华科模电ch半导体三极管放大电路基础

华科模电ch半导体三极管放大电路基础第1页/共34页本章主要内容基本元件——三极管三极管的工作原理三极管三个电极电流分配关系基本概念静态工作点不同组态放大电路基本电路共射极放大电路（固定偏流、分压式）基本方法图解法小型号模型分析法第2页/共34页4.1半导体三极管4.1.1BJT的结构简介4.1.2放大状态下BJT的工作原理4.1.3BJT的V－I特性曲线4.1.4BJT的主要参数4.1.5温度对BJT参数及特性的影响第3页/共34页4.1.1BJT的结构简介(a)小功率管(b)小功率管(c)大功率管(d)中功率管第4页/共34页NNPB基极BaseE发射极EmitterC集电极CollectorNPN型PNP基极B集电极C发射极EPNP型发射区基区集电区4.1.1BJT的结构简介发射结Je集电结JcBECIBIEICBECIBIEIC

1、结构和符号：第5页/共34页NNPB基极BaseC集电极Collector发射区基区集电区E发射极Emitter面积较大较薄，掺杂浓度低掺杂浓度较高收集载流子(电子)发射载流子(电子)复合部分电子控制传输比例4.1.1BJT的结构简介2、结构特点：第6页/共34页NNPB基极BaseC集电极Collector发射区基区集电区E发射极Emitter收集载流子(电子)发射载流子(电子)复合部分电子控制传输比例4.1.2放大状态下BJT的工作原理1、实现条件：内部条件外部条件发射区掺杂浓度很高集电区面积很大，掺杂浓度低于发射区基区很薄，掺杂浓度最低Je正偏Jc反偏Je正偏Jc反偏第7页/共34页BECNNPEBRBECIE基区空穴向发射区的扩散形成电流IEPIBN进入P区的电子少部分与基区的空穴复合，形成电流IBN

，多数扩散到集电结。发射结正偏，发射区电子不断向基区扩散，形成发射极电流IEN。2.内部载流子的传输过程（以NPN为例）4.1.2放大状态下BJT的工作原理第8页/共34页BECNNPVEERBVCCIE集电结反偏，有少子形成的反向电流ICBO。ICBOIC=ICN+ICBOICNIBNICN从基区扩散来的电子作为基区的少子，漂移进入集电结而被收集，形成ICN。2.内部载流子的传输过程（以NPN为例）4.1.2放大状态下BJT的工作原理第9页/共34页IBBECNNPVEERBVCCIEICBOICNIC=ICN+ICBO

ICNIBNIE=IB+IC2.内部载流子的传输过程（以NPN为例）4.1.2放大状态下BJT的工作原理第10页/共34页

以上看出，三极管内有两种载流子(自由电子和空穴)参与导电，故称为双极型三极管。或BJT(BipolarJunctionTransistor)。

总结:4.1.2放大状态下BJT的工作原理第11页/共34页3.电流分配关系根据传输过程可知IC=ICN+ICBOICN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

=0.90.99IE=IB+ICBECNNPVEERBVCCIEICBOICNIBN

4.1.2放大状态下BJT的工作原理第12页/共34页

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，与外加电压无关。一般

>>1。根据IE=IB+ICIC=ICN+ICBO且令ICEO=(1+)ICBO（穿透电流）3.电流分配关系4.1.2放大状态下BJT的工作原理第13页/共34页4.三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4.1.2放大状态下BJT的工作原理第14页/共34页RLecb1k

共基极放大电路5.放大作用若vI=20mV则电压放大倍数VEEVCCVEBIBIEIC+-vI+vEBvO+-+iC+iE+iBiE=-1mA，iC=iE

=-0.98mA，vO=-iC•

RL

=0.98V，=0.98？动态输入电阻太小，怎么办？第15页/共34页+-bceRL1kVBBVCCVBEIBIEIC+-vI+vBEvO+-+iC+iE+iB5.放大作用共射极放大电路外部条件发射结正偏？极电结反偏？VBC=VBE-VCE<0?即VBE<VCEvI=20mV

设若则iB=20uA=0.98使vO=-iC•

RL=-0.98V，第16页/共34页

综上所述，三极管的放大作用，主要是依靠它的发射极电流能够通过基区传输，然后到达集电极而实现的。实现这一传输过程的两个条件是：（1）内部条件：发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，且基区很薄。（2）外部条件：发射结正向偏置，集电结反向偏置。三极管的放大作用是由电流控制的。4.1.2放大状态下BJT的工作原理第17页/共34页4.1BJT1.既然BJT具有两个PN结，可否用两个二极管相联以构成一只BJT，试说明其理由。？思考题2.能否将BJT的e、c两个电极交换使用，为什么？3.为什么说BJT是电流控制器件？end第18页/共34页VCE1VIB(A)VBE(V)204060800.40.8VCE=0VVCE=0.5V

iB=f(vBE)

vCE=const1.输入特性曲线4.1.3

BJT的V－I特性曲线（以共射极放大电路为例）当vCE=0V时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。当vCE≥1V时，vCB=vCE-vBE>0，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vBE下IB减小，特性曲线右移。

第19页/共34页输入特性曲线的三个部分①死区

②非线性区③线性区

1.输入特性曲线导通压降：硅管VBE0.6~0.7V,锗管VBE0.2~0.3V。

死区电压，硅管0.5V，锗管0.1V。4.1.3

BJT的V－I特性曲线第20页/共34页二、输出特性IC(mA)1234VCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此区域满足IC=IB称为线性区（放大区）当VCE大于一定的数值，IC只与IB有关，IC=IB。iC=f(vCE)

iB=const4.1.3

BJT的V－I特性曲线第21页/共34页IC(mA)1234VCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此区域中VCEVBE,集电结正偏，IB>IC，VCE<0.7V称为饱和区。二、输出特性4.1.3

BJT的V－I特性曲线第22页/共34页IC(mA)1234VCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此区域中:IB=0,IC=ICEO,VBE<死区电压，称为截止区。二、输出特性4.1.3

BJT的V－I特性曲线第23页/共34页输出特性曲线的三个区域:饱和区：iC明显受vCE控制的区域，该区域内，一般vCE＜0.7V(硅管)IB>IC

。此时，发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很小。截止区：iC接近零的区域，相当iB=0的曲线的下方。此时，vBE小于死区电压。放大区：iC平行于vCE轴的区域，曲线基本平行等距。此时，发射结正偏，集电结反偏。IC=IB,且

iC=

iB二、输出特性4.1.3

BJT的V－I特性曲线第24页/共34页4.1.4BJT的主要参数1.电流放大系数(2)共发射极交流电流放大系数(1)共发射极直流电流放大系数(3)共基极直流电流放大系数(4)共基射极交流电流放大系数α2.极间反向电流(1)集电极基极间反向饱和电流ICBO

(2)集电极发射极间的反向饱和电流ICEO3.极限参数(1)集电极最大允许电流ICM(2)集电极最大允许功率损耗PCM(3)反向击穿电压第25页/共34页(1)共发射极直流电流放大系数

=（IC－ICEO）/IB≈IC/IBvCE=const1.电流放大系数4.1.4BJT的主要参数(2)共发射极交流电流放大系数

=IC/IBvCE=const第26页/共34页(3)共基极直流电流放大系数

=（IC－ICBO）/IE≈IC/IE

(4)共基极交流电流放大系数α

α=IC/IEvCB=const

当ICBO和ICEO很小时，≈、≈，可以不加区分。1.电流放大系数4.1.4BJT的主要参数第27页/共34页

2.极间反向电流 (1)集电极基极间反向饱和电流ICBO

发射极开路时，集电结的反向饱和电流。

4.1.4BJT的主要参数第28页/共34页BECNNPICBOICEO=

IBE+ICBO

=(1+)ICBOIBEIBEICBO进入N区，形成IBE。根据放大关系，由于IBE的存在，必有电流IBE。集电结反偏有ICBOICEO受温度影响很大，当温度上升时，ICEO增加很快，所以IC也相应增加。三极管的温度特性较差。

(2)集电极发射极间的反向饱和电流ICEO

2.极间反向电流4.1.4BJT的主要参数第29页/共34页(1)集电极最大允许电流ICM(2)集电极最大允许功率损耗PCM

PCM=ICVCE

3.极限参数4.1.4BJT的主要参数(3)反向击穿电压

V(BR)CBO——发射极开路时的集电结反向击穿电压。V(BR)EBO——集电极开路时发射结的反向击穿电压。

V(BR)CEO——基极开路时集电极和发射极间的击穿电压。几个