双极结型三极管及放大电路基础2_图文

发布于:2021-05-14 21:14:37

4.1 半导体三极管 4.2 共射极放大电路的工作原理 4.3 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 4.5 共集电极放大电路和共基极放大电路 4.6 组合放大电路 4.7 放大电路的频率响应 4.1 半导体三极管 4.1.1 BJT的结构简介 4.1.2 放大状态下BJT的工作原理 4.1.3 BJT的V-I特性曲线 4.1.4 BJT的主要参数 4.1.1 BJT的结构简介 (a) 小功率管 (b) 小功率管 (c) 大功率管 (d) 中功率管 4.1.1 BJT的结构简介 半导体三极管的 结构示意图如图所示。 它有两种类型:NPN 型和PNP型。 (a) NPN型管结构示意 图 (b) PNP型管结构示意 图 (c) NPN管的电路符号 (d) PNP管的电路符号 4.1.1 BJT的结构简介 集成电路中典型NPN型BJT的截面图 4.1.2 放大状态下BJT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,通过载 流子传输体现出来的。 外部条件:发射结正偏 集电结反偏 由于三极管内有两种载流子(自 由电子和空穴)参与导电,故称为双 极型三极管或BJT (Bipolar Junction Transistor)。 1. 内部载流子的传输过程 发射区:发射载流子 集电区:收集载流子 基区:传送和控制载流子 (以NPN为例) IE=IB+ IC IC= InC+ ICBO 放大状态下BJT中载流子的传输过程 2. 电流分配关系 根据传输过程可知 IE=IB+ IC 设 传输到集电极的电流 ? ? 发射极注入电流 即 ? ? InC IE 通常 IC >> ICBO 则有 ? ? IC IE IC= InC+ ICBO ? 为电流放大系数。它只 与管子的结构尺寸和掺杂浓度 有关,与外加电压无关。一般 ? = 0.9?0.99 。 放大状态下BJT中载流子的传输过程 2. 电流分配关系 又设 ? ? ? 1 ?? 根据 IE=IB+ IC IC= InC+ ICBO ? ? InC IE 且令 ICEO= (1+ ? ) ICBO (穿透电流) 则 ? ? IC ? ICEO ? IB 当 IC ?? ICEO 时,? ? IC ? IB ? 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。 一般 ? >> 1 。 3. 三极管的三种组态 BJT的三种组态 共发射极接法,发射极作为公共电极,用CE表示; 共基极接法,基极作为公共电极,用CB表示; 共集电极接法,集电极作为公共电极,用CC表示。 4. 放大作用 共基极放大电路 若 ?vI = 20mV 使 ?iE = -1 mA, 当 ? = 0.98 时, 则 ?iC = ? ?iE = -0.98 mA, ?vO = -?iC? RL = 0.98 V, 电压放大倍数 Av ? ?vO ?vI ? 0.98V 20mV ? 49 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 达集电极而实现的。 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 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 向偏置。 4.1.3 BJT的V-I 特性曲线 1. 输入特性曲线 (以共射极放大电路为例) iB=f(vBE)? vCE=const (1) 当vCE=0V时,相当于发射结的正向伏安特性曲线。 (2) 当vCE≥1V时, vCB= vCE - vBE>0,集电结已进入反偏状态,开始收 集电子,基区复合减少,同样的vBE下 IB减小,特性曲线右移。 共射极连接 4.1.3 BJT的V-I 特性曲线 2. 输出特性曲线 iC=f(vCE)? iB=const 输出特性曲线的三个区域: 饱和区:iC明显受vCE控制的区域, 该区域内,一般vCE<0.7V (硅管)。 此时,发射结正偏,集电结正偏或 反偏电压很小。 截止区:iC接*零的区域,相当iB=0 的曲线的下方。此时, vBE小于死区 电压。 放大区:iC*行于vCE轴的区域,曲 线基本*行等距。此时,发射结正 偏,集电结反偏。 4.1.4 BJT的主要参数 1. 电流放大系数 (1) 共发射极直流电流放大系数? ? =(IC-ICEO)/IB≈IC / IB ? vCE=const (2) 共发射极交流电流放大系数? ? =?IC/?IB?vCE=const ? 与iC的关系曲线 4.1.4 BJT的主要参数 1. 电流放大系数 (3) 共基极直流电流放大系数? ? =(IC-ICBO)/IE≈IC/IE (4) 共基极交流电流放大系数α α =?IC/?IE?vCB=const 当ICBO和ICEO很小时?, ≈??、 ≈?,可 以不加区分。 4.1.4 BJT的主要参数 2. 极间反向电流 (1) 集电极基极间反向饱和电流ICBO 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 2. 极间反向电流 (2) 集电极发射极间的反向饱和电流ICEO ICEO=(1+? )ICBO 4.1.4 BJT的主要参数 3. 极限参数 (1) 集电极最大允许电流ICM (2) 集电极最大允许功率损耗PCM PCM= ICVCE 4.1.4 BJT的主要参数 3. 极限参数 (3) 反向击穿电压 ? V(BR)CBO——发射极开路时的集电结 反 向击穿电压。 ? V(BR) EBO——集电极开路时发射结的反 向击穿电压。 ? V(BR)CEO——基极开路时集电极和发射 极间的击穿电压。 几个击穿电压有如下关系 V(BR)CBO>V(BR)CEO>V(BR) EBO 4.1.5 温度对BJT参数

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