《BJT的静态特性》课件

BJT的静态特性BJT是双极结型晶体管，是现代电子电路中的基本元件之一。了解BJT的静态特性对于理解和设计电路至关重要。dhbydhsehsfdw什么是BJT双极结型晶体管BJT是双极结型晶体管的简称。双极结型晶体管是一种半导体器件，它由三个掺杂不同的半导体材料组成。放大功能BJT的主要功能是放大信号。它可以将弱信号转换成强信号，实现信号的增益。开关功能BJT还可以用作开关器件，控制电流的通断。BJT的基本结构BJT由三个PN结组成，分别是发射极、基极和集电极。发射区和集电区是掺杂浓度较高的P或N型半导体材料，基区是掺杂浓度较低的N或P型半导体材料。基区很薄，通常只有几个微米。在BJT中，发射极和集电极通常都接有正向偏置电压，而基极接有反向偏置电压。这种偏置方式可以让电流从发射极流向集电极。发射极接地的BJT电路发射极接地的BJT电路是最常见的BJT电路，它可以实现电流放大，并可以控制输出电流的大小。这种电路中，发射极接地，基极连接到信号源，集电极连接到负载。发射极接地的BJT电路可以通过改变基极电流来控制集电极电流的大小。它可以用作放大器，通过小的基极电流改变输出电流的大小，从而实现信号放大。发射极接地放大电路的工作原理1输入信号输入信号通过基极电阻RB进入基极，控制基极电流IB的大小，IB的大小决定了集电极电流IC的大小。2放大作用由于β系数较大，IC显著大于IB，因此集电极电流IC的变化远大于基极电流IB的变化，实现了信号的放大。3输出信号放大的信号电流流经集电极电阻RC，在RC上产生电压变化，即为输出信号，并与输入信号同相。静态特性曲线静态特性曲线描述了BJT在不同工作条件下电流和电压之间的关系。这些曲线是通过测量不同输入电流和输出电压下的电流和电压值绘制而成，以图表形式展现了BJT的特性。通过分析这些曲线，我们可以了解BJT的放大倍数、工作区域和饱和特性等关键参数。静态特性曲线的测量方法1测量电路使用合适的测量仪器，如直流电源、万用表等。2稳定工作点调节电源电压，使BJT工作在合适的静态工作点。3测量数据通过测量仪器读取对应电压电流值，记录数据。4绘制曲线以电压为横坐标，电流为纵坐标，绘制静态特性曲线。为了方便测量，可使用专业的半导体特性测试仪器，可以直接显示测量结果。IC-VCE特性曲线IC-VCE特性曲线反映了BJT的输出特性，在特定基极电流下，集电极电流IC与集电极-发射极电压VCE之间的关系。可以通过测量不同基极电流下的IC-VCE特性曲线来观察BJT的输出特性变化。IB-VBE特性曲线IB-VBE特性曲线描述了BJT的基极电流IB与基极-发射极电压VBE之间的关系。曲线呈指数型，表明VBE的微小变化会导致IB的大幅度变化。α参数及其计算α参数是BJT的重要参数，用于描述集电极电流与基极电流之间的关系。α参数的值通常小于1，且接近于1。α参数可以通过以下公式计算：α=IC/IB其中IC为集电极电流，IB为基极电流。β参数及其计算β参数定义计算公式β电流放大倍数β=IC/IBβ参数是BJT放大电路的常用参数，表示集电极电流与基极电流的比值。β参数反映了BJT放大电流的能力，β越大，放大倍数越大。β参数可以通过测量IB和IC的值来计算，也可以通过测量其他参数间接计算。输入特性输入特性描述了BJT的基极电流IB与基极-发射极电压VBE之间的关系。它反映了BJT的输入特性，即当输入电压改变时，基极电流的变化情况。输入特性曲线通常呈指数型，表明当VBE增加时，IB也会迅速增加，但在VBE接近0.7V时，IB会趋于饱和。输出特性输出特性曲线描述了集电极电流IC与集电极-发射极电压VCE之间的关系，在恒定基极电流IB下绘制。输出特性曲线通常呈线性，斜率表示输出电阻。当VCE较低时，IC随VCE的增加而线性增加。当VCE较高时，IC趋于饱和，不再随VCE的变化而变化。倒向特性倒向特性描述了当发射结反偏，集电结正偏时，集电极电流随集电结电压变化的关系。特点倒向特性曲线呈线性增长，且集电极电流非常小，几乎可以忽略。应用倒向特性在实际应用中很少使用，但可以帮助理解BJT的工作原理。饱和特性当发射结和集电结都处于正向偏置时，BJT处于饱和状态。该区域对应于输入和输出特性曲线的右下角，在该区域内，集电极电流几乎不受集电极电压的影响，这说明BJT处于饱和状态。BJT的饱和区域饱和状态当集电极电流达到最大值，无法再增加时，BJT处于饱和状态。此时，集电极电压非常低，几乎等于发射极电压。饱和状态下，BJT的工作点位于输出特性曲线的饱和区域。饱和原因当基极电流足够大时，发射极电流也会相应增加，并达到最大值，即集电极电流的最大值。此时，集电极电流已无法再增加，即使增加基极电流，集电极电流也不会发生变化，BJT处于饱和状态。BJT的截止区域基极电流为零截止区域是指BJT中，基极电流IB为零时的状态。发射极电流也为零由于基极电流为零，所以发射极电流也为零，即IE=0。集电极电流也为零由于发射极电流为零，所以集电极电流也为零，即IC=0。工作区域激活区域BJT正常工作区域，放大作用明显。截止区域BJT处于关闭状态，无放大作用。饱和区域BJT处于导通状态，放大作用减弱。BJT的工作区域选择放大区域放大区域是BJT最常用的工作区域。放大区域提供较高的电流增益，适合用于放大信号。饱和区域饱和区域用于开关电路，例如驱动继电器、LED和电机。饱和区域的电流增益较低。截止区域截止区域用于关闭BJT，在不需要信号传递或放大时使用。截止区域的电流增益几乎为零。工作区域的等效电路BJT的工作区域决定了其等效电路模型。不同工作区域有不同的等效电路。例如，激活区域对应的小信号等效电路包括一个电流源和几个电阻。其他工作区域的等效电路也有相应的变化。激活区域的等效电路小信号模型在小信号情况下，BJT可以等效为线性电路。这使得我们可以使用简单的电路分析方法来计算放大器的增益、输入阻抗和输出阻抗。混合π模型混合π模型是更精确的小信号模型，它考虑了BJT的寄生电容和电阻，可以更好地预测高频特性。饱和区域的等效电路当BJT处于饱和区域时，集电极电流达到最大值，基本不受基极电流控制。等效电路中，集电极和发射极之间可以用一个电阻表示，代表饱和状态下的电压降。截止区域的等效电路BJT截止区域是指基极电流为零或接近零的区域。在这种情况下，发射极和集电极电流也接近于零。在截止区域，BJT相当于一个断开的开关，没有电流流过。可以将其等效为一个开路，因为电流无法从发射极流向集电极。静态特性驱动电路的设计1工作区域的选择根据静态特性曲线，选择合适的BJT工作区域2电路参数设计根据工作区域和静态特性，设计合适的电路参数3电路仿真与调试利用仿真软件进行电路仿真，并根据结果进行调试4性能测试与优化对设计好的电路进行性能测试，并根据结果进行优化静态特性驱动电路的设计，需要根据BJT的静态特性曲线，选择合适的电路参数，实现预期的放大或开关功能。通过合理的电路设计，可以实现BJT的最佳性能，确保其稳定工作。静态特性驱动电路的设计实例1设定目标值根据应用场景，确定期望输出的电流或电压2选择器件根据目标值，选择合适的BJT型号3计算基极电流根据目标值和静态特性曲线，计算所需的基极电流4设计基极电路使用合适的电阻，为BJT提供计算出的基极电流静态特性驱动电路设计实例是将静态特性理论应用于实际电路设计，例如，在一个音频放大器电路中，需要设定目标输出功率和音质要求，根据这些参数，选择合适的BJT型号，通过静态特性曲线计算基极电流，并设计基极电路以实现预期的放大性能。静态特性的应用放大电路放大电路利用BJT的静态特性，实现信号的放大和功率的放大。开关电路开关电路利用BJT的静态特性，实现信号的开关和控制。稳压电路稳压电路利用BJT的静态特性，实现输出电压的稳定。逻辑电路逻辑电路利用BJT的静态特性，实现逻辑运算。静态特性的应用领域放大电路设计静态特性曲线用于确定放大电路的工作点，保证电路在最佳状态下工作。参数测量通过静态特性曲线可以测量BJT的关键参数，如α、β等，为电路设计和分析提供依据。器件特性分析分析BJT在不同工作状态下的特性，了解器件的性能和局限性，为优化设计提供参考。电路模拟静态特性可以用于建立BJT的模型，用于电路模拟和仿真，帮助理解电路行为。本章小结本章介绍了BJT的静态特性。重点介绍了BJT的静态特性曲线，以及它们之间的相互关系。思考和练习本章