第四章 双极结型三极管及放大电路基础(模电康第五版)
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模电 第四章4(第五版)——康华光
输入电阻大
15
4.5.1 共集电极放大电路
2.动态分析 2.动态分析 ④输出电阻
由电路列出方程
第三章 三极管及放大电路基础
it = ib + βib + i Re
vt = ib ( rbe + Rs′ )
vt = i Re Re
其中 Rs′ = Rs // Rb 则输出电阻
vt Rs′ + rbe Ro = = Re // it 1+ β
4K .+ Vs _
+20V 第三章 三极管及放大电路基础 Rb 1.8M Rc 10K C2 + Re1 1K Re2 1K C3 . Vo _
C1 + . Vi _
解： 1、VCC = IBQRb+VBEQ+VEQ = IBQRb+ (1+ β) IBQ (Re1+ Re2 ) )]=10µ ∴IBQ=VCC / [ Rb+ (1+ β)(Re1+ Re2 )]=10µA ( ICQ= β IBQ =1mA VCEQ≈ VCC – IC(RC +Re1+ Re2 ) =8V
3
4．求Q点、Av、Ri、Ro Av、Ri、 1）估算Q点：由直流通路，采用： 估算Q 由直流通路，采用： Rb1 、Rb2 分压来确定b极电位， 分压来确定b极电位，
第三章 三极管及放大电路基础
VBQ=Rb2VCC /（Rb1+Rb2） ICQ ≈ IEQ = (VBQ – VBEQ ) / Re
电压跟随器
14
4.5.1 共集电极放大电路
2.动态分析 2.动态分析 ③输入电阻
第三章 三极管及放大电路基础
15
4.5.1 共集电极放大电路
2.动态分析 2.动态分析 ④输出电阻
由电路列出方程
第三章 三极管及放大电路基础
it = ib + βib + i Re
vt = ib ( rbe + Rs′ )
vt = i Re Re
其中 Rs′ = Rs // Rb 则输出电阻
vt Rs′ + rbe Ro = = Re // it 1+ β
4K .+ Vs _
+20V 第三章 三极管及放大电路基础 Rb 1.8M Rc 10K C2 + Re1 1K Re2 1K C3 . Vo _
C1 + . Vi _
解： 1、VCC = IBQRb+VBEQ+VEQ = IBQRb+ (1+ β) IBQ (Re1+ Re2 ) )]=10µ ∴IBQ=VCC / [ Rb+ (1+ β)(Re1+ Re2 )]=10µA ( ICQ= β IBQ =1mA VCEQ≈ VCC – IC(RC +Re1+ Re2 ) =8V
3
4．求Q点、Av、Ri、Ro Av、Ri、 1）估算Q点：由直流通路，采用： 估算Q 由直流通路，采用： Rb1 、Rb2 分压来确定b极电位， 分压来确定b极电位，
第三章 三极管及放大电路基础
VBQ=Rb2VCC /（Rb1+Rb2） ICQ ≈ IEQ = (VBQ – VBEQ ) / Re
电压跟随器
14
4.5.1 共集电极放大电路
2.动态分析 2.动态分析 ③输入电阻
第三章 三极管及放大电路基础
模拟电子技术第四章双极结型三极管及放大电路基础
1
100
25 C
80
60
40
iB
Q iB=20(A)
0 24 68
vCE(V)
iCQ 1.5mA 37.5 iBQ 40A
iC 2.3 1.5 40
iB 60 40
模拟电子技术
结论
电流放大系数不是固定不变的值，只有在特性曲 线较平坦的部分，基本保持不变，可以看作为常数
IBN
电极收集
由于， IE IB IC
IC ICN ICBO
的比例系 数
IB b
基极复
(IB IC ) ICBO
合电流 VEE
c ICBO
基极-集电 极反相饱 VCC 和电流
因而，
IC
1
IB
1
1
ICBO
IC IB (1 )ICBO IB ICEO
模拟电子技术
五、温度对BJT参数的影响
T (℃) ICEO IC
IC
uBE不变时iB ，即iB不变时uBE
模拟电子技术
五、温度对BJT参数的影响 (1) 温度对ICBO的影响
由于三极管内有两种载流子(自由电子和空穴) 参与导电，故称为双极型三极管或BJT (Bipolar Junction Transistor);
2个PN结的相互作用，使得三极管具有电流放 大作用；
三极管包括NPN与PNP两种类型。 模 拟 电 子 技 术
1、几种BJT的外形
(a) 小功率管 (b) 小功率管 (c) 大功率管 (d) 中功率管
（是NPN管还是PNP管，是硅管还锗管）， 并区分e、b、c三个电极。
100
25 C
80
60
40
iB
Q iB=20(A)
0 24 68
vCE(V)
iCQ 1.5mA 37.5 iBQ 40A
iC 2.3 1.5 40
iB 60 40
模拟电子技术
结论
电流放大系数不是固定不变的值，只有在特性曲 线较平坦的部分，基本保持不变，可以看作为常数
IBN
电极收集
由于， IE IB IC
IC ICN ICBO
的比例系 数
IB b
基极复
(IB IC ) ICBO
合电流 VEE
c ICBO
基极-集电 极反相饱 VCC 和电流
因而，
IC
1
IB
1
1
ICBO
IC IB (1 )ICBO IB ICEO
模拟电子技术
五、温度对BJT参数的影响
T (℃) ICEO IC
IC
uBE不变时iB ，即iB不变时uBE
模拟电子技术
五、温度对BJT参数的影响 (1) 温度对ICBO的影响
由于三极管内有两种载流子(自由电子和空穴) 参与导电，故称为双极型三极管或BJT (Bipolar Junction Transistor);
2个PN结的相互作用，使得三极管具有电流放 大作用；
三极管包括NPN与PNP两种类型。 模 拟 电 子 技 术
1、几种BJT的外形
(a) 小功率管 (b) 小功率管 (c) 大功率管 (d) 中功率管
（是NPN管还是PNP管，是硅管还锗管）， 并区分e、b、c三个电极。
第四章 双极结型三极管及放大电路
模
拟
电
子
技
术
BJT载流子的传输过程动画
模
拟
电
子
技
术
2 .三极管各电极的电流关系
(1)三种组态 双极型三极管有三个电极，其中两个可以作为输入, 两个可以作 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， 见下图
共发射极接法，发射极作为公共电极，用CE表示； 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。
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。
IB
Rb VB
B
IC
NPN
RC
+
Vo
IE
VCC
_
模
拟
电
子
技
术
在发射结正偏，集电结反偏条件下，三极管中载流子的运动：
(1)发射区向基 区注入电子： 在VBB作用下， 发射区向基区 注入电子形成 IEN，基区空穴 向发射区扩散 形成IEP,
模
拟
电
子
技
术
三极管的安全工作区
由PCM、 ICM和V(BR)CEO在输出特性曲线上可以确定过 损耗区、过电流区和击穿区，见下图。
模
拟
电
子
技
术
五 温度对BJT参数及特性的影响
1. 温度对BJT参数的影响
(1) 温度对ICBO的影响 温度每升高10℃，ICBO约增加一倍。
(2) 温度对 的影响 温度每升高1℃， 值约增大0.5%~1%。 (3) 温度对反向击穿电压V(BR)CBO、V(BR)CEO的影响 温度升高时，V(BR)CBO和V(BR)CEO都会有所提高。
电子电工学——模拟电子技术 第四章 双极结型三极管及发达电路基础
4.1 双极结型三极管BJT
(Bipolar Junction Transistor)
又称半导体三极管、晶 体管，或简称为三极管。
分类： 按材料分：硅管、锗管 按结构分：NPN型、PNP型 按频率分：高频管、低频管 按功率分：小功率、大功率
半导体三极管的型号
国家标准对半导体三极管的命名如下:
3 D G 110 B
c
e V VCE
VCC
V
VBE
也是一组特性曲线
实验电路
1.共射极电路的特性曲线
输入特性 :iB=f(vBE)|vCE=const
(1)VCE=0V时，发射结和集电结均正偏，输入特性相当于两个PN结并联
(2)VCE=1V时，发射结正偏，集电结反偏，收集电子能力增强，发射极发
射到基区的电子大部分被集电极收集，从而使得同样的VBE时iB减小。
ICEO (1 )ICBO 值愈大，则该管的 ICEO 也愈大。
３．极限参数
(1) 集电极最大允许电流 ICM
过流区
当IC过大时，三极管的值要 iC
减小。在IC=ICM时，值下降 ICM
到额定值的三分之二。
PCM = iCvCE
(2) 集电极最大允许耗散功率 PCM
将 iC 与 vCE 乘 积 等 于 规 定 的 PCM 值各点连接起来，可得 一条双曲线。
利用IE的变化去控制IC，而表征三极管电流控制作用的参 数就是电流放大系数 。
共射极组态连接方式
IE UBE
+ Uo
-
49 IC 0.98(mA)
IB
20( A)
共射极接法应用我们得到的结论：
１、从三极管的输入电流控制输出电流这一点看来，这两 种电路的基本区别是共射极电路以基极电流作为输入控制 电流。 ２、共基极电路是以发射极电流作为输入控制电流。
第4章 双极结型三极管及放大电路基础
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。 BJT的放大条件 ： 发射结正偏，集电结反偏。
对NPN管：VC > VB > VE
对PNP管：VC < VB < VE
2019/2/10
上海电力学院 电力系
6
第4章 双极结型三极管及放大电路基础
4.1半导体三极管
4.1.2 放大状态下BJT的工作原理
1、以 NPN型三极管的放大状态为例，说明三极管 内部的载流子传输过程 。 （1）发射区向基区注入电子 发射结正向偏置 ，发射区多子电子向 基区扩散，形成发射 极电流IE。 基区的掺杂浓度 低。基区多子空穴向 发射区的扩散运动数 量小，可忽略。
2019/2/10 上海电力学院 电力系 7
第4章 双极结型三极管及放大电路基础
2019/2/10 上海电力学院 电力系 16
第4章 双极结型三极管及放大电路基础
4.1半导体三极管
4.1.3 BJT的V-I特性曲线
1. 输入特性曲线
iB和vBE之间的函数关系，也就是发射
结的伏安特性曲线。因为有集电结电压的影
响，它与一个单独的PN结的伏安特性曲线不
同。
vCE对iB的影响，是由于vCE影响了三
2019/2/10
上海电力学院 电力系
11
第4章 双极结型三极管及放大电路基础
4.1半导体三极管
4.1.2 放大状态下BJT的工作原理
4. 放大作用
共基极放大电路
若 vI = 20mV 使 iE = -1 mA，
当 = 0.98 时，
则 iC = iE = -0.98 mA， vO = -iC• RL = 0.98 V，
集电结(Jc)
对NPN管：VC > VB > VE
对PNP管：VC < VB < VE
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6
第4章 双极结型三极管及放大电路基础
4.1半导体三极管
4.1.2 放大状态下BJT的工作原理
1、以 NPN型三极管的放大状态为例，说明三极管 内部的载流子传输过程 。 （1）发射区向基区注入电子 发射结正向偏置 ，发射区多子电子向 基区扩散，形成发射 极电流IE。 基区的掺杂浓度 低。基区多子空穴向 发射区的扩散运动数 量小，可忽略。
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第4章 双极结型三极管及放大电路基础
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第4章 双极结型三极管及放大电路基础
4.1半导体三极管
4.1.3 BJT的V-I特性曲线
1. 输入特性曲线
iB和vBE之间的函数关系，也就是发射
结的伏安特性曲线。因为有集电结电压的影
响，它与一个单独的PN结的伏安特性曲线不
同。
vCE对iB的影响，是由于vCE影响了三
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第4章 双极结型三极管及放大电路基础
4.1半导体三极管
4.1.2 放大状态下BJT的工作原理
4. 放大作用
共基极放大电路
若 vI = 20mV 使 iE = -1 mA，
当 = 0.98 时，
则 iC = iE = -0.98 mA， vO = -iC• RL = 0.98 V，
集电结(Jc)
模拟电子第五版康光华 第四章 双极结型三极管及放大电路基础
21
第四章 双极结型三极管及放大电路基础
4.1.5 温度对BJT参数及特性的影响
1. 温度对BJT参数的影响 (1) 温度对ICBO的影响 温度每升高10℃，ICBO约增加一倍。 (2) 温度对 的影响 温度每升高1℃， 值约增大0.5%-1%。 (3) 温度对反向击穿电压V(BR)CBO、V(BR)CEO的影响 温度升高时，V(BR)CBO和V(BR)CEO都会有所提高。
与iC的关系曲线
电气信息学院电工电子基础教研室
16
第四章 双极结型三极管及放大电路基础
4.1.4 BJT的主要参数
1. 电流放大系数 (3) 共基极直流电流放大系数 =（IC－ICBO）/IE≈IC/IE (4) 共基极交流电流放大系数α
α=IC/IEvCB=const
当ICBO和ICEO很小时， ≈、 ≈，可以不加区分。
电子技术基础
模拟部分
第6讲 主讲：孙 静
第四章 双极结型三极管及放大电路基础 4.1 BJT 4.2 基本共射极放大电路 4.3 放大电路的分析方法 4.4 放大电路静态工作点的稳定问题 4.5 共集电极放大电路和共基极放大电路 4.6 组合放大电路
电气信息学院电工电子基础教研室 电气信息学院电工电子基础教研室
3. 极限参数 (3) 反向击穿电压
V(BR)CBO
———发射极开路时的集电结反向击穿电压。
V(BR)
EBO——集电极开路时发射结的反向击穿电压。
V(BR)CEO——基极开路时集电极和发射极间的击穿电压。
几个击穿电压有如下关系 V(BR)CBO＞V(BR)CEO＞V(BR)EBO
电气信息学院电工电子基础教研室
4.2.2 基本共射极放大电路的工作原理
4第4章双极结型三极管及放大电路基础
模 拟电子技术
3、极限参数
iC
（1）ICM ：集电极最大允许电流， ICM 安
PCM
IC超过ICM时， 值明
全过
显降低。
工损
（2）PCM ：集电极最大允许耗散功率。
PC = iC vCE
O
作耗
区
区 vCE /V
V(BR)CEO
（3）反向击穿电压
V(BR)CEO : 基极开路时 c、e 极间反向击穿电压。 V(BR)CBO : 发射极开路时 c、b 极间反向击穿电压。 V(BR)EBO :集电极极开路时 e、b 极间反向击穿电压。
当三极管进入饱和区或截
度减小，这样在基区vCE内=载V流CES子，的典复合型机值会为减0.3少V，。
止区时，将产生非线性失真。 ③使截电止流区放：大条系件数：β增两大个，结在反iB偏不变的情况下，iC将
2.共基极电路的V-I 特性 曲线（见书P110)
随vCE的增大特略点有：增iB大=0，，特iC性=曲IC线EO略≈0微；向iC上倾 斜iB ，
vo
=
-iC•
RL
=
0.98
V，电压放大倍数：Av=
△vo △vI
=
0.98V =49
20mV
模 拟电子技术
4.共射极连接方式
= ；同理可得 =
1
1+
当vI = 20mV，使iB = 20μA，
设 = 0.98，则
= iC
iB
iC
iB
iB
其中ICEO= (1+β) ICBO(穿透电流)，当ICBO很小时，β=
ICN IC-ICBO
=
第四章双极结型三极管及放大电路基础
+C2 ++
uBE = UBE
u+B–E
T
uCE –
uo
iE
–
uCE = UCE uo = 0
无输入信号(ui = 0)时:
iC
uCE
uBE
iB
UBE
IB
IC
UCE
O
tO
tO
tO
t
RB C1
+ + ui –
+UCC
RC iB iC
+C2 ++
u+B–E
T
uCE –
uo
iE
–
uBE = UBE+ ui uCE = UCE+ uo
4、 半导体三极管的参数
半导体三极管的参数分为三大类:
直流参数 交流参数 极限参数
(1)直流参数
①直流电流放大系数
◈ 共发射极直流电流放大系数
◈ 共基极直流电流放大系数
1
1
②极间反向电流
温度的函数
◈ 集电极基极间反向饱和电流ICBO
图4.11反向饱和电流ICBO 图4.12 集--射反向饱和电流ICEO ◈ 集电极发射极间的反向饱和电流ICEO
合电容加在三极管的 发射结于是有下列过 程：
三极管放大作用
变化的 ic通过 Rc转变为
变化的输出
v C v i i β i i R v C v i 1 be b c (
b ) c c c 2 o
v v 当
o
时，信号得到放大！
i
共射放大电路的电压放大作用
RB C1
+ + ui –
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BJT的电流分配、放大条件、特性曲线；静 态工作点的估算；直流负载线、交流负载线的 绘制；H参数小信号模型分析法；温度对工作 点的影响；组合放大电路的分析方法。
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放大电路的频率响应。
理论课18学时。
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4.1 BJT
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饱和区 BJT的发射结和集电结均处于正向偏置。 在该区域内，一般有vCE≤vBE，因而集电结内电场 被削弱，集电结收集载流子的能力减弱，这时即使iB 增加，iC也增加不多或基本不变，说明iC不再服从 iB i 的电流分配关系了。 iC随vCE增加而迅速上升。 该区域内的vCE很小，称 为BJT的饱和压降vCES， 其值与iB、iC有关。 当VCE=VBE时，BJT处 于临界饱和状态。 i i i v
4.1 BJT
BJT的基极电流为：
IC
I B I EP I BN I CBO I EP I EN I CN I CBO IE IC
动画：放大状态下BJT中 载流子的传输过程
IB
ICBO ICN
N
IBN
P VCC
VEE
IEP IEN IE N
放大状态下BJT中载流子的传输过程
IC
ICBO ICN
N
IB
IBN
P VCC
VEE
IEP IEN IE N
放大状态下BJT中载流子的传输过程
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4.1 BJT
同时，基区自身的少子电 子和集电区的少子空穴的漂 移运动形成集电结反向饱和 电流 ICBO，其方向与 ICN方 向一致。
IC
ICBO ICN
同时基区的多子空穴也 要扩散到发射区，形成空 穴扩散电流IEP，方向与 IEN相同。
ICBO ICN
N
IB
IBN
P VCC
VEE
IEP IEN IE N
放大状态下BJT中载流子的传输过程
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4.1 BJT
I E I EN I EP I ES e
4.1 BJT
2. BJT的电流分配关系 通常把ICN与发射极电流IE的比定义为BJT共基极直 流电流放大系数 。
I CN / I E
它表达了IE转化为ICN的能力， 小于1，但接近于1。 IC = ICN+ICBO= IE+ICBO≈
流IC受输入电流IE控 制的电流分配关系。
放大状态下BJT中载流子的传输过程
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IB
IBN
P VCC
VEE
IEP IEN IE N
4.1 BJT
由于集电结上外加反偏 电压，空间电荷区的内电 场被加强，对基区扩散到 集电结边缘的载流子电子 有很强的吸引力，使它们 很快漂移过集电结，被集 电区收集，形成集电极电 流中受发射结电压控制的 电流ICN，其方向与电子漂 移方向相反。 ICN = IEN – IBN
N
IB
IBN
I C I CN I CBO
ICBO不受发射结电压控制， 对放大无贡献，其大小取决 于基区和集电区的少子浓度， 数值很小，受温度影响很大， 易使BJT工作不稳定。
VEE
P VCC
IEP IEN IE N
放大状态下BJT中载流子的传输过程
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4.1 BJT
在放大电路中，BJT有三种连接方式：共基极、
共发射极和共集电极，即分别把基极、发射极、集
电极作为输入和输出端口的公共端。
IC c
b IB T b 共基极
e IE
IC c T
IE e
b IB T
e 共发射极
c 共集电极
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：共射极直流电流放大系数
ICEO：穿透电流，即集电极与发射极之间的反向饱 和电流，其值一般很小，若忽略，则 I C I B。
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4.1 BJT
BJT在共集电极连接时，输出电流IE受输入电流IB 控制的电流分配关系。
IE IC IB 1 IB
共射极连接时的输出特性曲线
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4.1 BJT
2. 共基极连接时的V-I 特性曲线 （1）输入特性 描述了当输出电压vCB为某一数 值时，输入电流iE与输入电压vBE 之间的关系。 iE=f ( vBE)vCB=常数 如右图，当vCB > 0时，随 着vCB的增加，输入特性曲线 略向左移，说明vBE保持不变 时，随着集电结反偏电压vCB 的增加，iE也有所增加。
8
6
+
e iE
vBE
—
iC c T + vCB
—
b 共基极连接
vCB 1V vCB 5V vCB 0V
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4.1 BJT
（2）输出特性
描述了当输入电流iB为某一数值时，集电极电流iC 与电压vCE之间的关系。
iC=f ( vCE)iB=常数 BJT的三个工作区域： 放大区 饱和区 截至区 i i i
i
v
共射极连接时的输出特性曲线
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IB IC
ICBO ICN
N
IBN
P VCC
VEE
IEP IEN IE N
放大状态下BJT中载流子的传输过程
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4.1 BJT
（1）发射区向基区扩散载 流子，形成发射极电流IE 。
IC
发射结加正向电压，发 射区的多子电子将不断通 过发射结扩散到基区，形 成发射结电子扩散电流 IEN，其方向与电子扩散 方向相反。
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4.1 BJT
IE IC IB
IC = IE+ICBO
I CBO IB IC I B I CEO 1 1
I CEO 1 I CBO 1 I CBO 1
其中 1
BJT在共射极连接时，输出电流IC受输入电流IB控 制的电流分配关系。
4.1 BJT
动画：BJT的放大区 放大区 在放大区，BJT输出特性曲线的特点是各条曲线几 乎与横坐标轴平行，但随着vCE的增加，各条曲线略 向上倾斜，这说明iC主要受iB控制。
vCE对iC的影响由基区宽 i 度调制效应产生，即vCE增 i 加时，基区有效宽度减小， 载流子在基区的复合机会 i 减少，使电流放大系数 略有增加，在保持iB不变 i v 的情况下，iC将随vCE增大 而略有增加。 共射极连接时的输出特性曲线
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4.1 BJT
1. 共射极连接时的V-I 特性曲线 （1）输入特性 描述了当输出电压vCE为某一数 值时，输入电流iB与输入电压vBE 之间的关系。 iB=f ( vBE)vCE=常数 vCE较小时，集电结处于正偏 或反偏电压很小，此时收集电 子的能力很弱，而基区的复合 作用较强，所以在vBE相同的情 况下，iB较大。
4.1 BJT
共射极连接时的输出特性曲线
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4.1 BJT
截至区 BJT的发射结和集电结均处于反向偏置，发射极电 流iE＝0时所对应的区域，此时iB＝-ICBO 。 对小功率管而言， 常把iB＝0的那条输出 特性曲线以下的区域 称为截至区。 因为iB＝0时，iC＝ ICEO ≈0 。 i i i i v
第四章 双极结型三极管 及放大电路基础
4.1 BJT 4.2 基本共射极放大电路 4.3 放大电路的分析方法 4.4 放大电路静态工作点的稳定问题 4.5 共集电极放大电路和共基极放大电路 4.6 组合放大电路 4.7 放大电路的频率响应
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了解半导体三极管的工作原理、特性曲线及主 要参数；了解半导体三极管放大电路的分类； 掌握用图解法和小信号分析法分析放大电路的 静态及动态工作情况；理解放大电路的工作点 稳定问题；熟悉放大电路的频率响应及各元件 参数对其性能的影响。
BJT按半导体材料分：硅管和锗管； 按照工作频率分：低频管和高频管； 按照功率分：小、中、大功率管。
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4.1 BJT
一、BJT的结构简介
C 集电极
C
B T
C 集电极 P 集电区 B N 基区 基极 P 发射区 E 发射极 发射结
N 集电区 B P 基区 基极
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4.1 BJT
（2）载流子在基区扩散与 复合，形成复合电流IBN 。 由发射区扩散到基区的 载流子电子在发射结边界 附近浓度最高，离发射结 越远浓度越低，形成了一 定的浓度梯度。浓度差使 扩散到基区的电子继续向 集电结方向扩散。 在扩散过程中，有一部 分电子与基区的空穴复合 ，形成基区复合电流IBN。
ICBO ICN
IC
N
IB
IBN
P VCC
VEE
IEP IEN IE N
放大状态下BJT中载流子的传输过程
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4.1 BJT
由于基区很薄，掺杂浓度 又低，因此电子与空穴复合
ICBO ICN
IC
N
机会少，IBN很小，大多数电
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放大电路的频率响应。
理论课18学时。
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4.1 BJT
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饱和区 BJT的发射结和集电结均处于正向偏置。 在该区域内，一般有vCE≤vBE，因而集电结内电场 被削弱，集电结收集载流子的能力减弱，这时即使iB 增加，iC也增加不多或基本不变，说明iC不再服从 iB i 的电流分配关系了。 iC随vCE增加而迅速上升。 该区域内的vCE很小，称 为BJT的饱和压降vCES， 其值与iB、iC有关。 当VCE=VBE时，BJT处 于临界饱和状态。 i i i v
4.1 BJT
BJT的基极电流为：
IC
I B I EP I BN I CBO I EP I EN I CN I CBO IE IC
动画：放大状态下BJT中 载流子的传输过程
IB
ICBO ICN
N
IBN
P VCC
VEE
IEP IEN IE N
放大状态下BJT中载流子的传输过程
IC
ICBO ICN
N
IB
IBN
P VCC
VEE
IEP IEN IE N
放大状态下BJT中载流子的传输过程
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4.1 BJT
同时，基区自身的少子电 子和集电区的少子空穴的漂 移运动形成集电结反向饱和 电流 ICBO，其方向与 ICN方 向一致。
IC
ICBO ICN
同时基区的多子空穴也 要扩散到发射区，形成空 穴扩散电流IEP，方向与 IEN相同。
ICBO ICN
N
IB
IBN
P VCC
VEE
IEP IEN IE N
放大状态下BJT中载流子的传输过程
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4.1 BJT
I E I EN I EP I ES e
4.1 BJT
2. BJT的电流分配关系 通常把ICN与发射极电流IE的比定义为BJT共基极直 流电流放大系数 。
I CN / I E
它表达了IE转化为ICN的能力， 小于1，但接近于1。 IC = ICN+ICBO= IE+ICBO≈
流IC受输入电流IE控 制的电流分配关系。
放大状态下BJT中载流子的传输过程
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IB
IBN
P VCC
VEE
IEP IEN IE N
4.1 BJT
由于集电结上外加反偏 电压，空间电荷区的内电 场被加强，对基区扩散到 集电结边缘的载流子电子 有很强的吸引力，使它们 很快漂移过集电结，被集 电区收集，形成集电极电 流中受发射结电压控制的 电流ICN，其方向与电子漂 移方向相反。 ICN = IEN – IBN
N
IB
IBN
I C I CN I CBO
ICBO不受发射结电压控制， 对放大无贡献，其大小取决 于基区和集电区的少子浓度， 数值很小，受温度影响很大， 易使BJT工作不稳定。
VEE
P VCC
IEP IEN IE N
放大状态下BJT中载流子的传输过程
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4.1 BJT
在放大电路中，BJT有三种连接方式：共基极、
共发射极和共集电极，即分别把基极、发射极、集
电极作为输入和输出端口的公共端。
IC c
b IB T b 共基极
e IE
IC c T
IE e
b IB T
e 共发射极
c 共集电极
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：共射极直流电流放大系数
ICEO：穿透电流，即集电极与发射极之间的反向饱 和电流，其值一般很小，若忽略，则 I C I B。
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4.1 BJT
BJT在共集电极连接时，输出电流IE受输入电流IB 控制的电流分配关系。
IE IC IB 1 IB
共射极连接时的输出特性曲线
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4.1 BJT
2. 共基极连接时的V-I 特性曲线 （1）输入特性 描述了当输出电压vCB为某一数 值时，输入电流iE与输入电压vBE 之间的关系。 iE=f ( vBE)vCB=常数 如右图，当vCB > 0时，随 着vCB的增加，输入特性曲线 略向左移，说明vBE保持不变 时，随着集电结反偏电压vCB 的增加，iE也有所增加。
8
6
+
e iE
vBE
—
iC c T + vCB
—
b 共基极连接
vCB 1V vCB 5V vCB 0V
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4.1 BJT
（2）输出特性
描述了当输入电流iB为某一数值时，集电极电流iC 与电压vCE之间的关系。
iC=f ( vCE)iB=常数 BJT的三个工作区域： 放大区 饱和区 截至区 i i i
i
v
共射极连接时的输出特性曲线
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IB IC
ICBO ICN
N
IBN
P VCC
VEE
IEP IEN IE N
放大状态下BJT中载流子的传输过程
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4.1 BJT
（1）发射区向基区扩散载 流子，形成发射极电流IE 。
IC
发射结加正向电压，发 射区的多子电子将不断通 过发射结扩散到基区，形 成发射结电子扩散电流 IEN，其方向与电子扩散 方向相反。
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4.1 BJT
IE IC IB
IC = IE+ICBO
I CBO IB IC I B I CEO 1 1
I CEO 1 I CBO 1 I CBO 1
其中 1
BJT在共射极连接时，输出电流IC受输入电流IB控 制的电流分配关系。
4.1 BJT
动画：BJT的放大区 放大区 在放大区，BJT输出特性曲线的特点是各条曲线几 乎与横坐标轴平行，但随着vCE的增加，各条曲线略 向上倾斜，这说明iC主要受iB控制。
vCE对iC的影响由基区宽 i 度调制效应产生，即vCE增 i 加时，基区有效宽度减小， 载流子在基区的复合机会 i 减少，使电流放大系数 略有增加，在保持iB不变 i v 的情况下，iC将随vCE增大 而略有增加。 共射极连接时的输出特性曲线
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4.1 BJT
1. 共射极连接时的V-I 特性曲线 （1）输入特性 描述了当输出电压vCE为某一数 值时，输入电流iB与输入电压vBE 之间的关系。 iB=f ( vBE)vCE=常数 vCE较小时，集电结处于正偏 或反偏电压很小，此时收集电 子的能力很弱，而基区的复合 作用较强，所以在vBE相同的情 况下，iB较大。
4.1 BJT
共射极连接时的输出特性曲线
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4.1 BJT
截至区 BJT的发射结和集电结均处于反向偏置，发射极电 流iE＝0时所对应的区域，此时iB＝-ICBO 。 对小功率管而言， 常把iB＝0的那条输出 特性曲线以下的区域 称为截至区。 因为iB＝0时，iC＝ ICEO ≈0 。 i i i i v
第四章 双极结型三极管 及放大电路基础
4.1 BJT 4.2 基本共射极放大电路 4.3 放大电路的分析方法 4.4 放大电路静态工作点的稳定问题 4.5 共集电极放大电路和共基极放大电路 4.6 组合放大电路 4.7 放大电路的频率响应
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了解半导体三极管的工作原理、特性曲线及主 要参数；了解半导体三极管放大电路的分类； 掌握用图解法和小信号分析法分析放大电路的 静态及动态工作情况；理解放大电路的工作点 稳定问题；熟悉放大电路的频率响应及各元件 参数对其性能的影响。
BJT按半导体材料分：硅管和锗管； 按照工作频率分：低频管和高频管； 按照功率分：小、中、大功率管。
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4.1 BJT
一、BJT的结构简介
C 集电极
C
B T
C 集电极 P 集电区 B N 基区 基极 P 发射区 E 发射极 发射结
N 集电区 B P 基区 基极
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4.1 BJT
（2）载流子在基区扩散与 复合，形成复合电流IBN 。 由发射区扩散到基区的 载流子电子在发射结边界 附近浓度最高，离发射结 越远浓度越低，形成了一 定的浓度梯度。浓度差使 扩散到基区的电子继续向 集电结方向扩散。 在扩散过程中，有一部 分电子与基区的空穴复合 ，形成基区复合电流IBN。
ICBO ICN
IC
N
IB
IBN
P VCC
VEE
IEP IEN IE N
放大状态下BJT中载流子的传输过程
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4.1 BJT
由于基区很薄，掺杂浓度 又低，因此电子与空穴复合
ICBO ICN
IC
N
机会少，IBN很小，大多数电