(模拟电子技术基础)第4讲晶体三极管
模拟电子技术基础-清华大学_华成英-全套完整版
参与扩散运动和漂移运动的载流子数目相同，达到动态 平衡，就形成了PN结。
华成英 hchya@
PN 结的单向导电性
PN结加正向电压导通： 耗尽层变窄，扩散运动加 剧，由于外电源的作用，形 成扩散电流，PN结处于导通 状态。
必要吗？ PN 结加反向电压截止： 耗尽层变宽，阻止扩散运动， 有利于漂移运动，形成漂移电 流。由于电流很小，故可近似 认为其截止。
注重培养系统的观念、工程的观念、科技进步 的观念和创新意识，学习科学的思维方法。提倡 快乐学习！
华成英 hchya@
七、考查方法
1. 会看：读图，定性分析 2. 会算：定量计算
考查分析问题的能力
3. 会选：电路形式、器件、参数 考查解决问题的能力－－设计能力 4. 会调：仪器选用、测试方法、故障诊断、EDA 考查解决问题的能力－－实践能力
指数曲线
若正向电压 u UT，则i ISe
u UT
若反向电压u UT，则i IS
2. 伏安特性受温度影响
反向特性为横轴的平行线
T（℃）↑→在电流不变情况下管压降u↓ →反向饱和电流IS↑，U(BR) ↓ 增大1倍/10℃
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电子技术的发展很大程度上反映在元器件的发展 上。从电子管→半导体管→集成电路
1904年 电子管问世
1947年 晶体管诞生
1958年集成电 路研制成功
电子管、晶体管、集成电路比较
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半导体元器件的发展
• • • • 1947年 1958年 1969年 1975年 贝尔实验室制成第一只晶体管 集成电路 大规模集成电路 超大规模集成电路
电子技术的发展，推动计算机技术的发展，使之“无 孔不入”，应用广泛！
模拟电子技术基础（第4版）课后习题答案（周良权）
模拟电⼦技术基础（第4版）课后习题答案（周良权）第2章半导体三极管及其基本放⼤电路⼀、填空题2．1 BJT ⽤来放⼤时，应使发射结处于偏置，集电结处于偏置；⽽⼯作在饱和区时，发射结处于偏置，集电结处于偏置。
2．2 温度升⾼时，BJT 的电流放⼤系数β，反向饱和电流CBO I ，发射结电压BE U 。
2．3⽤两个放⼤电路A 和B 分别对同⼀个电压信号进⾏放⼤，当输出端开路时，OB OA U U =；都接⼈负载L R 电阻时，测得OB OA U U ?，由此说明，电路A 的输出电阻⽐电路B 的输出电阻。
2．4对于共射、共集和共基三种基本组态放⼤电路，若希望电压放⼤倍数⼤，可选⽤组态；若希望带负载能⼒强，应选⽤组态；若希望从信号源索取电流⼩，应选⽤组态；若希望⾼频性能好，应选⽤组态。
2．5 FET 是通过改变来改变漏极电流(输出电流)的，所以它是⼀个器件。
2．6 FET ⼯作在可变电阻区时，D i 与DS u 基本上是关系，所以在这个区域中，FET 的d 、s 极间可以看成⼀个由GS u 控制的。
2．7 FET 的⾃偏压电路只适⽤于构成的放⼤电路；分压式⾃偏压电路中的栅极电阻S R ⼀般阻值很⼤，这是为了。
⼆、选择正确答案填写(只需选填英⽂字母)2．8 BJT 能起放⼤作⽤的内部条件通常是：(1)发射区掺杂浓度 (a 1．⾼，b 1．低，c 1．⼀般)；(2)基区杂质浓度⽐发射区杂质浓度 (a 2．⾼，b 2．低，c 2．相同)，基区宽度 (a 3．⾼，b 3．窄，c 3．⼀般)；集电结⾯积⽐发射结⾯积 (a 4．⼤，b 4．⼩，c 4．相等)。
2．9 测得BJT I B =30µA 时，I C = mA ；I B =40µA 时，I C =3 mA ，则该管的交流电流放⼤系数β为 (a ．80，b ．60，c ．75)。
2．10⽤万⽤表判别放⼤电路中处于正常⼯作的某个BJT 的类型(指NPN 型还是PNP 型)与三个电极时，以测出最为⽅便(a ．各极间电阻，b ．各极对地电位，c ．各极电流)。
模拟电子技术电子书课件
• 画出放大电路的微变等效电路如图2.3.19所示。
I i
I b
I c
Rs V V s
i
Rb
I b Rc
RL VO
Ri
图2.3.19 微变等效电路 Ro
Ri
V i I i
R b // r be
AV
VO Vi
Ic
(Rc // Ib rbe
RL )
Ib (Rc Ib rbe
//
RL )
RL'
直流量 Q 电量{
交流量 性能
ui≠0:
PPT学习交流
15
2.2.2 设置静态工作点的必要性
一.静态工作点
ui=0 IB,UBE,IC,UCE 记为 IBQ,UBEQ,ICQ,UCEQ
输入特性曲线上的点（UBEQ,IBQ) 和输出特性曲线上的点
（UCEQ,ICQ)，称之为静态工作点Q。
IBQ
VBBUBEQ Rb
61
方法二：
VBBRb1Rb1Rb2 VCC
PPT学习交流
≈rbe
-2 ＜10
≈1/rce
50
3） 简化的h参数等效模型
忽略h12e,h22e
得：
U I
be c
h 11 e I b h 21 e I b
U be I c
r be I b I b
PPT学习交流
51
4）rbe的近似表达式 U be IbrbbIerbe
rb e
UT I EQ
输入回路的直流负载线
IBQ 、UBEQ
31
图解法 静态工作点的分析
输出回路的直流负载线
输出特性曲线
输 出 回 路 方 程 ： uCE=VCC- PPT学习交流
模拟电子技术基础完整(第三版)童诗白、华成英(全)ppt课件
变化。
二极管
二、本征半导体的晶体结构
完全纯净的、不含其他杂质且具有晶体结构的半导体
称为本征半导体
+4
+4
+4
将硅或锗材料提
纯便形成单晶体，
共 价
它的原子结构为 键
+4
+4
价 电 子
+4
共价键结构。
+4
当温度 T = 0 K 时，半导 体不导电，如同绝缘体。 图 1.1.1
+4
+4
本征半导体结构示意图
(a)N 型半导体
(b) P 型半导体
图 杂质半导体的的简化表示法
1.1.3 PN结
在一块半导体单晶上一侧掺杂成为 P 型半导体，另 一侧掺杂成为 N 型半导体，两个区域的交界处就形成了 一个特殊的薄层，称为 PN 结。
一、PN 结的形成
P
PN结
N
图 PN 结的形成
PN 结中载流子的运动
1. 扩散运动
本征半导体掺入 5 价元素后，原来晶体中的某些 硅原子将被杂质原子代替。杂质原子最外层有 5 个价 电子，其中 4 个与硅构成共价键，多余一个电子只受 自身原子核吸引，在室温下即可成为自由电子。
+4
+4
+4
自由电子
+4
+45
+4
施主原子
+4
+4
+4
图 1.1.3 N 型半导体
5 价杂质原子称为施主原子。
5. 载流子的浓度与温度密切相关，它随着温度的升 高，基本按指数规律增加。
1.1.2 杂质半导体
杂质半导体有两种
模拟电子基础-清华大学-全套完整版演示教学
2. 实践性
➢ 常用电子仪器的使用方法 ➢ 电子电路的测试方法 ➢ 故障的判断与排除方法 ➢ EDA软件的应用方法
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五、如何学习这门课程
1. 掌握基本概念、基本电路和基本分析方法
➢ 基本概念：概念是不变的，应用是灵活的， “万 变不离其宗”。 ➢ 基本电路：构成的原则是不变的，具体电路是多种 多样的。 ➢ 基本分析方法：不同类型的电路有不同的性能指标 和描述方法，因而有不同的分析方法。 2. 注意定性分析和近似分析的重要性 3. 学会辩证、全面地分析电子电路中的问题 ➢ 根据需求，最适用的电路才是最好的电路。 ➢ 要研究利弊关系，通常“有一利必有一弊”。 4. 注意电路中常用定理在电子电路中的应用
以及将所学知识用于本专业的能力。
注重培养系统的观念、工程的观念、科技进步 的观念和创新意识，学习科学的思维方法。提倡 快乐学习！
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七、考查方法
1. 会看：读图，定性分析 考查分析问题的能力
2. 会算：定量计算 3. 会选：电路形式、器件、参数
考查解决问题的能力－－设计能力 4. 会调：仪器选用、测试方法、故障诊断、EDA
考查解决问题的能力－－实践能力
综合应用所学知识的能力
清华大学 华成英 hchya@
华成英 hchya@
第一章 半导体二极管和三极管
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第一章 半导体二极管和三极管
§1.1 半导体基础知识 §1.2 半导体二极管 §1.3 晶体三极管
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六、课程的目的
本课程通过对常用电子元器件、模拟电路及其系统的分 析和设计的学习，使学生获得模拟电子技术方面的基础知 识、基础理论和基本技能，为深入学习电子技术及其在专 业中的应用打下基础。 1. 掌握基本概念、基本电路、基本方法和基本实验技能。 2. 具有能够继续深入学习和接受电子技术新发展的能力，
(完整版)模拟电子技术基础_知识点总结
模拟电子技术复习资料总结第一章半导体二极管一.半导体的基础知识1.半导体---导电能力介于导体和绝缘体之间的物质(如硅Si、锗Ge)。
2.特性---光敏、热敏和掺杂特性。
3.本征半导体----纯净的具有单晶体结构的半导体。
4. 两种载流子----带有正、负电荷的可移动的空穴和电子统称为载流子。
5.杂质半导体----在本征半导体中掺入微量杂质形成的半导体。
体现的是半导体的掺杂特性。
*P型半导体:在本征半导体中掺入微量的三价元素（多子是空穴，少子是电子）。
*N型半导体: 在本征半导体中掺入微量的五价元素（多子是电子，少子是空穴）。
6. 杂质半导体的特性*载流子的浓度---多子浓度决定于杂质浓度，少子浓度与温度有关。
*体电阻---通常把杂质半导体自身的电阻称为体电阻。
*转型---通过改变掺杂浓度，一种杂质半导体可以改型为另外一种杂质半导体。
7. PN结* PN结的接触电位差---硅材料约为0.6~0.8V，锗材料约为0.2~0.3V。
* PN结的单向导电性---正偏导通，反偏截止。
8. PN结的伏安特性二. 半导体二极管*单向导电性------正向导通，反向截止。
*二极管伏安特性----同ＰＮ结。
*正向导通压降------硅管0.6~0.7V，锗管0.2~0.3V。
*死区电压------硅管0.5V，锗管0.1V。
3.分析方法------将二极管断开，分析二极管两端电位的高低:若 V阳 >V阴( 正偏 )，二极管导通(短路);若 V阳 <V阴( 反偏 )，二极管截止(开路)。
1）图解分析法该式与伏安特性曲线的交点叫静态工作点Q。
2) 等效电路法➢直流等效电路法*总的解题手段----将二极管断开，分析二极管两端电位的高低:若 V阳 >V阴( 正偏 )，二极管导通(短路);若 V阳 <V阴( 反偏 )，二极管截止(开路)。
*三种模型➢微变等效电路法三. 稳压二极管及其稳压电路*稳压二极管的特性---正常工作时处在PN结的反向击穿区，所以稳压二极管在电路中要反向连接。
模拟电子基础-清华大学-全套完整版
• 广播通信：发射机、接收机、扩音、录音、程控交换机、电 话、手机
• 网络：路由器、ATM交换机、收发器、调制解调器
• 工业：钢铁、石油化工、机加工、数控机床
• 交通：飞机、火车、轮船、汽车
• 军事：雷达、电子导航
• 航空航天：卫星定位、监测
• 医学：γ刀、CT、B超、微创手术
• 消费类电子：家电（空调、冰箱、电视、音响、摄像机、照
版
华成英
六、课程的目的
本课程通过对常用电子元器件、模拟电路及其系统的分 析和设计的学习，使学生获得模拟电子技术方面的基础知 识、基础理论和基本技能，为深入学习电子技术及其在专 业中的应用打下基础。 1. 掌握基本概念、基本电路、基本方法和基本实验技能。 2. 具有能够继续深入学习和接受电子技术新发展的能力，
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七、考查方法
1. 会看：读图，定性分析 考查分析问题的能力
2. 会算：定量计算 3. 会选：电路形式、器件、参数
考查解决问题的能力－－设计能力 4. 会调：仪器选用、测试方法、故障诊断、EDA
学习电子技术方面的课程需时刻关注电子技术的发展！
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华成英
值得纪念的几位科学家！
第一只晶体管的发明者
（by John Bardeen , William Schockley and Walter Brattain in Bell Lab）
他们在1947年11月底发明了晶 体管，并在12月16日正式宣布“晶 体管”诞生。1956年获诺贝尔物理 学奖。巴因所做的超导研究于1972 年第二次获得诺贝尔物理学奖。
模拟电子技术第三章 场效应三极管
d g s
源 极
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栅 极
N沟道结型场效应管的结构和符号
3
s
2. 工作原理
⑴ 当uDS = 0 时， uGS 对耗尽层和导电沟道的影响。
ID=0 ID=0
d
P+
d
N 型 沟 道
P+ P+
d
P+ P+ P+
g
g
N 型 沟 道
g
s uGS = 0
s uGS < 0
4
预夹断轨迹
恒流区
IDO O
UGS(th) 2UGS(th) uGS/V
O
截止区
uDS/V
转移特性曲线可近似用以下公式表示：
iD I DO ( uGS U GS(th) )
2
当uGS ≥ UGS(th)时
12
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2. N沟道耗尽型MOS场效应管 预先在二氧化硅中掺入大 量的正离子，
使uGS = 0 时，
形成一个N型导电沟道。
又称之为反型层 开启电压，用uGS(th)表示
导电沟道随uGS 增大而增宽。
10
B uGS > UGS(th)时 形成导电沟道
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uDS对导电沟道的影响
uGS为某一个大于UGS(th)的固定值， 在漏极和源极之间加正电压，且 s uDS < uGS - UGS(th) 即uGD = uGS - uDS > UGS(th) 则有电流iD 产生，
在制造时就具有 原始导电沟道
31
3. 场效应管的主要参数
(1) 开启电压 UGS(th)：是增强型MOS管的参数 (2) 夹断电压 UGS(off)： 是结型和耗尽型 (3) 饱和漏电流 IDSS： MOS管的参数
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输出
输入
回路
偏回路）
因集电区面积大，在外电场作用下大 部分扩散到基区的电子漂移到集电区
因基区薄且多子浓度低，使极少 数扩散到基区的电子与空穴复合
因发射区多子浓度高使大量 电子从发射区扩散到基区
扩散运动形成发射极电流IE，复合运动形成基极 电流IB，漂移运动形成集电极电流IC。
为简化分析，本讲解5 中省略了少子的运动。
ICm aV xC 2C R U c CE S(5 50)m A 1mA
1. 分别分析uI=0V、5V时T是工作在截止状态还是导通状态； 2. 已知T导通时UBE＝0.7V， β=100，若uI=2V。分别求 Vcc=12V 和Vcc=5V 时的Ic值（设T饱和时UCES=0）。
12
讨论二
2.7
截止区
β是常数吗？ 通常，我们可以看成 8
晶体管的三个工作区域
状态 截止 放大 饱和
uBE ＜Uon ≥ Uon ≥ Uon
iC ICEO βiB ＜βiB
uCE VCC ≥ uBE ≤ uBE
晶体管工作在放大状态时，输出回路的电流 iC几乎仅仅
决定于输入回路的电流 iB，即可将输出回路等效为电流 iB
ΔiC
PCMiCuCE
uCE=1V时的iC就是ICM
iC iB
UCE
U（BR）CEO
由图示特性求出PCM、ICM、U （BR）CEO 、β。
13
作业：
1、预习 4.2 2、教材习题，
P122：4.6 (a) (c) (e)
14
控制的电流源iC 。
9
四、温度对晶体管特性的影响
T(℃ ) ICEO
u B 不 E iB 变 ， i时 B 不 即 u 变 B E 时
10
五、主要参数
• 直流参数：
、
、ICBO、 ICEO
IC
IE
iC
iE
1
• 交流参数：β、α、fT（使β＝1的信号频率）
• 极限参数：ICM、PCM、U（BR）CEO
对于小功率晶体管，UCE大于1V的一条输入特性曲线 可以取代UCE大于1V的所有输入特性曲线。
7
2. 输出特性 iC f(uCE) IB
对应于一个IB就有一条iC随uCE变化的曲线。 饱和区
iC
放大区
uCE较小时iC随uCE变化很大；进 入放大状态曲线几乎是横轴的
平行线。
iBBiblioteka CiBUCE常量最大集电 极电流
c-e间击穿电压
最大集电极耗散功 率，PCM＝iCuCE
安全工作区
11
讨论一
通过uBE是否大于Uon判断管 子是否导通。
讨论一
IBuI R U bBE (21 00 .7)m 0 A 1μ 3A
IC 1 •IB 1 0 1u 0 3 A 1 .3 mA
ICm aV x C1 C R U cCE S (15 20)m A 2.4mA
模拟电子技术基础
第四讲 晶体三极管
1
一、晶体管的结构和符号
小功率管
中功率管
大功率管
多子浓度高
多子浓度很 低，且很薄
面积大
晶体管有三个区、三个极、两个PN结。 三个极： e (em4itter)、 b (base)、c (collector)。
二、晶体管的放大原理
放
大
的条 uuC BB E件 U 0， o（ n 即 u发 CE射 uB（ E结集 正电 偏结 ）反
• 电流分配： IE＝IB＋IC
IE－扩散运动形成的电流 IB－复合运动形成的电流 IC－漂移运动形成的电流
重要的比例关系：
直流电流 放大系数
IC
IB
iC
iB
交流电流 放大系数
动画9
6
三、晶体管的共射输入特性和输出特性
1. 输入特性
iB f(uBE)UCE
为什么像PN结的伏安特性？ UCE增大曲线右移； UCE增大到一定值后，曲线右 移就不明显了。