三極管及放大電路節(jié)

三極管及放大電路節(jié)第1頁(yè)/共30頁(yè)4雙極結(jié)型三極管及放大電路基礎(chǔ)4.1雙極結(jié)型三極管4.3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(wèn)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(yè)/共30頁(yè)知識(shí)點(diǎn)教學(xué)要求熟練掌握正確理解一般了解晶體管晶體管的結(jié)構(gòu)

√電流分配與放大作用√√

晶體管的工作狀態(tài)、伏安特性及主要參數(shù)√√

放大電路基礎(chǔ)放大電路的組成原則及工作原理

√

放大電路的主要技術(shù)指標(biāo)√

放大電路的分析方法圖解法

√

靜態(tài)工作點(diǎn)估算法√

微變等效電路法√

三種基本放大電路比較√

靜態(tài)工作點(diǎn)的選擇與穩(wěn)定√√

多極放大電路耦合方式及直接耦合電路的特殊問(wèn)題

√分析計(jì)算方法√

放大電路的頻率響應(yīng)頻率響應(yīng)的基本概念√√頻率響應(yīng)的分析計(jì)算方法√√第3頁(yè)/共30頁(yè)4.1雙極結(jié)型三極管4.1.1BJT的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介4.1.2放大狀態(tài)下BJT的工作原理4.1.3BJT的V-I特性曲線4.1.4BJT的主要參數(shù)4.1.5溫度對(duì)BJT參數(shù)及特性的影響第4頁(yè)/共30頁(yè)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)中功率管第5頁(yè)/共30頁(yè)BJT有兩種類型:NPN型和PNP型4.1.1BJT的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介(a)NPN型管結(jié)構(gòu)示意圖(b)PNP型管結(jié)構(gòu)示意圖(c)NPN管的電路符號(hào)(d)PNP管的電路符號(hào)第6頁(yè)/共30頁(yè)集成電路中典型NPN型BJT的截面圖4.1.1BJT的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介(2)發(fā)射區(qū)小，摻雜濃度高。(3)集電區(qū)面積大。(1)基區(qū)很薄，且摻雜濃度很低。第7頁(yè)/共30頁(yè)放大狀態(tài)飽和狀態(tài)截止?fàn)顟B(tài)倒置狀態(tài)據(jù)兩個(gè)PN結(jié)的偏置情況，BJT的工作狀態(tài)4.1.2放大狀態(tài)下BJT的工作原理

三極管的放大作用是在一定的外部條件控制下，通過(guò)載流子傳輸體現(xiàn)出來(lái)的。

由于三極管內(nèi)有自由電子和空穴兩種載流子參與導(dǎo)電，故稱為雙極結(jié)型三極管即BJT(BipolarJunctionTransistor)。

放大狀態(tài)的外部條件：發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏第8頁(yè)/共30頁(yè)放大狀態(tài)下BJT中載流子的傳輸過(guò)程放大狀態(tài)的外部條件：發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏4.1.2放大狀態(tài)下BJT的工作原理1.內(nèi)部載流子的傳輸過(guò)程發(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（以NPN為例）

IC=ICN+ICBOIE=IB+IC第9頁(yè)/共30頁(yè)發(fā)射結(jié)正向偏置、集電結(jié)反向偏置——放大狀態(tài)

原理圖電路圖+–+–第10頁(yè)/共30頁(yè)電流關(guān)系a.

發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴(kuò)散電子形成發(fā)射結(jié)電子擴(kuò)散電流IEN發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴(kuò)散電子稱擴(kuò)散到基區(qū)的發(fā)射區(qū)多子為非平衡少子第11頁(yè)/共30頁(yè)b.基區(qū)向發(fā)射區(qū)擴(kuò)散空穴形成空穴擴(kuò)散電流IEP基區(qū)向發(fā)射區(qū)擴(kuò)散空穴發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴(kuò)散電子因?yàn)榘l(fā)射區(qū)的摻雜濃度遠(yuǎn)大于基區(qū)濃度，空穴電流可忽略不計(jì)。第12頁(yè)/共30頁(yè)c.基區(qū)電子的擴(kuò)散和復(fù)合非平衡少子在基區(qū)復(fù)合，形成基極電流IBIB非平衡少子向集電結(jié)擴(kuò)散第13頁(yè)/共30頁(yè)非平衡少子到達(dá)集電區(qū)d.集電區(qū)收集從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散過(guò)來(lái)的電子形成集電極電流ICNICIB第14頁(yè)/共30頁(yè)少子漂移形成反向飽和電流ICBOe.集電區(qū)、基區(qū)少子相互漂移集電區(qū)少子空穴向基區(qū)漂移ICBO基區(qū)少子電子向集電區(qū)漂移ICIB第15頁(yè)/共30頁(yè)晶體管的電流分配關(guān)系動(dòng)畫演示第16頁(yè)/共30頁(yè)2.電流分配關(guān)系根據(jù)傳輸過(guò)程可知IC=ICN+ICBO通常

IC>>ICBOIE=IB+IC放大狀態(tài)下BJT中載流子的傳輸過(guò)程

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(wú)關(guān)。一般

=0.90.99

。第17頁(yè)/共30頁(yè)

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(wú)關(guān)。一般

>>1。根據(jù)IE=IB+ICIC=ICN+ICBO2.電流分配關(guān)系且令I(lǐng)CEO=(1+)ICBO（穿透電流）第18頁(yè)/共30頁(yè)3.BJT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)第19頁(yè)/共30頁(yè)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)，第20頁(yè)/共30頁(yè)

綜上所述，三極管的放大作用，主要是依靠它的發(fā)射極電流能夠通過(guò)基區(qū)傳輸，然后到達(dá)集電極而實(shí)現(xiàn)的。實(shí)現(xiàn)這一傳輸過(guò)程的兩個(gè)條件是：（1）內(nèi)部條件：發(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度遠(yuǎn)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。第21頁(yè)/共30頁(yè)4.1.3BJT的V-I特性曲線

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）共射極連接第22頁(yè)/共30頁(yè)飽和區(qū)：iC明顯受vCE控制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)，一般vCE＜0.7V(硅管)。此時(shí)，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏。iC=f(vCE)

iB=const2.輸出特性曲線輸出特性曲線的三個(gè)區(qū)域:截止區(qū)：iC接近零的區(qū)域，相當(dāng)iB=0的曲線的下方。此時(shí)，vBE小于死區(qū)電壓。放大區(qū)：iC幾乎平行于vCE軸的區(qū)域，曲線基本平行等距。此時(shí)，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。4.1.3BJT的V-I特性曲線第23頁(yè)/共30頁(yè)

(1)共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)

=（IC－ICEO）/IB≈IC/IBvCE=const1.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)共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)

=iC/iBvCE=const第24頁(yè)/共30頁(yè)1.電流放大系數(shù)

(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)，可認(rèn)為≈、≈。4.1.4BJT的主要參數(shù)第25頁(yè)/共30頁(yè)

2.極間反向電流 (1)集電極-基極反向飽和電流ICBO

發(fā)射極開路時(shí)，集電結(jié)的反向飽和電流。

4.1.4BJT的主要參數(shù)第26頁(yè)/共30頁(yè)

(2)集電極-發(fā)射極反向飽和電流ICEO

ICEO=（1+）ICBO

4.1.4BJT的主要參數(shù)

2.極間反向電流第27頁(yè)/共30頁(yè)(1)集電極最大允許電流ICM(2)集電極最大允許功率損耗PCM

PCM=ICVCE

3.極限參數(shù)4.1.4BJT的主要參數(shù)第28頁(yè)/共30頁(yè)

3.極限參數(shù)4.1.4BJT的主要參數(shù)(3)反向擊穿電壓

V(BR)CBO——發(fā)射極開