模拟电子技术基础 杨碧石 模拟第2章

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1、它有空穴和电子两种载流子参与导电，故称双极型。分为硅管和锗管；大、中、小功率管；高频管和低频管。半导体三极管（简称三极管）就是一种能将直流能量转化为交流能量的器件，这样的器件也称为有源器件。第2章半导体三极管及基本放大电路半导体三极管又称为双极型三极管（BipolarJunctionTransistor，BJT）、晶体三极管，简称三极管，是最为常用的一种半导体器件。它是通过一定的工艺，将两个PN结结合在一起的器件。由于PN结之间的相互影响，使三极管表现出不同于二极管单个PN结的特性而具有电流放大作用，从而使

2、PN结的应用发生了质的飞跃。本节将围绕三极管为什么具有电流放大作用这个核心问题，讨论三极管的结构、内部载流子的运动过程以及它的各极电流分配关系。2.1.1三极管的结构与符号[实物演示]各类三极管及其外形三极管按结构可分为NPN和PNP两类。三极管的结构：（硅平面型、锗合金型）三个区：基区、发射区、集电区三个极：基极、发射极、集电极三个结：发射结、集电结集电极集电结Jc发射结JeN基区P发射区P发射区cc发射极e基极b（a）结构示意图（b）符号PNP型三极管（a）结构示意图（b）符号NPN型三极管集电结Jc发

3、射结JeP基区N发射区N发射区集电极cc发射极e基极b2.1.2三极管放大原理1．三极管的偏置放大电路中的三极管都需要提供直流电源，并得到一个合适的偏置。由于三极管有两个PN结，所以偏置的方式有四种：发射结正偏、集电极反偏；发射极反偏、集电结正偏；二结均正偏；二结均反偏。放大电路中的三极管的偏置应为发射结正偏、集电结反偏。NPN型三极管，UC>UB>UE；PNP型三极管，UC

4、电电路（b）PNP型三极管的直流供电电路三极管的直流供电电路之二图1.3.5NPN三极管内部载流子的运动2．三极管的电流分配关系半导体三极管内有两种载流子参于导电，故称为双极型三极管（BJT）。三极管的电流分配关系由节点电流定律，有IE=ICN＋IBNIB=IBN－ICBOIC=ICN＋ICBO由上述三式可得IE=IB＋IC定义称为共基极直流电流放大系数，其值一般在0.95至0.995之间；定义称为共发射极直流电流放大系数,其值一般在几十至几百之间。由于ICBO一般很小，若忽略ICBO，则有IB≈IBNIC

5、≈ICNIE=ICN＋IBN=IB＋IC因此，且有若考虑ICBO，则由上式得上式第二项用ICEO表示，即于是通常称ICEO为穿透电流，或集电极.发射极间反向饱和电流。管子各极的电流及方向如图所示。PNP型管的各极电流方向与NPN型管相反，但电流分配关系完全相同。三极管三个电极的电流中，IB最小，IE最大，IC≈IE,即IE＞IC＞IB。（a）（b）三极管各极的电流及方向（a）NPN型（b）PNP型2.1.3三极管的特性曲线和主要参数采用共射接法的三极管的特性曲线称为共射特性曲线。三极管有三个电极，而且还有放

6、大作用，所以它的特性曲线要比二极管复杂的多。常用的是输入特性曲线和输出特性曲线。测量三极管共射特性曲线的电路输入特性曲线反映了三极管输入端的电流iB和电压uBE关系，输出特性曲线则反映了三极管输出端的电流iC和电压uCE的关系。1.共射输入特性曲线三极管的共射输入特性曲线表示当管子的输出电压uCE为常数时，输入电流iB与输入电压uBE之间的关系曲线，即在一般情况下，当uCE较大（大于1V）时，三极管工作在正常放大状态，则uCE对iB的影响很小。因此，为使问题简单化，将只考虑保证uCE始终大于1V，但并不固定

7、uCE为某一数值，其误差很小。0.6共射输入特性曲线1V0.5VuCE=0V0.20.40.8020406080iB(mA)20℃uCE(V)图1.3.9为某硅NPN管的共射输入特性曲线（1）uCE=0V时，相当于c、e极短路，这时三极管可以看为两个二极管的正向并联，因此uCE=0V的输入特性与二极管的正向特性相似，但更陡一些。（2）随着uCE的增大，曲线逐渐右移。这是因为随着uCE的增大，基区调宽效应使电子在基区与空穴的复合减少，在相同的uBE下iB减小，曲线右移。（3）uCE≥1V以后各条输入特性曲线密

8、集在一起，几乎重合。由于在实际使用时，uCE一般总是大于1V的，因此通常只画出有用的uCE=1V的那条输入特性曲线。(4)一般硅管的│UBE│≈0.7V，锗管的│UBE│≈0.2V。(5)输入特性是非线性的。总之，三极管的输入特性曲线与二极管的正向特性相似，因为b、e极间是正向偏置的PN结。2．共射输出特性曲线共射组态时，三极管的输出电流iC不但取决于输出电压uCE，而且与输入电流iB有关。三极管的共射输出特性曲