半导体三极管及其放大电路

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1、第二章半导体三极管及其放大电路本章主要内容：2.1半导体三极管2.2放大电路的基本工作原理2.3放大电路的图解分析法2.4放大电路的微变等效分析法2.5多级放大电路2.6本章小结2.1半导体三极管2.1.1三极管的结构2.1.2三极管的工作条件和组态2.1.3三极管的电流分配关系2.1.4三极管的伏安特性曲线2.1.5三极管的主要参数2.1.6三极管的命名与检测2.1.7特殊三极管简介2.1.1三极管的结构一、三极管的基本结构它是通过一定的制作工艺，将两个PN结结合在一起的器件，两个PN结相互作用，使三极管成为一个具有控制电流作用的半导体器件。三极管可以用来放大微

2、弱的信号和作为无触点开关。2.1.1三极管的结构三极管的结构模型和符号2.1.1三极管的结构二、三极管结构特点三极管制作时，通常它们的基区做得很薄，且掺杂浓度低；发射区的杂质浓度则很高；集电区的面积则比发射区做得大。2.1.1三极管的结构三、三极管的分类按材料可分为:硅管和锗管两类。按工作频率高低可分为：低频管（3MHz以下）和高频管（3MHz以上）两类。按功率分为：大、中、小功率等。根据特殊性能要求，分为开关管、低噪声管、高反压管等等。2.1.1三极管的结构四、三极管的常见外形常见的三极管外形2.1.2三极管的工作条件和基本组态一、三极管的工作条件三极管要实现放

3、大作用必须满足的条件是：内部条件：发射区掺杂浓度高，基区掺杂浓度低且很薄，集电结面积大。外部条件：外加电压使发射结处于正向偏置，集电结处于反向偏置。2.1.2三极管的工作条件和基本组态二、三极管的工作组态按信号输入和输出回路公共端的不同，放大电路有3种不同的组态。放大电路的3种基本组态2.1.3三极管的电流分配关系和电流放大作用一、三极管内部载流子传输过程三极管处于放大状态时,内部载流子的运动规律:ICBOINIr→动态演示载流子的运动形成了各极电流:（1）发射区的多数载流子向基区扩散—形成发射极电流IE。（2）自由电子在基区与空穴复合—形成基极电流IB。（3）

4、集电区收集从发射区扩散过来的自由电子—形成集电极电流IC。2.1.3三极管的电流分配关系和电流放大作用2.1.3三极管的电流分配关系和电流放大作用二、三极管的电流分配关系（1）IC与IE的关系称为共基极直流电流放大系数，是小于1且接近于1的值，一般为0.9-0.99。（2）IC与IB的关系2.1.3三极管的电流分配关系和电流放大作用或称为共发射极直流电流放大系数，一般在20-200之间.称为共发射极交流电流放大系数，大小和近似,一般统一用表示.2.1.3三极管的电流分配关系和电流放大作用（3）三极电流间的关系根据KCL有：IE=IB+IC或IE=IB+IC=

5、（1+β）IB若考虑集电结反向饱和电流ICBO的影响，各极电流关系为：IC=（1+β）ICBO=ICEO（称为集电结穿透电流），则：IC=IB+（1+β）ICBO=IB+ICEO2.1.3三极管的电流分配关系和电流放大作用ICEO的形成2.1.3三极管的电流分配关系和电流放大作用三、三极管的电流放大作用三极管放大电路放大的对象是变化量。通过实际测量可知△Ic和△Ie的比值为一定值，该定值为共发射极交流放大系数，即β2.1.4三极管的伏安特性曲线三极管的特性曲线分输入特性曲线和输出特性曲线两部分。它们可以通过晶体管特性图示仪测得，也可以用实验的方法测绘。2.1.4

6、三极管的伏安特性曲线一、输入特性曲线2.1.4三极管的伏安特性曲线输入特性曲线的讨论：（1）当UCE＜1V时三极管的发射结、集电结均正偏，此时的三极管相当于两个PN结的并联，曲线与二极管相似，所以增大UCE时，输入曲线明显右移。（2）当UCE≥1V时发射结正偏、集电结反偏，此时再继续增大UCE特性曲线右移不明显，不同的UCE输入曲线几乎重合。2.1.4三极管的伏安特性曲线二、输出特性曲线212.1.4三极管的伏安特性曲线（1）放大区工作条件：发射结正偏，集电结反偏。工作特点：①基极电流的控制作用，即：β=△IB/△IC②恒流性特性，即iB一定时，iC基本不随uCE变

7、化。2.1.4三极管的伏安特性曲线二、输出特性曲线212.1.4三极管的伏安特性曲线（2）截止区工作条件：发射结反偏，集电结反偏。工作特点：①基极电流iB=0，集电极电流iC很小，此时iC=ICEO≈0。②集电极和发射极之间电阻很大，相当于开关断开。2.1.4三极管的伏安特性曲线二、输出特性曲线212.1.4三极管的伏安特性曲线（3）饱和区工作条件：发射结正偏，集电结正偏。工作特点：①iC几乎不随iB变化,uCE略有增加，iC迅速上升。②UCE很小，称之为饱和电压，用UCES表示。硅管UCES=0.3V锗管UCES=0.1V③由于发射结正偏,故硅管UBE=0.7