BJT工作原理與V-I特性曲線-文檔資料

1、模 擬 電 子 技 術(shù),Analog Electronic Technology,4 雙極結(jié)型三極管及放大電路基礎(chǔ),4.1 BJT,4.3 放大電路的分析方法,4.4 放大電路靜態(tài)工作點的穩(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),4.1 半導(dǎo)體三極管BJT,4.1.1 BJT的結(jié)構(gòu)簡介,4.1.2 放大狀態(tài)下BJT的工作原理,4.1.3 BJT的VI特性曲線,4.1.4 BJT的主要參數(shù),4.1.1 BJT的結(jié)構(gòu)簡介,a) 小功率管 (b) 小功率管 (c) 大功率管 (d) 中功率管,4.1.1 BJT結(jié)

2、構(gòu)簡介,1.三極管的構(gòu)造核心：一塊有兩個相互聯(lián)系的PN結(jié)單晶；示意圖如下,4.1.1 BJT結(jié)構(gòu)簡介,2.NPN型,集電區(qū),集電結(jié),基區(qū),發(fā)射結(jié),發(fā)射區(qū),集電極 c,基極 b,發(fā)射極 e,箭頭方向指示了發(fā)射結(jié)正向偏置情況下的電流的方向,4.1.1 BJT結(jié)構(gòu)簡介,3.PNP型,集電區(qū),集電結(jié),基區(qū),發(fā)射結(jié),發(fā)射區(qū),集電極 c,發(fā)射極 e,基極 b,發(fā)射區(qū)的摻雜濃度最高,集電區(qū)摻雜濃度低于發(fā)射區(qū)，且面積大,基區(qū)很薄，一般在12微米，且摻雜濃度最低,結(jié)構(gòu)特點：內(nèi)部條件,4.1.2 放大狀態(tài)下BJT的工作原理,外部條件,發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏,放大狀態(tài)下BJT中載流子的傳輸過程,4.1.2 放大狀態(tài)

3、下BJT的工作原理,發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏,IE=IB+ IC,外部條件,4.1.2 放大狀態(tài)下BJT的工作原理,電流分配關(guān)系,基極電流傳輸系數(shù)： 集電極電流放大系數(shù),電流控制器件,共基極放大電路,放大作用,電壓放大倍數(shù),vO = -iC RL = 0.98 V,兩個條件 （1）內(nèi)部條件：發(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度遠大于基區(qū)雜質(zhì)濃度，且基區(qū)很薄。 （2）外部條件：發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置,思考1：可否用兩個二極管相連構(gòu)成一個三極管？ 思考2：可否將e和c交換使用 思考3：外部條件對PNP管和NPN管各如何實現(xiàn),綜上所述，三極管的放大作用，是依靠它的發(fā)射極電流能夠通過基區(qū)傳輸，然后到達集電極而實現(xiàn)的,

4、小結(jié),三極管的三種組態(tài),共集電極接法，集電極作為公共電極，用CC表示,共基極接法，基極作為公共電極，用CB表示,共發(fā)射極接法，發(fā)射極作為公共電極，用CE表示,BJT的三種組態(tài),無論哪種連接方式，要使BJT有放大作用,都必須保證發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏,4.1.3 BJT的V-I 特性曲線,iB=f(vBE) vCE=const,2) 當(dāng)vCE1V時， vCB= vCE - vBE0，集電結(jié)已進入反偏狀態(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，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,工作在放大狀態(tài)

5、的條件： vCE1V,飽和區(qū)：特征IC明顯受VCE控制 該區(qū)域內(nèi)， IC和IB不服從倍關(guān)系。 此時發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏,截止區(qū)：特征IC接近零 該區(qū)域相當(dāng)IB=0的曲線下方。 此時，發(fā)射結(jié)反偏或正偏電壓很小，集電結(jié)反偏,放大區(qū)：特征IC平行于VCE軸 該區(qū)域內(nèi)，曲線基本平行等距。此時，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏,2. 輸出特性曲線,4.1.3 BJT的V-I 特性曲線,iC=f(vCE) iB=const,共射極連接,放大：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏,飽和：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏,截止：發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏,倒置：發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)正偏,小結(jié),臨界飽和（虛線） 臨界放大,P187 4.3.1,測量

6、某硅BJT各電極對地的電壓值如下，試判別管子工作在什么區(qū)域,1) VC6V VB0.7V VE0V,VBE0.7V VCB5.3V 放大區(qū)域,2) VC6V VB2V VE1.3V,VBE0.7V VCB4V 放大區(qū)域,3) VC6V VB6V VE5.4V,VBE0.6V VCB0V 飽和區(qū)域,VBE0.4V VCB2V 截止區(qū)域,4) VC6V VB4V VE3.6V,5) VC3.6V VB4V VE3.4V,VBE0.6V VCB-0.4V 飽和區(qū)域,練習(xí)：P187 4.2.3,放大：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏,IE=IB+ IC,恒流源,共基極連接時的V-I 特性曲線,1.電流放大系數(shù),

7、4.1.4 BJT的主要參數(shù),與iC的關(guān)系曲線,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，集電結(jié)的反向飽和電流,4.1.4 BJT的主要參數(shù),2) 集電極發(fā)射極間的反向飽和電流ICEO,ICEO=（1+ ）ICBO,4.1.4 BJT的主要參數(shù),2. 極間反向電流,1) 集電極最大允許電流ICM,3.極限參數(shù),4.1.4 BJT的主要參數(shù),當(dāng)iC過大時，值將下降。值下降到一定的iC即為ICM,當(dāng)工作電流iC大于ICM時，BJT不一定會燒壞，但值將過小，放大能力太差,4.1.4 BJT的主要參數(shù),2) 反向擊穿電壓,V(BR)CBO發(fā)射極開路時的集電結(jié)反 向擊穿電

8、壓。（20120,V(BR) EBO集電極開路時發(fā)射結(jié)的反 向擊穿電壓。（大約7,V(BR)CEO基極開路時集電極和發(fā)射 極間的 擊穿電壓。（大約V(BR)CBO 的60,幾個擊穿電壓有如下關(guān)系 V(BR)CBOV(BR)CEOV(BR) EBO,3.極限參數(shù),3) 集電極最大允許功率損耗PCM,PC= ICVCE,3.極限參數(shù),4.1.4 BJT的主要參數(shù),BJT內(nèi)的兩個PN結(jié)都會消耗功率，其大小分別等于流過結(jié)的電流與結(jié)上電壓降的乘積。一般情況下，集電結(jié)上的電壓降遠大于發(fā)射結(jié)上的電壓降，于是,為了使BJT能安全工作，在應(yīng)用中必須使它的集電極工作電流小于ICM，集電極發(fā)射極間電壓小于V(BR)

9、CEO,集電極耗散功率小于PCM,PC= ICVCE,某BJT的極限參數(shù)ICM=100,PCM=150W, V(BR)CEO=30V,若它的工作電壓VCE=10V, 則工作電流IC不得超過多大？若工作電流IC= 1,則工作電壓的極限值應(yīng)為多少,ICICM VCEV(BR)CEO PC PCM,練習(xí)：P186 4.1.3,當(dāng)VCE=10V, 則,IC15,當(dāng)IC=1mA, 則,VCE30V,4.1.5 溫度對BJT參數(shù)及特性的影響,1) 溫度對ICBO的影響,溫度每升高10，ICBO約增加一倍,2) 溫度對 的影響,溫度每升高1， 值約增大0.5%1,3) 溫度對反向擊穿電壓V(BR)CBO、V

10、(BR)CEO的影響,溫度升高時，V(BR)CBO和V(BR)CEO都會有所提高,2. 溫度對BJT特性曲線的影響,1. 溫度對BJT參數(shù)的影響,溫度升高使IC增加,如何判斷三極管的三個電極,方法一：看、讀,如何判斷三極管的三個電極,方法二：數(shù)字萬用表hFE,三極管 檔位,判斷類型和各個引腳，如果插入正確，顯示值，否則無顯示值,用指針式萬用表判斷基極 b 和三極管的類型: 將萬用表歐姆擋置 R 100 或Rlk 處,先假設(shè)三極管的某極為基極,并把黑表筆接在假設(shè)的基極上,將紅表筆先后接在其余兩個極上,如果兩次測得的電阻值都很小(或約為幾百歐至幾千歐 ),則假設(shè)的基極是正確的,且被測三極管為 NPN 型管；同上,如果兩次測得的電阻值都很大( 約為幾千歐至幾十千歐 ), 則假設(shè)的基極是正確的,且被測三極管為 PNP 型管。如果兩次測得的電阻值是一大一小,則原來假設(shè)的基極是錯誤的,這時必須重新假設(shè)另一電極為基極，再重復(fù)上述測試,如何判斷三極管的三個電極,方法三：模擬萬用表測量,判斷集電極c和發(fā)射極e:仍將指針式萬用表歐姆擋置 “R 100”或“R 1k” 處,以NPN管為例,把黑表筆接 在假設(shè)的集電極c上,紅表筆接到假設(shè)的發(fā)射極e上,并用 手捏住b和c極 ( 不能使b、c直接接觸 ), 通