模电第二讲-半导体三极管及放大电路基础

第二讲
第三章半导体三极管及放大电路基础知识要点：
1、半导体三极管的特性
2、三极管放大器
3、三极管的频率响应
第二讲
第一节、半导体三极管
一、三极管的结构
二、三极管的电流分配与放大作用
三、三极管的特性曲线
四、三极管的主要参数
五、在线测量法
第二讲
一、半导体三极管的结构
要求：1、掌握三极管的电流分配关系及放大
原理。

2、掌握共射极接法的输入输出特性曲
线。

3、结合实际会测试三极管，了解其结
构和参数。

第二讲
1、三极管的分类
①按频率分：高频管和低频管。

②按功率分：大功率管、中功率管和小功率管。

③按材料分：硅管和锗管。

④按结构分：PNP管和NPN管。

第二讲2、三极管的结构、符号及放大的外部条件半导体三极管的结构示意图：NPN 型和PNP 型。

两种类型的三极管
发射区基区基极，用B 表示集电区
集电极，用C 表示
发射结集电结
符号
发射极，用E 表示
第二讲
3、三极管的结构特点（三极管放大作用的内部原因）
①发射区的掺杂浓度最高；
②集电区掺杂浓度低于发射区，且面积大；
③基区很薄，一般在几个微米至几十个微米，且掺杂
浓度最低。

4、三极管放
大作用的外部
条件。

发射结正偏，
集电结反偏。

第二讲
二、三极管的电流分配与放大作用
1、载流子的运动情况（以NPN 管为例）
内部载流子的传输过程：
发射区：发射载流子
集电区：收集载流子基区：传送和控制载流子载流子的传输过程
由于三极管中，两种载流子
均参与导电，故又称为双极型三极管。

第二讲
2、电流的分配
IC=I NC+I CBO≈I NC
IB=I B’ -I CBO≈I B’
I E=I B+I C
α= I NC/I E≈I C/I E
载流子的传输过程
第二讲
3、三极管的三种组态
三极管的三种组态
共发射极接法：发射极作为输入输出回路的公共端。

共集电极接法：集电极作为输入输出回路的公共端。

共基极接法：基极作为输入输出回路的公共端。

第二讲
4、共基电路的放大作用R L e c b 1k Ω共基极放大电路
V EE V CC
V EB I B I E I C ∆v I +∆v EB ∆v O +-+∆i C +∆i E +∆i B +-若∆v I = 20mV 使当则电压放大倍数4920mV
V 98.0I O V ==∆∆=v v A ∆i E = -1 mA ，
∆i C = α∆i E = -0.98 mA ∆v O = -∆i C •R L = 0.98 V α= 0.98 时，
第二讲5、共射电路的放大作用+-b c e R L 1k Ω共射极放大电路V BB V CC V BE I B I E I C +-∆v I +∆v BE ∆v O +-+∆i C +∆i E +∆i B ∆v I = 20mV 设若则电压放大倍数
∆i B = 20 uA ∆v O = -∆i C •R L = -0.98 V ，
α= 0.98使△i C =β·△i B
=α· △i B /(1-α)=0.98mA
Av=△V o/△Vi=-49
第二讲
三、三极管的特性曲线（以NPN共射电路为例）
1、输入特性曲线
i B =f(v
BE
) v
CE
=常数
(1) 当v CE=0V时，相当于发射结的正向伏安
特性曲线。

(2) 当v CE≥1V时，v CB= v CE-v BE>0，集电
结已进入反偏状态，开始收集电子，基区复合减少，同样的v BE下I B减小，特性曲线右移。

第二讲
输入特性曲线
+
-
b
c
e
共射极放大电路
V BB
V CC v
BE
i C
i B+
-
v
CE
v CE=0V
v CE≥1V
第二讲
2、输出特性曲线
i C =f (v CE ) i B =常数输出特性曲线的三个区域：饱和区：i C 明显受v CE 控制的区域，该区域内，一般v CE ＜
0.7V(硅管)。

此时，发射结正
偏，集电结正偏或反偏电压很小。

放大区：i C 平行于v CE 轴的
区域，曲线基本平行等距。

此时，发射结正偏，集电结反偏。

截止区：i C 接近零的区域，相当i B =0的曲线的
下方。

此时，v BE 小于
第二讲
四、三极管的主要参数
1、电流放大系数
①共基电流放大系数：α≈I C/I E≈⊿I C/ ⊿I E
②共射电流放大系数：β≈I C/I B≈⊿I C/ ⊿I B
③α与β的关系：β=α /（1-α）或
α=β /（1+ β）
2、极间反向电流
①集-基反向饱和电流（发射极开路）I CBO
②集-射反向饱和电流（穿透电流）I CEO
第二讲
3、极限参数
①I CM：集电极最大允许电流
②P CM：集电极最大允许功耗
③反向击穿电压
第二讲
五、在线测量法
1、在线电压测量法确定管脚、管型和管材。

三极管放大的外因：发射结正偏，集电结反偏。

则：在PNP三极管中有：V E﹥V B﹥V C
在NPN三极管中有：V C﹥V B﹥V E
而PN结正偏时，正偏电压降即为管子的V ON
Si管该值约为0.7V；Ge管该值约为0.3V
因此，我们只要测得电路中三极管三个管脚的对地电位，就能确定他们分别是什么脚，管子的类型和材料来。

第二讲
例：在线测得V 1=-7V 、V 2=-2V 和V 3=-2.7V ；则
1是极、2是极而3是极，该三极管是型材料三极管。

解：∵V 2﹥V 3﹥V 1∴3是基极基∵ V 23=0.7V 接近Si 管的V ON ，故是Si 三极管Si 而且23之间为发射结，故2是发射极，而1则是集电极发射集电∵发射极电位高于基极电位∴是PNP 型三极管
PNP
第二讲
2、在线电流测量法确定管脚、管型并估算电流放大系数β。

由三极管的电流分配关系I E=I B+I C，及I C≈βI B则我们可以从电流的有效值大小来确定管脚，并近似估算出β。

然后，通过发射极电流的方向来确定管型：发射极电流流出三极管的是NPN型，发射极电流流入三极管的是PNP型三极管。

例：在线测得：I1=0.01mA ，I2=-1mA ，
I3=0.99mA 如图所示。

则：1是极、2是极，而3是极，该三极管的β约为，是型的三极管。

解：从数值上讲，I2最大，故2
是发射极；I1最小，故1是基极
发射基则：3是集电极
集电β≈I C I B
=99（约为100）100∵发射极电流的实际方向为流出三极管，故为NPN 型
NPN end。