微电子学概论9

1、3AX313DG63AD6(a)外形示意图NNPcbeSiO2绝缘层(b) NPN硅管结构图NcbePN型锗铟球铟球(c) PNP锗管结构图c集电极b基极集电区PN基区发射区P集电结发射结e发射极(a) PNP型ebcc集电极b基极集电区NP基区发射区N集电结发射结e发射极(b) NPN型ebcNPNVEEVCCiBRcReiEiCbecRbVBBVCCRciBiCbecNPNuBEuCEiEuBC+iBiCiEVCCVBBRbNPN(a) 载流子运动情况载流子运动情况iBiEiCnICBOiEiBRbVBBVCCiC(b)各极电流分配情况各极电流分配情况 晶体管中的电流晶体管中的电流iEni

2、EpiBiCnICBOCBOBBIii-=CBOCnCIii+=CBEiii+=iBiEiCnICBOiEiBRbVBBVCCiC(b)各极电流分配情况Cni= =b bBi,iCn= =b bBi,令令= =Bi,CnCCBOIii+ += =+ +CBOI= =b bCBOI+ +CBOI+ +Bib bb bCEOBCIii+ += =b bCEOBBCEIiiii+ + += =+ += =)1(b bBCEOCiIi - -= =b bCBOCEOII)1(b b+ += =令：CBOBCI1ii)(b bb b+ + += =bb系数系数 代表代表iB对对iC的控制作用的大小，的控

3、制作用的大小， 越大，控制作用越强。越大，控制作用越强。另一部分是另一部分是 ，它表示，它表示iC中受基极电流中受基极电流iB控制的部分。控制的部分。Bib bVBBVCCbceiBiCiE(a) NPN型VBBVCCbceiBiCiE(b) PNP型NPN型和型和PNP型晶体管电路的差别型晶体管电路的差别bceiBiEiCuBCuCEuBE+-+-+- NPN型晶体管的电压和电流参考方向型晶体管的电压和电流参考方向l通常是以发射极为公共端，通常是以发射极为公共端，画出画出iC、iB，uCE和和uBE四个四个量的关系曲线，称为共射量的关系曲线，称为共射极特性曲线。极特性曲线。 AVVmAiBi

4、CVBBRW1RbRW2VCCuCE+uBE-+-测量测量NPN管共射特性曲线的电路图管共射特性曲线的电路图CEuBEBufi)(= =iB(mA)uBE(V)0.20.40.60.80.020.040.060.080uCE = 0V1V5V3DG4的输入特性的输入特性20ARW1VBBbecVuBE+-iBuCE =0时的晶体管时的晶体管 uBE= 0.2V (Ge)cebuBEiBiCiEuCE+_+_ PNP型晶体管的电压电流参型晶体管的电压电流参考方向考方向-uBE(V)iB(mA)00.10.20.30.40.040.080.120.16uCE = 0V-6V3AX1的输入特性的输入

5、特性BiCECufi| )(= =(a)3AX1的输出特性的输出特性iC(mA)-uCE(V)iB = 00.02mA0.04mA0.06mA0.08mA0.10mA0.12mA0.14mA0.16mA0.18mA放放大大区区截止区截止区饱和区饱和区204682026810 12晶体管的输出特性晶体管的输出特性iC(mA)uCE(V)iB= 00. 2mA200.4mA0.6mA0.8mA1.0mA放放大大区区饱和区饱和区100203040(b)3DG4的输出特性的输出特性510 15 20 25 30 3550(a)3AX1的输出特性的输出特性iC(mA)-uCE(V)iB = 00.02m

6、A0.04mA0.06mA0.08mA0.10mA0.12mA0.14mA0.16mA0.18mA放放大大区区截止区截止区饱和区饱和区204682026810 12晶体管的输出特性晶体管的输出特性iC(mA)uCE(V)iB= 00. 2mA200.4mA0.6mA0.8mA1.0mA放放大大区区饱和区饱和区100203040(b)3DG4的输出特性的输出特性510 15 20 25 30 3550(a)3AX1的输出特性的输出特性iC(mA)-uCE(V)iB = 00.02mA0.04mA0.06mA0.08mA0.10mA0.12mA0.14mA0.16mA0.18mA放放大大区区截止区

7、截止区饱和区饱和区204682026810 12晶体管的输出特性晶体管的输出特性iC(mA)uCE(V)iB= 00. 2mA200.4mA0.6mA0.8mA1.0mA放放大大区区饱和区饱和区100203040(b)3DG4的输出特性的输出特性510 15 20 25 30 3550(a)3AX1的输出特性的输出特性iC(mA)-uCE(V)iB = 00.02mA0.04mA0.06mA0.08mA0.10mA0.12mA0.14mA0.16mA0.18mA放放大大区区截止区截止区饱和区饱和区204682026810 12晶体管的输出特性晶体管的输出特性iC(mA)uCE(V)iB= 00

8、. 2mA200.4mA0.6mA0.8mA1.0mA放放大大区区饱和区饱和区100203040(b)3DG4的输出特性的输出特性510 15 20 25 30 3550CEuCESUl饱和时的饱和时的 值称为饱和压降值称为饱和压降 BECEuu= =rBEBCUuu = = , 0l当当 时时 （ ），称），称为临界饱和。为临界饱和。(a)3AX1的输出特性的输出特性iC(mA)-uCE(V)iB = 00.02mA0.04mA0.06mA0.08mA0.10mA0.12mA0.14mA0.16mA0.18mA放放大大区区截止区截止区饱和区饱和区204682026810 12晶体管的输出特性

9、晶体管的输出特性iC(mA)uCE(V)iB= 00. 2mA200.4mA0.6mA0.8mA1.0mA放放大大区区饱和区饱和区100203040(b)3DG4的输出特性的输出特性510 15 20 25 30 3550(a)3AX1的输出特性的输出特性iC(mA)-uCE(V)iB = 00.02mA0.04mA0.06mA0.08mA0.10mA0.12mA0.14mA0.16mA0.18mA放放大大区区截止区截止区饱和区饱和区204682026810 12晶体管的输出特性晶体管的输出特性iC(mA)uCE(V)iB= 00. 2mA200.4mA0.6mA0.8mA1.0mA放放大大区

10、区饱和区饱和区100203040(b)3DG4的输出特性的输出特性510 15 20 25 30 3550BCEOCiIi - -= =b bb共射直流电流放大系数共射直流电流放大系数n它表示集电极电压它表示集电极电压uCE一定时，集电极电流和一定时，集电极电流和基极电流之间的关系基极电流之间的关系如果如果iCICEO则则BCii b buCE(V)iC(mA)051015483.368.81216A20406080iB =100A3DG6的输出特性的输出特性15004. 06BC=iib5504. 08 . 03= =- -= =- -= =BCEOCiIib b0.823468-uCE(V

11、)iC(mA)iB=00.02mA0.040.060.080.10.140.18B0 3AX3的输出特性的输出特性b 共射交流短路电流放大系数共射交流短路电流放大系数常数=CEBCuiib大表示只要基极电流很小的变化，就可以控大表示只要基极电流很小的变化，就可以控制产生集电极电流大的变化，即电流放大作制产生集电极电流大的变化，即电流放大作用好。用好。b值的求法：值的求法：b在在A点附近找两个点附近找两个uCE相同的点相同的点C和和D13804. 05 . 5= = = = =BCiib b所以所以对应于对应于C点，点，iC=8.8mA，B=60A；对应于对应于D点，点，iC=3.3mA，iB=

12、20A，iC =8.8-3.3=5.5mA，iB=60-20=40A，uCE(V)iC(mA)051015483.368.81216CDA20406080iB =100A3DG6的输出特性的输出特性b 共射交流短路电流放大系数共射交流短路电流放大系数用同样办法可以求出用同样办法可以求出3AX3工作在工作在B点的点的 值。值。 b找出找出F点和点和G点，点，对应于对应于F点，点，iC=3.9mA，iB=0.06mA；对应于对应于G点，点，iC=1.8mA，iB=0.02mA；于是于是iC=3.9-1.8=2.lmA， iB=0.06-0.02=0.04mA，b所以所以 =2.1/0.04=52.

13、5-uCE(V)iC(mA)iB=00.02mA0.040.060.080.10.140.18FBG0 3AX3的输出特性的输出特性0.823468b 共射交流短路电流放大系数共射交流短路电流放大系数ECii=n 根据晶体管的电流分配关系，可以得根据晶体管的电流分配关系，可以得到下列换算关系到下列换算关系 -=-=+=+=bbbbbb1111，共基直流电流放大系数共基直流电流放大系数 和共基交和共基交流电流放大系数流电流放大系数ECECBOCiiiIi - -= = AICBO(b) PNP管VAICBO(a) NPN管VICBO的测量AbceICEO(a) NPN管管AbceICEO(b)

14、PNP管管CBOCEOII)1(b b+ += =b所以，所以， 大的三极管的温度稳大的三极管的温度稳定性较差定性较差AbceICEO(a) NPN管管AbceICEO(b) PNP管管ICEO的测量的测量bfn晶体管共射短路电流放大系数晶体管共射短路电流放大系数 随信号随信号频率升高而下降，如图所示。频率升高而下降，如图所示。 bb下降到低频时的下降到低频时的0.707倍时倍时f 的值的值bfffT104105106107108101001000100.7070f的频率特性n 下降到等于下降到等于1时的频率称为特征频率时的频率称为特征频率fT。 bn通常高频晶体管都用通常高频晶体管都用fT来

15、表征它的高频来表征它的高频放大特性。放大特性。b bff Tff= =b bn当频率当频率 后，有以下近后，有以下近似关系：似关系： ffT104105106107108101001000100.7070f的频率特性n主要考虑温度对下述三个参数的影响：主要考虑温度对下述三个参数的影响：n共射短路电流放大系数共射短路电流放大系数 n基射极间正向电压基射极间正向电压uBEn集电结反向饱和电流集电结反向饱和电流ICBO。b10002)()(TTCBOCBOTITI- - = = 温度对温度对 的影响的影响bn温度升高时温度升高时 随之增大。一般的，温度每随之增大。一般的，温度每升高升高1， 增加约增加约(0.51)%，即，即bbCoTCo/)%15 . 0(251= = b bb bb称为称为 的温度系数。的温度系数。 TCbb)25(