-Moll模型BJT的理想模型或直流大信號(hào)分析模型基本思路將發(fā)射結(jié)和集電結(jié)視作兩個(gè)背靠背的PN結(jié)二極管，并采用受控電流源表達(dá)兩者之間的相互影響，其中，受控電流反映了穿透基區(qū)的多子形成的電流§3.1雙極型晶體管153.數(shù)學(xué)模型Ebers-Moll模型§3.1雙極型晶體管163.數(shù)學(xué)模型§3.1雙極型晶體管173.數(shù)學(xué)模型說(shuō)明在Ebers-Moll模型中，晶體管的兩個(gè)端電壓VBE和VBC可正可負(fù)，故Ebers-Moll方程可以描述晶體管的所有工作狀態(tài)§3.1雙極型晶體管183.數(shù)學(xué)模型放大狀態(tài)忽略反向飽和電流，則處于放大狀態(tài)的晶體管，其發(fā)射結(jié)可近似為正向偏置的PN結(jié)二極管，而集電極電流受發(fā)射極電流的線性控制§3.1雙極型晶體管193.數(shù)學(xué)模型飽和狀態(tài)該方程無(wú)法進(jìn)行線性簡(jiǎn)化，仍為非線性方程截止?fàn)顟B(tài)忽略反向飽和電流，則處于截止?fàn)顟B(tài)的晶體管，發(fā)射極和集電極相當(dāng)于開路§3.1雙極型晶體管204.伏安特性（1）共基組態(tài)（2）共發(fā)組態(tài)§3.1雙極型晶體管21（1）共基組態(tài)共基組態(tài)輸入端口：發(fā)射極與基極構(gòu)成輸出端口：集電極與基極構(gòu)成與二極管伏安特性的比較二極管：一個(gè)端口兩個(gè)變量，一個(gè)自變量一個(gè)因變量三極管：兩個(gè)端口四個(gè)變量，兩個(gè)自變量?jī)蓚€(gè)因變量§3.1雙極型晶體管22（1）共基組態(tài)輸入端伏安特性說(shuō)明根據(jù)VCB的不同取值，輸入端伏安特性曲線將以一組曲線族的形式存在§3.1雙極型晶體管23（1）共基組態(tài)§3.1雙極型晶體管24（1）共基組態(tài)伏安特性曲線說(shuō)明當(dāng)VCB>1V時(shí)，可近似認(rèn)為輸入端伏安特性曲線重合為一條曲線§3.1雙極型晶體管25（1）共基組態(tài)輸出端伏安特性說(shuō)明由于PN結(jié)正偏，VEB可調(diào)范圍很小，曲線不明確，故采用發(fā)射極電流IE來(lái)作為控制量根據(jù)IE的不同取值，輸出端伏安特性曲線將以一組曲線族的形式存在§3.1雙極型晶體管26（1）共基組態(tài)由得§3.1雙極型晶體管27（1）共基組態(tài)對(duì)比以前結(jié)果得出§3.1雙極型晶體管28（1）共基組態(tài)伏安特性曲線§3.1雙極型晶體管29（1）共基組態(tài)三種工作區(qū)的分割條件§3.1雙極型晶體管30（2）共發(fā)組態(tài)共發(fā)組態(tài)輸入端口：基極與發(fā)射極構(gòu)成輸出端口：集電極與發(fā)射極構(gòu)成§3.1雙極型晶體管31（2）共發(fā)組態(tài)輸入端伏安特性說(shuō)明根據(jù)VCE的不同取值，輸入端伏安特性曲線將以一組曲線族的形式存在§3.1雙極型晶體管32（2）共發(fā)組態(tài)§3.1雙極型晶體管33（2）共發(fā)組態(tài)§3.1雙極型晶體管34（2）共發(fā)組態(tài)伏安特性曲線§3.1雙極型晶體管35（2）共發(fā)組態(tài)輸出端伏安特性§3.1雙極型晶體管36（2）共發(fā)組態(tài)§3.1雙極型晶體管37（2）共發(fā)組態(tài)伏安特性曲線§3.1雙極型晶體管38（2）共發(fā)組態(tài)三種工作區(qū)的分割條件§3.1雙極型晶體管395.主要參數(shù)（1）電流放大系數(shù)（2）反向飽和電流（3）極限參數(shù)（4）頻率參數(shù)（5）結(jié)電容與體電阻§3.1雙極型晶體管40（1）電流放大系數(shù)電流放大系數(shù)§3.1雙極型晶體管41（1）電流放大系數(shù)關(guān)系以后交直流可以混用，不加區(qū)別§3.1雙極型晶體管42（2）反向飽和電流本征激發(fā)產(chǎn)生的少數(shù)載流子，受溫度影響嚴(yán)重一般不予考慮§3.1雙極型晶體管43（3）極限參數(shù)極限參數(shù)極限參數(shù)是指晶體管能夠正常使用時(shí)的最大的電壓，電流和功率值§3.1雙極型晶體管44（3）極限參數(shù)耗散功率也即集電極最大允許耗散功率，是指晶體管參數(shù)變化不超過(guò)規(guī)定允許值時(shí)的最大集電極耗散功率說(shuō)明晶體管在使用時(shí)，其實(shí)際功耗不允許超過(guò)值，否則會(huì)造成晶體管因過(guò)載而損壞耗散功率可作為區(qū)分小功率晶體管、中功率晶體管、大功率晶體管的指標(biāo)§3.1雙極型晶體管45（3）極限參數(shù)集電極最大電流集電極最大電流是指晶體管集電極所允許通過(guò)的最大電流說(shuō)明當(dāng)晶體管的集電極電流超過(guò)時(shí)，晶體管的β值等參數(shù)將發(fā)生明顯變化，影響其正常工作，甚至還會(huì)損壞§3.1雙極型晶體管46（3）極限參數(shù)最大反向電壓最大反向電壓是指晶體管在工作時(shí)所允許施加的最高工作電壓包括集電極-發(fā)射極反向擊穿電壓、集電極-基極反向擊穿電壓和發(fā)射極-基極反向擊穿電壓集電極-發(fā)射極反向擊穿電壓該電壓是指當(dāng)晶體管基極開路時(shí)，其集電極與發(fā)射極之間的最大允許反向電壓，一般用BVCEO表示§3.1雙極型晶體管47（4）頻率參數(shù)頻率特性由于結(jié)電容的存在，晶體管的電流放大系數(shù)與工作頻率有關(guān)，電流放大系數(shù)是頻率的函數(shù)§3.1雙極型晶體管48（4）頻率參數(shù)定義幾個(gè)參數(shù)低頻時(shí)，共基、共發(fā)電流放大倍數(shù)§3.1雙極型晶體管49（4）頻率參數(shù)共基截止頻率§3.1雙極型晶體管50（4）頻率參數(shù)共發(fā)截止頻率§3.1雙極型晶體管51（4）頻率參數(shù)特征頻率ωT晶體管的特征頻率即β值降為1時(shí)晶體管的工作頻率，此時(shí)晶體管失去電流放大能力時(shí)的頻率，一般用ωT表示§3.1雙極型晶體管52（5）結(jié)電容與體電阻結(jié)電容擴(kuò)散電容和勢(shì)壘電容前者為發(fā)射結(jié)電容，后者為集電結(jié)電容，大小關(guān)系？基區(qū)體電阻rb基區(qū)體電阻是反映了基區(qū)寬度、摻雜濃度的參數(shù)，并反映了基區(qū)復(fù)合電流的大小，用rb表示，一般在百歐量級(jí)§3.1雙極型晶體管5326、要使整個(gè)人生都過(guò)得