晶体管及其放大电路课件
合集下载
第二章 双极型晶体管及其放大电路
0 U BE(on)
uBE
0 UCE(sat)
uCE b c iB e UCE(sat)
输入特性近似
输出特性近似
b
c
b
c iB e
放大状态模型
UBE(on) e
截止状态模型
βi B
UBE(on)
饱和状态模型
a.截止： UBE<UBE(ON) , iB≈0 , iC≈0 b.放大：UBE>UBE(ON) c.饱合：.UBE>UBE(ON)
∆i ∆iC =0 uCE一定 ∆ib
5
10
15
截止区
饱和压降: uces (or uce(sat))=0.3V 饱和: Saturation 4.击穿区：
三、温度对晶体管特性曲线的影响 温度对晶体管特性曲线的影响 uBE -(2~2.5)mv/℃ 2(T2-T1)/10 T iC 曲线上移 间隔加大(输出) 曲线左移 (输入)
双极型晶体管是由三层杂质半导体构成的器件。它有三个电极， 双极型晶体管是由三层杂质半导体构成的器件。它有三个电极， 又称半导体三极管、晶体三极管等，以后我们统称为晶体管。 又称半导体三极管、晶体三极管等，以后我们统称为晶体管。
小功率管
大功率管
大功率达林顿晶体管
2907A PNP 双极性晶体管
100 GHz 铟磷 钐铟砷异质 铟磷/钐铟砷异质 结双极性晶体管的电子扫 描显微图片
条件：三极管特点（e区重掺杂；b区薄；c区面积大）＋e结正偏＋c结反偏 利用两个特殊结构的PN结，将e结扩散电流“转化”为c 结漂移电流，使c 极出现受be结电压控制的较大电流。 对比：与变压器（杠杆、放大镜）的区别 IC ≈
β ΙΒ
电流控制型器件
uBE
0 UCE(sat)
uCE b c iB e UCE(sat)
输入特性近似
输出特性近似
b
c
b
c iB e
放大状态模型
UBE(on) e
截止状态模型
βi B
UBE(on)
饱和状态模型
a.截止： UBE<UBE(ON) , iB≈0 , iC≈0 b.放大：UBE>UBE(ON) c.饱合：.UBE>UBE(ON)
∆i ∆iC =0 uCE一定 ∆ib
5
10
15
截止区
饱和压降: uces (or uce(sat))=0.3V 饱和: Saturation 4.击穿区：
三、温度对晶体管特性曲线的影响 温度对晶体管特性曲线的影响 uBE -(2~2.5)mv/℃ 2(T2-T1)/10 T iC 曲线上移 间隔加大(输出) 曲线左移 (输入)
双极型晶体管是由三层杂质半导体构成的器件。它有三个电极， 双极型晶体管是由三层杂质半导体构成的器件。它有三个电极， 又称半导体三极管、晶体三极管等，以后我们统称为晶体管。 又称半导体三极管、晶体三极管等，以后我们统称为晶体管。
小功率管
大功率管
大功率达林顿晶体管
2907A PNP 双极性晶体管
100 GHz 铟磷 钐铟砷异质 铟磷/钐铟砷异质 结双极性晶体管的电子扫 描显微图片
条件：三极管特点（e区重掺杂；b区薄；c区面积大）＋e结正偏＋c结反偏 利用两个特殊结构的PN结，将e结扩散电流“转化”为c 结漂移电流，使c 极出现受be结电压控制的较大电流。 对比：与变压器（杠杆、放大镜）的区别 IC ≈
β ΙΒ
电流控制型器件
第六章 晶体管放大电路基础
IE
电子到达基区，少数与空穴复 合形成基极电流 Ibn ，复合掉的 空穴由 VBB 补充。 多数电子在基区继续扩散，到达 集电结的一侧。
晶体管内部载流子的运动
第六章 晶体管放大电路基础
3.集电结加反向电压，漂移 运动形成集电极电流Ic
c
ICBO
IC
Rb
IB
b
集电结反偏，有利于收集基区 扩散过来的电子而形成集电极 电流 Icn。 其能量来自外接电源 VCC 。
理想二极管
利用估算法求解静态工作点，实质上利用了直流模型。
第六章 晶体管放大电路基础
二、 晶体管的h参数等效模型（交流等效模型）
• 在交流通路中可将晶体管看成 为一个二端口网络，输入回路、 输出回路各为一个端口。
u u BE f (iB， CE ) u iC f (iB， CE )
小功率管
图 1.3.1
中功率 三极管的外形
三极管有两种类型：NPN 型和 PNP 型。
大功率
主要以 NPN 型为例进行讨论。
第六章 晶体管放大电路基础
6.2.1 晶体管的结构及类型
常用的三极管的结构有硅平面管和锗合金管两种类型。
二氧化硅
e
b N
b
N 发射区 P 基区 N 集电区
e
P
P
c
c
(a)平面型(NPN)
uCE = 0V uCE 1V CE
iB
uBE - e UBB
uBE /V uBE /V 共射极放大电路
b +
c+
uCE
UCC
第六章 晶体管放大电路基础
i
B
二、输出特性曲线
UBB
晶体管及其基本放大电路
N(发射区) 发射结
E
BJT示意图
BJT结构特点
• 发射区的掺杂浓度最高 ( N+ )；
• 集电区掺杂浓度低于发射区，且面积大；
• 基区很薄，一般在几个微米至几十个微米，且掺杂浓 度最低。
BJT三个区的作用：
CB E
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
P N+ N-Si
7.1.1 BJT的结构简介
基区：传送和控制载流子
（以NPN为例）
IE=IB+ IC IC= INC+ ICBO
动画示意
放大状态下BJT中载流子的传输过程
动画演示
7.1.2 放大状态下BJT的工作原理
三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，通
过载流子传输体现出来的。
外部条件：发射结正偏，集电结反偏。
以NPN管为例 发射结正偏 VBE≈ 0.7V； 晶体管发射结导通。
共发射极接法，发射极作为公共电极，用CE表示 ；
共基极接法，基极作为公共电极，用CB表示 ;
共集电极接法，集电极作为公共电极，用CC表示。
7.1.3 BJT的特性曲线
输入特性曲线 BJT的特性曲线
输出特性曲线
输入回路
RB VBB
IB
+ VBE
-
IC +
VCE IE
RC VCC
输出回路
试验电路
晶体管特性图示仪
P N
E
VCE IB 0V 1V 10V
VBE 0
随着VCE电压的增大, 基区IB的电流通道变窄, IB 减小。要 获得同样大的 IB , 必需增大VBE 。表现出曲线右移。
当VCE ≥1V时，特性曲线右移的距离很小。通常将VCE=1V
E
BJT示意图
BJT结构特点
• 发射区的掺杂浓度最高 ( N+ )；
• 集电区掺杂浓度低于发射区，且面积大；
• 基区很薄，一般在几个微米至几十个微米，且掺杂浓 度最低。
BJT三个区的作用：
CB E
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
P N+ N-Si
7.1.1 BJT的结构简介
基区：传送和控制载流子
（以NPN为例）
IE=IB+ IC IC= INC+ ICBO
动画示意
放大状态下BJT中载流子的传输过程
动画演示
7.1.2 放大状态下BJT的工作原理
三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，通
过载流子传输体现出来的。
外部条件：发射结正偏，集电结反偏。
以NPN管为例 发射结正偏 VBE≈ 0.7V； 晶体管发射结导通。
共发射极接法，发射极作为公共电极，用CE表示 ；
共基极接法，基极作为公共电极，用CB表示 ;
共集电极接法，集电极作为公共电极，用CC表示。
7.1.3 BJT的特性曲线
输入特性曲线 BJT的特性曲线
输出特性曲线
输入回路
RB VBB
IB
+ VBE
-
IC +
VCE IE
RC VCC
输出回路
试验电路
晶体管特性图示仪
P N
E
VCE IB 0V 1V 10V
VBE 0
随着VCE电压的增大, 基区IB的电流通道变窄, IB 减小。要 获得同样大的 IB , 必需增大VBE 。表现出曲线右移。
当VCE ≥1V时，特性曲线右移的距离很小。通常将VCE=1V
晶体管及其放大电路
晶体管放大原理主要基于晶体三极管的特性。晶体三极管由发射极、基极和集电极构成，根据材料、结构和使用频率等有不同的分类。其电流放大原理需要满足一定的内部和外部条件，子经历复杂的传输过程，发射区向基区注入多子电子形成发射极电流，电子到达基区后多数向集电结方向扩散，少数与空穴复合。这导致了晶体三极管各电极间的电流分配关系，其中集电极电流与基极电流之间存在一定的比例关系，即电流放大系数。此外，晶体三极管的特性曲线包括输入特性和输出特性，分别描述了基极电流与发射结电压、集电极电流与集电极电压之间的关系。在放大区，集电极电流与基极电流呈线性关系，这是晶体管实现电流放大的关键。
双极型晶体管及其基本放大电路
第三章 双极型晶体管及 其基本放大电路
郭圆月 2014年10月9日
本章主要内容
§3.1 双极型晶体管 §3.2 BJT基本放大电路直流分析方法 §3.3 BJT基本放大电路交流分析方法 §3.4 三种组态放大器的中频特性
§3.5 单级共发放大器的频率特性
§3.6 多级放大电路
集电区 P N 基极 b
N
c
集电结 基区 发射结 发射区 b e 符号
N P
发射极 e
(b)PNP 型
线性电子
6
二、 晶体管的电流放大原理
以 NPN 型三极管为例讨论
c N b P
表面看
c
三极管若实现 放大，必须从三 极管内部结构和 外部所加电源的 极性来保证。
b
不具备 放大作用
N
e
7
e
线性电子
（1） 三极管放大条件
线性电子
2
§3.1 双极型晶体管
1. 结构与功能 2. 放大工作原理
3. Ebers-Moll数学模型
4. 静态工作伏安特性曲线 5. 主要参数
线性电子
3
一、晶体管的结构
双极型晶体管(BJT)：又称半导体三极管、晶体三极管 为什么有孔？
小功率管 中功率管 X：低频小功率管 D：低频大功率管
大功率管
IC = ICn + ICBO
IC
ICBO 称反向饱和电流
c ICn
ICBO
IB
b
IBn
Rc
IB=IBn+IEp - ICBO I E =I C +I B
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
郭圆月 2014年10月9日
本章主要内容
§3.1 双极型晶体管 §3.2 BJT基本放大电路直流分析方法 §3.3 BJT基本放大电路交流分析方法 §3.4 三种组态放大器的中频特性
§3.5 单级共发放大器的频率特性
§3.6 多级放大电路
集电区 P N 基极 b
N
c
集电结 基区 发射结 发射区 b e 符号
N P
发射极 e
(b)PNP 型
线性电子
6
二、 晶体管的电流放大原理
以 NPN 型三极管为例讨论
c N b P
表面看
c
三极管若实现 放大，必须从三 极管内部结构和 外部所加电源的 极性来保证。
b
不具备 放大作用
N
e
7
e
线性电子
（1） 三极管放大条件
线性电子
2
§3.1 双极型晶体管
1. 结构与功能 2. 放大工作原理
3. Ebers-Moll数学模型
4. 静态工作伏安特性曲线 5. 主要参数
线性电子
3
一、晶体管的结构
双极型晶体管(BJT)：又称半导体三极管、晶体三极管 为什么有孔？
小功率管 中功率管 X：低频小功率管 D：低频大功率管
大功率管
IC = ICn + ICBO
IC
ICBO 称反向饱和电流
c ICn
ICBO
IB
b
IBn
Rc
IB=IBn+IEp - ICBO I E =I C +I B
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
第四章 场效应晶体管及其放大电路
ID
IDSS(1源自U GS U GS(off)
)
2
3. 结型场效应管
结型场效应管的特性和耗尽型绝 缘栅场效应管类似。图4-7 a)、 b) 分别为Ｎ沟道和Ｐ沟道的结型场效 应管图形符号。
图4-7
使用结型场效应管时，应使栅极与源极间加反偏电压，漏 极与源极间加正向电压。对于Ｎ沟道的管子来说，栅源电压应 为负值，漏源电压为正值。
图4-1
（1）工作原理
增强型MOS管的源区(N+)、衬底(P型)和漏区(N+)三者之 间形成了两个背靠背的PN+结，漏区和源区被P型衬底隔开。
当栅-源之间的电压 uGS 0时，不管漏源之间的电源VDD 极 性如何，总有一个PN+结反向偏置，此时反向电阻很高，不能 形成导电通道。
若栅极悬空，即使漏源之间加上电压 uDS，也不会产生漏 极电流 iD ，MOS管处于截止状态。
2) 输出特性曲线 I D f (U DS ) UGS常数
图4-4b)是N沟道增强型MOS管的输出特性曲线，输出特性曲 线可分为下列几个区域。
① 可变电阻区
uDS很小时，可不考虑 uDS 对沟道的影响。于是 uGS一 定时，沟道电阻也一定， 故 iD 与 uDS 之间基本上是 线性关系。
uGS 越大，沟道电阻越
的变化而变化，iD 已趋于饱和， 具有恒流性质。所以这个区域 又称饱和区。
③ 截止区
uGS UGS(th)时以下的区域。
（夹断区）
当uDS增大一定值以后，漏源之间会发生击穿，漏极电流 iD急剧增大。
2. N沟道耗尽型绝缘栅场效应管的结构
上述的增强型绝缘栅场效应管只有当 uGS U GS(th) 时才能形成导电沟道，如果在制造时就使它具有一个原始 导电沟道，这种绝缘栅场效应管称为耗尽型。
场效应晶体管及其放大电路
为同极性偏置
场 效 应 管 放 大
➢结型场效应管为
反极性偏置
电 路
C1 vI RG
TRL vO
➢耗尽型MOS场效
应管两者均可 自给偏压适用于结 型或耗尽型管
自给偏压式偏置(二)
VDD
C1
RD RCD 2 DT
vI RG RGS vs VGSO
B SCS
RL
VDD 在本集级成放大电电路RD中路的，VDD
截止区：vGS VGS (off )
第 一
可变电阻区：
节 ：
vGS VGS (off )
场
0 vDS (vGS VGS (off ) )
饱和(恒流)区：
效 应 管
vGS VGS (off ) vDS (vGS VGS (off ) )
iD
kp 2
W L
(vGS
VGS (off ) )2
饱和漏极电流
iD / mA
节 ：
结
变 I DSS 电
vGS 0V
恒 1 击
I DSS
型
场
效
阻 区
流 区
2 3
穿 夹断电压 区
应 管
4 vDS /V
VGS (off )
vGS /V 0
场效应管的微变信号模型
源极 栅极 漏极
SGD
g
SiO2
耗尽层
Vgs
N
N
P型衬底 B
g
Vgs
Cgb
s
gmVgs
sb
输入端直流偏置
vO vo
通的必电常要输平CGR由时出移1 G提 动前 加DS供 单级 入B 电 直元，路 流vo v称i 这R种2 偏置RS方式
场 效 应 管 放 大
➢结型场效应管为
反极性偏置
电 路
C1 vI RG
TRL vO
➢耗尽型MOS场效
应管两者均可 自给偏压适用于结 型或耗尽型管
自给偏压式偏置(二)
VDD
C1
RD RCD 2 DT
vI RG RGS vs VGSO
B SCS
RL
VDD 在本集级成放大电电路RD中路的，VDD
截止区：vGS VGS (off )
第 一
可变电阻区：
节 ：
vGS VGS (off )
场
0 vDS (vGS VGS (off ) )
饱和(恒流)区：
效 应 管
vGS VGS (off ) vDS (vGS VGS (off ) )
iD
kp 2
W L
(vGS
VGS (off ) )2
饱和漏极电流
iD / mA
节 ：
结
变 I DSS 电
vGS 0V
恒 1 击
I DSS
型
场
效
阻 区
流 区
2 3
穿 夹断电压 区
应 管
4 vDS /V
VGS (off )
vGS /V 0
场效应管的微变信号模型
源极 栅极 漏极
SGD
g
SiO2
耗尽层
Vgs
N
N
P型衬底 B
g
Vgs
Cgb
s
gmVgs
sb
输入端直流偏置
vO vo
通的必电常要输平CGR由时出移1 G提 动前 加DS供 单级 入B 电 直元，路 流vo v称i 这R种2 偏置RS方式
场效应晶体管及其放大电路PPT
（3） 在N沟道JFET中，uGS和UGS（off）均为负值。
在P沟道JFET中，uGS和UGS（off）均为正值。
3.1.3
结型场效应管的伏安特性
+ + – –
在正常情况下，iG =0，管子无输入特性。
1．输出特性（漏极特性）
+ +
6
4
2
可 变 电 阻 区
–
–
放大区
特性曲线
0
10
20
截止区
6
（2）当管子工作于恒流区时，转移特性曲线基本重合。
I DSS
当管子工作于恒流区时
uGS 2 iD I DSS (1 ) U GS(off)
I DSS iD uGS 0 V
uDS U GS(off)
称为零偏漏极电流
3.1.4
结型场效应管的主要电参数
1．直流参数
(1) 夹断电压UGS(off)
=0
G D
+ + P P
UGS(off)——
栅源截止电压 或夹断电压
N型导电沟
N
道
P+
当uDS=0时，uGS对沟道的控制作用动画演示
2．当uGS =0时，uDS对沟道的控制作用 – S =0 G + D
P+
N型导电沟
N
道
P+
a．0<uDS<|UGS(off)|
(a) 漏极电流iD≠0 uDS增大，iD增大。 (b) 沿沟道有电位梯度 (c)沿沟道PN结 反偏电压不同
– S =0 G
+ D
P+
N型导电沟
uDS 道
N
《模拟电子技术基础》第3章 双极型晶体管及其基本放大电路
3.2 双极型晶体管
3.2.4 晶体管的共射特性曲线
2.输出特性曲线—— iC=f(uCE) IB=const
以IB为参变量的一族特性曲线
(1)当UCE=0V时，因集电极无收集
作用，IC=0；
(2)随着uCE 的增大，集电区收集电
子的能力逐渐增强，iC 随着uCE 增加而
增加；
(3)当uCE 增加到使集电结反偏电压
电压，集电结应加反向偏置电压。
3.2 双极型晶体管
3.2.3 晶体管的电流放大作用
1. 晶体管内部载流子的传输
如何保证注入的载流
子尽可能地到达集电区？
P
N
IE=IEN + IEP
IEN >> IEP
IC= ICN +ICBO
ICN= IEN – IBN
IEN>> IBN
ICN>>IBN
N
IEP
IE
3. 晶体管的电流放大系数
(1) 共基极直流电流放大系数
通常把被集电区收集的电子所形成的电流ICN 与发射极电流
IE之比称为共基电极直流电流放大系数。
ത
I CN
IE
由于IE=IEP+IEN=IEP+ICN+IBN，且ICN>> IBN，ICN>>IEP。通常ത
的值小于1，但≈1，一般
ത
为0.9-0.99。
ത
3.2 双极型晶体管
3.2.3 晶体管的电流放大作用
3. 晶体管的电流放大系数
(2) 共射极直流电流放大系数
I C I CN I CBO I E I CBO ( I C I B ) I CBO
第六章晶体放大电路
IB =80uA
集电极电流通过集
IB =60uA
电结时所产生的功耗，
IB =40uA
PC= ICUCE < PCM
IB =20uA
IB=0
u
CE
(V)
（3）反向击穿电压
BJT有两个PN结，其反向击穿电压有以下几种：
① U（BR）EBO——集电极开路时，发射极与基极之间允许的最大 反向电压。其值一般1伏以下～几伏。 ② U（BR）CBO——发射极开路时，集电极与基极之间允许的最大 反向电压。其值一般为几十伏～上千伏。
当UB > UE , UB > UC时，晶体管处于饱和区。
当UB UE , UB < UC时，晶体管处于截止区。
C
晶体管
C
T1 T2 T3
T4
N
基极直流电位UB /V 0.7 1 -1 0
B
B
P
发射极直流电位UE /V 0 0.3 -1.7 0
N
集电极直流电位UC /V 5 0.7 0
15
E
工作状态
（2）V1=3V， V2=2.7V， V3=12V。 鍺管，1、2、3依次为B、E、C
符号规定
UA 大写字母、大写下标，表示直流量。 uA 小写字母、大写下标，表示全量。
ua 小写字母、小写下标，表示交流分量。
uA
全量
ua
交流分量
UA直流分量
t
6.3 双极型晶体三极管放大电路
6.3.1 共发射极基本放大电路
能够控制能量的元件
放大的基本要求：不失真——放大的前提
判断电路能否放大的基本出发点
放大电路的主要技术指标 1.放大倍数——表示放大器的放大能力
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2. PCM — 集电极最大允许功率损耗 PC = iC uCE。
模 拟电子技术
3. U(BR)CEO — 基极开路时 C、E 极间反向击穿电压。 U(BR)CBO — 发射极开路时 C、B 极间反向击穿电压。
U(BR)EBO — 集电极极开路时 E、B 极间反向击穿电压。
3. 饱和区： uCE u BE
uBC = uBE uCE ≥0
条件：两个结正偏
1
ICEO
10 µA 截止区 IB = 0
特点：IC IB
O 2 4 6 8 uCE /V 深度饱和时：
临界饱和时： uCE = uBE
UCE(SAT)=
0.3 V (硅管) 0.1 V (锗管)
模 拟电子技术
base
N
发射结 — 发射区
C P
BN P
发射极 E emitter
C
E C
B
B
NPN 型 E
PNP 型 E
模 拟电子技术
分类：
按材料分：
硅管、锗管
按结构分：
NPN、 PNP
按使用频率分： 低频管、高频管
按功率分：
小功率管 < 500 mW 中功率管 0.5 1 W 大功率管 > 1 W
模 拟电子技术
IE
3) 集电区收集扩散过 来的载流子形成集 电极电流 IC
I C = ICN + ICBO
模 拟电子技术
4. 三极管的电流分配关系
IB = I BN ICBO
IC = ICN + ICBO
当管子制成后，发射区载流子浓度、基区宽度、集 电结面积等确定，故电流的比例关系确定，即：
ICN IC ICBO
O
iiiBBB=== 000uCE
输出特性曲线间距增大。
模 拟电子技术
2.1.3 晶体三极管的主要参数
一、电流放大系数
4 iC / mA
1. 共发射极电流放大系数
3
Q
— 直流电流放大系数 2
I2C.4N5 1I0C3 A I3B0N10IB6 A
IC8B2O ICBO
IC 1 IB O
2
4
50 µA 40 µA 30 µA 20 µA 10 µA IB = 0uCE /V
1) 发射区向基区注入多子电子，
I CN
形成发射极电流 IE。
2)电子到达基区后
(基区空穴运动因浓度低而忽略)
多数向 BC 结方向扩散形成 ICN。 少数与空穴复合，形成 IBN 。
IE
即： IBN IB + ICBO
IB = IBN – ICBO
模 拟电子技术
I CBO
IB
IC I CN
I BN
IC 80IC 0.988 IE 80IC1IB 1 1
二、极间反向饱和电流
CB 极间反向饱和电流 ICBO，CE 极间反向饱和电流 ICEO。
模 拟电子技术
三、极限参数
iC ICM
ICEO O
安
全 PCM
工
作
区 U(BR)CEO
uCE
1. ICM — 集电极最大允许电流，超过时 值明显降低。
二、电流放大原理
1. 三极管放大的条件
内部 条件
发射区掺杂浓度高 外部 基区薄且掺杂浓度低 条件
集电结面积大
发射结正偏 集电结反偏
2. 满足放大条件的三种电路
E ui
C B uo
共基极
C
B
ui
uo E
共发射极
E
B
ui
uo C
共集电极
模 拟电子技术
3. 三极管内部载流子的传输过程
I CBO
IB
I BN
IBN IB ICBO
IC IB (1 )ICBO IB ICEO 穿透电流
模 拟电子技术
IE = IC + IB
IC IB ICEO IE (1 ) IB ICEO
IE IC IB
IC IB IE (1 ) IB
模 拟电子技术
2.1.2 晶体三极管的特性曲线
模 拟电子技术
第2章 晶体管及其基本放大电路
2.1 晶体管 2.2 放大的概念及放大电路的性能指标 2.3 共发射极放大电路的组成及工作原理 2.4 放大电路的图解分析法 2.5 放大电路的微变等效电路分析法 2.6 分压式稳定静态工作点电路 2.7 共集电极放大电路 2.8 共基极放大电路 2.9 组合单元放大电路
iC / mA
2. 放大区：
4
50 µA
3
40 µA 放大区
30 µA
IC IB ICEO
条件：
2
20 µA
发射结正偏
1
10 µA
集电结反偏
ICEO
截止区 IB = 0
特点：
O2 4
6 8 uCE /V
水平、等间隔
模 拟电子技术
iC / mA 4饱
50 µA
3和 区
2
40 µA 放大区
30 µA 20 µA
三、温度对特性曲线的影响
1. 温度升高，输入特性曲线向左移。
iB
T2 >T1
O
uBE
温度每升高 1C，UBE (2 2.5) mV。 温度每升高 10C，ICBO 约增大 1 倍。
温度每升高 1C， (0.5 1)%。
模 拟电子技术
2. 温度升高，输出特性曲线向上移。
iC T2 > T1
IC IB ICEO
一、输入特性
iB f (uBE ) uCE常数 uCE 0
与二极管特性相似
输入 回路
输出 回路
模 拟电子技术
iB
uCE 0
uCE 1 V
O
uBE
uCE 0 特性右移(因集电结开始吸引电子) uCE 1 V 特性基本重合(电流分配关系确定)
导通电压 UBE(on)
硅管： (0.6 0.8) V 锗管： (0.2 0.3) VБайду номын сангаас
68
— 交流电流放大系数
iC iB
(2.4一51般01.为6150几)6十A103
A几百0.8 10
80
模 拟电子技术
4 iC / mA
3
Q
2 1
O2 4
50 µA 40 µA 30 µA 20 µA 10 µA IB = 0uCE /V
68
2. 共基极电流放大系数
1 一般在 0.98 以上。
取 0.7 V 取 0.3 V
模 拟电子技术
二、输出特性
iC f (uCE ) iB常数
iC / mA
4 3 2
50 µA 40 µA 30 µA 20 µA
1. 截止区：
IB 0 IC = ICEO 0
1
10 µA 条件：两个结反偏
ICEO
截止区 IB = 0
O2 4
6 8 uCE /V
模 拟电子技术
小结
模 拟电子技术
2.1 晶体管
2.1.1 晶体三极管 2.1.2 晶体三极管的特性曲线 2.1.3 晶体三极管的主要参数
模 拟电子技术
2.1.1 晶体三极管 (Semiconductor Transistor)
一、结构、符号和分类
collector
集电极 C
— 集电区
N 集电结
基极 B P — 基区
模 拟电子技术
3. U(BR)CEO — 基极开路时 C、E 极间反向击穿电压。 U(BR)CBO — 发射极开路时 C、B 极间反向击穿电压。
U(BR)EBO — 集电极极开路时 E、B 极间反向击穿电压。
3. 饱和区： uCE u BE
uBC = uBE uCE ≥0
条件：两个结正偏
1
ICEO
10 µA 截止区 IB = 0
特点：IC IB
O 2 4 6 8 uCE /V 深度饱和时：
临界饱和时： uCE = uBE
UCE(SAT)=
0.3 V (硅管) 0.1 V (锗管)
模 拟电子技术
base
N
发射结 — 发射区
C P
BN P
发射极 E emitter
C
E C
B
B
NPN 型 E
PNP 型 E
模 拟电子技术
分类：
按材料分：
硅管、锗管
按结构分：
NPN、 PNP
按使用频率分： 低频管、高频管
按功率分：
小功率管 < 500 mW 中功率管 0.5 1 W 大功率管 > 1 W
模 拟电子技术
IE
3) 集电区收集扩散过 来的载流子形成集 电极电流 IC
I C = ICN + ICBO
模 拟电子技术
4. 三极管的电流分配关系
IB = I BN ICBO
IC = ICN + ICBO
当管子制成后，发射区载流子浓度、基区宽度、集 电结面积等确定，故电流的比例关系确定，即：
ICN IC ICBO
O
iiiBBB=== 000uCE
输出特性曲线间距增大。
模 拟电子技术
2.1.3 晶体三极管的主要参数
一、电流放大系数
4 iC / mA
1. 共发射极电流放大系数
3
Q
— 直流电流放大系数 2
I2C.4N5 1I0C3 A I3B0N10IB6 A
IC8B2O ICBO
IC 1 IB O
2
4
50 µA 40 µA 30 µA 20 µA 10 µA IB = 0uCE /V
1) 发射区向基区注入多子电子，
I CN
形成发射极电流 IE。
2)电子到达基区后
(基区空穴运动因浓度低而忽略)
多数向 BC 结方向扩散形成 ICN。 少数与空穴复合，形成 IBN 。
IE
即： IBN IB + ICBO
IB = IBN – ICBO
模 拟电子技术
I CBO
IB
IC I CN
I BN
IC 80IC 0.988 IE 80IC1IB 1 1
二、极间反向饱和电流
CB 极间反向饱和电流 ICBO，CE 极间反向饱和电流 ICEO。
模 拟电子技术
三、极限参数
iC ICM
ICEO O
安
全 PCM
工
作
区 U(BR)CEO
uCE
1. ICM — 集电极最大允许电流，超过时 值明显降低。
二、电流放大原理
1. 三极管放大的条件
内部 条件
发射区掺杂浓度高 外部 基区薄且掺杂浓度低 条件
集电结面积大
发射结正偏 集电结反偏
2. 满足放大条件的三种电路
E ui
C B uo
共基极
C
B
ui
uo E
共发射极
E
B
ui
uo C
共集电极
模 拟电子技术
3. 三极管内部载流子的传输过程
I CBO
IB
I BN
IBN IB ICBO
IC IB (1 )ICBO IB ICEO 穿透电流
模 拟电子技术
IE = IC + IB
IC IB ICEO IE (1 ) IB ICEO
IE IC IB
IC IB IE (1 ) IB
模 拟电子技术
2.1.2 晶体三极管的特性曲线
模 拟电子技术
第2章 晶体管及其基本放大电路
2.1 晶体管 2.2 放大的概念及放大电路的性能指标 2.3 共发射极放大电路的组成及工作原理 2.4 放大电路的图解分析法 2.5 放大电路的微变等效电路分析法 2.6 分压式稳定静态工作点电路 2.7 共集电极放大电路 2.8 共基极放大电路 2.9 组合单元放大电路
iC / mA
2. 放大区：
4
50 µA
3
40 µA 放大区
30 µA
IC IB ICEO
条件：
2
20 µA
发射结正偏
1
10 µA
集电结反偏
ICEO
截止区 IB = 0
特点：
O2 4
6 8 uCE /V
水平、等间隔
模 拟电子技术
iC / mA 4饱
50 µA
3和 区
2
40 µA 放大区
30 µA 20 µA
三、温度对特性曲线的影响
1. 温度升高，输入特性曲线向左移。
iB
T2 >T1
O
uBE
温度每升高 1C，UBE (2 2.5) mV。 温度每升高 10C，ICBO 约增大 1 倍。
温度每升高 1C， (0.5 1)%。
模 拟电子技术
2. 温度升高，输出特性曲线向上移。
iC T2 > T1
IC IB ICEO
一、输入特性
iB f (uBE ) uCE常数 uCE 0
与二极管特性相似
输入 回路
输出 回路
模 拟电子技术
iB
uCE 0
uCE 1 V
O
uBE
uCE 0 特性右移(因集电结开始吸引电子) uCE 1 V 特性基本重合(电流分配关系确定)
导通电压 UBE(on)
硅管： (0.6 0.8) V 锗管： (0.2 0.3) VБайду номын сангаас
68
— 交流电流放大系数
iC iB
(2.4一51般01.为6150几)6十A103
A几百0.8 10
80
模 拟电子技术
4 iC / mA
3
Q
2 1
O2 4
50 µA 40 µA 30 µA 20 µA 10 µA IB = 0uCE /V
68
2. 共基极电流放大系数
1 一般在 0.98 以上。
取 0.7 V 取 0.3 V
模 拟电子技术
二、输出特性
iC f (uCE ) iB常数
iC / mA
4 3 2
50 µA 40 µA 30 µA 20 µA
1. 截止区：
IB 0 IC = ICEO 0
1
10 µA 条件：两个结反偏
ICEO
截止区 IB = 0
O2 4
6 8 uCE /V
模 拟电子技术
小结
模 拟电子技术
2.1 晶体管
2.1.1 晶体三极管 2.1.2 晶体三极管的特性曲线 2.1.3 晶体三极管的主要参数
模 拟电子技术
2.1.1 晶体三极管 (Semiconductor Transistor)
一、结构、符号和分类
collector
集电极 C
— 集电区
N 集电结
基极 B P — 基区