低频电子电路_02章(20120305)

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1、《低频电子电路》何丰----------人民邮电出版社21世纪高等院校信息与通信工程规划教材普通高等教育“十一五”国家级规划教材2.3元器件的模型研究与仿真的工程意义2.2场效应管的电量制约关系2.1双极型晶体管的电量制约关系第二章半导体受控器件基础PN结的相互影响，以及制造要求是构成导电区域特性的关键结构是导电区域特性形成的关键关注仿真模型对电路分析的重要价值《低频电子电路》2.1.2晶体管特性的进一步描述2.1.1晶体管的导电原理2.1双极型晶体管的电量制约关系第二章半导体受控器件基础2.1.3晶体管应用举例与仿真模型基础《低频电子电

2、路》第二章半导体受控器件基础鉴于晶体管与场效应管原理及电路的相似性，先讲清晶体管导电原理，再讲场效应管的导电特性。因半导体PN结结构的复杂性提高，非线性导电的区域特性更为复杂。NPP+P+P+N概述晶体管结构及电路符号发射极E基极BPNN+集电极C发射极E基极BNPP+集电极CBCEBCE发射结集电结第二章半导体受控器件基础晶体管的特点1）发射区高掺杂。2）基区很薄。3）集电结面积大。第二章半导体受控器件基础发射结正偏，集电结正偏。饱和情况：发射结反偏，集电结反偏。截止情况：注意：晶体管的导电特点是以内部结构保证为前提，外部电压范围差异为

3、条件而变化的。由于结构和掺杂的不同，反向工作情况的特性不如放大等情况突出，因此该情况几乎不被利用。发射结正偏，集电结反偏。放大或击穿情况：发射结反偏，集电结正偏。反向工作情况：2.1.1晶体管的导电原理第二章半导体受控器件基础晶体管的伏安特性--外部测试电路第二章半导体受控器件基础在电压EC远大于EB时，可以保证集电结反偏，否则集电结正偏。1.放大或击穿情况下的导电原理PNN+-+-+V1V2R2R1iEiBBiCnICBOiEiCiC=iCn+ICBOiBiB=iBB-ICBO=iE-iC发射结正偏，集电结反偏。放大或击穿情况：第二章半

4、导体受控器件基础发射结正偏：保证发射区在价电子层面和自由电子层面的电子（NPN）向基区聚集。发射区掺杂浓度>>基区：减少基区向发射区发射的多子，提高发射区向基区的多子发射效率。窄基区的作用：保证聚集于基区的电子到达集电结边界。基区很薄：可减少基极补充电子的机会，即保证发射区来的绝大部分电子能扩散到集电结边界。集电结反偏、且集电结面积大：保证发射结扩散到集电结边界的电子大部能在集电结反偏电压的漂移作用下，形成受控的集电极电流。第二章半导体受控器件基础放大或击穿情况下的典型实测曲线晶体管的集电极电流iC，主要受正向发射结电压vBE控制，而与反

5、向集电结电压vCE近似无关。第二章半导体受控器件基础的物理含义：共射放大系数β近似表示，基极电流iB对集电极正向受控电流iCn的控制能力，即忽略ICBO，得称β为共发射极电流放大系数。第二章半导体受控器件基础ICEO的物理含义：ICEO指基极开路时，集电极直通到发射极的电流。∵iB=0ICBOICnIE+_VCENPN+CBEICEOIB=0因此：第二章半导体受控器件基础放大区（VBE0.7V，VCE>0.3V）特点条件发射结正偏集电结反偏VCE曲线略上翘具有正向受控作用满足IC=IB+ICEO说明IC/mAVCE/V0VA上翘

6、程度—取决于厄尔利电压VA上翘原因—基区宽度调制效应（VCEIC略）WBEBC基区宽度调制效应第二章半导体受控器件基础α表示，电流iE对集电极正向受控电流iCn的控制能力。为方便日后计算，由称α为共基极电流放大系数。由式：得：定义：可推得：第二章半导体受控器件基础击穿区特点：vCE增大到一定值时，集电结反向击穿，iC急剧增大。集电结反向击穿电压，随iB的增大而减小。注意：iB=0时，击穿电压记为V(BR)CEOiE=0时，击穿电压记为V(BR)CBOV(BR)CBO>V(BR)CEO第二章半导体受控器件基础2.饱和情况的实测曲线分析

7、发射结正偏，集电结正偏。饱和情况：通常，饱和压降VCE(sat)硅管VCE(sat)0.3V锗管VCE(sat)0.1V第二章半导体受控器件基础CE相当于一条导线，电压很小，电流很大饱和情况的特点若忽略饱和压降（饱和区与放大区边界），晶体管CE端近似短路。特点：条件：发射结正偏，集电结正偏。iC不但受iB控制，也受vCE影响。vCE略增，iC显著增加。第二章半导体受控器件基础若忽略反向饱和电流，三极管iB0，iC0。即晶体管工作于截止模式时，相当于开关断开。ECBETICIB共发射极直流简化电路模型ECBEIC0IB03.截止

8、情况的特点发射结反偏，集电结反偏。截止情况：第二章半导体受控器件基础IC/mAVCE/V0IB=40A30A20A10AiB=-ICBO近似为0≤iB≤-ICBO的区域通常，在工程上将