第02章双极型晶体管及其放大器.ppt

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1、第2章双极型晶体管及其放大电路§2.1双结型晶体管§2.1.1双结型晶体管的结构及符号双结型晶体管又称半导体三极管、晶体三极管、三极管，一般简称晶体管（BJT）。它是通过一定的制作工艺，将两个PN结结合在一起的器件，两个PN结相互作用，使三极管成为一个具有控制电流作用的半导体器件。三极管可以用来放大微弱的信号和作为无触点开关。三极管从结构上来讲分为两类：NPN型三极管和PNP型三极管。图1.26所示为三极管的结构示意图和符号。图1.26三极管的结构示意图和符号很薄、参杂浓度低参杂浓度高面积较大ecbNPN符号中发射极上的箭头方向，表示发射结正偏时电流的流向。三极管制作时，通常它

2、们的基区做得很薄（几微米到几十微米），且掺杂浓度低；发射区的杂质浓度则比较高；集电区的面积则比发射区做得大，这是三极管实现电流放大的内部条件。三极管可以是由半导体硅材料制成，称为硅三极管；也可以由锗材料制成，称为锗三极管。三极管从应用的角度讲，种类很多。根据工作频率分为高频管、低频管和开关管；根据工作功率分为大功率管、中功率管和小功率管。常见的三极管外形如图1.27所示。图1.27常见的三极管外形图1.28三极管的三种连接方式三极管有三个引脚，那么，其电路的连接方法就有三种模式（或叫电路组态），如图1.28所示。§2.1.2三极管的电流分配原则及放大作用要实现三极管的电流放大作

3、用，首先要给三极管各电极加上正确的电压。三极管实现放大的外部条件是：其发射结必须加正向电压（正偏），而集电结必须加反向电压（反偏）。1.共射放大器电流分配的原理晶体管的电流分配可以用载流子在三极管内部的运动规律来解释。如图2-5为的三极管内部载流子的传输与电流分配示意图。图2-5三极管内部载流子的传输与电流分配示意图IEPIBNICNICBOIENIEN＝ICN＋IBNIE＝IEN＋IEP＝ICN＋IBN＋IEPIC＝ICN＋ICBOIB＝IBN＋IEP-ICBOIE＝IC＋IBIE≈IENIC≈ICNIB≈IBN-ICBO扩散到集电区的电子形成的电流IＣＮ与基区空穴形成的电流

4、IBＮ的比例定义为电流被放大β至16ICＥO是基极开路时，在UCE作用下的集电极与发射极形成的穿透电流；ICBO是发射极开路时，集电结的反向饱和电流，一般很小，IB>>ICBO，β>>1，所以1.实验为了了解三极管的电流分配原则及其放大原理，首先做一个实验，实验电路如图2-6所示。在电路中，要给三极管的发射结加正向电压，集电结加反向电压，保证三极管能起到放大作用。改变可变电阻Rw的值，则基极电流IB、集电极电流IC和发射极电流IE都发生变化，电流的方向如图中所示。图2-6三极管电流放大的实验电路RwRb由实验及测量结果可以得出以下结论。（1）实验数据中的每一列数据均满足关系：I

5、E=IC+IB；此结果符合基尔霍夫电流定律。（2）每一组数据都有IC>>IB，而且有IC与IB的比值（β）近似相等。（3）每两组数据（调整Rw前后所测数据）中IC和IB变化量（ΔIc、ΔIb）的比值，结果仍然近似相等。（4）当IB=0（基极开路）时，集电极电流的值很小，称此电流为三极管的穿透电流ICEO。穿透电流ICEO越小越好。2.共基放大器的电流分配UEEUCC△u1iE=IE+△iEiC=IC+△iCiB=IB+△iBuo=Uo+△uoRL共基直流放大系数直流放大系数α与β之间有关系图交流放大系数电流分配§2.1.3三极管的特性曲线及主要参数1.三极管的特性曲线三极管的特

6、性曲线是指三极管的各电极电压与电流之间的关系曲线，它反映出三极管的特性。它可以用专用的图示仪进行显示，也可通过实验测量得到。以NPN型硅三极管为例，其常用的特性曲线有以下两种。（1）输入特性曲线它是指在一定集电极和发射极电压UCE下，三极管的基极电流IB与发射结电压UBE之间的关系曲线。实验测得三极管的输入特性曲线如图2-7所示。图2-7三极管的输入特性曲线死区Uce增大，曲线会右移UCE=0VUCE=0.5V（2）输出特性曲线它是指一定基极电流IB下，三极管的集电极电流IC与集电结电压UCE之间的关系曲线。实验测得三极管的输出特性曲线如图2-8所示。图2-8三极管的输出特性曲

7、线一般把三极管的输出特性分为3个工作区域，下面分别介绍。①截止区三极管工作在截止状态时，具有以下几个特点：（a）发射结和集电结均反向偏置；（b）若不计穿透电流ICEO，有IB、IC近似为0；（c）三极管的集电极和发射极之间电阻很大，三极管相当于一个开关断开。②放大区图2-8中，输出特性曲线近似平坦的区域称为放大区。三极管工作在放大状态时，具有以下特点：（a）三极管的发射结正向偏置，集电结反向偏置；（b）基极电流IB微小的变化会引起集电极电流IC较大的变化，有电流关系式：IC=βIB（c）对N