2011-2012-1模拟电子技术(第11讲)

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1、晶体三极管中有两种带有不同极性电荷的载流子参与导电，故称之为双极性晶体管，又称为半导体三极管，以下简称晶体管。常见晶体管外形有：1.3晶体三极管金属封装塑料封装大功率管中功率管1.3.1晶体管的结构及类型根据不同的掺杂方式在同一个硅片上制造出三个掺杂区域，并形成两个PN结，就构成晶体管。采用平面工艺制成的NPN型硅材料晶体管的结构示意图如图所示：NPN型PNP型本节以NPN型硅管为例讲述晶体管的放大作用、特性曲线和主要参数。电路如图所示：1.3.2晶体管的电流放大作用使晶体管工作在放大状态的外部条件是：集电结反向偏置，发射结正向偏置。一、晶体管内部载流子的

2、运动1.发射结加正向电压，扩散运动形成发射极电流IE2.扩散到基区的自由电子与空穴的复合运动形成基极电流IB3.集电结加反向电压，漂移运动形成集电极电流IC从外部看：二、晶体管的电流分配关系三、晶体管的共射电流放大系数电流ICN与I'B之比称为共射直流电流放大系数整理可得：共射交流电流放大系数β一般情况下，可以认为：当以发射极电流作为输入电流，以集电极电流作为输出电流时，电流ICN与IE之比称为共基直流电流放大系数整理可得：可以得到与的关系，即或通常：故：而且与相同，共基交流电流放大系数α定义为集电极电流变化量与发射极电流变化量之比，根据ΔiE、ΔiB和Δ

3、iC的关系可得：1.3.3晶体管的共射特性曲线晶体管的输入特性和输出特性曲线描述各电极之间电压、电流的关系，用于对晶体管的性能、参数和晶体管电路的分析估算。一、输入特性曲线输入特性曲线描述管压降UCE一定的情况下，基极电流iB与发射结压降uBE之间的函数关系，即二、输出特性曲线输出特性曲线描述基极电流IB为一常量时，集电极电流iC与管压降uCE之间的函数关系，即三、晶体管的三个工作区域从输出特性曲线可以看出，晶体管有三个工作区域，如图所示：（1）截止区特征：发射结反向偏置，集电结反向偏置。对于共射电路，uBE≤UON且uCE>uBE。（2）饱和区特征：发射

4、结正向偏置，集电结正向偏置。对于共射电路，uBE>UON且uCEUON且uCE≥uBE。状态uBEiCuCE截止＜UonICEOVCC放大≥UonβiB≥uBE饱和≥Uon＜βiB≤uBE在计算机辅助分析和设计中，根据晶体管的结构和特性，要用几十个参数全面描述它。这里只介绍在近似分析中最主要的参数，它们均可在半导体器件手册中查到。一、直流参数（1）共射直流电流系数1.3.4晶体管的主要参数（2）共射直流电流系数当时当ICBO可忽略时，（3）极间反向电流ICBO是发射极开路时集

5、电结的反向饱和电流。ICEO是基极开路时，集电极与发射极间的穿透电流。同一型号的管子反向电流愈小，性能越稳定。选用管子时，ICBO与ICEO应尽量小。硅管比锗管的极间反向电流小2~3个数量级，因此温度稳定性也比锗管好。交流参数是描述晶体管对于动态信号的性能指标。二、交流参数选用管子时，β应适中，太小则放大能力不强，太大则温度稳定性差。（1）共射交流电流系数（2）共射交流电流系数近似分析中可以认为：（3）特征频率fT由于晶体管中PN结结电容的存在，晶体管的交流电流放大系数是所加信号频率的函数。信号频率高到一定程度时，集电极电流与基极电流之比不但数值下降，且产

6、生相移。使共射电流放大系数的数值下降到1的信号频率称为特征频率fT。三、极限参数极限参数是指为使晶体管安全工作对它的电压、电流和功率损耗的限制。（1）最大集电极耗散功率PCMPCM决定于晶体管的温升。当硅管的温度大于150℃、锗管的温度大于70℃时，管子特性明显变坏，甚至烧坏。对于确定型号的晶体管、PCM是一个确定值，即PCM=iC*uCE=常数，在输出特性坐标平面中为双曲线中的一条，如图所示。对于大功率管的PCM，应特别注意测试条件，如对散热片的规格要求。当散热条件不满足要求时，允许的最大功耗将小于PCM。（2）最大集电极电流ICMiC在相当大的范围内β

7、值基本不变，但当iC的数值大到一定程度时β值将减小。使β值明显减小的iC即为ICM。对于合金型小功率管，定义当uCE=1V时，由PCM=iC*uCE得出的iC即为ICM。实际上，当iC大于ICM时，晶体管不一定损坏，但β明显下降。（3）极间反向击穿电压晶体管的某一电极开路时，另外两个电极间所允许加的最高反向电压称为极间反向击穿电压，超过此值时管子会发生击穿现象。下面是各种击穿电压的定义：U（BR）CBO是发射极开路时集电极-基极间的反向击穿电压，这是集电结所允许的最高反向电压。U（BR）CEO是基极开路时集电极-发射极间的反向击穿电压，此时集电结承受反向电

8、压。U（BR）EBO是集电极开路时发射极-基极间的反向击穿电压，这