极管基础课件

1、极管基础课件 半导体三极管的结构示意图如图所示。它有两种类半导体三极管的结构示意图如图所示。它有两种类 型型:NPN型和型和PNP型。型。 两种类型的三极管两种类型的三极管 发射结发射结(Je) 集电结集电结(Jc) 基极基极，用B或b表示（Base） 发射极发射极，用E或e 表示（Emitter）； 集电极集电极，用C或c 表示（Collector）。 发射区发射区 集电区集电区 基区基区 三极管符号三极管符号 1.4 半导体三极管（半导体三极管（BJT） 极管基础课件 1.4 半导体三极管（半导体三极管（BJT） 极管基础课件 1.4 半导体三极管（半导体三极管（BJT） 极管基础课件 发

2、射区的掺杂浓度最高；发射区的掺杂浓度最高； 集电区掺杂浓度低于发射区，且面积大；集电区掺杂浓度低于发射区，且面积大； 基区很薄，一般在几个微米至几十个微米，且基区很薄，一般在几个微米至几十个微米，且 掺杂浓度最低。掺杂浓度最低。 管芯结构剖面图管芯结构剖面图 结构特点：结构特点： 极管基础课件 1.4.1 BJT的电流分配与放大原理的电流分配与放大原理 1. 内部载流子的传输过程 三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，通 过载流子传输体现出来的。 外部条件：发射结正偏，集电结反偏。 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 （以NPN为例） 载流子的传输过程 极管基础

3、课件 极管基础课件 1.4.3 BJT的电流分配与放大原理的电流分配与放大原理 以上看出，三极管内有两种载流子以上看出，三极管内有两种载流子 (自由电子和空穴自由电子和空穴)参与导电，故称为双参与导电，故称为双 极型三极管。或极型三极管。或BJT (Bipolar Junction Transistor)。 极管基础课件 2. 电流分配关系电流分配关系 为电流放大系数，它 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 = 0.90.99 E C I I 则有则有 发射极注入电流发射极注入电流 传输到集电极的电流传输到集电极的电流 设设 载流子的传输过程 IE=IB+ IC根据传输

4、过程可知 极管基础课件 3. 放大作用放大作用 RL ec b 1k 图 03.1.05 共基极放大电路 若 vI = 20mV 使当 则 电压放大倍数49 20mV V98. 0 I O V v v A VEE VCC VEB IB IEIC + - vI +vEB vO + - +iC+iE +iB iE = 1 mA， iC = iE = 0.98 mA， vO =iC RL = 0.98 V， = 0.98 时， 极管基础课件 4. 三极管的三种组态三极管的三种组态 共集电极接法，集电极作为公共电极，用CC表示; 共基极接法，基极作为公共电极，用CB表示。 共发射极接法，发射极作为公共

5、电极，用CE表示； BJT的三种组态 极管基础课件 共射放大共射放大 + - b c e RL 1k 共射极放大电路 VBB VCC VBE IB IE IC + - vI +vBE vO + - +iC +iE +iB vI = 20mV 设设 若若 则则 电压放大倍数电压放大倍数49 20mV V98. 0 I O V v v A iB = 20 uA vO = - iC RL = -0.98 V， = 0.98 mA98. 0 1 B BC i ii 使使 极管基础课件 1.4 1.4 半导体三极管半导体三极管 三极管的电流放大表现为小的基极电流变化，引起三极管的电流放大表现为小的基极电

6、流变化，引起 较大的集电极电流变化。较大的集电极电流变化。 极管基础课件 1.4.2 BJT的的放大系数放大系数 ( (1)1)共发射极直流电流放大系数共发射极直流电流放大系数 =（ICICEO）/IBIC / IB vCE=const 1. 电流放大系数电流放大系数 极管基础课件 (2) 共发射极交流电流放大系数共发射极交流电流放大系数 = IC/ IB vCE=const 1.4.2 BJT的的放大系数放大系数 1. 电流放大系数电流放大系数 极管基础课件 1.4.2 1.4.2三极管的电流放大倍数三极管的电流放大倍数 集电极直流电流集电极直流电流IC与基极直流电流与基极直流电流IB之比称

7、为共射直之比称为共射直 流电流放大倍数，用流电流放大倍数，用 表示表示 由电路分析中相关定律得到由电路分析中相关定律得到 、发射极直流电、发射极直流电 流流 集电极交流电流集电极交流电流 与基极交流电流与基极交流电流 之比称为共射交之比称为共射交 流电流放大倍数，用流电流放大倍数，用 表示表示 一般情况下一般情况下 B C I I BC II BE II) 1( B C i i C i B i 极管基础课件 1.4.2 1.4.2三极管的电流放大倍数三极管的电流放大倍数 当以发射极直流电流当以发射极直流电流IE作为输入电流，以集电极直流作为输入电流，以集电极直流 电流电流IC作为输出电流时，作

8、为输出电流时，IC与与IE之比称为共基直流电之比称为共基直流电 流放大倍数，用流放大倍数，用 表示表示 共基交流电流放大倍数定义为共基交流电流放大倍数定义为 同样，一般情况下同样，一般情况下 和和 的关系为的关系为 或或 E C I I E C i i 1 1 极管基础课件 1.4.2 1.4.2三极管的电流放大倍数三极管的电流放大倍数 为电流放大系数，为电流放大系数，它只与管子的结构尺它只与管子的结构尺 寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。一般。一般 = 0.9 0.99 是另一个电流放大系数，是另一个电流放大系数，同样，它也只同样，它也只 与管子的结构尺寸和掺

9、杂浓度有关，与外加电与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电 压无关。压无关。一般一般 1 极管基础课件 1.4.4 1.4.4三极管的工作状态三极管的工作状态 1. 放大状态放大状态 三极管处于放大VCC大于VBB，并且发射结正向偏置、集电结反 向偏置。此时称放大状态。 2. 饱和状态饱和状态 VCC小于VBB，并且发射结和集电结都是正向偏置。涌入到基区 的电子中只有极少部分与空穴复合，形成基极电流IB，绝大部 分扩散到基区的电子堆积在发射结和集电结附近，使发射结和 集电结上的势垒加宽，阻止了发射区和集电区的自由电子进一 步扩散到基区，由此可见，此时三极管没有放大能力。此种状 态称三极管处于

10、饱和状态。 极管基础课件 1.4.4 1.4.4三极管的工作状态三极管的工作状态 3. 截止状态截止状态 VBB小于发射结的开启电压，则发射结处于零偏置或反偏置， 集电结反向偏置。由于外加电压没有达到发射结的开启电压， 使发射区的自由电子不能越过发射结达到基区，不能形成电流， 从而发射极、集电极和基极的电流都很小，也就谈不上放大了。 此时称三极管处于截止状态。 极管基础课件 1.5 1.5 三极管的共射特性曲线及主要参数三极管的共射特性曲线及主要参数 vCE = 0V + - b c e 共射极放大电路 VBB VCC vBE iC iB+ - vCE iB=f(vBE) vCE=const

11、(2) 当当vCE1V时，时， vCB= vCE - - vBE0，集电结已进入反偏状态，开始收，集电结已进入反偏状态，开始收 集电子，基区复合减少，同样的集电子，基区复合减少，同样的vBE下下 IB减小，特性曲线右移。减小，特性曲线右移。 vCE = 0V vCE 1V (1) 当当vCE=0V时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。 1. 5.1 输入特性曲线输入特性曲线 极管基础课件 1.5 1.5 三极管的共射特性曲线及主要参数三极管的共射特性曲线及主要参数 1. 5.1 输入特性曲线输入特性曲线 (3) 输入特性曲线的三个部分输入特性曲线的三个部分 死

12、区死区 非线性区非线性区 线性区线性区 极管基础课件 1.5 1.5 三极管的共射特性曲线及主要参数三极管的共射特性曲线及主要参数 1.5.2. 输出特性曲线输出特性曲线 饱和区：饱和区：iC明显受明显受vCE控控 制的区域，该区域内，制的区域，该区域内， 一般一般vCE0.7V(硅管硅管)。 此时，此时，发射结正偏，集发射结正偏，集 电结正偏或反偏电压很电结正偏或反偏电压很 小。小。 iC=f(vCE) iB=const 输出特性曲线的三个区域输出特性曲线的三个区域: 截止区：截止区：iC接近零的接近零的 区域，相当区域，相当iB=0的曲的曲 线的下方。此时，线的下方。此时， vBE小于死区

13、电压，小于死区电压， 集电结反偏。集电结反偏。 放大区：放大区：iC平行于平行于vCE轴的轴的 区域，曲线基本平行等距。区域，曲线基本平行等距。 此时，此时，发射结正偏，集电发射结正偏，集电 结反偏。结反偏。 极管基础课件 1.5 1.5 三极管的共射特性曲线及主要参数三极管的共射特性曲线及主要参数 1.5.3. 三极管的主要参数三极管的主要参数 (一一). 直流参数直流参数 1. 共射直流电流放大倍 数 2. 共基直流电流放大倍 数 B C I I E C I I (二二). 交流参数交流参数 共射交流电流放大倍 数 共基交流电流放大倍 数 1. 特征频率 0 o u B C i i 0 o

14、 u E C i i T f 极管基础课件 1.5 1.5 三极管的共射特性曲线及主要参数三极管的共射特性曲线及主要参数 1.5.3. 三极管的主要参数三极管的主要参数 (三三). 极限参数极限参数 为了使三极管能够安全的工作，极限参数给出了对它的电压、 电流和功率损耗的限制值。 1. 最大集电极耗散功率最大集电极耗散功率PCM PCM是在一定条件下，三极管允许的最大功耗。 2. 最大集电极电流最大集电极电流ICM IC在相当大的范围内，电流放大倍数值基本不变，但当IC的 数值大到一定程度时值将减小。使值明显减小的IC即为 ICM。通常，当三极管的IC大于ICM时，三极管不一定损坏， 但值明显

15、下降。 极管基础课件 1.5 1.5 三极管的共射特性曲线及主要参数三极管的共射特性曲线及主要参数 1.5.3. 三极管的主要参数三极管的主要参数 此外，由于半导体材料的热敏性，三极管的参数几 乎都与温度有关。对于电子电路，如果不能很好地解决 温度稳定性问题，将不能使其实用，因此在设计和制作 电子电路过程中，还应考虑温度对三极管参数的影响。 极管基础课件 1.6 共射极放大电路 电路组成 简化电路及习惯画法 简单工作原理 放大电路的静态和动态 直流通路和交流通路 书中有关符号的约定 极管基础课件 1.6 共射极放大电路 输入回路（基极回路）输出回路（集电极回路） 极管基础课件 极管基础课件 习

16、惯画法 共射极基本放大电路 3.2 共 射极放 大电路 2. 简化电路及习惯画法简化电路及习惯画法 极管基础课件 Vi=0Vi=Vsint 3.2 共 射极放 大电路 3. 简单工作原理简单工作原理 极管基础课件 静态：输入信号为零（vi= 0 或 ii= 0）时， 放大电路的工作状态，也称直流工作状态。 动态：输入信号不为零时，放大电路的工作 状态，也称交流工作状态。 电路处于静态时，三极管个电极的电压、电 流在特性曲线上确定为一点，称为静态工作点， 常称为Q点。一般用IB、 IC、和VCE （或IBQ、ICQ、 和VCEQ ）表示。 3.2 共 射极放 大电路4. 放大电路的放大电路的静态和动态静态和动态 极管基础课件 交流通路 直流通路 耦合电容：通交流、隔直 流 直流电源：内阻为零 直流电源和耦合电容对 交流相当于短路 共射极放大电路 3.2 共 射极放 大电路 5. 直流通路和交流通路直流通路和交流通路 极管基础课件 T VBB Cb Rc Rb (a) T VCC Cb1 Rc Cb2 (b) (c) T -VCC Cb1 Rc