模电课件第3章半导体三极管及放大电路基础.ppt

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1、第3章半导体三极管及放大电路基础内容提要：本章讨论半导体三极管(BJT)的结构、工作原理、特性曲线和主要参数。着重讨论BJT放大电路的三种组态，即共发射极、共集电极和共基极三种基本放大电路。从共发射极电路入手，推及其他两种电路，并将图解法和小信号模型法作为分析放大电路的基本方法。分析的步骤，首先是电路的静态工作点(Q点)，然后分析其动态技术指标。对于电压放大电路来说，主要的技术指标有电压增益、输入阻抗、输出阻抗和频响带宽，最后介绍放大电路的频率响应分析法。本章主要内容3.1半导体三极管3.2共射极放大电路3.3图解分析法3.4小信号模型分析法3.

2、5放大电路的工作点稳定问题3.6共集电极电路和共基极电路3.7放大电路的频率响应本章基本教学要求熟练掌握:1.三极管的外特性及主要参数2.共射、共集和共基组态放大电路的工作原理3.静态工作点的分析4.用微变等效电路法分析增益、输入和输出电阻正确理解三极管的工作原理、图解分析法、频率响应法本章重点内容用估算法求静态工作点。熟悉具有稳定静态工作点的共射放大电路及电路的分析。掌握用微变等效电路分析放大电路动态性能指标（Au、Ri、Ro）的方法。熟悉三种基本放大电路的性能特点。晶体管的放大作用、输入和输出特性曲线、主要参数、温度对参数的影响。3.1半导体

3、三极管3.1.1半导体三极管的结构3.1.2半导体三极管的电流分配与放大作用3.1.3半导体三极管的特性曲线3.1.4半导体三极管的主要参数3.1.5半导体三极管的型号7/29/20213.1.1半导体三极管的结构双极型半导体三极管的结构示意图如下图所示。它有两种类型:NPN型和PNP型。图02.01两种极性的双极型三极管e-b间的PN结称为发射结(Je)c-b间的PN结称为集电结(Jc)中间部分称为基区，连上电极称为基极，用B或b表示（Base）；一侧称为发射区，电极称为发射极，用E或e表示（Emitter）；另一侧称为集电区和集电极，用C或c

4、表示（Collector）。7/29/20213.1.2半导体三极管的电流分配与放大作用双极型半导体三极管在工作时一定要加上适当的直流偏置电压。若在放大工作状态：发射结加正向电压，集电结加反向电压。现以NPN型三极管的放大状态为例，来说明三极管内部的电流关系，见图3.1。图3.1双极型三极管的电流传输关系1.三极管内部载流子的传输过程7/29/2021(1)发射区向基区注入电子，形成发射极电流IE。(2)电子在基区中的扩散与复合形成基极电流IB。图3.1双极型三极管的电流传输关系IE=IC+IB三极管三个极间电流的关系如下：(动画3-1)(3)集

5、电区收集电子形成集电极电流IC。2.半导体三极管的电流分配关系(1)三种组态三极管有三个电极，其中一个可以作为输入,一个可以作为输出，这样必然有一个电极是公共电极。三种接法也称三种组态，见图3.2。图3.2三极管的三种组态共集电极接法，集电极作为公共电极，用CC表示;共基极接法，基极作为公共电极，用CB表示。共发射极接法，发射极作为公共电极，用CE表示；7/29/2021(2)三极管的电流放大系数对于集电极电流IC和发射极电流IE之间的关系可以用系数来说明，定义:称为共基极直流电流放大系数。它表示最后达到集电极的电子电流IC与总发射极电流IE的比

6、值。IC与IE相比，因IC中没有IB，所以的值小于1,但接近1。由此可得:因≈1,所以>>1定义:=IC/IB称为共发射极接法直流电流放大系数。于是：3.1.3半导体三极管的特性曲线这里，B表示输入电极，C表示输出电极，E表示公共电极。所以这两条曲线是共发射极接法的特性曲线。输入特性曲线——iB=f(vBE)vCE=const输出特性曲线——iC=f(vCE)iB=const本节介绍共发射极接法三极管的特性曲线，即共发射极接法的供电电路和电压-电流关系如图3.3所示。7/29/2021图3.3共发射极接法的电压-电流关系iB是输入电流，vB

7、E是输入电压，加在B、E两电极之间。iC是输出电流，vCE是输出电压，从C、E两电极取出。iB=f(vBE)vCE=const(1)输入特性曲线其中vCE=0V的那一条相当于发射结的正向特性曲线。当vCE≥1V时，vCB=vCE-vBE>0，集电结已进入反偏状态，开始收集电子，且基区复合减少，IC/IB增大，特性曲线将向右稍微移动一些。但vCE再增加时，曲线右移很不明显。曲线的右移是三极管内部反馈所致，右移不明显说明内部反馈很小。输入特性曲线的分区：①死区②非线性区③线性区图3.4共射接法输入特性曲线(2)输出特性曲线iC=f

8、(vCE)iB=const共发射极接法的输出特性曲线是以iB为参变量的一族特性曲线。当vCE=0V时，因集电极无收集作用，iC=0。当