微電子學(xué)概論9

1、3AX313DG63AD6(a)外形示意圖NNPcbeSiO2絕緣層(b) NPN硅管結(jié)構(gòu)圖NcbePN型鍺銦球銦球(c) PNP鍺管結(jié)構(gòu)圖c集電極b基極集電區(qū)PN基區(qū)發(fā)射區(qū)P集電結(jié)發(fā)射結(jié)e發(fā)射極(a) PNP型ebcc集電極b基極集電區(qū)NP基區(qū)發(fā)射區(qū)N集電結(jié)發(fā)射結(jié)e發(fā)射極(b) NPN型ebcNPNVEEVCCiBRcReiEiCbecRbVBBVCCRciBiCbecNPNuBEuCEiEuBC+iBiCiEVCCVBBRbNPN(a) 載流子運(yùn)動情況載流子運(yùn)動情況iBiEiCnICBOiEiBRbVBBVCCiC(b)各極電流分配情況各極電流分配情況 晶體管中的電流晶體管中的電流iEni

2、EpiBiCnICBOCBOBBIii-=CBOCnCIii+=CBEiii+=iBiEiCnICBOiEiBRbVBBVCCiC(b)各極電流分配情況Cni= =b bBi,iCn= =b bBi,令令= =Bi,CnCCBOIii+ += =+ +CBOI= =b bCBOI+ +CBOI+ +Bib bb bCEOBCIii+ += =b bCEOBBCEIiiii+ + += =+ += =)1(b bBCEOCiIi - -= =b bCBOCEOII)1(b b+ += =令：CBOBCI1ii)(b bb b+ + += =bb系數(shù)系數(shù) 代表代表iB對對iC的控制作用的大小，的控

3、制作用的大小， 越大，控制作用越強(qiáng)。越大，控制作用越強(qiáng)。另一部分是另一部分是 ，它表示，它表示iC中受基極電流中受基極電流iB控制的部分?？刂频牟糠?。Bib bVBBVCCbceiBiCiE(a) NPN型VBBVCCbceiBiCiE(b) PNP型NPN型和型和PNP型晶體管電路的差別型晶體管電路的差別bceiBiEiCuBCuCEuBE+-+-+- NPN型晶體管的電壓和電流參考方向型晶體管的電壓和電流參考方向l通常是以發(fā)射極為公共端，通常是以發(fā)射極為公共端，畫出畫出iC、iB，uCE和和uBE四個四個量的關(guān)系曲線，稱為共射量的關(guān)系曲線，稱為共射極特性曲線。極特性曲線。 AVVmAiBi

4、CVBBRW1RbRW2VCCuCE+uBE-+-測量測量NPN管共射特性曲線的電路圖管共射特性曲線的電路圖CEuBEBufi)(= =iB(mA)uBE(V)0.20.40.60.80.020.040.060.080uCE = 0V1V5V3DG4的輸入特性的輸入特性20ARW1VBBbecVuBE+-iBuCE =0時的晶體管時的晶體管 uBE= 0.2V (Ge)cebuBEiBiCiEuCE+_+_ PNP型晶體管的電壓電流參型晶體管的電壓電流參考方向考方向-uBE(V)iB(mA)00.10.20.30.40.040.080.120.16uCE = 0V-6V3AX1的輸入特性的輸入

5、特性BiCECufi| )(= =(a)3AX1的輸出特性的輸出特性iC(mA)-uCE(V)iB = 00.02mA0.04mA0.06mA0.08mA0.10mA0.12mA0.14mA0.16mA0.18mA放放大大區(qū)區(qū)截止區(qū)截止區(qū)飽和區(qū)飽和區(qū)204682026810 12晶體管的輸出特性晶體管的輸出特性iC(mA)uCE(V)iB= 00. 2mA200.4mA0.6mA0.8mA1.0mA放放大大區(qū)區(qū)飽和區(qū)飽和區(qū)100203040(b)3DG4的輸出特性的輸出特性510 15 20 25 30 3550(a)3AX1的輸出特性的輸出特性iC(mA)-uCE(V)iB = 00.02m

6、A0.04mA0.06mA0.08mA0.10mA0.12mA0.14mA0.16mA0.18mA放放大大區(qū)區(qū)截止區(qū)截止區(qū)飽和區(qū)飽和區(qū)204682026810 12晶體管的輸出特性晶體管的輸出特性iC(mA)uCE(V)iB= 00. 2mA200.4mA0.6mA0.8mA1.0mA放放大大區(qū)區(qū)飽和區(qū)飽和區(qū)100203040(b)3DG4的輸出特性的輸出特性510 15 20 25 30 3550(a)3AX1的輸出特性的輸出特性iC(mA)-uCE(V)iB = 00.02mA0.04mA0.06mA0.08mA0.10mA0.12mA0.14mA0.16mA0.18mA放放大大區(qū)區(qū)截止區(qū)

7、截止區(qū)飽和區(qū)飽和區(qū)204682026810 12晶體管的輸出特性晶體管的輸出特性iC(mA)uCE(V)iB= 00. 2mA200.4mA0.6mA0.8mA1.0mA放放大大區(qū)區(qū)飽和區(qū)飽和區(qū)100203040(b)3DG4的輸出特性的輸出特性510 15 20 25 30 3550(a)3AX1的輸出特性的輸出特性iC(mA)-uCE(V)iB = 00.02mA0.04mA0.06mA0.08mA0.10mA0.12mA0.14mA0.16mA0.18mA放放大大區(qū)區(qū)截止區(qū)截止區(qū)飽和區(qū)飽和區(qū)204682026810 12晶體管的輸出特性晶體管的輸出特性iC(mA)uCE(V)iB= 00

8、. 2mA200.4mA0.6mA0.8mA1.0mA放放大大區(qū)區(qū)飽和區(qū)飽和區(qū)100203040(b)3DG4的輸出特性的輸出特性510 15 20 25 30 3550CEuCESUl飽和時的飽和時的 值稱為飽和壓降值稱為飽和壓降 BECEuu= =rBEBCUuu = = , 0l當(dāng)當(dāng) 時時 （ ），稱），稱為臨界飽和。為臨界飽和。(a)3AX1的輸出特性的輸出特性iC(mA)-uCE(V)iB = 00.02mA0.04mA0.06mA0.08mA0.10mA0.12mA0.14mA0.16mA0.18mA放放大大區(qū)區(qū)截止區(qū)截止區(qū)飽和區(qū)飽和區(qū)204682026810 12晶體管的輸出特性

9、晶體管的輸出特性iC(mA)uCE(V)iB= 00. 2mA200.4mA0.6mA0.8mA1.0mA放放大大區(qū)區(qū)飽和區(qū)飽和區(qū)100203040(b)3DG4的輸出特性的輸出特性510 15 20 25 30 3550(a)3AX1的輸出特性的輸出特性iC(mA)-uCE(V)iB = 00.02mA0.04mA0.06mA0.08mA0.10mA0.12mA0.14mA0.16mA0.18mA放放大大區(qū)區(qū)截止區(qū)截止區(qū)飽和區(qū)飽和區(qū)204682026810 12晶體管的輸出特性晶體管的輸出特性iC(mA)uCE(V)iB= 00. 2mA200.4mA0.6mA0.8mA1.0mA放放大大區(qū)

10、區(qū)飽和區(qū)飽和區(qū)100203040(b)3DG4的輸出特性的輸出特性510 15 20 25 30 3550BCEOCiIi - -= =b bb共射直流電流放大系數(shù)共射直流電流放大系數(shù)n它表示集電極電壓它表示集電極電壓uCE一定時，集電極電流和一定時，集電極電流和基極電流之間的關(guān)系基極電流之間的關(guān)系如果如果iCICEO則則BCii b buCE(V)iC(mA)051015483.368.81216A20406080iB =100A3DG6的輸出特性的輸出特性15004. 06BC=iib5504. 08 . 03= =- -= =- -= =BCEOCiIib b0.823468-uCE(V

11、)iC(mA)iB=00.02mA0.040.060.080.10.140.18B0 3AX3的輸出特性的輸出特性b 共射交流短路電流放大系數(shù)共射交流短路電流放大系數(shù)常數(shù)=CEBCuiib大表示只要基極電流很小的變化，就可以控大表示只要基極電流很小的變化，就可以控制產(chǎn)生集電極電流大的變化，即電流放大作制產(chǎn)生集電極電流大的變化，即電流放大作用好。用好。b值的求法：值的求法：b在在A點(diǎn)附近找兩個點(diǎn)附近找兩個uCE相同的點(diǎn)相同的點(diǎn)C和和D13804. 05 . 5= = = = =BCiib b所以所以對應(yīng)于對應(yīng)于C點(diǎn)，點(diǎn)，iC=8.8mA，B=60A；對應(yīng)于對應(yīng)于D點(diǎn)，點(diǎn)，iC=3.3mA，iB=

12、20A，iC =8.8-3.3=5.5mA，iB=60-20=40A，uCE(V)iC(mA)051015483.368.81216CDA20406080iB =100A3DG6的輸出特性的輸出特性b 共射交流短路電流放大系數(shù)共射交流短路電流放大系數(shù)用同樣辦法可以求出用同樣辦法可以求出3AX3工作在工作在B點(diǎn)的點(diǎn)的 值。值。 b找出找出F點(diǎn)和點(diǎn)和G點(diǎn)，點(diǎn)，對應(yīng)于對應(yīng)于F點(diǎn)，點(diǎn)，iC=3.9mA，iB=0.06mA；對應(yīng)于對應(yīng)于G點(diǎn)，點(diǎn)，iC=1.8mA，iB=0.02mA；于是于是iC=3.9-1.8=2.lmA， iB=0.06-0.02=0.04mA，b所以所以 =2.1/0.04=52.

13、5-uCE(V)iC(mA)iB=00.02mA0.040.060.080.10.140.18FBG0 3AX3的輸出特性的輸出特性0.823468b 共射交流短路電流放大系數(shù)共射交流短路電流放大系數(shù)ECii=n 根據(jù)晶體管的電流分配關(guān)系，可以得根據(jù)晶體管的電流分配關(guān)系，可以得到下列換算關(guān)系到下列換算關(guān)系 -=-=+=+=bbbbbb1111，共基直流電流放大系數(shù)共基直流電流放大系數(shù) 和共基交和共基交流電流放大系數(shù)流電流放大系數(shù)ECECBOCiiiIi - -= = AICBO(b) PNP管VAICBO(a) NPN管VICBO的測量AbceICEO(a) NPN管管AbceICEO(b)

14、PNP管管CBOCEOII)1(b b+ += =b所以，所以， 大的三極管的溫度穩(wěn)大的三極管的溫度穩(wěn)定性較差定性較差A(yù)bceICEO(a) NPN管管AbceICEO(b) PNP管管ICEO的測量的測量bfn晶體管共射短路電流放大系數(shù)晶體管共射短路電流放大系數(shù) 隨信號隨信號頻率升高而下降，如圖所示。頻率升高而下降，如圖所示。 bb下降到低頻時的下降到低頻時的0.707倍時倍時f 的值的值bfffT104105106107108101001000100.7070f的頻率特性n 下降到等于下降到等于1時的頻率稱為特征頻率時的頻率稱為特征頻率fT。 bn通常高頻晶體管都用通常高頻晶體管都用fT來

15、表征它的高頻來表征它的高頻放大特性。放大特性。b bff Tff= =b bn當(dāng)頻率當(dāng)頻率 后，有以下近后，有以下近似關(guān)系：似關(guān)系： ffT104105106107108101001000100.7070f的頻率特性n主要考慮溫度對下述三個參數(shù)的影響：主要考慮溫度對下述三個參數(shù)的影響：n共射短路電流放大系數(shù)共射短路電流放大系數(shù) n基射極間正向電壓基射極間正向電壓uBEn集電結(jié)反向飽和電流集電結(jié)反向飽和電流ICBO。b10002)()(TTCBOCBOTITI- - = = 溫度對溫度對 的影響的影響bn溫度升高時溫度升高時 隨之增大。一般的，溫度每隨之增大。一般的，溫度每升高升高1， 增加約增加約(0.51)%，即，即bbCoTCo/)%15 . 0(251= = b bb bb稱為稱為 的溫度系數(shù)。的溫度系數(shù)。 TCbb)25(