模拟电路基础第七次课

1、Chap2 双极型晶体三级管（6学时，第七次课） BJT内部结构及特点NNPBEC基极发射极集电极发射结集电结集电区：面积大；掺杂浓度低于发射区基区：很薄，掺杂浓度最低发射区：掺杂浓度最高三极管内载流子的传输过程及内外部电流关系2.电子在基区中的扩散与复合3.集电区收集扩散过来的电子另外, 基区空穴向发射区扩散注入，形成空穴注入电流IEP；在集电结上存在基区集电区的少子漂移运动，由此形成电流ICBO1.发射区向基区注入电子IE=IBICIE=IENIEPIB=IBN IEP ICBOIC=ICNICBOIEN=IBNICN两个要点三极管的放大作用，主要是依靠它的iE通过基区传输，然后顺利到达集

2、电极而实现的。故要保证此传输，一方面要满足内部条件，即发射区掺杂浓度要远大于基区掺杂浓度，基区要薄；另一方面要满足外部条件，即发射结正偏，集电结要反偏。输入电压的变化，是通过其改变输入电流，再通过输入电流的传输去控制输出电压的变化，这就是传统的认为BJT是一种电流控制器件的观点。1. 发射结正向电压vBE对各极电流的控制作用BJT的正向控制作用2.集电结反向电压vCB对各极电流的影响基区宽度调制效应共射输入特性曲线 (输入端的电流与电压间的关系曲线)iB=f(vBE) vCE=const曲线的形状与PN结正偏时的伏安特性曲线类似。集电结反偏电压vCE增大时，输入特性曲线略为右移，这意味着当VB

3、E不变时，VCE增大会使iB因基区宽调效应而减小。 放大区VCE对iB的影响甚小，输入特性曲线族会密集在一起，因此，工程上往往将输入特性曲线族近似为一条曲线。输入特性曲线有以下两个特点：共射输出特性曲线图2.6 NPN管输出特性曲线输出特性曲线的四个区域，对应于BJT的四种工作状态。放大区：iC平行于vCE轴的区域，曲线基本平行等距。饱和区：iC明显受vCE控制的区域，该区域内，一般vCE0.3V。截止区：iC接近零的区域，相当iB=0的曲线的下方。此时，IC=ICEO 0。温度对BJT特性及参数的影响由于，ICEO随温度的变化与ICBO类似:3. 温度对输出特性曲线的影响2. 温度对输入特性

4、曲线的影响1. 温度对ICBO 和ICEO 的影响温度每升高10, ICBO 增加约一倍；反之，温度减低时减小。直流参数直流电流放大系数 和极间反向电流ICBO和ICEO交流参数 交流电流放大系数和频率参数f和fT极限参数集电极最大允许电流ICmax集电极最大允许功耗PCmax反向击穿电压 BJT主要参数一般作近似处理： = =（2） 集电结反向穿透电流ICEOICEO是BJT在共发射极应用且基极开路，外加电压极性如图所示时，流过集电极与发射极间的穿透电流。此时，集电结被加上反向电压，而发射结被加上的是正向偏压。BECNNPICBOICEOIE= (1+ )IB当集电结被加上反向偏压时，流过集

5、电结的反向饱和电流是由空穴进入基极和自由电子离开基极形成的。由于基极开路，只能由从发射区越过发射结扩散到基区的自由电子，来补充源源不断进入集电区的自由电子，并中和进入基区的空穴，其效果是相当于给基极提供了大小等于ICBO的基极电流。根据：ICEO= IE= (1+ )ICBO BJT是一种复杂的非线性器件 三种截然不同的工作状态： 放大-模拟放大电路 截止-数字电路 饱和-数字电路 工作状态的分析方法 图形分析法输入和输出特性曲线及负载线 模型分析法BJT的直流模型2.4 BJT简化直流模型及工作状态分析静态工作点外电路偏置下的晶体管，其各极直流电流和极间电压将对应于伏安特性曲线上的点。简称Q

6、点。 输入、输出特性曲线简化的输入、输出特性曲线线性化简化的直流模型模型化2.4.1 BJT的直流简化模型图2.9 晶体管伏安特性曲线的折线近似特点：IB=0，IC=0，三个电极间均开路。条件：e结反偏， c结反偏时，晶体管处于截止状态。 截止状态模型 图2.10 截止状态模型对于NPN管，由于VBE0 ，VBC0 ，VBC0，则基极电位最高。条件：e结、 c结均正偏。c结正偏时，BJT处于深度饱和状态，此时饱和压降 对于NPN管，由于VBE0 ，VBC0，则基极电位最高； 对于PNP管，由于VBE0 ，VBC0，则基极电位最低。2. 饱和状态模型特点：c结零偏时，即VBC=0，临界饱和压降图

7、2.14 饱和状态模型C、E极间接有一个受IB控制的电流源IB3. 放大状态模型图2.11 放大状态模型条件：e结正偏，c结反偏特点：当外电路使e结正偏 导通时，NPN管要求:PNP管要求:NPN管的直流电流是从基极、集电极流入，发射极流出PNP管的直流电流是从发射极流入，基极、集电极流出 放大状态下，BJT管的外加偏压极性与电流方向（1）根据管脚电位，判别管脚的极性。 中间电位对应的管脚是基极B； 与中间电位相差约一个导通电压VBE(ON)的管脚是发射极E。（2）根据基极B与发射极E的电位差，判断三极管的材料。（3）根据各极电位，判断三极管的类型三个电极的电位从低到高依次排序；判断三极管的电

8、极、材料和管型的方法例2.2 在电子设备中测得某只放大管三个管脚对机壳的电压如图2.13所示。解：（1）判断管脚的极性。11.5V（3脚）0.1V（1脚）0.78V（2脚）基极发射极集电极（2）判断三极管的材料。（3）判断三极管的类型。BJT的工作状态的分析方法：发射结正偏截止截止状态放大状态饱和状态临界饱和假定法放大状态假定法2.4.2 BJT工作状态分析假定BJT处于放大状态VBE=VBE(ON)， IC = IB计算VCE 、VCB集电结反偏集电结正偏放大状态饱和状态放大状态假定法发射结正偏假定BJT处于临界饱和状态VBE=VBE(ON)，VCES=VBE(ON)计算临界饱和电流ICS和

9、IBSIBS = ICS/ IBIBS放大状态饱和状态IB=IBS临界饱和状态临界饱和假定法发射结正偏(a)(b)(c)(d)例2.3 已测得电路中BJT各电极对地电位，判断各管的工作状态。VCB= -3.8V，即c结反偏，则该管处于放大状态。（a）3AD6：GePNP，VBE= -0.2V，即e结正偏，（b）3DG6：SiNPN，VBE= -0.7V，即e结反偏，VCB= 5.7V，即c结正偏，则该管处于截止状态。（c）3CG2：SiPNP，VBE= 0V，即e结零偏，IB 0， IE 0 ，表明e结短路，该管已损坏。（d）3BX1：GeNPN，VBE= 0.2V，即e结正偏，VCB=0V， 即c结零偏，表明该管处于临界饱和状态。分析：国产三极管的命名方式3 D G 6三极管表示器件材料和极性高频管设计序号A：PNP锗材料B：NPN锗材料D：NPN硅材料C：PNP硅材料解：由图可知，BJT的e结正偏且导通。例2.4 如图2.16所示电路中，已知BJT 的 =50，VBE=0.7V。 试分析电路中BJT的工作状