第4章 双极结型三极管及放大电路基础

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1、4双极结型三极管及放大电路基础4.1半导体三极管4.3放大电路的分析方法4.4放大电路静态工作点的稳定问题4.5共集电极放大电路和共基极放大电路4.2共射极放大电路的工作原理4.6组合放大电路4.7放大电路的频率响应4.1半导体三极管4.1.1BJT的结构简介4.1.2放大状态下BJT的工作原理4.1.3BJT的V－I特性曲线4.1.4BJT的主要参数4.1.1BJT的结构简介(a)小功率管(b)小功率管(c)大功率管(d)中功率管半导体三极管的结构示意图如图所示。它有两种类型:NPN型和PNP型。4.1.1BJT的结构简介(a)NPN型管结构示意图(b

2、)PNP型管结构示意图(c)NPN管的电路符号(d)PNP管的电路符号集成电路中典型NPN型BJT的截面图4.1.1BJT的结构简介三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，通过载流子传输体现出来的。外部条件：发射结正偏集电结反偏4.1.2放大状态下BJT的工作原理1.内部载流子的传输过程发射区：发射载流子集电区：收集载流子基区：传送和控制载流子（以NPN为例）由于三极管内有两种载流子(自由电子和空穴)参与导电，故称为双极结型三极管或BJT(BipolarJunctionTransistor)。IC=ICN+ICBOIE=IB+IC放大状态下BJT中载流

3、子的传输过程4.1.2放大状态下BJT的工作原理1.内部载流子的传输过程放大状态下BJT中载流子的传输过程（1）发射区向基区注入电子由于发射结外加正向电压，发射结的内电场被削弱，有利于该结两边半导体中多子的扩散。流过发射极的电流由两部分组成：一是发射区中的多子自由电子通过发射结注入到基区，成为集区中的非平衡少子而形成的电子电流IEN，二是基区中的多子空穴通过发射结注入到发射区，成为发射区的非平衡少子而形成的空穴电流IEP。由于基区中空穴的浓度远低于发射区中电子的浓度，因此，与电子电流相比，空穴的电流是很小的，即IE=IEN+IEP（而IEN>>IEP）4

4、.1.2放大状态下BJT的工作原理1.内部载流子的传输过程放大状态下BJT中载流子的传输过程（2）非平衡载流子在基区内的扩散与复合由发射区注入基区的电子，使基区内少子的浓度发生了变化，即靠近发射结的区域内少子浓度最高，以后逐渐降低，因而形成了一定的浓度梯度。于是，由发射区来的电子将在基区内源源不断地向集电结扩散。另一方面，由于基区很薄，且掺杂浓度很低，因而在扩散过程中，只有很少的一部分会与基区中的多子（空穴）相复合，大部分将到达集电结。4.1.2放大状态下BJT的工作原理1.内部载流子的传输过程放大状态下BJT中载流子的传输过程（3）集电区收集载流子由于

5、集电结外加反向电压，集电结的内电场被加强，有利于该结两边少子的漂移。流过集电极的电流IC，除了包括由基区中的热平衡少子电子通过集电结形成的电子电流ICN2和集电区中的热平衡少子空穴通过集电结形成的空穴电流ICP所组成的反向饱和电流ICBO以外，还包括由发射区注入到基区的非平衡少子自由电子在基区通过边扩散、边复合到达集电结边界，而后由集电结耗尽层内的电场将它们漂移到集电区所形成的正向电子传输电流ICN1，因此IC=ICN1+ICN2+ICP=ICN1+ICBO式中ICBO＝ICN2+ICP基极电流由以下几部分组成：通过发射结的空穴电流IEP，通过集电结的反

6、向饱和电流ICBO以及IEN转化为ICN1过程中在基区的复合电流（IEN-ICN1），即IB=IEP+（IEN-ICN1）-ICBO2.电流分配关系根据传输过程可知:IC=ICN+ICBO通常IC>>ICBOIE=IB+IC放大状态下BJT中载流子的传输过程为电流放大系数。它只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。一般。根据IE=IB+ICIC=ICN+ICBO2.电流分配关系（穿透电流）是另一个电流放大系数。同样，它也只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。一般。3.三极管的三种组态共集电极接法，集电极作为公共电极，用CC表示。共基

7、极接法，基极作为公共电极，用CB表示；共发射极接法，发射极作为公共电极，用CE表示；BJT的三种组态共基极放大电路4.放大作用若vI=20mV电压放大倍数使iE=-1mA，则iC=iE=-0.98mA，vO=-iC•RL=0.98V，当=0.98时，综上所述，三极管的放大作用，主要是依靠它的发射极电流能够通过基区传输，然后到达集电极而实现的。实现这一传输过程的两个条件是：（1）内部条件：发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，且基区很薄。（2）外部条件：发射结正向偏置，集电结反向偏置。4.1.3BJT的V-I特性曲线iB=f(vBE)vCE=

8、const(2)当vCE≥1V时，vCB=vCE-vBE>0，集电结已进入反偏状