双极型晶体管及其基本放大电路

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1、第三章双极型晶体管及其基本放大电路lugh@ustc.edu.cn2021年9月9日2§3.1双极型晶体管本章主要内容§3.1双极型晶体管§3.2BJT基本放大电路及分析方法§3.3三种组态放大器的中频特性§3.4单级共发放大器的频率特性§3.5多级放大电路§3.1双极型晶体管lugh@ustc.edu.cn2021年9月9日4§3.1双极型晶体管1.BJT的结构内部结构5§3.1双极型晶体管1.BJT的结构两种类型NPN型晶体管PNP型晶体管结构上的区别：各区采用的半导体材料极性相反结构要素三区

2、：发射区、基区、集电区三极：发射极、基极、集电极两结：发射结、集电结6§3.1双极型晶体管1.BJT的结构注意发射区高掺杂，多数载流子浓度大集电区区域大，所以承受的功率也大基区很薄，作为过渡区，其掺杂浓度最低7§3.1双极型晶体管1.BJT的结构电路符号发射极的箭头可区分出发射极与集电极，其方向可区分NPN管和PNP管，箭头的方向表示发射结正偏方向，也是线性工作时的电流方向8§3.1双极型晶体管2.放大工作原理放大工作条件发射结正向偏置，集电结反向偏置件放大工作原理9§3.1双极型晶体管2.放大工

3、作原理集电极电流第一部分：发射区注入的自由电子是形成集电极电流的主要来源表示发射区能够到达集电区多子的比例，称为共基组态的直流电流放大系数第二部分：由于集电结反偏，集电区和基区中少数载流子的漂移运动形成反向饱和电流ICBO集电极总电流10§3.1双极型晶体管2.放大工作原理基极电流第一部分：发射区注入到基区的自由电子流中仅很小一部分与基区中的空穴复合，形成基极复合电流第二部分：集电极的反向饱和电流ICBO基极总电流发射极电流11§3.1双极型晶体管2.放大工作原理考虑得到两个基本的电流关系另外12

4、§3.1双极型晶体管2.放大工作原理忽略ICBO时各极电流之间的关系13§3.1双极型晶体管2.放大工作原理几点说明14§3.1双极型晶体管3.数学模型Ebers-Moll模型BJT的理想模型或直流大信号分析模型基本思路将发射结和集电结视作两个背靠背的PN结二极管，并采用受控电流源表达两者之间的相互影响，其中，受控电流反映了穿透基区的多子形成的电流15§3.1双极型晶体管3.数学模型Ebers-Moll模型16§3.1双极型晶体管3.数学模型17§3.1双极型晶体管3.数学模型说明在Ebers-M

5、oll模型中，晶体管的两个端电压VBE和VBC可正可负，故Ebers-Moll方程可以描述晶体管的所有工作状态18§3.1双极型晶体管3.数学模型放大状态忽略反向饱和电流，则处于放大状态的晶体管，其发射结可近似为正向偏置的PN结二极管，而集电极电流受发射极电流的线性控制19§3.1双极型晶体管3.数学模型饱和状态该方程无法进行线性简化，仍为非线性方程截止状态忽略反向饱和电流，则处于截止状态的晶体管，发射极和集电极相当于开路20§3.1双极型晶体管4.伏安特性（1）共基组态（2）共发组态21§3.1

6、双极型晶体管（1）共基组态共基组态输入端口：发射极与基极构成输出端口：集电极与基极构成与二极管伏安特性的比较二极管：一个端口两个变量，一个自变量一个因变量三极管：两个端口四个变量，两个自变量两个因变量22§3.1双极型晶体管（1）共基组态输入端伏安特性说明根据VCB的不同取值，输入端伏安特性曲线将以一组曲线族的形式存在23§3.1双极型晶体管（1）共基组态24§3.1双极型晶体管（1）共基组态伏安特性曲线说明当VCB>1V时，可近似认为输入端伏安特性曲线重合为一条曲线25§3.1双极型晶体管（1）

7、共基组态输出端伏安特性说明由于PN结正偏，VEB可调范围很小，曲线不明确，故采用发射极电流IE来作为控制量根据IE的不同取值，输出端伏安特性曲线将以一组曲线族的形式存在26§3.1双极型晶体管（1）共基组态由得27§3.1双极型晶体管（1）共基组态对比以前结果得出28§3.1双极型晶体管（1）共基组态伏安特性曲线29§3.1双极型晶体管（1）共基组态三种工作区的分割条件30§3.1双极型晶体管（2）共发组态共发组态输入端口：基极与发射极构成输出端口：集电极与发射极构成31§3.1双极型晶体管（2）

8、共发组态输入端伏安特性说明根据VCE的不同取值，输入端伏安特性曲线将以一组曲线族的形式存在32§3.1双极型晶体管（2）共发组态33§3.1双极型晶体管（2）共发组态34§3.1双极型晶体管（2）共发组态伏安特性曲线35§3.1双极型晶体管（2）共发组态输出端伏安特性36§3.1双极型晶体管（2）共发组态37§3.1双极型晶体管（2）共发组态伏安特性曲线38§3.1双极型晶体管（2）共发组态三种工作区的分割条件39§3.1双极型晶体管5.主要参数（1）电流放大系数（2）反向饱和电流