双极结型三极管及放大.ppt

4 双极结型三极管及放大电路基础,4.1 BJT,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,4.2 基本共射极放大电路,4.6 组合放大电路,4.7 放大电路的频率响应,4.1 双极型三极管BJT,一个PN结,二极管,单向导电性,二个PN结,三极管,电流放大（控制）,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,分类：,按频率分有高频管、低频管,按功率分有小、中、大功率管,按材料分有硅管、锗管,按结构分有NPN型和PNP型,三极管的不同封装形式,金属封装,塑料封装,中功率管,半导体三极管的结构有两种类型:NPN型和PNP型。,4.1.1 BJT的结构简介,1.NPN型,NPN管的电路符号,2.PNP型,PNP管的电路符号,正常放大时外加偏置电压的要求,问：若为PNP管，图中电源极性如何？,发射区向基区注入载流子,集电结应加反向电压（反向偏置）,发射结应加正向电压（正向偏置）,集电区从基区接受载流子,4.1.2 放大状态下BJT的工作原理,2.电子在基区中的扩散与复合（IBN）,3.集电区收集扩散过来的电子（ICN）,另外,基区集电区本身存在的少子，在集电结上存在漂移运动，由此形成电流ICBO,三极管内有两种载流子参与导电，故称此种三极管为双极型三极管，记为BJT(Bipolar Junction Transistor),1.三极管内载流子的传输过程,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,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,IC=INC+ICBO,通常 IC ICBO,IE=IB+IC,放大状态下BJT中载流子的传输过程,所以 IC=IE+ICBO,且令,整理得：,3.三极管的三种组态,(c)共集电极接法，集电极作为公共电极，用CC表示。,(b)共发射极接法，发射极作为公共电极，用CE表示；,(a)共基极接法，基极作为公共电极，用CB表示；,BJT的三种组态,共基极放大电路,4.放大作用,电压放大倍数,vO=-iC RL=0.98 V，,共基极放大电路只实现电压放大，电流不放大（控制作用）,两个要点,特性曲线是指各电极之间的电压与电流之间的关系曲线,输入特性曲线,输出特性曲线,4.1.3 BJT的V-I 特性曲线,iB=f(vBE)vCE=const.,(2)当vCE1V时，vCB=vCE-vBE0，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。,(1)当vCE=0V时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。,1.输入特性曲线,（以共射极放大电路为例）,共射极连接,饱和区：vCE很小，iC iB，三极管如同工作于短接状态，一般vCE vBE，此管压降称为饱和压降。此时，发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很小。,iC=f(vCE)iB=const.,2.输出特性曲线,输出特性曲线的三个区域:,截止区：iB=0，iC iCEO0，三极管如同工作于断开状态，此时，vBE小于死区电压。,放大区：vBE Vth，vCE反电压大于饱和压降，此时，发射结正偏，集电结反偏。,再次注意：管子正常工作时，,0.7V(硅管）,0.2V(锗管）,(1)共射极直流电流放大系数=（ICICEO）/IBIC/IB vCE=const.,1.电流放大系数,4.1.4 BJT的主要参数,与iC的关系曲线,(2)共射极交流电流放大系数=iC/iBvCE=const.,在iC一定范围内为常数,(3)共基极直流电流放大系数=（ICICBO）/IEIC/IE,(4)共基极交流电流放大系数=iC/iEvCB=const.,当ICBO和ICEO很小时，、，可以不加区分。,与间的关系：,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。,与单个PN结的反偏电流相同，T一定时为常数（取决于少子浓度）,ICBO越小越好,小功率硅管1A,小功率锗管10 A左右,(2)集电极发射极间的反向饱和电流ICEO,ICEO=（1+）ICBO,ICEO越小越好,小功率硅管几微安以下,小功率锗管几十微安以上,温度变化大的场合宜选用硅管,(1)集电极最大允许电流ICM三极管正常工作时集电极所允许的最大工作电流,(2)集电极最大允许功率损耗PCM,PCM=ICVCE,3.极限参数,PCM值与环境温度有关，温度愈高，则PCM值愈小。当超过此值时，管子性能将变坏或烧毁。,(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)CBOV(BR)CEOV(BR)EBO,4.1 小结,三极管（晶体管，BJT）是电流控制器件三极管要实现放大作用，必须工作在放大区。,4.1 试题常见类型,三极管基础知识正确性的判断；三极管工作状态的判断；由管子的特性求解主要参数（例如给出一个输出特性曲线，求值）。,例题,1，三极管在放大区时的集电极电流是由多子漂移形成的？（）2，当三极管工作在放大区时，发射结电压为 偏置，集电结电压为 偏置。,3，测得放大电路中三只晶体管的直流电位如图示，分析他们的类型、管脚和所用的材料（硅或锗）。,判断依据：1.在放大区，NPN管：VCVBVE PNP管：VCVBVE,2.硅管：VBE=0.7V 锗管：VBE=-0.2V,硅管，NPN,b,e,c,硅管，PNP,b,c,e,e,b,c,锗管，PNP,4,测出电路中晶体管三个电极对地的电位，判断其工作状态。,判断依据：NPN管：放大状态：VCVBVE，且VBEVth截止状态：VBEVth，且VCE VBE,PNP管：放大状态：VC VBVth饱和状态：VBEVth，且VCE VBE,VBE0.7VVCVBVE,放大,VBE1V,截止,饱和,VBE0.7VVCE=0.3VVBE,