模拟电路课件 第四章

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1、第四章 双极结型三极管及放大电路基础22.1 2.1 晶体管晶体管 晶体管，也叫半导体三极管或双极型晶体管（晶体管，也叫半导体三极管或双极型晶体管（Bipolar Junction Transistor,简称简称BJT）。由两个）。由两个PN结组成的。结组成的。2.1.1 晶体管结构晶体管结构-NNP发射区集电区基区发射结 集电结ecb发射极集电极基极-bceNPN型型晶体管符号发射结正偏时发射极电流方向3-PPN发射区集电区基区发射结 集电结ecb发射极集电极基极-ebcPNP型晶体管符号2.1.2 晶体管的工作原理晶体管的工作原理 三极管在工作时要加上适当的直流偏置电压。若工作在放大状态，

2、则：发射结正偏；集电结反偏发射结正偏；集电结反偏。4发射结正偏：发射结正偏：+UCE UBEUCBNNPBBVCCVRbRCebc共发射极接法共发射极接法c区区b区区e区区电源电源VBB保证发射结正偏保证发射结正偏UCB=UCE UBE 0 保证集保证集电结反偏电结反偏其它结构：其它结构：共集电极接法、共基极接法共集电极接法、共基极接法5三极管的三种连接方式三极管的三种连接方式(c ) 共集电极接法共集电极接法，集电极作为公共电极。，集电极作为公共电极。(a) 共基极接法共基极接法，基极作为公共电极；基极作为公共电极；(b) 共发射极接法共发射极接法，发射极作为公共电极；，发射极作为公共电极；

3、BJT的三种连接方式的三种连接方式6发射结正偏，发射区向基区注入电子发射结正偏，发射区向基区注入电子 ，形成了扩，形成了扩散电流散电流IEN 。同时从基区向发射区也有空穴的扩。同时从基区向发射区也有空穴的扩散运动，形成电流散运动，形成电流IEP。但空穴数量小（但空穴数量小（P区掺杂区掺杂浓度低），可忽略浓度低），可忽略。 所以发射极电流所以发射极电流I E I EN 由于浓度差异，发射区的电子注入基区后由于浓度差异，发射区的电子注入基区后向集电结方向扩散，扩散过程中部分电子向集电结方向扩散，扩散过程中部分电子与空穴复合。而基区中价电子不断被电源与空穴复合。而基区中价电子不断被电源VBB拉走，形

4、成空穴电流拉走，形成空穴电流IBN，并且基极电，并且基极电流流I B I BN 。n BJT内部的载流子的运动内部的载流子的运动NNPBBVCCVRbRCebcIENEPIIEBI（1）发射区向基区扩散电子（2）电子在基区的扩散和复合通常将基区做得很薄，掺杂浓底很低，使得绝大部分自由电子能扩散到集电结通常将基区做得很薄，掺杂浓底很低，使得绝大部分自由电子能扩散到集电结7因为集电结反偏，有利于收集扩散到集因为集电结反偏，有利于收集扩散到集电区边缘的电子，形成电流电区边缘的电子，形成电流ICN ，其值基，其值基本上等于集电极电流本上等于集电极电流IC。集电结反偏，有利于集电结内少子漂移集电结反偏，

5、有利于集电结内少子漂移运动，形成漂移电流，记为反向饱和电运动，形成漂移电流，记为反向饱和电流：流：ICBO，该值很小，但受温度影响大该值很小，但受温度影响大NNPBBVCCVRbRCebcIENEPIIEBICNICICBOI（3 3）集电区收集从发射区扩散的电子）集电区收集从发射区扩散的电子1. 发射区重掺杂发射区重掺杂2. 基区必须很薄基区必须很薄3. 集电结的面积应很大集电结的面积应很大4. 工作时工作时:发射结应正向偏置，集电结应反向偏置发射结应正向偏置，集电结应反向偏置小结：小结：8NNPBBVCCVRbRCebcn 三极管的电流分配关系CCNCBOIIIBBNCBOEPBNCBOI

6、IIIIIEENEPENCNBNIIIIIIIENEPIIEBICNICICBOI极电集电流：极电集电流：基极电流：基极电流：发射集电流：发射集电流：可得：可得：ECBIIIIBN92. 2. 电流分配关系电流分配关系发射极注入电流传输到集电极的电流设 ECNII 即根据传输过程可知根据传输过程可知 IC= ICN+ ICBO通常通常 IC ICBOECII 则有 表达了表达了IE转化为转化为ICB的能力。它的能力。它只与管子的结构尺寸和掺杂浓度只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。一般有关，与外加电压无关。一般 = 0.9 0.99 。IE=IB+ IC定义：共基极直流电放大系数

7、：ECBOEIIIIC10将三极管共射极电流放大能力，定义为直流电流放大系数直流电流放大系数：CNCCBOBNBCBOIIIIII整理可得：(1)CBCBOIII定义集-射集之间的穿透电流ICEO，令：，令：(1)CEOCBOIICBCEOIII可得：CCBBIIII一般情况下，穿透电流远小于IC，可得电流放大系数： IEICIB，其中，其中，IE和和IC要远大于要远大于IB，在分析计算中，一般可令在分析计算中，一般可令IE IC11EBC(1)I =I + ICBEBIIII由：由：CCNCBOCNEEEEE(1) I = I+ I()()()1CBCBOBCBOBCBOECCBOECNII

8、IIIIIIIIIIIIIIII共基极放大电路共基极放大电路4. 4. 放大作用举例放大作用举例若若 vI = 20mV电压放大倍数电压放大倍数4920mVV98. 0IO vvvA使使 iE = -1 mA，则则 iC = iE = -0.98 mA， vO = - iC RL = 0.98 V，当 = 0.98 时，时，132.1.3 晶体管的伏安特性曲线（共发射极接法）晶体管的伏安特性曲线（共发射极接法）输入特性曲线输入特性曲线 iB=f(uBE) uCE=常数常数+i-uBE+-uBTCE+Ci0.40.2i(V)(uA)BE80400.80.6Bu=0VuCE 1VCEu（2）uCE

9、 1V再增加时，曲线右移很不明显（电子数量一定，增大电压，再增加时，曲线右移很不明显（电子数量一定，增大电压，iB无明无明显变化，此时，输入特性曲线基本重合）显变化，此时，输入特性曲线基本重合）。（1）与）与uCE=0V相比，当相比，当uCE=1V时，时， 集电结放加反向电压，其收集电子能力加集电结放加反向电压，其收集电子能力加强，所以基区复合减少，强，所以基区复合减少， 当当uBE 一定时，一定时，iB 减小。特性曲线将向右移动。减小。特性曲线将向右移动。 三极管V-A特性曲线用于表示各极电压和电流之间关系，反映了三极管的性能，是分析放大电路的重要依据。包括：输入特性和输出特性。死区电压死区

10、电压硅硅 0.5V锗锗 0.1V导通压降导通压降硅硅 0.7V锗锗 0.3V=1VuCE14输出特性曲线输出特性曲线 iC=f(uCE) iB=常数常数输出特性曲线：输出特性曲线：现以iB=60uA一条加以说明。 （1）当）当uCE=0 V时，因集电极无收集电子作用，时，因集电极无收集电子作用，iC=0。（2） uCE Ic ，Ic受受uCE影响较大。影响较大。 （3） 当当uCE 1V后，收集电子后，收集电子的能力足够强。这时，发射到的能力足够强。这时，发射到基区的电子绝大部分都被集电基区的电子绝大部分都被集电极收集，形成极收集，形成iC。所以。所以uCE再增再增加，加，iC基本保持不变。基

11、本保持不变。同理，可作出同理，可作出i iB B= =其他值的曲线。其他值的曲线。 iCCE(V)(mA)=60uAIBu=0BBII=20uABI=40uAB=80uAI=100uAIB15n 输出特性曲线可以分为三个工作区域输出特性曲线可以分为三个工作区域: :饱和区饱和区iC受uCE显著控制的区域，该区域内uCE0.7 V。 此时发射结正偏，集电结也正偏。截止区截止区iC接近零的区域，相当iB=0的曲线的下方。 此时，发射结反偏，集电结反偏。放大区放大区 曲线基本平行等距。此时，发射结正偏，集电结反偏。该区中有：BCII iCIBIB=0uCE(V)(mA)=20uABI=40uABI=