双极型晶体管及其放大电路.ppt

1、1,第2章双极型晶体管及其放大电路,2,双极型晶体管又称为半导体三极管、晶体三极管，简称晶体管。是电子电路主要的有源器件，可用来放大、振荡、调制等。,3,e,c,b,发射极,基极,集电极,发射结(Je),集电结(Jc),基区,发射区,集电区,N,P,N,(a) NPN管的原理结构示意图,(b) 电路符号,2-1 双极型晶体管的工作原理,base,collector,emitter,4,(c)平面管结构剖面图,图2-1 晶体管的结构与符号,3.双极型晶体管的结构特点： 发射区相对于基区重掺杂 基区薄(几个几十个微米) 集电结的面积大,5,一、 放大状态下晶体管中载流子的传输过程,图22 晶体管内

2、载流子的运动和各极电流,晶体管处于放大状态的偏置条件：发射结正偏、集电结反偏,2-1 双极型晶体管的工作原理,6,二、发射区的作用：向基区注入电子,三、基区的作用：传送和控制电子,四、集电区的作用：收集电子,说 明,一、晶体管处于放大状态的偏置条件：发射结正偏、集电结反偏,7,二、电流分配关系,2-1 双极型晶体管的工作原理,8,直流电流放大系数：,一般,共射极,含义：基区每复合一个电子，就有个电子扩散到集电区去。,二、电流分配关系,2-1 双极型晶体管的工作原理,9,共基极,一般,两者关系：,二、电流分配关系,2-1 双极型晶体管的工作原理,10,IC、 IE、 IB、三者关系：,若忽略 I

3、CBO , 则,11,2-2 晶体管伏安特性曲线及参数,全面描述晶体管各极电流与极间电压关系的曲线。,图23晶体管的三种基本接法（组态）,(a)共发射极,(b)共集电极,(c)共基极,12,2-2-1 共射极输出特性曲线,共发射极输出特性曲线：输出电流iC与输出电压uCE的关系曲线(以iB为参变量),2-2 晶体管伏安特性曲线及参数,13,图25 共射极输出特性曲线,1. 放大区,2. 饱和区,3. 截止区,14,1. 放大区,发射结正偏， 集电结反偏,（2）uCE 变化对 IC 的影响很小（恒流特性）,（1）iB 对iC 的控制作用很强。,用交流电流放大倍数来描述：,在数值上近似等于,即IC

4、主要由IB决定,15,基区宽度调制效应(厄尔利效应),uCE,c结反向电压,c结宽度,基区宽度,基区中电子与空穴复合的机会,iC ,16,基调效应表明：输出交流电阻rCE=uCE/iC,Q,UCEQ,UA(厄尔利电压),ICQ,17,2. 饱和区,发射结和集电结均处于正向偏置。,由于集电结正偏，不利于集电极收集电子，造成基极复合电流增大。因此,（1） i B 一定时，i C 比放大时要小,（2）U CE一定时 i B 增大，i C 基 本不变（饱和区）,临界饱和：UCE = UBE，即UCB=0（C结零偏）。,18,饱和时，c、e间的电压称为饱和压降，记作UCE(sat)。,（小功率Si管）

5、UCE(sat) = 0.5V0.3V； （小功率Ge管） UCE(sat) = 0.2V0.1V。,三个电极间的电压很小，各极电流主要由外电路决定。,19,3. 截止区,发射结和集电结均处于反向偏置。,三个电极均为反向电流，所以数值很小。,i B = i CBO （此时i E =0 ）以下称为截止区。,工程上认为：i B =0 以下即为截止区。因为在 i B =0 和i B = i CBO 间，放大作用很弱。,载流子传输过程,20,图26 共发射极输入特性曲线,2-2-2 共射极输入特性曲线,2-2 晶体管伏安特性曲线及参数,21,（1）U CE = 0 时，晶体管相当于两个并联二极管，i

6、B 很大，曲线明显左移。,（2）0 UCE 1 时，随着 UCE 增加，曲线右移，特别在 0 UCE UCE (SAT), 即工作在饱和区时，移动量将更大一些。,（3） UCE 1 时，曲线近似重合。,22,2-2-3 温度对晶体管特性的影响,自学,2-2 晶体管伏安特性曲线及参数,23,2-2-4 晶体管的主要参数,一、电流放大系数,1. 共射直流放大系数,反映静态时集电极电流与基极电流之比。,2. 共射交流放大系数,反映动态时的电流放大特性。,由于ICBO、ICEO 很小，因此,在以后的计算中，不必区分。,2-2 晶体管伏安特性曲线及参数,24,4. 共基交流放大系数,3. 共基直流放大系

7、数,由于ICBO、ICEO 很小，因此,在以后的计算中，不必区分。,2-2-4 晶体管的主要参数,2-2 晶体管伏安特性曲线及参数,一、电流放大系数,25,二、极间反向电流,1. ICBO,发射极开路时，集电极基极间的反向电流，称为集电极反向饱和电流。,2. ICEO,基极开路时，集电极发射极间的反向电流，称为集电极穿透电流。,3. IEBO,集电极开路时，发射极基极间的反向电流。,2-2-4 晶体管的主要参数,2-2 晶体管伏安特性曲线及参数,26,三、 结电容,包括发射结电容Ce 和集电结电容Cc,四、晶体管的极限参数,1. 击穿电压,U(BR)CBO指发射极开路时，集电极基极间的反向击穿

8、电压。,U(BR)CEO指基极开路时，集电极发射极间的反向击穿电压。,U(BR)CEO U(BR)CBO。,2-2-4 晶体管的主要参数,2-2 晶体管伏安特性曲线及参数,27,U(BR)EBO指集电极开路时，发射极基极间的反向击穿电压。普通晶体管该电压值比较小，只有几伏。,2. 集电极最大允许电流ICM,ICM一般指下降到正常值的2/3时所对应的集电极电流。当iC ICM时，虽然管子不致于损坏，但值已经明显减小。,例如：3DG6(NPN)， U(BR)CBO =115V， U(BR)CEO =60V，U(BR)EBO=8V。,28,3. 集电极最大允许耗散功率PCM, PCM 表示集电极上允许损耗功率的最大值。超过此值就会使管子性能变坏或烧毁。,PCM与管芯的材料、大小、散热条件及环境温度等因素有关。,PCM =ICUCE,29,图27