模拟电路基础 晶体三极管

1、1-4 1-4 晶体三极管晶体三极管（Bipolar Junction Transistors,BJT）简介：1. 三极管的历史2. 电路符号、结构剖面图、结构原理图 NPNE(emitter)C(collector)B(base)PNPBCE小功率型小功率型 中功率型中功率型 大功率型大功率型集电区集电区集电结集电结基区基区发射结发射结发射区发射区NN+集电极集电极C基极基极B发射极发射极EPECB符号符号结构特点结构特点 ： 1.1.发射区重掺杂发射区重掺杂2.2.基区做的很薄基区做的很薄3.3.集电区收集面积大集电区收集面积大集电区集电区EBC发射区发射区基区基区平面型晶平面型晶体管的结

2、体管的结构示意图构示意图集电区集电区集电结集电结基区基区发射结发射结发射区发射区CBEN集电极集电极C发射极发射极E基极基极BNPP+NEBCN区(重)N区（轻）P 区（中）1-4-1 1-4-1 晶体三极管的工作原理晶体三极管的工作原理IEICIBIEP工作在工作在放大区放大区的晶体三极管：的晶体三极管：发射结正偏，集电结反偏发射结正偏，集电结反偏VBBVCCIENICBOIBNICN+uo-RLui电流关系ICBO is the Collector to Base current when the emitter are left Open.CBECBOCNCCBOEPBNBEPENEII

3、IIIIIIIIIII1-4-1 1-4-1 晶体三极管的工作原理晶体三极管的工作原理共基极放大电路的电流分配关系什么是共*极？即以*为输入输出的参考点。发射结回路为输入回路，集电结回路为输出回路。发射结回路为输入回路，集电结回路为输出回路。基极是两个回路的公共端，称这种接法为基极是两个回路的公共端，称这种接法为共基极共基极接法。接法。 CIEIReRcVEEVCC共基极直流电流放大系数共基极直流电流放大系数ECECBOCECNIIIIIII1-4-1 1-4-1 晶体三极管的工作原理晶体三极管的工作原理CIEIReRcVEEVCCBICIuo晶体管的晶体管的共射极共射极接法接法EBCVBBV

4、CCRCRBICIEIBVCCVBB定义定义CBII(1)CCNCBOECBOIIIIICEOBBCE)1(IIIII BICIVCCVBB各电极电流之间的关系各电极电流之间的关系1(2)ECBIII()CBCCBOIIII(1)CBCBOIII111CBCBOIII(1)CBCBOIIICEOBCIII ICEO称为穿透电流称为穿透电流 1 1或或的关系的关系0.95 0.99520020 一般情况一般情况与EBCVBBVCCRCRBICIEIB当输入回路电压当输入回路电压U UBEBE变化变化U BE =UBE+ +UBE那么那么I B =IB+ +IBI C =IC+ +ICI E =I

5、E+ +IE定义定义ECII BCII 为共为共基基极交流电流放大系数极交流电流放大系数 为共为共射射极交流电流放大系数极交流电流放大系数 TVBBVCCiBuBE_uCEiC+RBRCui+_+_iE放大原理放大原理uBE = ube + UBEiB = ib + IBiC = ic + ICuCE = uce + UCEuce = icRC其中其中UCE = VCC ICRC1-4-2 1-4-2 晶体三极管的伏安特性曲线晶体三极管的伏安特性曲线ICmA AVVVCEVBEIBECEB测试共射测试共射BJT特性曲线的电路：特性曲线的电路：共射输入特性曲线族共射输入特性曲线族1-4-2 1-

6、4-2 晶体三极管的伏安特性曲线晶体三极管的伏安特性曲线输入特性输入特性: :UCE 1VIB( A)VBE(V)204060800.40.8UCE=0VUCE =0.5V死区电压，死区电压，硅管硅管0.5V0.5V，锗管锗管0.2V0.2V。IC(mA )1234VCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A IB=0, IC=ICEO,称为截止区。称为截止区。1. 截止区截止区集电结反偏集电结反偏发射结反偏发射结反偏二、共射输出特性曲线三极管输出特性上的三个工作区三极管输出特性上的三个工作区 IC / mAUCE /V0IB= 0 A20A40 A截止区截止区饱和

7、区饱和区60 A80 AUB=UC2. 饱和区饱和区集电结正偏集电结正偏发射结正偏发射结正偏IC(mA )1234VCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A此区域满足此区域满足IC IB称为线称为线性区（放大性区（放大区）。区）。3. 放大区放大区当当VCE大于一定大于一定的数值时，的数值时，IC主主要与要与IB有关，有关，IC IB。发射结正偏发射结正偏集电结反偏集电结反偏晶体管的某一电极开路时，另外两个电极间所允许加的最晶体管的某一电极开路时，另外两个电极间所允许加的最高反向电压即为反向击穿电压。高反向电压即为反向击穿电压。UCBO是发射极开路时集电极是发射极

8、开路时集电极-基极间的反向击穿电压，是基极间的反向击穿电压，是集电结所允许加的最高反向电压。一般为几十到上千伏。集电结所允许加的最高反向电压。一般为几十到上千伏。UCEO是基极开路时集电极是基极开路时集电极-射极间的反向击穿电压，此射极间的反向击穿电压，此时集电结承受的反向电压。一般为几十到上千伏。时集电结承受的反向电压。一般为几十到上千伏。UEBO是集电极开路时发射极是集电极开路时发射极-基极间的反向击穿电压，基极间的反向击穿电压，是发射结所允许加的最高反向电压。一般为一伏以下到是发射结所允许加的最高反向电压。一般为一伏以下到几伏。几伏。共发射极直流电流放大系数共发射极直流电流放大系数 =（

9、ICICEO）/IBIC / IB vCE=const共发射极交流电流放大系数共发射极交流电流放大系数 = IC/ IB vCE=const60A0 20A1.52.3在输出特性上求在输出特性上求 , =IC IB =2.31.5(mA)60 40(A)= 40设设UCE=6V, IB由由40A加为加为60A 。IC / mAUCE /VIB =40A6 = IC IB =1.5mA40A= 37.5共基极直流电流放大系数共基极直流电流放大系数 =（ICICBO）/IEIC/IE 共基极交流电流放大系数共基极交流电流放大系数 = IC/ IE VCB=const当当ICBO和和ICEO很小时，

10、很小时， 、 ，可以不加区分。，可以不加区分。基区宽度调制效应（基区宽度调制效应（厄尔利厄尔利效应）：效应）： vCE变化引起集电结反偏电压变变化引起集电结反偏电压变化，导致集电结宽度变化，引起基化，导致集电结宽度变化，引起基区有效宽度变化，导致基区的复合区有效宽度变化，导致基区的复合电流变化，引起集电极电流变化。电流变化，引起集电极电流变化。考虑基区宽度调制效应后的集电极电流方程：考虑基区宽度调制效应后的集电极电流方程：)1 (expACETBESCVvVvIi式中：式中：VA 表示表示厄尔利电压厄尔利电压，典型值为：，典型值为：100V式中：式中：VA 表示表示厄尔利电压厄尔利电压，典型值

11、为：，典型值为：100V一、一、 极限参数极限参数1. 集电极最大允许电流集电极最大允许电流 ICM2. 集电极最大允许功耗集电极最大允许功耗 PCM集电结允许的集电结允许的最大耗散功率最大耗散功率3. 反向击穿电压反向击穿电压 V(BR)V(BR)EBO: 集电极开路，发射结反偏时较低电压可击穿；集电极开路，发射结反偏时较低电压可击穿；V(BR)CEO: 基极开路，集电极发射极反向击穿电压。一基极开路，集电极发射极反向击穿电压。一般为几十伏。般为几十伏。1-4-3 1-4-3 三极管的参数三极管的参数mm32CiCMI 集电极电流集电极电流IC 流过三极管，流过三极管， 所发出的焦耳所发出的

12、焦耳 热为：热为：PC =ICVCE 必定导致结温必定导致结温 上升，所以上升，所以PC 有限制。有限制。PC PCMICVCEICVCE=PCMICMV(BR)CEO安全工作区安全工作区11极间反向电流极间反向电流CBOCEOII)1 (式中：式中：ICEO 表示基极开路，集电极发射极反向饱和电流；表示基极开路，集电极发射极反向饱和电流； ICBO 表示发射极开路，集电极基极反向饱和电流。表示发射极开路，集电极基极反向饱和电流。1-4-3 1-4-3 三极管的参数三极管的参数一、温度对一、温度对I ICBOCBO影响影响 对于硅管和锗管，可近似认为：每温对于硅管和锗管，可近似认为：每温升升1010o oC C， I ICBOCBO增大一倍增大一倍 10)(12122)()(TTCBOCBOTITI1-4-4 1-4-4 三极管的温度特性三极管的温度特性二、温度对发射结正向偏压二、温度对发射结正向偏压 的影响的影响 正偏发射结，若保持正向电流正偏发射结，若保持正向电流 不变，则正不变，则正偏电压应减小偏电压应减小2-2.5mv三、温度对三、温度对 的影响的影响 即每温升即每温升1oC，晶体管的，晶体管的 值增加自身的值增加自身的EiBEuCdTdo/)%15.0()%15 . 0(1-4-4 1-4-4 三极管的温度特性三极管的温度特性例