模电杨霓清PPT课件

2.1晶体管2.2放大器电路基础2.3放大器电路分析方法2.4静态工作点稳定电路2.5放大器电路三种配置2.6多级放大器级联2.7场效应晶体管及其放大器电路，第2章半导体放大器器件及其基本放大器电路，第2章，本章重点介绍：1、晶体管工作原理及电流分布关系；2.场效应晶体管的工作原理和伏安特性；3.晶体管的DC模型及工作状态分析：4.放大器静态工作点分析(图解法和近似估算法)；5.晶体管和场效应晶体管的交流小信号模型；6.三种基本结构放大器的性能分析：3.本章难点：1。晶体管工作原理分析；2.场效应晶体管的工作原理分析；3.放大器静态工作点和动态特性的图解分析；3.用等效电路法分析放大器的质量指标。有两种类型的半导体放大器件：双极晶体管和单极场效应晶体管。晶体三极管是一种半导体器件，有两个载流子参与传导。它由两个PN结组成，是一个CCCS器件。场效应三极管是一种VCCS器件，其中只有一个载流子参与传导。5，2.1晶体管，2.1.1晶体管工作原理2.1.2晶体管伏安特性及主要参数2.1.3晶体管DC模型及工作状态分析，6，c集电极，b基极，e发射极，2.1.1晶体管工作原理，分类：按结构：PNP，NPN类型，按材料：硅管，锗管，按功率：大功率管，小功率管，按频率：高频管，低频管，结构：电路符号：NPN，PNP，7。晶体管的内部结构特征：发射极掺杂浓度远高于基极区，基极区很薄，集电极结面积大于发射极面积。晶体管具有放大功能的外部条件是：发射极结的正向偏置和集电极结的反向偏置。晶体管的工作特性是：正控制放大。8，1，处于放大状态的晶体管中内部载流子的转移过程，1，发射极区将电子注入基极区以形成发射极电流，2，电子在基极区扩散的同时复合以形成复合电流，3，集电极区收集扩散的电子以形成集电极电流，图2.1.6处于放大状态的内部载流子的转移过程，9，由以下部分组成，通过发射极结的发射极电流，通过集电极结的电流分布和复合电流，即，和，或，10，2，晶体管的电流分布关系，1，晶体管的三种连接方式(配置)，晶体管的三个电极的电流在发射极结的正向偏置和集电极结的反向偏置条件下不是相互独立的，它们反映基极区中不平衡少数载流子的扩散和复合之间的比例关系；2。晶体管的电流分布关系，11。这种比例关系主要由基区宽度和掺杂浓度等因素决定。为了测量它们之间的比例关系，定义了以下两个电流放大系数。(1)共基极DC电流的放大系数反映了扩散到集电极区的电流与发射极注入的电流之间的关系，即，显然，接近1，一般在0.98以上。它代表晶体管转换成。12，反映了当晶体管连接到公共基极时，由输入电流控制的输出电流的电流分布关系。同时，共发射极DC电流放大因子可以从公式中获得，这意味着对于基极区域中的每个电子化合物，一个电子扩散到集电极。其中：是集电极和发射极之间的反向饱和电流，称为穿透电流。它的价值一般很小，如果忽略它的影响，就能得到，因为甚至更大，所以。14，(3)交流电流放大系数，所以原来的电流关系可以改写为，15。上述电流分布关系表明，无论连接模式如何，在发射极结正向偏置而集电极结反向偏置的情况下，输出电流(or)与输入电流(or)成正比。如果你能试着欺骗这一特性可用于放大微弱的电信号。16，3，晶体管的放大，在相应的作用下会产生，并通过连接到集电极的负载电阻产生电压的变化，因此，它是从信号源的两端到放大器内部的等效电阻。显然，只要合理选择，做出，也就是可以做出，实现放大。17，2.1.2晶体管的伏安特性和主要参数，1。晶体管的伏安特性。伏安特性描述了晶体管每个极的电流和极间电压之间的关系。三种配置(共发射极、共基极和共集电极)可视为两个端口，如图所示。以共发射极电路为例讨论伏安特性曲线，输入量：输出量：18，1，输入特性曲线，与二极管特性曲线相似，但两者有本质区别。原因是晶体管的发射极结和集电极结密切相关。(一)当控制效果较小时，集水区的收集能力较弱，地层较小，因此地层较大。(1)积极特征：19。事实上，小功率管后面的曲线几乎重叠。当其较大时，收集器面积的收集能力较强，并且形成的面积较大并且几乎不随增加而增加，因此它较小。增加，由于基底宽度调制效应，减少，曲线右移，但很小，可以忽略。晶体管是两个并联的PN结。20，在那个时候，在这个时候，在那个时候，根据(b)的控制函数，是导通电压。指数法增加了。21，(2)反向特性，三极管截止，为反向饱和电流。当它继续增加并达到某个值时，发射极结将会击穿。晶体管的击穿电压称为击穿电压。该晶体管具有三个工作区：(1)截止区：其特征在于发射极结和集电极结的反向偏置。在工程分析中，23和2的影响非常小，放大区域的特征在于发射极结的正向偏转和集电极结的反向偏转。晶体管的电流放大。集电极电流在特定时间具有恒定电流特性，因为它几乎是不相关的，即当它在大范围内变化时几乎是恒定的。这个地区几乎完全是由决定的，与无关。它显示了的控制效果，的控制效果，注：基极宽度调制效果，24，晶体管饱和时的管压降称为饱和压降，记为。(3)饱和区：该区域的特征在于发射极结和集电极结的正向偏置。当或时，晶体管达到临界饱和状态，相应点的轨迹称为临界饱和线。那时，它进入了饱和区。25，表明不同的曲线重合，表明晶体管进入饱和区，这是由于集电极结的正偏置，这削弱了集电极结收集电子的能力。当确定时，增加基本上是相同的，并且不受控制。26，3。温度对特性曲线的影响：温度每升高1摄氏度，就会降低2.5毫伏。输入特性曲线？每上升10摄氏度，温度就会翻倍。输出特性曲线？温度每上升1摄氏度，输出特性曲线？晶体管的主要参数，1，电流放大系数，(1)(2)，2，极间反向电流，3，结电容，28，3，极限参数，(1)击穿电压，(2)最大允许集电极电流，以及(3)最大功率损耗与半导体材料、散热条件和环境温度等因素有关。极限参数决定了管道的安全工作区域。见上文。29，2.1.3分析DC模型和晶体管的工作状态，晶体管的DC工作特性：饱和、放大和截止是晶体管的三种不同的工作状态。在实际应用中，晶体管应该根据不同的功能由外部电路偏置到特定的状态。因此，在分析晶体管应用电路时，首先要分析其工作状态，然后再分析DC电路。30，1。晶体管的DC模型，1。静态(DC状态):没有交流的状态当时，晶体管被关断，d c模型(以共发射极电路为例)显示晶体管的b、e和c、e极都开路，因此得到的DC模型就是晶体管关断模型。当发射极结被施加的电压正向导通时，它将流入基极。如果晶体管在放大状态下工作，在C极和E极之间有一个受控的电流源。放大状态下的模型是，当晶体管关闭时，三个电极上的电流都是反向电流，这相当于两极之间的开路。此时，每个电极的电位将主要由外部电路决定。当外加电压使晶体管工作在饱和状态时，在直流和直流之间连接一个恒压源。相应的DC模型有放大模型和饱和模型。晶体管饱和后，三个电极之间的电压非常小，每个电极的电流主要由外部电路决定。如图所示，分析电路的工作状态并找出每个电极的电流和电压是已知的。270 k，6 v，UBB，Rb，RC，UCC，3k，12v，ubb，Rb，RC，UCC，解决方案：放大状态分析，如图(a)所示，ubb使晶体管的发射极结正向偏置，UCC使晶体管的集电极结反向偏置，因此晶体管工作在放大状态，其DC等效电路如图(b)所示。(a)、(b)、(34)因此，从图中，(注意：在分析晶体管电路时，应该首先确定晶体管的工作状态，然后可以选择合适的模型进行分析。例2.2，35确定晶体管的类型和引脚名称，36。当施加外部偏置来反向偏置发射极结时，晶体管工作在截止状态。对晶体管工作状态的分析基于(例如，NPN):如果晶体管的集电极结被反向偏置，则晶体管工作在放大状态。在放大状态下满足的条件；在截止状态下满足的条件；如果发射极结正向偏置并导通()，集电极结正向偏置，晶体管将工作在饱和状态。满足饱和条件；晶体管电路如图所示。已知当输入电压分别为0V、3V和5V时，判断晶体管的工作状态并获得输出电压的值。解决方案：(1)此时，当晶体管关断时，(2)当晶体管处于放大或饱和状态时，如果它被设置为放大状态，则38，因此集电极结被反向偏置，假设它是真的。此时，(3)晶体管处于放大或饱和状态，如果设置为放大状态，则为39，因此管工作在饱和状态。解决方案：因此，从图40中可以看出，由于管道是PNP型，根据上述计算结果，集电器结是反向偏置的，因此可以确定管道工作在放大状态。其中“-”表示实际电流方向与设定的参考方向相反。41、例2.5，测量三极管三个电极对地电位如图所示，尝试判断三极管的工作状态。UB=4.5V，UE=3.8V，UC=8V，用数字电压表测量，试着判断三极管的工作状态。电路如图所示。示例2.6、42和4。晶体管的三个工作区域是什么？每个地区的特点是什么？晶体管由两个背对背的PN结组成，并且具有电流放大功能