双极型晶体管及其放大电路

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1、第2章双极型晶体管及其放大电路1双极型晶体管又称为半导体三极管、晶体三极管，简称晶体管。是电子电路主要的有源器件，可用来放大、振荡、调制等。2ecb发射极基极集电极发射结(Je)集电结(Jc)基区发射区集电区NPNcbeNPNPNPcbe(a)NPN管的原理结构示意图(b)电路符号2-1双极型晶体管的工作原理basecollectoremitter3(c)平面管结构剖面图图2-1晶体管的结构与符号3.双极型晶体管的结构特点：①发射区相对于基区重掺杂②基区薄(几个～几十个微米)③集电结的面积大4一、放大状态下晶体管中载流子的传输过程cICeIENP

2、NIBRCUCCUBBRBICBO15VbIBNIEPIENICN图2―2晶体管内载流子的运动和各极电流晶体管处于放大状态的偏置条件：发射结正偏、集电结反偏2-1双极型晶体管的工作原理cbeNPN5二、发射区的作用：向基区注入电子三、基区的作用：传送和控制电子四、集电区的作用：收集电子说明一、晶体管处于放大状态的偏置条件：发射结正偏、集电结反偏6二、电流分配关系bceIBICIEcICeIENPNIBRCUCCUBBRBICBO15VbIBNIEPIENICN2-1双极型晶体管的工作原理7直流电流放大系数：一般共射极含义：基区每复合一个电子，就有β个

3、电子扩散到集电区去。二、电流分配关系2-1双极型晶体管的工作原理cICeIENPNIBRCUCCUBBRBICBObIBNIENICN8共基极一般两者关系：二、电流分配关系2-1双极型晶体管的工作原理cICeIENPNIBRCUCCUBBRBICBObIBNIENICN9IC、IE、IB、三者关系：cICeIENPNIBRCUCCUBBRBICBO15VbIBNIEPIENICN若忽略ICBO,则102-2晶体管伏安特性曲线及参数全面描述晶体管各极电流与极间电压关系的曲线。图2―3晶体管的三种基本接法（组态）(a)cebiBiC输出回路输入回路(b)

4、ecbiBiEceiEiCb(c)(a)共发射极(b)共集电极(c)共基极112-2-1共射极输出特性曲线共发射极输出特性曲线：输出电流iC与输出电压uCE的关系曲线(以iB为参变量)2-2晶体管伏安特性曲线及参数12图2―5共射极输出特性曲线1.放大区2.饱和区3.截止区131.放大区发射结正偏，集电结反偏（2）uCE变化对IC的影响很小（恒流特性）（1）iB对iC的控制作用很强。用交流电流放大倍数来描述：在数值上近似等于β即IC主要由IB决定14基区宽度调制效应(厄尔利效应)cICeIENPNIBRCUCCUBBRBICBO15VbIBNIE

5、PIENICNuCE↑→c结反向电压↑→c结宽度↑→基区宽度↓→基区中电子与空穴复合的机会↓iC↑→15基调效应表明：输出交流电阻rCE=ΔuCE/ΔiC<∞QUCEQUA(厄尔利电压)ICQ162.饱和区发射结和集电结均处于正向偏置。由于集电结正偏，不利于集电极收集电子，造成基极复合电流增大。因此（1）iB一定时，iC比放大时要小（2）UCE一定时iB增大，iC基本不变（饱和区）临界饱和：UCE=UBE，即UCB=0（C结零偏）。17饱和时，c、e间的电压称为饱和压降，记作UCE(sat)。（小功率Si管）UCE(sat)=0.5V～0.3V；（小

6、功率Ge管）UCE(sat)=0.2V～0.1V。三个电极间的电压很小，各极电流主要由外电路决定。183.截止区发射结和集电结均处于反向偏置。三个电极均为反向电流，所以数值很小。iB=－iCBO（此时iE=0）以下称为截止区。工程上认为：iB=0以下即为截止区。因为在iB=0和iB=－iCBO间，放大作用很弱。载流子传输过程19图2―6共发射极输入特性曲线2-2-2共射极输入特性曲线2-2晶体管伏安特性曲线及参数20（1）UCE=0时，晶体管相当于两个并联二极管，iB很大，曲线明显左移。（2）0

7、CE1时，曲线近似重合。212-2-3温度对晶体管特性的影响自学2-2晶体管伏安特性曲线及参数222-2-4晶体管的主要参数一、电流放大系数1.共射直流放大系数反映静态时集电极电流与基极电流之比。2.共射交流放大系数反映动态时的电流放大特性。由于ICBO、ICEO很小，因此在以后的计算中，不必区分。2-2晶体管伏安特性曲线及参数234.共基交流放大系数3.共基直流放大系数由于ICBO、ICEO很小，因此在以后的计算中，不必区分。2-2-4晶体管的主要参数2-2晶体管伏安特性曲线及参

8、数一、电流放大系数24二、极间反向电流1.ICBO发射极开路时，集电极—基极间的反向电流，称为集电极反向饱和