模拟电子技术-第二章-1

一般
IBN
ICN
I CN αIE α 两者关系： 两者关系： β = = = I E − I CN I E − α I E 1 − α
I EN
α=
I CN I CN β I CN β = = = I EN I BN + I CN 1 + β I CN 1 + β
(
)
三者关系： 二、IC、 IE、 IB、三者关系：
RC
15V U CC
I EN
i B = -i CBO （此时 E =0 ）以下称为截止区。 此时i 以下称为截止区。 工程上认为： 以下即为截止区。 工程上认为：i B =0 以下即为截止区。
二、共发射极输入特性曲线
iB = f (uBE) uCE=常数
RC iC RB µA u BE ＋ V － ＋ V u CE － iB ＋ mA － UCC
i C/mA u CE＝u BE 4 饱 和 区 放 3 大 2 区 1 0µ A 0 5 10 截止区 15
IC c I CN N RC
IB＝40µ A 30µ A 20µ A 10µ A i B＝－ICBO u CE/V
I CBO b IB RB IEP U BB e
IBN
P N
15V U CC
解释
三个电极
发射极，基极， 发射极，基极，集电极 发射极箭头方向 箭头方向是指发射结正偏时的电流方向 发射极箭头方向是指发射结正偏时的电流方向
三个区
发射区(重掺杂 ，基区(很薄 集电区（结面积大） 很薄)， 发射区 重掺杂)，基区 很薄 ，集电区（结面积大） 重掺杂
两个PN结 两个 结
发射结(eb结 集电结 集电结(cb结 发射结 结),集电结 结)
非平衡载流子传输三步曲(以 为例) 非平衡载流子传输三步曲 以NPN为例 为例
①发射区向基区的多子注入 动）为主
(扩散运 扩散运
②基区的 复合 和 继续扩散 ③集电结对非平衡载流子的收集作用 为主） （漂移为主）
偏置要求
NPN管 对 NPN管 要求 UB UC ＞ UB ＞ UE UC
UE
偏置要求
发射结和集电结均 处于正向偏置。 处于正向偏置。 由于集电结正偏， 由于集电结正偏， 不利于集电极收集电 小。
RB IB
IEP e IE
IEN
比放大区的I 子，ICN比放大区的 CN UBB
IC c
i C/mA u CE＝u BE 4 饱 和 区 放 3 大 2 区 1 0µ A 0 5 10 截止区 15
晶体管处于放大状态的工作条件
①内部条件 发射区重掺杂(故管子 故管子e、 极不能互换 极不能互换) 发射区重掺杂 故管子 、 c极不能互换 基区很薄(几个 几个µ 基区很薄 几个µm) 集电结面积大 ②外部条件 发射结(eb结 正偏 发射结 结)正偏 集电结(cb结)反偏 集电结 结 反偏
2-1-1 放大状态下晶体管中载流子的传输过程
ICQ 1 UA(厄尔利电压 厄尔利电压) 厄尔利电压
0
Q区
5 UCEQ 10 截止区
15
基调效应表明：输出交流电阻 基调效应表明：输出交流电阻rCE=∆uCE/∆iC<∞
rce = U A + U CEQ I CQ ≈ UA I CQ
2. 饱和区
c
IC I C1 b I CN N IBN P N UCC RC
内部机理
晶体管工作的内部机理： 晶体管工作的内部机理：
-------“非平衡载流子”的传输
①在发射结处
为例。 以NPN为例。 为例 eb结正偏，扩散运动﹥漂移运动。 结正偏，扩散运动﹥ 结正偏 发射区和基区多子（电子和空穴）的相互注 电子和空穴） 发射区（ 区 入。但发射区（e区）高掺杂，向P区的多子 区的 另有P区向 扩散（电子）为主（ 扩散（电子）为主（IEn）,另有 区向 区的 另有 区向N区的 多子（空穴）扩散，故相互注入是不对称的。 多子（空穴）扩散，故相互注入是不对称的。 扩散(I 可忽略 可忽略。 扩散 EP)可忽略。 以上构成了发射结电流的主体。
③在集电结处
集电结反偏。 集电结反偏。 漂移运动＞扩散运动。 故 漂移运动＞扩散运动。 集电结（自建电场） 集电结（自建电场）对非平衡载流子 电子）的强烈吸引作用(收集作用 收集作用） （电子）的强烈吸引作用 收集作用）形 成ICN。 另外有基区和集电区本身的少子漂移 另外有基区和集电区本身的少子漂移 （电子和空穴），形成反向饱和漏电流 电子和空穴） 形成反向饱和漏电流 ICBO 。
IEN IE
uCE↑ → c结反向电压 → c结宽度 → 基区宽度 基区宽度↓ 结反向电压↑ 结宽度↑ 结反向电压 结宽度 基区中电子与空穴复合的机会↓ → 基区中电子与空穴复合的机会 → iC ↑
i C/mA u CE＝u BE 4 饱 和 区 放 3 大 2
IB＝40µ A 30µ A 20µ A 10µ A 0µ A i B＝－ICBO u CE/V
基区
N
集电区
NPN
e c b
PNP
b
基极
(a) NPN管的原理结构示意图 管的原理结构示意图 base collector emitter
e (b) 电路符号
集电极 发射区 e b SiO2 绝缘层
N＋ 发射结 集电区 N型外延 N 衬底 c
＋
P
集电结 基区
(c)平面管结构剖面图
图2-1 晶体管的结构与符号
0
（1）0< UCE< 1 时，随着 UCE 增加，曲线右移， 增加，曲线右移， ） 即工作在饱和区时， 特别在 0< UCE< UCE (SAT), 即工作在饱和区时，移 动量将更大一些。 动量将更大一些。 进入放大区， （2） UCE >1 时，进入放大区，曲线近似重 ） 合。
三、温度对晶体管特性曲线的影响
PNP管 对 PNP管 要求 UB UC ＜ UB ＜ UE UC
UE
2-1-2 电流分配关系
IC c ICBO ICN N b IB RB IEP UBB e IE IEN IBN P N 15V UCC RC
b IB
IC c e IE
晶体管主要功能: 晶体管主要功能
电流控制（current control） 电流控制（ ） 电流放大（ 电流放大（current amplify） ）
∆I C β= ∆I B
uCE =常数
在数值上近似等于β 在数值上近似等于
问题：特性图中β 问题：特性图中β=？ 的影响很小（恒流特性） （2）uCE 变化对 IC 的影响很小（恒流特性） ） 主要由I 决定，与输出环路的外电路无关。 即IC主要由 B决定，与输出环路的外电路无关。
基区宽度调制效应(厄尔利效应 基区宽度调制效应 厄尔利效应) 厄尔利效应
T ↑，uBE↓： T ↑， ICBO ↑ ： T ↑， β ↑ ：
∆u BE ≈ −(2mV ~ 2.5mV )/ oC ∆T
I CBO 2 ≈ I CBO1 2
T2 −T1 10
∆β ≈ ( 0.5 ~ 1 ) o / oC o β∆T
2-2-2 晶体管的主要参数
1、电流放大系数 、
第二章 双极型晶体管 及其放大电路
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Bipolar Junction Transistor 缩写 BJT 简称晶体管 三极管 晶体管或三极管 晶体管 双极型 器件 两种载流子（多子 少子） 多子、 两种载流子 多子、少子
2-1 双极型晶体管的工作原理
c
发射结 集电结
b c
集电极
e
发射极
N+
发射区
P
IC c ICBO b IB R B IEP
BB U
ICN N P IEN N
R C
2 区
IBN
e IE
15V1 CC U 0
5
10 截止区
15
动画演示
图2―5 共射输出特性曲线
1. 放大区
发射结正偏， 发射结正偏， 集电结反偏
的控制作用很强。 （1）iB 对iC 的控制作用很强。 ） 用交流电流放大倍数来描述： 用交流电流放大倍数来描述：
c N b RB UBB e P N 15V UCC RC
图2―2 晶体管内载流子的运动和各极电流
2-1-1 放大状态下晶体管中载流子的传输过程
IC c ICBO ICN N b IB RB IEP UBB e IE IEN N IBN P 15V UCC RC
动画演示
图2―2 晶体管内载流子的运动和各极电流
IC c ICBO ICN N b IB RB IEP UBB e IE IEN IBN P N 15V UCC RC
若忽略 ICBO，IEP , 则 ，
2―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。 全面描述晶体管各极电流与极间电压关系的曲线。
iC c iB b 输入 回路 e (a) 输出 回路 b iB iE e e iE iC c
3. 截止区 发射结和集电结均处 于反向偏置,三个电极 于反向偏置 三个电极 均为反向电流， 均为反向电流，所以 数值很小。 数值很小。 管子不通， 管子不通，相当于一 开关” 个“开关”打开 （Turn off）。 ）。
b IB RB IBEO UBB e IE c I CBO I CN
IC
N I BN P N
一、直流电流放大系数： 直流电流放大系数：
ICN
I CN I C − I CBO = 共射极 β = I BN I B + I CBO
IBN
I EN
含义：基区每复合一个电子，就有 个电 含义：基区每复合一个电子，就有β个电 子扩散到集电区去。 子扩散到集电区去。 一般