第2章__双极型晶体管及其.ppt

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1、第2章双极型晶体管及其放大电路2–1双极型晶体管的工作原理2–2晶体管伏安特性曲线及参数2–3晶体管工作状态分析及偏置电路2–4放大器的组成及其性能指标2–5放大器图解分析法2–6放大器的交流等效电路分析法2–7共集电极放大器和共基极放大器2–8放大器的级联2–1双极型晶体管的工作原理双极型晶体管是由三层杂质半导体构成的器件。它有三个电极，所以又称为半导体三极管、晶体三极管等，以后我们统称为晶体管。晶体管的原理结构如图2–1(a)所示。由图可见，组成晶体管的三层杂质半导体是N型—P型—N型结构，所

2、以称为NPN管。图2–1晶体管的结构与符号(a)NPN管的示意图；(b)电路符号；(c)平面管结构剖面图2–1–1放大状态下晶体管中载流子的传输过程当晶体管处在发射结正偏、集电结反偏的放大状态下，管内载流子的运动情况可用图2--2说明。我们按传输顺序分以下几个过程进行描述。扩散运动形成发射极电流IE，复合运动形成基极电流IB，漂移运形成集电极电流IC。少数载流子的运动因发射区多子浓度高使大量电子从发射区扩散到基区因基区薄且多子浓度低，使极少数扩散到基区的电子与空穴复合因集电区面积大，在外电场作用下大部

3、分扩散到基区的电子漂移到集电区基区空穴的扩散图2–2晶体管内载流子的运动和各极电流一、发射区向基区注入电子由于e结正偏，因而结两侧多子的扩散占优势，这时发射区电子源源不断地越过e结注入到基区，形成电子注入电流IEN。与此同时，基区空穴也向发射区注入，形成空穴注入电流IEP。因为发射区相对基区是重掺杂，基区空穴浓度远低于发射区的电子浓度，所以满足IEP<

4、在e结处浓度最大，而在c结处浓度最小(因c结反偏，电子浓度近似为零)。因此，在基区中形成了非平衡电子的浓度差。在该浓度差作用下，注入基区的电子将继续向c结扩散。在扩散过程中，非平衡电子会与基区中的空穴相遇，使部分电子因复合而失去。但由于基区很薄且空穴浓度又低，所以被复合的电子数极少，而绝大部分电子都能扩散到c结边沿。基区中与电子复合的空穴由基极电源提供，形成基区复合电流IBN，它是基极电流IB的主要部分。三、扩散到集电结的电子被集电区收集由于集电结反偏，在结内形成了较强的电场，因而，使扩散到c结边沿的电

5、子在该电场作用下漂移到集电区，形成集电区的收集电流ICN。该电流是构成集电极电流IC的主要部分。另外，集电区和基区的少子在c结反向电压作用下，向对方漂移形成c结反向饱和电流ICBO，并流过集电极和基极支路，构成IC、IB的另一部分电流。2–1–2电流分配关系由以上分析可知，晶体管三个电极上的电流与内部载流子传输形成的电流之间有如下关系：(2–1a)(2–1b)(2–1c)式(2–1)表明，在e结正偏、c结反偏的条件下，晶体管三个电极上的电流不是孤立的，它们能够反映非平衡少子在基区扩散与复合的比例关系

6、。这一比例关系主要由基区宽度、掺杂浓度等因素决定，管子做好后就基本确定了。反之，一旦知道了这个比例关系，就不难得到晶体管三个电极电流之间的关系，从而为定量分析晶体管电路提供方便。为了反映扩散到集电区的电流ICN与基区复合电流IBN之间的比例关系，定义共发射极直流电流放大系数为(2–2)其含义是：基区每复合一个电子，则有个电子扩散到集电区去。值一般在20~200之间。确定了值之后，由式(2–1)、(2–2)可得(2–3a)(2–3b)(2–3c)式中：(2–4)称为穿透电流。因ICBO很小，在忽略其影响时

7、，则有(2–5a)(2–5b)式(2–5)是今后电路分析中常用的关系式。为了反映扩散到集电区的电流ICN与射极注入电流IEN的比例关系，定义共基极直流电流放大系数为(2–6)显然，<1，一般约为0.97~0.99。由式(2–6)、(2–1)，不难求得(2–7a)(2–7c)(2–7b)由于,都是反映晶体管基区扩散与复合的比例关系，只是选取的参考量不同，所以两者之间必有内在联系。由,的定义可得(2–8)(2–9)2–1–3晶体管的放大作用现在用图2–2来说明晶体管的放大作用。若在图中UBB上叠加一幅度为1

8、00mV的正弦电压Δui，则正向发射结电压会引起相应的变化。由于e结正向电流与所加电压呈指数关系，所以发射极会产生一个较大的注入电流ΔiE，例如为1mA。2–2晶体管伏安特性曲线及参数晶体管伏安特性曲线是描述晶体管各极电流与极间电压关系的曲线，它对于了解晶体管的导电特性非常有用。晶体管有三个电极，通常用其中两个分别作输入、输出端，第三个作公共端，这样可以构成输入和输出两个回路。实际中，有图2–3所示的三种基本接法(组态)，分