第4章三极管及放大电路1节916ppt课件

1、4.1 双极结型三极管双极结型三极管4.3 放大电路的分析方法放大电路的分析方法4.4 放大电路静态工作点的稳定问题放大电路静态工作点的稳定问题4.5 共集电极放大电路和共基极放大电路共集电极放大电路和共基极放大电路4.2 基本共射极放大电路基本共射极放大电路4.6 组合放大电路组合放大电路4.7 放大电路的频率响应放大电路的频率响应知知 识识 点点 教教 学学 要要 求求 熟练掌握熟练掌握 正确理解正确理解 一般了解一般了解 晶体管晶体管晶体管的结构晶体管的结构 电流分配与放大作用电流分配与放大作用 晶体管的工作状态、伏安特性及主要参数晶体管的工作状态、伏安特性及主要参数 放大电路基础放大电

2、路基础放大电路的组成原则及工作原理放大电路的组成原则及工作原理 放大电路的主要技术指标放大电路的主要技术指标 放大电路的分析方法放大电路的分析方法图解法图解法 静态工作点估算法静态工作点估算法 微变等效电路法微变等效电路法 三种基本放大电路比较三种基本放大电路比较 静态工作点的选择与稳定静态工作点的选择与稳定 多极放大电路多极放大电路耦合方式及直接耦合电路的耦合方式及直接耦合电路的特殊问题特殊问题 分析计算方法分析计算方法 放大电路的频率响应放大电路的频率响应频率响应的基本概念频率响应的基本概念 频率响应的分析计算方法频率响应的分析计算方法 4.1 双极结型三极管双极结型三极管4.1.1 BJ

3、T的结构简介的结构简介4.1.2 放大状态下放大状态下BJT的工作原理的工作原理4.1.3 BJT的的V-I特性曲线特性曲线4.1.4 BJT的主要参数的主要参数4.1.5 温度对温度对BJT参数及特性的影响参数及特性的影响4.1.1 BJT的结构简介的结构简介(a) 小功率管小功率管 (b) 小功率管小功率管 (c) 大功率管大功率管 (d) 中功率管中功率管BJT有两种类型有两种类型:NPN型和型和PNP型型4.1.1 BJT的结构简介的结构简介(a) NPN型管结构示意图型管结构示意图(b) PNP型管结构示意图型管结构示意图(c) NPN管的电路符号管的电路符号(d) PNP管的电路符

4、号管的电路符号集成电路中典型集成电路中典型NPNNPN型型BJTBJT的截面图的截面图4.1.1 BJT的结构简介的结构简介(2) 发射区小，掺杂浓度高。发射区小，掺杂浓度高。(3) 集电区面积大。集电区面积大。(1) 基区很薄，且掺杂浓度很低。基区很薄，且掺杂浓度很低。放大状态放大状态饱和状态饱和状态截止状态截止状态倒置状态倒置状态据两个据两个PNPN结的偏置情结的偏置情况，况，BJTBJT的工作状态的工作状态4.1.2 放大状态下放大状态下BJT的工作原理的工作原理 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。载流子传输

5、体现出来的。 由于三极管内有自由电子和空穴两种载流子参与导电，由于三极管内有自由电子和空穴两种载流子参与导电，故称为双极结型三极管即故称为双极结型三极管即BJT (Bipolar Junction BJT (Bipolar Junction Transistor)Transistor)。 放大状态的外部条件：发射结正偏、集电结反偏放大状态的外部条件：发射结正偏、集电结反偏放大状态下放大状态下BJTBJT中载流子的传输过程中载流子的传输过程放大状态的外部条件：发射结正偏、集电结反偏放大状态的外部条件：发射结正偏、集电结反偏4.1.2 放大状态下放大状态下BJT的工作原理的工作原理1. 内部载流子

6、的传输过程内部载流子的传输过程发射区：发射载流子发射区：发射载流子集电区：收集载流子集电区：收集载流子基区：传送和控制载流子基区：传送和控制载流子（以（以NPNNPN为例）为例） IC= ICN+ ICBOIE=IB+ IC上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础发射结正向偏置、集电结反向偏置发射结正向偏置、集电结反向偏置放大状态放大状态 原理图原理图电路图电路图EEVERCCVCRCIcN NPBEUCBUEIbeBI+ + +ERCREICIBEU CBUBICCVEEVT上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础电流关系电流关系a. 发射区向基区扩散电子形发

7、射区向基区扩散电子形成发射结电子扩散电流成发射结电子扩散电流IEN发射区向基区扩散电子发射区向基区扩散电子称扩散到基区的发射称扩散到基区的发射区多子为非平衡少子区多子为非平衡少子EEVERCCVCRcN NPBEU CBU EIbe上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础b. 基区向发射区扩散空穴基区向发射区扩散空穴形成空穴扩散电流形成空穴扩散电流IEP基区向发射区扩散空穴基区向发射区扩散空穴发射区向基区扩散电子发射区向基区扩散电子EEVERCCVCRcN NPBEU CBU EIbe因为发射区的掺杂浓度远大于基区浓度，空穴电流因为发射区的掺杂浓度远大于基区浓度，空穴电流可忽略

8、不计。可忽略不计。上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础c. 基区电子的扩散和复合基区电子的扩散和复合非平衡少子在非平衡少子在基区复合，形基区复合，形成基极电流成基极电流IBIBIB非平衡少子向非平衡少子向集电结扩散集电结扩散EEVERCCVCRcN NPBEU CBU EIbe上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础非平衡少子非平衡少子到达集电区到达集电区d. 集电区收集从发射区扩散过来集电区收集从发射区扩散过来的电子形成集电极电流的电子形成集电极电流ICNICIBEEVERCCVCRcN NPBEU CBU EIbe上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础

9、模拟电子技术基础少子漂移形成反少子漂移形成反向饱和电流向饱和电流ICBOICBOe. 集电区、基区少子相互漂移集电区、基区少子相互漂移集电区少子空集电区少子空穴向基区漂移穴向基区漂移ICBO基区少子电子基区少子电子向集电区漂移向集电区漂移ICIBEEVERCCVCRcN NPBEU CBU EIbe上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础晶体管的电流分配关系动画演示晶体管的电流分配关系动画演示2. 电流分配关系电流分配关系发发射射极极注注入入电电流流传传输输到到集集电电极极的的电电流流设设 CNE II=即根据传输过程可知根据传输过程可知 IC= ICN+ ICBO通常通常 I

10、C ICBOECII 则有则有IE=IB+ IC放大状态下放大状态下BJTBJT中载流子的传输过程中载流子的传输过程 为电流放大系数。它只为电流放大系数。它只与管子的结构尺寸和掺杂浓度与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。一般有关，与外加电压无关。一般 = 0.9 0.99 。 1 又设又设BCEOCIII 则则 是另一个电流放大系数。同样，它也只与管是另一个电流放大系数。同样，它也只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。一般一般 1 。根据根据IE=IB+ IC IC= ICN+ ICBOCNE II=BCCEOCIIII 时时

11、，当当2. 电流分配关系电流分配关系且令且令ICEO= (1+ ) ICBO（穿透电流）（穿透电流）3. BJT的三种组态的三种组态共集电极接法，集电极作为公共电极，用共集电极接法，集电极作为公共电极，用CC表示。表示。共基极接法，基极作为公共电极，用共基极接法，基极作为公共电极，用CB表示；表示；共发射极接法，发射极作为公共电极，用共发射极接法，发射极作为公共电极，用CE表示；表示；BJT的三种组态的三种组态共基极放大电路共基极放大电路4. 放大作用放大作用假假设设 vI = 20mV电压放大倍数电压放大倍数4920mVV98. 0IO vvvA使使 iE = -1 mA，那那么么 iC =

12、 iE = -0.98 mA， vO = - iC RL = 0.98 V，当 = 0.98 时，时， 综上所述，三极管的放大作用，主要是依综上所述，三极管的放大作用，主要是依靠它的发射极电流能够通过基区传输，然后到靠它的发射极电流能够通过基区传输，然后到达集电极而实现的。达集电极而实现的。实现这一传输过程的两个条件是：实现这一传输过程的两个条件是：（1内部条件：发射区杂质浓度远大于基区内部条件：发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，且基区很薄。杂质浓度，且基区很薄。（2外部条件：发射结正向偏置，集电结反外部条件：发射结正向偏置，集电结反向偏置。向偏置。4.1.3 BJT的的V-I 特性曲线特性曲

13、线 iB=f(vBE) vCE=const(2) 当当vCE1V时，时， vCB= vCE - vBE0，集电结已进入反偏状态，开始，集电结已进入反偏状态，开始收收 集电子，基区复合减少，同样的集电子，基区复合减少，同样的vBE下下 iB减小，特性曲线右移。减小，特性曲线右移。(1) 当当vCE=0V时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。1. 输入特性曲线输入特性曲线（以共射极放大电路为例）（以共射极放大电路为例）共射极连接共射极连接饱和区：饱和区：iC明显受明显受vCE控制的区域，该区域内，一般控制的区域，该区域内，一般vCE0.7V (硅管硅管)。此时，发

14、射结正偏，集电结正偏。此时，发射结正偏，集电结正偏。iC=f(vCE) iB=const2. 2. 输出特性曲线输出特性曲线输出特性曲线的三个区域输出特性曲线的三个区域: :截止区：截止区：iC接近零的区域，相当接近零的区域，相当iB=0的曲线的下方。此时，的曲线的下方。此时， vBE小小于死区电压。于死区电压。放大区：放大区：iC几乎平行于几乎平行于vCE轴轴的区域，曲线基本平行等距。的区域，曲线基本平行等距。此时，发射结正偏，集电结反此时，发射结正偏，集电结反偏。偏。4.1.3 BJT的的V-I 特性曲线特性曲线 (1) (1) 共发射极直流电流放大系数共发射极直流电流放大系数 = =（I

15、CICICEOICEO）/IBIC / IB /IBIC / IB vCE=constvCE=const1. 电流放大系数电流放大系数 4.1.4 BJT的主要参数的主要参数与与iC的关系曲线的关系曲线 (2) 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/iBvCE=const1. 电流放大系数电流放大系数 (3) 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 (4) 共基极交流电流放大系数共基极交流电流放大系数 =iC/iEvCB=const 当当ICBO和和ICEO很小时，可认为很小时，可认为 、 。4.1.4 BJT的主要参数的主要参数

16、2. 极间反向电流极间反向电流 (1) 集电极集电极-基极反向饱和电流基极反向饱和电流ICBO 发射极开路时，集电结的反向饱和电流。发射极开路时，集电结的反向饱和电流。 4.1.4 BJT的主要参数的主要参数 (2) 集电极集电极-发射极反向饱和电流发射极反向饱和电流ICEO ICEO=（1+ ）ICBO 4.1.4 BJT的主要参数的主要参数 2. 极间反向电流极间反向电流(1) 集电极最大允许电流集电极最大允许电流ICM(2) 集电极最大允许功率损耗集电极最大允许功率损耗PCM PCM= ICVCE 3. 极限参数极限参数4.1.4 BJT的主要参数的主要参数 3. 极限参数极限参数4.1.4 BJT的主要参数的主要参数(3) 反向击穿电压反向击穿电压 V(BR)CBO发射极开路时集电结的发射极开路时集电结的反反 向击穿电压向击穿电压 V(BR) EBO集电极开路时发射结集电极开路时发射结的反的反 向击穿电压向击穿电压 V(BR)CEO基极开路时集电极-发射 极间的反向击穿电压有如下关系：有如下关系：V(BR)CBOV(BR)CEOV(BR) EBO4.1.5