模电0三极管及放大电路

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1、模拟电子技术基础电子教案V1.0陈大钦主编华中科技大学电信系3半导体三极管及其放大电路基础3.1半导体三极管3.2共发射极放大电路3.3放大电路的基本分析方法3.4放大电路静态工作点的稳定问题3半导体三极管及其放大电路基础3.5共集电极放大电路和共基极放大电路3.6放大电路的频率响应3.1半导体三极管3.1.1三极管的结构3.1.2三极管的工作原理3.1.3三极管的伏安特性曲线3.1.4三极管的主要参数图3.1.1几种三极管的外形33双极型三极管(BJT)又称半导体三极管、晶体管，或简称为三极管。(BipolarJunctionTransistor)三极管的外形如下图所示。三极管有两种类型：N

2、PN和PNP型。主要以NPN型为例进行讨论。图1.3.1三极管的外形4常用的三极管的结构有硅平面管和锗合金管两种类型。图1.3.2三极管的结构(a)平面型(NPN)(b)合金型(PNP)NecNPb二氧化硅becPNPe发射极，b基极，c集电极。3.1.1三极管的结构5平面型(NPN)三极管制作工艺NcSiO2b硼杂质扩散e磷杂质扩散磷杂质扩散磷杂质扩散硼杂质扩散硼杂质扩散PN在N型硅片(集电区)氧化膜上刻一个窗口，将硼杂质进行扩散形成P型(基区)，再在P型区上刻窗口，将磷杂质进行扩散形成N型的发射区。引出三个电极即可。合金型三极管制作工艺：在N型锗片(基区)两边各置一个铟球，加温铟被熔化并与

3、N型锗接触，冷却后形成两个P型区，集电区接触面大，发射区掺杂浓度高。6图3.1.2三极管结构示意图和符号(a)NPN型ecb符号集电区集电结基区发射结发射区集电极c基极b发射极eNNP7集电区集电结基区发射结发射区集电极c发射极e基极bcbe符号NNPPN图3.1.3三极管结构示意图和符号(b)PNP型8图3.1.3PNP三极管的结构和符号PNP三极管3.1.1三极管的结构图3.1.2NPN三极管的结构和符号NPN三极管9Jc反偏3.1.1三极管的结构基区发射区集电区发射极Emitter集电极Collector基极Base1、结构和符号发射结(Je)集电结(Jc)PNPNPN发射载流子(电子

4、)收集载流子(电子)复合部分电子控制传送比例由结构展开联想…2、工作原理3、实现条件外部条件内部条件结构特点：Je正偏掺杂浓度最高掺杂浓度低于发射区且面积大掺杂浓度远低于发射区且很薄10以NPN型三极管为例讨论图3.1.2-2三极管中的两个PN结cNNPebbec表面看三极管若实现放大，必须从三极管内部结构和外部所加电源的极性来保证。不具备放大作用3.1半导体三极管3.1.2三极管的工作原理11三极管内部结构要求：NNPebcNNNPPP1.发射区高掺杂。2.基区做得很薄。通常只有几微米到几十微米，而且掺杂较少。三极管放大的外部条件：外加电源的极性应使发射结处于正向偏置状态，而集电结处于反向

5、偏置状态。3.集电结面积大。3.1.2三极管的工作原理121.三极管内部载流子的传输过程3.1.2三极管的工作原理3.1半导体三极管2.三极管的电流分配关系(2)共发射极组态的电流传输关系BJT的三种连接方式（或称为三种组态）(1)共基极组态的电流传输关系(1)发射区向基区注入载流子(2)载流子在基区扩散与复合(3)集电区收集载流子ICN内部载流子的传输过程放大作用131.三极管内部载流子的传输过程3.1.2三极管的工作原理图3.1.4三极管内部载流子的传输过程发射结加正偏电压集电结加反偏电压(1)发射区向基区注入载流子(2)载流子在基区扩散与复合(3)集电区收集载流子ICN注意：少数载流

6、子的漂移运动ICBO141.三极管内部载流子的传输过程3.1.2三极管的工作原理RLecb1kVEEVCCIBIEICVEB+vEB放大电路+iEii+vI+iBvO+-io放大作用(原理)？分析的关键：iC与iE的关系是通过载流子传输体现出来的本质：电流分配关系外部条件：发射结正偏，集电结反偏。三极管的放大作用+iC实现信号传递vBEiE放大15(a)共基极(b)共发射极(c)共集电极图3.1.5BJT的三种连接方式（或称为三种组态）注意：无论是哪种连接方式，要使三极管有放大作用，都必须保证发射结正偏、集电结反偏，则三极管内部载流子的运动和分配过程，以及各电极的电

7、流将不随连接方式的变化而变化。电流传输关系:输出端电流与输入端电流之间的关系。2.三极管的电流分配关系3.1.2三极管的工作原理如何判断组态？162.三极管的电流分配关系3.1.2三极管的工作原理（即IE与IC的关系）根据传输过程可知：注意到:电流分配的比例仅与三极管的几何尺寸和掺杂浓度有关。定义共基极直流电流放大系数为:通常IC>>ICBO硅:0.1A锗:10A显然<1，一般在0.9~0.9