三极管放大电路基础

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1、3三极管放大电路基础晶体二极管:Diode半导体器件的基础；主要特性是单向导通性；二端器件，应用时不易控制。晶体三极管：BipolarJunctionTransistors(BJT)三端器件，应用时易于控制；用来实现受控源，它是放大器设计的基础。3三极管放大电路基础晶体三极管是由两个靠得很近并且背对背排列的PN结，它是由自由电子与空穴作为载流子共同参与导电的，因此晶体三极管也称为双极型晶体管(BipolarJunctionTransistors)，简称BJT。3三极管放大电路基础3.1晶体三极管的物理结构与工作模式3.2晶体管放大模式的工作原理3.3晶体管的实际结构与等效电路模型3.4晶体

2、管的饱和与截止模式3.5晶体管特性的图形表示3.6晶体管电路的直流分析3.7晶体管放大器3.8晶体管的交流小信号等效模型3.9放大器电路的图解分析3.10晶体管放大器的直流偏置3.11单级晶体管放大器电路3.1.1物理结构与电路符号3.1三极管的物理结构与工作模式根据PN结的排列方式不同，晶体三极管NPN型和PNP型两种。NPN型三极管的物理结构和电路符号如图3-1-1所示。图3-1-1NPN型(a)物理结构(b)电路符号3.1.1物理结构与电路符号3.1三极管的物理结构与工作模式PNP型三极管的物理结构和电路符号如图3-1-2所示。图3-1-2PNP型(a)物理结构(b)电路符号结构特点

3、：基区的宽度很薄(μm级)，发射区的掺杂浓度远大于基区，集电结的面积大于发射结面积。3.1.2三极管的工作模式3.1三极管的物理结构与工作模式依据晶体管的发射结(EBJ)和集电结(CBJ)的偏置情况，晶体管的工作模式如表3-1-1所示：表3-1-1：晶体管的工作模式工作模式发射结（EBJ）集电结（CBJ）放大模式正偏反偏截止模式反偏反偏饱和模式正偏正偏3.2晶体管放大模式的工作原理3.2.1晶体管内部载流子的传递(以NPN为例)偏置电压VBE保证发射结正向偏置，偏置电压VCB保证集电结反向偏置，放大模式时晶体管内部的载流子运动如图3-2-1所示。图3-2-13.2晶体管放大模式的工作原理在

4、发射结处(正偏)：由两边的多子通过发射结扩散运动而形成的电流。包括：发射区中的多子(自由电子)通过发射结注入到基区而形成的电子电流基区的多子(空穴)通过发射结注入到发射区而形成的空穴电流图3-2-1注意：注入到基区的自由电子边扩散边复合，同时向集电结边界行进。因基区很薄，绝大部分都到达了集电结边界，仅有很小部分被基区中的空穴复合掉（形成电流）。在集电结处(反偏):两边的少子通过集电结漂移而形成的。包括：集电区中少子(空穴)漂移而形成的漂移电流基区中少子(自由电子)漂移而形成的漂移电流发射区注入的大量自由电子经集电结被集电区收集而形成的电流3.2晶体管放大模式的工作原理说明：发射区为高掺杂浓

5、度、基区为低掺杂的浓度，因此有集电区中因由少数载流子形成的，因此有图3-2-1正向受控的电流：发射区中的自由电子通过发射结注入、基区扩散(复合)和集电区收集三个环节将发射区的注入电子转化为集电结电流，成为正向受控的电流，且其大小仅受发射结的正向偏置电压VBE控制，而几乎与集电结反向偏置电压VCB无关。寄生电流：其它载流子运动产生的电流对正向受控作用都是无用的，称为寄生电流。、一般情况下，由少子形成的电流可忽略不计。但随着温度升高，本征激发的增强，基区和集电区的少子剧增，则该电流显著增大。3.2晶体管放大模式的工作原理3.2.2晶体管的各极电流集电极电流其中：为反向饱和电流，常温下很小，可忽

6、略不计。但与温度密切相关，温度每升高10度，约增大一倍。因此，集电极的电流主要是，它主要受发射结的正向偏置电压VBE影响。集电极的电流可表示为：其中IS为饱和电流，与基区的宽度成反比，与发射结的面积成正比，也称为比例(刻度)电流。典型范围为：10-12——10-18A。它也与温度有关，温度每升高5度，约增大一倍。3.2晶体管放大模式的工作原理3.2.2晶体管的各极电流基极电流其中β称为共发射极的电流放大系数，反映了基极电流对集电极电流的控制能力。对于给定的晶体管，其β值为常数，一般在50到200之间，但会受温度影响。其中：IB1是由基区注入到发射区的空穴产生的电流，IB2是基区中的空穴与发

7、射区注入的自由电子复合引起的电流。两者均与成比例关系。基极电流也与集电极电流成比例关系，它可表示为：3.2晶体管放大模式的工作原理3.2.2晶体管的各极电流发射极电流其中为共基极电流放大倍数，它反映了发射极电流转化为集电极电流的能力。其值一般小于约等于1。与的关系满足：或者注意：PNP型晶体管的工作原理与NPN型晶体管对应，外部各极电流的大小与NPN型一样，但其实际电流的流向则与NPN型晶体管相反。——内部看——外部看例