模擬電子技術(shù)課件

2.1.1結(jié)構(gòu)與符號(hào)2.1.2工作原理2.1.3特性曲線2.1.4參數(shù)2.1.5工作狀態(tài)及偏置電路2.1.6基本要求BipolarJunctionTransistor(BJT)02雙極型晶體管及放大電路2.1雙極型晶體管三極管圖片2907APNP雙極性晶體管100GHz銦磷/釤銦砷異質(zhì)結(jié)雙極性晶體管的電子掃描顯微圖片大功率達(dá)林頓晶體管雙極型晶體管是由三層雜質(zhì)半導(dǎo)體構(gòu)成的器件。它有三個(gè)電極，所以又稱為半導(dǎo)體三極管、晶體三極管等，統(tǒng)稱為晶體管。2.1.1結(jié)構(gòu)與符號(hào)(StructuresandCircuitSymbol)兩種:NPN

PNP一、結(jié)構(gòu)e(Emitter)：發(fā)射極b(Base）：基極c(Collector)：集電極發(fā)射結(jié)(Je)集電結(jié)(Jc)基區(qū)發(fā)射區(qū)集電區(qū)三極:三區(qū):兩節(jié):特點(diǎn):b區(qū)薄

e區(qū)摻雜多

c區(qū)面積大e,b,cJe,Jc2.1.2

工作原理(Transistor

Operation)一、放大條件二、內(nèi)部載流子傳輸過(guò)程三、電流分配關(guān)系四、放大作用外部條件？一、放大條件內(nèi)部條件：

三區(qū)結(jié)構(gòu)與摻雜Je正偏，Jc反偏。電位關(guān)系：NPN：VC

＞VB＞VEPNP：VC

＜VB＜VE

發(fā)射區(qū)(1)IEIC集電區(qū)(3)漂移Je正偏Jc反偏I(xiàn)B復(fù)合二、內(nèi)部載流子傳輸過(guò)程忽略支流：IE=IC+IB基區(qū)(2)擴(kuò)散三、電流分配關(guān)系(CurrentRelationship)根據(jù)輸入輸出回路的公共端不同，可組成三種組態(tài)(CommonEmitterCircuit)發(fā)射極即能做輸入端又能做輸出端基極只能做輸入端不能做輸出端

集電極只能做輸出端不能做輸入端注意無(wú)論哪種接法為保證正向受控作用須使發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏且滿足IE=IB+IC定義共基極直流電流放大系數(shù)定義共射極直流電流放大系數(shù)

∴IC=IE+ICBO≈IE

IB=IBN－ICBO=IE－IC

=（1－）IE－ICBO≈（1－）IE

IE=IC+IB

ICEO=(1+)ICBO

穿透電流IC=ICN＋I(xiàn)CBO=IB+(1+)ICBO

≈IB

IE≈IEN=IBN+ICN=(1+)IB＋(1+)ICBO≈(1+)IB

由于都反映了管中基區(qū)擴(kuò)散與復(fù)合的關(guān)系

由定義可得：

IB≈（1－）IE總結(jié)：IC≈IE

IE≈(1+)IB

IC≈IB

IE=IC+IB問(wèn)題1：若兩個(gè)PN結(jié)對(duì)接，三極管有無(wú)電流放大作用。問(wèn)題2：當(dāng)溫度升高時(shí)，三極管將失去放大作用。為什么？2.1.3特性曲線輸入特性曲線—

iB=f(vBE)

vCE=const輸出特性曲線—

iC=f(vCE)

iB=const共射接法的電壓-電流關(guān)系晶體管的三種基本接法(1)輸入特性曲線方程：

iB=f(vBE)vCE=const曲線?iB/AvBE/V060900.50.70.930VCE＝0VCE≥1

共發(fā)射極輸入特性曲線

放大區(qū)——發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)反偏的工作區(qū)對(duì)有很強(qiáng)的控制作用，反映在共射極交流放大系數(shù)β上

定義β=變化對(duì)影響很小

飽和區(qū)——發(fā)射結(jié)和集電結(jié)都正偏

VCE的變化對(duì)Ic影響很大，而Ic不隨IB變化,僅受VCE控制把VCE=VBE稱臨界飽和截止區(qū)——發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均處于反偏

此時(shí)iE=0,iC=ICBO

截止區(qū)即為iB=－ICBO

的那條曲線以下的區(qū)域

例1：測(cè)量三極管三個(gè)電極對(duì)地電位如圖試判斷三極管的工作狀態(tài)。

放大截止飽和(3)溫度對(duì)晶體管特性的影響溫度對(duì)VBE的影響——TVBE

即輸入特性曲線左移溫度對(duì)ICBO的影響——TICBO

即輸出特性曲線上移溫度對(duì)的影響——T

即輸出特性曲線上曲線間距離T對(duì)VBEICBO

的影響反映在集電極電流IC上都使IC輸出曲線上移、間隔增大

1.ICBOO(Open)關(guān)系：

ICEO=（1+）ICBO

2.ICEO（穿透電流）②極間反向飽和電流（溫度穩(wěn)定性）(2)交流參數(shù)①交流電流放大系數(shù)

1.共射~

=IC/IBvCE=const

2.共基~

α=IC/IE

VCB=const

②特征頻率fT當(dāng)下降到1時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率當(dāng)ICBO和ICEO很小時(shí)，≈，≈

(3)極限參數(shù)

①ICMIC上升時(shí)

會(huì)下降。

下降到放大區(qū)值的2/3時(shí)所對(duì)應(yīng)的集電極電流。②PCM超過(guò)此值會(huì)使管子性能變壞或燒毀。

PCM=ICVCB≈ICVCE

表02.01雙極型晶體管的參數(shù)

參

數(shù)型

號(hào)

PCM

mW

ICM

mAVR

CBO

VVR

CEO

VVR

EBO

V

IC

BO

μA

f

T

MHz3AX31D1251252012≤6*≥83BX31C1251254024≤6*≥83CG101C10030450.11003DG123C5005040300.353DD101D5W5A3002504≤2mA3DK100B100302515≤0.13003DKG23250W30A4003258注：*為f

1.直流模型

2.工作狀態(tài)分析（定量）3.放大狀態(tài)的偏置電路2.1.5晶體管工作狀態(tài)及偏置電路1.直流模型ex.β=503.晶體管放大狀態(tài)的偏置電路（1）固定偏流電路這種電路簡(jiǎn)單，但外電路將IBQ固定，當(dāng)溫度變化或更換管子引起β,ICBO改變時(shí)，由于外電路將IBQ固定，管子參數(shù)的改變都將集中反映到ICQ,UCEQ的變化上。會(huì)造成工作點(diǎn)較大的漂移，甚至使管子進(jìn)入飽和或截止?fàn)顟B(tài)。工作點(diǎn)的穩(wěn)定性差。（2）電流負(fù)反饋型偏置電路這種電路通過(guò)負(fù)反饋措施，增強(qiáng)了電路的穩(wěn)定性，但VCEQ的變化范圍縮小了。ICQ↑→IEQ↑→VEQ(=IEQ*RE)↑↓VBEQ(=VEQ-VEQ)↓IEQ↓←ICQ↓←（3）分壓式偏置電路