第2章晶体管及其放大电路分析

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1、第2章 晶体管及其放大电路分析 模拟电子技术模拟电子技术第2章 晶体管及其放大电路分析 第2章 晶体管及其放大电路分析 第第2章章 晶体管及其放大电路分析晶体管及其放大电路分析2.1 晶体管的基本概念晶体管的基本概念2.2 晶体管放大电路的分析晶体管放大电路的分析2.3 多级放大电路的分析多级放大电路的分析2.4 放大电路的频率特性放大电路的频率特性 第2章 晶体管及其放大电路分析 利用不同的掺杂方式在同一块硅片上，制造出能够形成两个利用不同的掺杂方式在同一块硅片上，制造出能够形成两个PN结的三个掺杂区，就构成了半导体三极管，又称为双极型结的三个掺杂区，就构成了半导体三极管，又称为双极型晶体管

2、（晶体管（BJT，Bipolar Junction Transistor的缩写）、晶的缩写）、晶体三极管，通常简称为晶体管。体三极管，通常简称为晶体管。晶体管按照频率可分为：高频管和低频管；晶体管按照频率可分为：高频管和低频管；按照功率可分为大功率管、中功率管和小功率管；按照功率可分为大功率管、中功率管和小功率管；按照材料可分为硅管和锗管；按照材料可分为硅管和锗管；按照构成晶体管的三个掺杂区的不同，可分为按照构成晶体管的三个掺杂区的不同，可分为NPN型和型和PNP型。型。2.1 晶体管的基本概念晶体管的基本概念2.1.1 晶体管的结构及分类晶体管的结构及分类第2章 晶体管及其放大电路分析 结构

3、示意图和符号分别如图结构示意图和符号分别如图2-1和和2-2所示。所示。(a)结构示意图 (b)符号图2-1 NPN型晶体管的结构示意图及符号 第2章 晶体管及其放大电路分析 (a)结构示意图 (b)符号图2-2 PNP型晶体管的结构示意图及符号 第2章 晶体管及其放大电路分析 晶体管的几种常见外形如图晶体管的几种常见外形如图2-3所示。所示。 (a)、(b)小功率管 (c)中功率管 (d)大功率管图2-3 晶体管的常见外形第2章 晶体管及其放大电路分析 2.1.2晶体管的电流放大作用晶体管的电流放大作用1放大的基本概念放大的基本概念放大作用是一种能量控制作用，放大的对象是变化量，能够放大作用

4、是一种能量控制作用，放大的对象是变化量，能够将微小的变化量不失真的放大输出。放大作用是通过放大电将微小的变化量不失真的放大输出。放大作用是通过放大电路来实现的，放大电路的核心元件是晶体管。路来实现的，放大电路的核心元件是晶体管。晶体管具有放大作用所需具备的内部条件：在制造晶体管时晶体管具有放大作用所需具备的内部条件：在制造晶体管时需保证其发射区掺杂浓度高；基区很薄且掺杂浓度低；集电需保证其发射区掺杂浓度高；基区很薄且掺杂浓度低；集电结面积大。结面积大。晶体管具有放大作用所需具备的外部条件：发射结正偏，集晶体管具有放大作用所需具备的外部条件：发射结正偏，集电结反偏。电结反偏。第2章 晶体管及其放

5、大电路分析 基本共射放大电路如图基本共射放大电路如图2-4所示。所示。 图2-4 基本共射放大电路 第2章 晶体管及其放大电路分析 2晶体管内部载流子的运动晶体管内部载流子的运动（1）发射区向基区大量注入电子）发射区向基区大量注入电子（2）电子在基区复合和进一步扩散）电子在基区复合和进一步扩散（3）集电区大量收集电子）集电区大量收集电子图2-5 晶体管内部载流子运动示意图 第2章 晶体管及其放大电路分析 2.1.3 晶体管的输入输出特性曲线晶体管的输入输出特性曲线图2-6 基本共射放大电路第2章 晶体管及其放大电路分析 晶体管的输入特性曲线是指当晶体管集晶体管的输入特性曲线是指当晶体管集-射之

6、间电压一定的射之间电压一定的情况下，输入回路的基极电流与基情况下，输入回路的基极电流与基-射电压之间的关系曲射电压之间的关系曲线，可以表示为：线，可以表示为：晶体管的输出特性曲线是指当晶体管基极电流一定的情况晶体管的输出特性曲线是指当晶体管基极电流一定的情况下，输出回路的集电极电流与集下，输出回路的集电极电流与集-射电压之间的关系曲线，射电压之间的关系曲线，可以表示为：可以表示为： ufUiBEBCE常数ufIiCECB常数第2章 晶体管及其放大电路分析 (a)输入特性曲线 (b)输出特性曲线图2-7 晶体管的输入输出特性曲线第2章 晶体管及其放大电路分析 晶体管的输出特性曲线，分为三个工作区

7、：截止区、放大区晶体管的输出特性曲线，分为三个工作区：截止区、放大区和饱和区。和饱和区。（1）截止区：晶体管的发射结处于反偏或者零偏，集电结）截止区：晶体管的发射结处于反偏或者零偏，集电结处于反偏时，该晶体管工作在截止区。处于反偏时，该晶体管工作在截止区。（2）放大区：晶体管的发射结处于正偏，集电结处于反偏）放大区：晶体管的发射结处于正偏，集电结处于反偏时，该晶体管工作在放大区。时，该晶体管工作在放大区。（3）饱和区：晶体管的发射结处于正偏，集电结也处于正）饱和区：晶体管的发射结处于正偏，集电结也处于正偏时，该晶体管工作在饱和区；偏时，该晶体管工作在饱和区；当晶体管的发射结处于正偏，集电结处于

8、零偏时，该晶体管当晶体管的发射结处于正偏，集电结处于零偏时，该晶体管工作在临界饱和状态。工作在临界饱和状态。第2章 晶体管及其放大电路分析 【例【例2-1】测得三只晶体管的直流电位如图】测得三只晶体管的直流电位如图2-8(a)、(b)、(c)所所示，试判断它们的工作状态。示，试判断它们的工作状态。图2-8 例2-1图 第2章 晶体管及其放大电路分析 解：图解：图2-8(a)中发射结正偏，集电结也正偏，所以该管工作中发射结正偏，集电结也正偏，所以该管工作在饱和状态。在饱和状态。图图2-8(b)中发射结正偏集电结反偏，所以该管工作在放大状中发射结正偏集电结反偏，所以该管工作在放大状态。态。图图2-

9、8(c)中晶体管发射结反偏，集电结也反偏，所以该管工中晶体管发射结反偏，集电结也反偏，所以该管工作在截止状态。作在截止状态。第2章 晶体管及其放大电路分析 2.1.4 晶体管的主要参数晶体管的主要参数1晶体管的主要参数晶体管的主要参数（1）电流放大系数）电流放大系数 共射直流电流放大系数共射直流电流放大系数共射交流电流放大系数：共射交流电流放大系数： 共基直流电流放大系数：共基直流电流放大系数：共基交流电流放大系数：共基交流电流放大系数： IIBCiBiCUCE常数IIECiEiCUCB常数第2章 晶体管及其放大电路分析 （2）反向电流）反向电流集集-基反向饱和电流基反向饱和电流 是指发射极是

10、指发射极e开路时，集电结在反开路时，集电结在反向电压作用下，集向电压作用下，集-基之间由少子漂移运动形成的反向饱和基之间由少子漂移运动形成的反向饱和电流。电流。集集-射反向饱和电流射反向饱和电流 是指基极是指基极b开路时，集电极和发射极开路时，集电极和发射极之间的穿透电流。之间的穿透电流。ICBOICEO第2章 晶体管及其放大电路分析 （3）极限参数）极限参数集电极最大允许电流集电极最大允许电流集电极最大耗散功率集电极最大耗散功率极间反向击穿电压极间反向击穿电压 ：为基极开路时，加在集：为基极开路时，加在集-射之间的反向击穿电压。射之间的反向击穿电压。 ：为射极开路时，加在集：为射极开路时，加

11、在集-基之间的反向击穿电压。基之间的反向击穿电压。 ：为集电极开路时，加在射：为集电极开路时，加在射-基之间的反向击穿电压。基之间的反向击穿电压。ICMPCMUCEOBRUCBOBRUEBOBR第2章 晶体管及其放大电路分析 2温度对晶体管参数的影响温度对晶体管参数的影响（1）温度对反向饱和电流的影响：反向饱和电流随着温度）温度对反向饱和电流的影响：反向饱和电流随着温度的升高而增大。的升高而增大。（2）温度对的影响：随着温度的升高，晶体管的输入特性）温度对的影响：随着温度的升高，晶体管的输入特性曲线将左移。曲线将左移。（3）温度对共射电流放大系数的影响：共射电流放大系数）温度对共射电流放大系数