模电第七章双极型三极管及其放大电路.ppt

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1、第7章双极型三极管及其放大电路7.1双极型三极管7.2共发射极放大电路的组成和工作原理7.3放大电路的静态分析7.4放大电路的动态分析7.6共集电极和共基极放大电路7.5放大电路静态工作点的稳定7.7多级放大电路7.1双极型三极管7.1.1三极管的基本结构7.1.2三极管的电流分配和放大原理7.1.3三极管的伏安特性曲线7.1.4三极管类型和工作状态的判断7.1.5三极管的主要参数7.1.6温度对三极管参数的影响7.1.7三极管的类型、型号和选用原则7.1.8特殊三极管7.1双极型三极管(BipolarJunctionTransistor，

2、BJT)又称半导体三极管，由于工作时，多数载流子和少数载流子都参与运行，因此，还被称为双极型晶体管，或简称为晶体管、三极管。BJT是由两个PN结组成的。7.1.1三极管的基本结构常见三极管的外形和封装如下图所示。三极管一般可分成两种类型：NPN和PNP型。下面主要以NPN型为例进行讨论。常用的三极管的结构有硅平面管和锗合金管两种类型。NecNPb二氧化硅becPNP(a)平面型(NPN)(b)合金型(PNP)NPN型三极管结构示意图和符号NNP集电区集电极c基区基极b发射区发射极e集电结发射结ecbPNP型三极管结构示意图和符号集电区集电极

3、c基区基极b发射区发射极e集电结发射结NNPPNcbe以NPN型三极管为例讨论三极管中的两个PN结cNNPebbec表面看三极管若实现放大，必须从三极管内部结构和外部所加电源的极性来保证。不具备放大作用7.1.2三极管的电流分配和放大原理三极管内部结构要求：NNPebcNNNPPP1.发射区高掺杂。2.基区做得很薄。通常只有几微米到几十微米，而且掺杂较少。三极管放大的外部条件：外加电源的极性应使发射结处于正向偏置状态，而集电结处于反向偏置状态。3.集电结面积大。1.实验及测量三极管电流放大的实验电路如图所示，把三极管接成两个回路：基极回路和

4、集电极回路。改变可变电阻Rb，则基极电流IB、集电极电流IC和发射极电流IE都发生变化。测量结果如下表所示。IB/mA00.020.040.060.08IC/mA<0.0010.701.502.303.10IE/mA<0.0010.721.542.363.18三极管电流测量数据由此实验及测量结果可得出如下结论：(1)观察实验数据中的每一列，可得(2)三极管具有电流放大作用。(3)当IB=0(将基极开路)时，IC=ICEO下面用载流子在三极管内部的运动规律来解释上述结论。beceRcRbIEpIEICIBIEn2.载流子的运动(1)发射区向基

5、区扩散电子发射区电子扩散到基区，形成电流IEn。基区空穴也扩散到发射区，形成电流IEp，但由于基区空穴数量较少，这部分电流可忽略不计，因此发射极电流IE≈IEn。beceRcRbIEpIEICIBIEnIBnICn(2)电子在基区的扩散和复合电子到达基区，少数与空穴复合形成基极电流IBn，它基本上等于基极电流IB，复合掉的空穴由VBB补充。绝大部分自由电子都能扩散到集电结边缘。beceRcRbIEpICBOIEICIBIEnIBnICn(3)集电区收集从发射区扩散过来的电子从基区扩散来的电子，漂移进入集电结而被收集，形成ICn。集电结反偏，

6、由集电区和基区少子形成反向饱和电流ICBO。3.三极管的电流分配关系集电极的电流为ICIC=ICn+ICBO由于IEp很小，可以忽略不计，所以IB≈IBn-ICBO基极的电流为IBIB=IBn_ICBO+IEpIE=IC+IB发射极的电流为IEIE=IEn+IEp≈IEn≈ICn+IBn因此如上所述，构成IE的两部分中，ICn所占的百分比很大，IBn很小。这个比值用表示，称为电流放大系数。因此上式中的后一项常用ICEO表示，ICEO称为穿透电流。则一般情况下，ICBO和ICEO很小可忽略。可得7.1.3三极管的伏安特性曲线1.输入特性三极管

7、的伏安特性曲线是指三极管各电极电压与电流之间的关系曲线，它是分析放大电路的重要依据。iB=f(uBE)uCE=常数uBEiB+-uCE=0VBBRbbec三极管的输入回路uCE=0VuCE=2VuBE/ViB/μAO当uCE大于某一数值后，各条输入特性十分密集，通常用uCE>1时的一条输入特性来代表。发射结死区电压Si管0.5V，Ge管0.1V2.输出特性iC=f(uCE)iB=常数iC/mAuCE/V100µA80µA60µA40µA20µAIB=00510154321放大区截止区饱和区划分三个区：截止区、放大区和饱和区。(1)放大区

8、：条件：发射结正偏集电结反偏特点：各条输出特性曲线比较平坦，基本平行等距。集电极电流和基极电流体现放大作用，即iC/mAuCE/V100µA80µA60µA40µA20µAIB=