第3章 双极型晶体管及其基本放大电路

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1、双极型晶体管又称为半导体三极管、晶体三极管。它由两个PN结组合而成，有两种载流子参与导电，是一种电流控制电流源器件（CCCS）。晶体管英文为Transister，有两大类型:双极型晶体管(BJT)；场效应晶体管(FET)。3.1引言场效应型晶体管仅由一种载流子参与导电，是一种电压控制电流源器件（VCCS）。第3章双极型晶体管及其基本放大电路本章主要介绍双极型晶体管的结构及其放大作用、特性曲线及主要参数，阐述了放大电路的组成、工作原理及主要技术指标，重点介绍双极型晶体管三种组态基本放大电路的分析方法。晶体管的两种结构3.2.1晶体管的结构和类型NPN型PNP型

2、这是基极b这是发射极e这是集电极c这是发射结Je这是集电结Jc晶体管符号中的短粗线代表基极，发射极的箭头方向，代表发射极加正向偏置时电流的方向。双极型晶体管有两种结构，NPN型和PNP型。这是基区这是发射区这是集电区3.2双极型晶体管3.2.2晶体管的三种组态双极型晶体管有三个电极，其中两个可以作为输入，两个可以作为输出，这样必然有一个电极是公共电极。三种接法也称三种组态，如共发射极接法，也称共发射极组态，简称共射组态，发射极是公共电极。晶体管的三种组态共发射极接法，发射极作为公共电极，用CE表；共集电极接法，集电极作为公共电极，用CC表示；共基极接法，基极作

3、为公共电极，用CB表示。双极型晶体管在制造时，要求发射区的掺杂浓度大，基区掺杂浓度低并要制造得很薄，集电区掺杂浓度低，且集电结面积较大。从结构上看双极型晶体管是对称的，但发射极和集电极不能互换。双极型晶体管在工作时一定要加上适当的直流偏置电压。若在放大工作状态：发射结加正向电压，集电结加反向电压。现以NPN型晶体管的放大状态为例，来说明晶体管内部的电流关系。1.晶体管内部载流子的传输3.2.3晶体管的电流放大作用IENIEPICBOIEICIBIBNIE=IEN+IEP且IEN>>IEPIC=ICN+ICBOICN=IEN-IBNIB=IEP+IBN-ICBO

4、注意：图中画的是载流子的运动方向，空穴流与电流方向相同；电子流与电流方向相反。由此可确定三个电极的电流。ICN如何保证注入的载流子尽可能地到达集电区？发射极电流：IE=IEN+IEP且有IEN>>IEP集电极电流：IC=ICN+ICBOICN=IEN-IBN且有IEN>>IBN，ICN>>IBN基极电流：IB=IEP+IBN-ICBO2.晶体管电极电流的关系所以，发射极电流又可以写成IE=IEP+IEN=IEP+ICN+IBN=(ICN+ICBO)+(IBN+IEP－ICBO)=IC+IBIENIEPICBOIEICIBIBNIE=IEN+IEP且IEN>>I

5、EPIC=ICN+ICBOICN=IEN-IBNIB=IEP+IBN-ICBOICN称为共基极直流电流放大系数。它表示最后达到集电极的电子电流ICN与总发射极电流IE的比值。3.晶体管的电流放大系数(1)共基极直流电流放大系数IC=ICN+ICBO=IE+ICBO=(IC+IB)+ICBOICN与IE相比，因ICN中没有IEP和IBN，所以(2)共发射极直流电流放大系数称为共射极直流电流放大系数。则其中称为晶体管的穿透电流其中很小，可以忽略，它描述了晶体管的电流放大作用。令3.2.4晶体管的共射特性曲线iB是输入电流，uBE是输入电压。iC是输出电流，uCE是

6、输出电压。输入特性曲线——iB=f(uBE)uCE=const输出特性曲线——iC=f(uCE)iB=const共发射极接法晶体管的特性曲线包括：共发射极接法的电压-电流关系1.输入特性曲线(1)UCE=0V，iB和uBE和呈指数关系，类似于半导体二极管的特性。(2)当UCE增加时，集电结收集电子能力增加，曲线右移。(3)UCE≥1V，曲线右移不明显。近似用UCE=1V曲线代替。①②③输入特性曲线可分为：①死区②非线性区③近似线性区NPN型晶体管的共射输入特性曲线输入特性曲线——iB=f(uBE)uCE=const它是以IB为参变量的一族特性曲线。NPN

7、型晶体管的共射输出特性曲线2.输出特性曲线当UCE稍增大时，IC随着UCE增加而增加。现以一条曲线为例：当UCE=0V时，集电极无收集作用，IC=0。当UCE继续增加使集电结反偏电压较大时，UCE再增加，电流也没有明显的增加。输出特性曲线——iC=f(uCE)iB=const输出特性曲线可以分为三个区域:饱和区——iC受uCE显著控制的区域，该区域内uCE的数值较小，一般UCE＜0.7V(硅管)。此时发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很小。截止区——iC接近零的区域，相当iB=0的曲线的下方。此时，发射结反偏，　　　　　　　　　　　　　集电结反偏。放大区——i

8、C平行于uCE轴的区域，曲线基本平行等