《电子电路基础》第2章_双极型晶体管及其放大电路

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1、第二章：双极型晶体管及其放大电路北京邮电大学电信院电路与系统中心Gdeng@263.net内容提要内容提要双极型晶体管的结构、工作原理、特性曲线和主要参数双极型模拟集成电路中常用的基本单元电路的组成、工作原理、性能指标和分析计算方法：三种基本组态放大电路电流源电路差放电路功率放大电路多级放大电路概述第一节：双极型晶体管双极型晶体三极管，简称晶体管，常称三极管，具有三个电极称为双极型的原因：参与导电的有空穴和电子两种载流子由于由两个PN结构成，所以被称为双极型结型晶体管特点：具有对信号进行放大的作用从结构来看，可以分为NPN与PNP两种类型，其工作原理类似分类：按材料，按频率，按功率三极管示

2、意图第一节：双极型晶体管NPN型三极管的结构集电区基区发射区NPN集电极C基极B发射极E薄高掺杂浓度与基区的较大接触面积集电结发射结第一节：双极型晶体管PNP型三极管的结构PNP集电区基区发射区集电极C基极B发射极E集电结发射结第一节：双极型晶体管PNP型晶体管各极的电压极性和电流方向与前者相反疑问集电区基区发射区NPN集电极C基极B发射极E薄高掺杂浓度与基区的较大接触面积集电结发射结从组成结构上来看，三极管由两个背靠背的PN结构成那么，能否反过来用两个PN结或者二极管构成三极管？第一节：双极型晶体管晶体管的四种工作状态及其应用场合集电结发射结正偏反偏正偏反偏倒置饱和放大截止放大电路中，主

3、要应用放大工作状态脉冲和数字电路中，主要应用饱和及截止工作状态NPN+CBE第一节：双极型晶体管晶体管放大状态下的载流子运动(一)发射区基区集电区发射极和集电极电流主要为电子电流，基区电流主要是空穴电流。两种载流子都起作用，故称为“双极型”晶体管第一节：双极型晶体管1.发射过程2.复合和扩散过程3.收集过程晶体管放大状态下的载流子运动(二)发射过程复合和扩散过程收集过程第一节：双极型晶体管晶体管放大状态下的载流子运动(三)第一节：双极型晶体管总结：晶体管内部构造特点的影响晶体管三个区的作用晶体管的正向控制作用是通过载流子的运动过程而实现的：发射结正偏电压控制(和)，(其中)通过注入、扩散、

4、收集而转化为，这种转化几乎不受集电结反偏电压的影响。正是这种正向控制作用使晶体管具有了放大作用举例：三极管结电压变化对电流的影响晶体管的三种连接方式示意图晶体管内部载流子的分布和运动过程以及各极电流不随晶体管的组态变化而变化，但不同组态对电流传输关系和放大特性有影响第一节：双极型晶体管共基电流传输关系公共端：共基极直流电流放大系数：共基极直流电流传输方程通常只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，而与外加电压无关，一般取值为0.95-0.99第一节：双极型晶体管共射电流传输关系公共端：穿透电流：共发射极直流电流放大系数，一般为几十－几百忽略后，第一节：双极型晶体管共集电流传输关系公共端：共集电极

5、电流传输方程无论哪种连接方式，输入电流对输出电流皆有控制作用，这是能够实现信号放大的机理第一节：双极型晶体管三极管的各极电流关系反向饱和电流：共基直流电流放大系数：共射直流电流放大系数：穿透电流：第一节：双极型晶体管三极管各极电流关系示例三极管的电流放大作用第一节：双极型晶体管晶体管的特性曲线静态特性曲线：指各极电压与电流之间的关系曲线。是晶体管内部载流子运动的外部表现，故也称外部特性对于不同的组态(共集、共基、共射)来说，均可以有：用于描述输入电压与电流关系的输入特性曲线(族)用于描述输出电压与电流关系的输出特性曲线(族)第一节：双极型晶体管特性曲线具有一定的离散性共发射极的输入特性曲线

6、-定义当维持恒定(作为参变量)时，基极电流(输入电流)随(输入电压)的变化曲线称为共发射极输入特性曲线当取不同的值时，可以画出一族输入特性曲线第一节：双极型晶体管共发射极输入特性曲线-理想状态集电结进入反偏状态，开始收集电子，基区复合减小。特性曲线右移输入电路相当于两个并联的PN结第一节：双极型晶体管共发射极输入特性曲线-实际输入特性产生区别的原因在于基区调宽效应第一节：双极型晶体管关于发射结的反向击穿共发射极输出特性曲线-定义以输入电压或电流为参变量，集电极电流(输出电流)随(输出电压)的变化曲线为共发射极输出特性曲线以输入电压为参变量时：以输入电流为参变量时：第一节：双极型晶体管共发射

7、极输出特性曲线-以输入电流为参变量放大状态时截止状态时饱和状态时第一节：双极型晶体管共发射极输出特性曲线-实际输出特性曲线考虑到基区宽度调制效应和集电结反向击穿效应输出特性斜率的倒数为晶体管的输出电阻：集电结击穿电压第一节：双极型晶体管特性曲线的其它问题第一节：双极型晶体管关于和的关系关于晶体管的反向应用温度对晶体管特性的影响与二极管的伏安特性曲线类似，如果保持输入电流不变，当温度升高时，晶体管的输入特性曲线左移。与二极