第一章三极管基础ppt课件

1、 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(Jc) 基极，用B或b表示Base） 发射极，用E或e表示Emitter）；集电极，用集电极，用C或或c表示表示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）1.4 半导体三极管半导体三极管BJT）1.4 半导体三极管半导体三极管BJT） 发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

2、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：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

3、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)。 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。普通 = 0.90.99ECII 则有则有发发射射极极注注入入电电流流传传输输到到集集电电极极的的电电流流设设 载流子的传输过程IE=IB+ IC根据传输过程可知3. 放大作用放大作用RLecb1k 图 03.1.05 共基极放大电路假设vI = 20mV 使当那么电压放大倍数4920mVV98. 0IOV vvAVEEVCCVEBIBIEIC+-v

4、I+vEBvO+-+iC+iE+iBiE = 1 mA，iC = iE = 0.98 mA，vO =iC RL = 0.98 V， = 0.98 时，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，发射极作为公共电极，用CE表示；BJT的三种组态共射放大共射放大+-bceRL1k共射极放大电路VBBVCCVBEIBIEIC+-vI+vBEvO+-+iC+iE+iB vI = 20mV 设设假假设设那那么么电压放大倍数电压放大倍数4920mVV98. 0IOVvvA iB = 20 uA vO = - i

5、C RL = -0.98 V， = 0.98mA98. 01BBCiii使使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。1.4.2 BJT的放大系数的放大系数 (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 = =（ICICICEOICEO）/IBIC / IB /IBIC / IB vCE=constvCE=const1. 电流放大系数电流放大系数 (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/IBvCE=const1.4.2

6、BJT的放大系数的放大系数 1. 电流放大系数电流放大系数 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 BCIIBCIIBEII) 1( BCiiCiBi 1.4.2 1.4.2三极管的电流放大倍数三

7、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 ECIIECii11 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，它只与管子的结构尺为电流放大系数，它只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。普通寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。普通 = 0

8、.9 0.99 是另一个电流放大系数，同样，它也只是另一个电流放大系数，同样，它也只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，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。普通压无关。普通 1 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 三极管处于放大三极管处于放大VCC大于大于VBB，并且发射结正向偏置、，并且发射结正向偏置、集电结反向偏置。此时称放大状态。集电结反向偏置。此时称放大状态。 2. 饱和状态饱和状态 VCC小于小于VBB，并且发射结和集电结都是正向偏置。，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，形成涌入到基区

9、的电子中只有极少部分与空穴复合，形成基极电流基极电流IB，绝大部分扩散到基区的电子堆积在发射，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，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，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饱和状态。极管处于饱和状态。 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小于发射结的开启电压，则发

10、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。管处于截止状态。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+-bce共射极放大电路VBBVCCvBEiCiB+-vCE iB=f(vBE) vCE=

11、const(2) 当当vCE1V时，时， vCB= vCE - vBE0，集电结已进入反偏状态，开始，集电结已进入反偏状态，开始收收 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 = 0VvCE 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区死区非线性区非线性区

12、线性区线性区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控制的区域，该区域内，控制的区域，该区域内，一般一般vCE0.7V(硅管硅管)。此时，发射结正偏，集此时，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

13、平行于平行于vCE轴轴的区域，曲线基本平行等的区域，曲线基本平行等距。此时，发射结正偏，距。此时，发射结正偏，集电结反偏。集电结反偏。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共射直流电流放大倍数数 2. 共基直流电流放大倍共基直流电流放大倍数数 BCIIECII(二二). 交流参数交流参数共射交流电流放大倍数共射交流电流放大倍数 共基交流电流放大倍数共基交流电流放大倍数特征频率特征频率 0ouBCii0ouECiiTf1.5 1.5 三极管的共射特性曲线及主要

14、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、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。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。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，电流放大倍数在相当大的范围内，电流放大倍数值基本不变，但当值基本不变，但当IC的数值大到一定程度时的数值大到一定程度时值将减小。使值将减

15、小。使值明显减小的值明显减小的IC即为即为ICM。通常，当三极管的。通常，当三极管的IC大于大于ICM时，三极管不时，三极管不一定损坏，但一定损坏，但值明显下降。值明显下降。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。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

16、中有关符号的约定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）习惯画法 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Vi=0Vi=Vsint3.2 共射极放大电路3. 简单工作原理简单工作原理 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. 放大电路的静态和动态放大电路的静态和动态交流通路 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TVBBCbRcRb