清华大学模拟电子技术基础精华版

2.1.1结构与符号2.1.2工作原理2.1.3特性曲线2.1.4参数2.1.5工作状态及偏置电路2.1.6根本要求BipolarJunctionTransistor(BJT)02双极型晶体管及放大电路2.1双极型晶体管2/18/2024三极管图片2907APNP双极性晶体管100GHz铟磷/钐铟砷异质结双极性晶体管的电子扫描显微图片大功率达林顿晶体管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，所以又称为半导体三极管、晶体三极管等，统称为晶体管。2.1.1结构与符号(StructuresandCircuitSymbol)两种:NPN

PNP一、结构e(Emitter)：发射极b(Base〕：基极c(Collector)：集电极发射结(Je)集电结(Jc)基区发射区集电区三极:三区:两节:特点:b区薄e区掺杂多c区面积大e,b,cJe,Jc2/18/2024二、符号*Je箭头:PN工作原理(Transistor

Operation)一、放大条件二、内部载流子传输过程三、电流分配关系四、放大作用外部条件？一、放大条件内部条件：

三区结构与掺杂Je正偏，Jc反偏。电位关系：NPN：VC

＞VB＞VEPNP：VC

＜VB＜VE

2/18/2024发射区(1)IEIC集电区(3)漂移Je正偏Jc反偏IB复合二、内部载流子传输过程忽略支流：IE=IC+IB基区(2)扩散另有支流：IEP、

ICBO

晶体管三个电极上的电流与内部载流子传输形成的电流之间的关系为：三、电流分配关系(CurrentRelationship)根据输入输出回路的公共端不同，可组成三种组态(CommonEmitterCircuit)发射极即能做输入端又能做输出端基极只能做输入端不能做输出端

集电极只能做输出端不能做输入端注意无论哪种接法为保证正向受控作用须使发射结正偏、集电结反偏且满足IE=IB+IC定义共基极直流电流放大系数定义共射极直流电流放大系数

∴IC=IE+ICBO≈IE

IB=IBN－ICBO=IE－IC

=（1－）IE－ICBO≈（1－）IE

IE=IC+IB

ICEO=(1+)ICBO

穿透电流IC=ICN＋ICBO=IB+(1+)ICBO

≈IB

IE≈IEN=IBN+ICN=(1+)IB＋(1+)ICBO≈(1+)IB

由于都反映了管中基区扩散与复合的关系

由定义可得：

IB≈（1－）IE总结：IC≈IE

IE≈(1+)IB

IC≈IB

IE=IC+IB四、放大作用应用：共射电压放大电流放大(控制〕cICeIENPNIBRCUCCUBBRBICBO15VbIBNIEPIENICN能量是哪里来的？2/18/2024问题1：假设两个PN结对接，三极管有无电流放大作用。问题2：当温度升高时，三极管将失去放大作用。为什么？2.1.3特性曲线输入特性曲线—

iB=f(vBE)

vCE=const输出特性曲线—

iC=f(vCE)

iB=const共射接法的电压-电流关系晶体管的三种基本接法2/18/2024(1)输入特性曲线方程：

iB=f(vBE)

vCE=const曲线?iB/

AvBE/V060900.50.70.930VCE＝0VCE≥1

共发射极输入特性曲线

(2)输出特性曲线方程：

iC=f(vCE)

iB=const曲线?饱和区放大区截止区发射结集电结

正偏正偏正偏反偏

反偏反偏

三区偏置特点开off关on线性特性uCE/V5101501234IB＝40

A30

A20

A10

A0

A放大区iC/mA共射输出特性曲线CEu＝BEu饱和区iB＝－ICBO截止区放大区——发射结正偏集电结反偏的工作区对有很强的控制作用，反映在共射极交流放大系数β上

定义β=变化对影响很小

饱和区——发射结和集电结都正偏

VCE的变化对Ic影响很大，而Ic不随IB变化,仅受VCE控制把VCE=VBE称临界饱和截止区——发射结和集电结均处于反偏

此时iE=0,iC=ICBO

截止区即为iB=－ICBO的那条曲线以下的区域

例1：测量三极管三个电极对地电位如图试判断三极管的工作状态。

放大截止饱和(3)温度对晶体管特性的影响温度对VBE的影响——TVBE

即输入特性曲线左移温度对ICBO的影响——T

ICBO

即输出特性曲线上移温度对

的影响——T

即输出特性曲线上曲线间距离T对VBEICBO

的影响反映在集电极电流IC上都使IC

输出曲线上移、间隔增大2.1.4参数

分为三大类:(1)直流参数

①电流放大系数

1.共射~≈IC/IB

vCE=const直流参数交流参数极限参数2.共基~

关系=IC/IE=IB/

1+

IB=/

1+，或=

/

1-

≈IC/IE

VCB=const

1.ICBOO(Open)关系：

ICEO=（1+）ICBO

2.ICEO〔穿透电流〕②极间反向饱和电流〔温度稳定性〕(2)交流参数①交流电流放大系数

1.共射~

=

IC/

IB

vCE=const

2.共基~

α=

IC/

IE

VCB=const

②特征频率fT当

下降到1时所对应的频率当ICBO和ICEO很小时，≈，≈

(3)极限参数

①ICMIC上升时

会下降。

下降到放大区

值的2/3时所对应的集电极电流。②PCM超过此值会使管子性能变坏或烧毁。

PCM=ICVCB≈ICVCE

1.V(BR)CBO——E极开路时的集电结击穿电压。2.V(BR)EBO——类上3.V(BR)CEO——关系：

V(BR)CBO＞V(BR)CEO＞V(BR)EBO③反向击穿电压〔V(BR)XXO〕

表02.01双极型晶体管的参数

参

数型

号

PCMmWICMmAVRCBOVVRCEO

VVREBO

VICBO

μAfT

MHz3AX31D1251252012≤6*≥83BX31C1251254024≤6*≥83CG101C10030450.11003DG123C5005040300.353DD101D5W5A3002504≤2mA3DK100B100302515≤0.13003DKG23250W30A4003258注：*为f

2/18/20241.直流模型2.工作状态分析〔定量〕3.放大状态的偏置电路2.1.5晶体管工作状态及偏置电路1.直流模型2.晶体管工作状态分析通过分析电路的直流电流关系来判断晶体管是放大、饱和还是截止状态IB<0截止IB>0VCE<0.3饱和VCE>0.7放大ex.β=503.晶体管放大状态的偏置电路〔1〕固定偏流电路这种电路简单，但外电路将IBQ固定，当温度变化或更换管子引起β,ICBO改变时，由于外电路将IBQ固定，管子参数的改变都将集中反映到ICQ,UCEQ的变化上。会造成工作点较大的漂移，甚至使管子进入饱和或截止状态。工作点的稳定性差。〔2〕电流负反响型偏置电路这种电路通过负反响措施，增强了电路的稳定性，但VCEQ的变化范围缩小了。ICQ↑→IEQ↑→VEQ(=IEQ*RE)↑↓VBEQ(=VEQ-VEQ)↓IEQ↓←ICQ↓←〔3〕分压式偏置电路这种电路是负反响型偏置电路的改进电路。基极电位固定，增强了VBE对ICQ的调节作用，有利于Q点的进一步稳定。1.熟练掌握器件〔三极管〕的外特性、主要参数。2.正确理解双极型晶体管的工作原理。3.判断晶体管的工作状态。3.会查阅电子器件手册。2.1.6根本要求THEEND？个人道德素养做好個人道德素養；不要因為貪小廉价，貪一時方便而不顧道德品行丟失把人格尊嚴都降低了。因為一個人把道德品質丟失了，再想建立起來將是萬分的困難。所以每個人都應該尊首道德底線，不應敗壞根本道德品質。以下是公司裡面出現的不好的現象：1、厕所紙巾偷到宿舍去用2、車間應急藥箱裡面的藥偷走〔偷盜行為可恥〕以下是公司裡面出現的不好的現象：1、公共场所随意扔垃圾2、電視房垃圾亂丟以下是公司裡面出現的不好的現象：恶意损坏公共财物以下是公司裡面出現的不好的現象：吃饭不要浪废食物道德與生活

從字義看兩者的意義與差別:1、倫理的意義:倫—類別、關係；理—紋理、道理。

倫理—人類社會裡種種身分間合理的關係，行為分際(做人要守本分)。(哪些人際關係、身分)2、道德的意義:道—道路、道理；德—獲得。

道德—走人走的道路，便可獲得人的待遇。(