模拟电子技术3.1半导体三极管(BJT).ppt

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1、3.1.1 BJT的结构简介,3.1.2 BJT的电流分配与放大原理,3.1.3 BJT的特性曲线,3.1.4 BJT的主要参数,3.1 半导体三极管（BJT）,3.1.1 BJT结构简介,三极管的构造核心：一块有两个相互联系的PN结单晶；示意图如下,两种类型的三极管,两种BJT类型NPN型和PNP型及其符号,3.1.1 BJT简介,BJT制造工艺：合金法、扩散法,按材料：硅三极管、锗三极管按用途：高频管、低频管、功率管、开关管(国标)：国产三极管的命名方案,3.1.1 BJT简介,BJT的分类,3.1.2 BJT的电流分配与放大原理,结构特点：,发射区的掺杂浓度最高；,集电区掺杂浓度低于发射

2、区，且面积大；,基区很薄，一般在几个微米至几十个微米，且掺杂浓度最低。,管芯结构剖面图,三极管的放大原理归结为外部条件：发射结正偏，集电结反偏内部机制：载流子传输,发射区：发射载流子（IE）基 区：载流子复合（IB）与扩散集电区：收集扩散载流子（InC）并存在反向漂移电流（ICBO）,载流子的传输过程,3.1.2 BJT的电流分配与放大原理,1.内部载流子的传输过程,（以NPN为例）,载流子的传输过程,通常 inC ICBO,2.电流分配关系,3.1.2 BJT的电流分配与放大原理,（2）基极电流传输系数,由,可得,3.1.2 BJT的电流分配与放大原理,和,所以,（3）集电极电流放大系数,B

3、JT的三种组态,3.三极管的三种电路组态（原型电路）,3.1.2 BJT的电流分配与放大原理,电压增益（电压放大倍数）,电流增益,互阻增益,互导增益,3.放大作用简释（1）模拟信号的放大（补）,3.1.2 BJT的电流分配与放大原理,若,vI=20mV,使,当,则,电压放大倍数,IB,iE=-1 mA，,iC=iE=-0.98 mA，,vO=-iC RL=0.98 V，,=0.98 时，,（2）共基极放大,3.1.2 BJT的电流分配与放大原理,vI=20mV,设,若,则,电压放大倍数,iB=20 uA,vO=-iC RL=-0.98 V,=0.98,使,（3）共射极放大,3.1.2 BJT的

4、电流分配与放大原理,两个条件（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。,思考1：可否用两个二极管相连构成一个三极管？思考2：可否将e和c交换使用思考2：外部条件对PNP管和NPN管各如何实现？,综上所述，三极管的放大作用，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。,3.1.2 BJT的电流分配与放大原理,一组公式,iB=f(vBE)vCE=const,(2)当VCE1V时，集电结进入反偏状态（VCB=VCEVBE 0）；集电结收集电子，使基区复合减少，达到相同的IB需要更大VBE，表现为特性曲线右移。这是正

5、常使用状态,(1)当VCE=0V时，相当于C和E短接，表现为PN结的正向伏安特性曲线。,1.共射电路输入特性曲线,3.1.3 BJT的特性曲线,死区,非线性区,线性区,(3)输入特性曲线分为三个部分,3.1.3 BJT的特性曲线,饱和区：特征IC明显受VCE控制该区域内，一般VCE0.7V(硅管)。即处于发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很小。,iC=f(vCE)iB=const,输出特性曲线的三个区域,截止区：特征IC接近零该区域相当iB=0的曲线下方。此时，发射结反偏或正偏电压很小，集电结反偏。,放大区：特征IC平行于VCE轴该区域内，曲线基本平行等距。此时，发射结正偏，集电结反偏。,2.共

6、射电路输出特性曲线,3.1.3 BJT的特性曲线,(1)共发射极直流电流放大系数=IC/IB VCE=const,1.电流放大系数,3.1.4 BJT的主要参数,=IC/IBvCE=const,3.1.4 BJT的主要参数,(2)共发射极交流电流放大系数,=IC/IE VCB=const,(4)共基极交流电流放大系数=IC/IE VCB=const,当BJT工作于放大区时，、，可以不加区分。,3.1.4 BJT的主要参数,(3)共基极直流电流放大系数,(2)集射间反向饱和电流ICEO 基极开路时，晶体管的穿透电流。,(1)集基间反向饱和电流ICBO 发射极开路时，集电结的反向饱和电流。,3.1

7、.4 BJT的主要参数,2.极间反向电流,ICEO=（1+）ICBO,3.1.4 BJT的主要参数,（3）穿透电流在特性曲线上表现,(1)集电极最大允许电流ICM,(2)集电极最大允许功率损耗PCM,注意：任何时候晶体管功耗 PC=ICVCE,3.极限参数,3.1.4 BJT的主要参数,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基极开路时集射间的击穿电压，它与穿透电流直接联系,几个击穿电压有如下关系 V(BR)CBOV(BR)CEOV(BR)EBO,3.1.4 BJT的主要参数3.极限参数,(3)反向击穿电压,极限参数决定晶体管是否能安全工作 由PCM、ICM和V(BR)CEO在输出特性曲线上可以确定晶体管安全工作区。,(4)晶体管安全工作区,3.1.4 BJT的主要参数3.极限参数,输出特性曲线上的过损耗区和击穿区,BJT构造与BJT类型,BJT的电流分配关系,BJT的放大作用：条件、机理,BJT的主要工作参数：、ICEO,本节中的有关概念,end,BJT的特性曲线：输入、输出,BJT的主要极限参数，安全工作区,思考与习题,思考题：P.81-3.1.1、,习题：P.140-3.1.1、,