第7讲-BJT工作原理与VI特性曲线-课件

模拟电子技术AnalogElectronicTechnology2020/10/284双极结型三极管及放大电路基础4.1BJT4.3放大电路的分析方法4.4放大电路静态工作点的稳定问题4.5共集电极放大电路和共基极放大电路4.2基本共射极放大电路4.6组合放大电路*4.7放大电路的频率响应*2020/10/28精品资料4.1半导体三极管BJT4.1.1BJT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2020/10/284.1.1BJT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2020/10/284.1.1BJT结构简介1.三极管的构造核心：一块有两个相互联系的PN结单晶；示意图如下:2020/10/284.1.1BJT结构简介2.NPN型ecb符号集电区集电结基区发射结发射区集电极c基极b发射极eNNP箭头方向指示了发射结正向偏置情况下的电流的方向2020/10/284.1.1BJT结构简介3.PNP型集电区集电结基区发射结发射区集电极c发射极e基极b

cbe符号NNPPN

cbe

ebc2020/10/28•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；•基区很薄，一般在1～2微米，且掺杂浓度最低。结构特点：内部条件4.1.2放大状态下BJT的工作原理管芯结构剖面图++2020/10/28外部条件：发射结正偏，集电结反偏放大状态下BJT中载流子的传输过程三极管内有两种载流子(自由电子和空穴)都参与导电，故称为双极型三极管BJT。4.1.2放大状态下BJT的工作原理2020/10/28发射结正偏，集电结反偏IE=IB+IC外部条件：4.1.2放大状态下BJT的工作原理2020/10/28电流分配关系基极电流传输系数：集电极电流放大系数：

和与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关。一般

=0.90.99，

>>1（10-200）。查器件手册或测量。是所加信号频率的函数，信号频率高到一定程度时，

不但数值下降，且产生相移，使数值下降到1的信号频率称为特征频率fT。电流控制器件2020/10/28共基极放大电路放大作用若vI=20mV电压放大倍数使iE=-1mA，则iC=iE=-0.98mA，vO=-iC•

RL=0.98V，当=0.98时，2020/10/28两个条件（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。思考1：可否用两个二极管相连构成一个三极管？思考2：可否将e和c交换使用思考3：外部条件对PNP管和NPN管各如何实现？综上所述，三极管的放大作用，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。IE=IB+ICIC=βIBIC=αIE一组公式小结ecbNPN

cbeNPP2020/10/28三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的三种组态无论哪种连接方式，要使BJT有放大作用，都必须保证发射结正偏，集电结反偏。2020/10/284.1.3BJT的V-I特性曲线

iB=f(vBE)

vCE=const(2)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。(1)当vCE=0V时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。1.输入特性曲线（以共射极放大电路为例）共射极连接工作在放大状态的条件：vCE≥1V2020/10/28饱和区：特征－IC明显受VCE控制该区域内，IC和IB不服从β倍关系。此时发射结正偏，集电结正偏。截止区：特征－IC接近零该区域相当IB=0的曲线下方。此时，发射结反偏或正偏电压很小，集电结反偏。放大区：特征－IC平行于VCE轴该区域内，曲线基本平行等距。此时，发射结正偏，集电结反偏。2.输出特性曲线4.1.3BJT的V-I特性曲线iC=f(vCE)

iB=const2020/10/28共射极连接对于小功率管：放大：发射结正偏，集电结反偏饱和：发射结正偏，集电结正偏截止：发射结反偏，集电结反偏倒置：发射结反偏，集电结正偏小结临界饱和（虚线）临界放大P1874.3.12020/10/28

测量某硅BJT各电极对地的电压值如下，试判别管子工作在什么区域。(1)VC＝6VVB＝0.7VVE＝0VVBE＝0.7VVCB＝5.3V放大区域

(2)VC＝6VVB＝2VVE＝1.3VVBE＝0.7VVCB＝4V放大区域

(3)VC＝6VVB＝6VVE＝5.4VVBE＝0.6VVCB＝0V饱和区域

VBE＝0.4VVCB＝2V截止区域

(4)VC＝6VVB＝4VVE＝3.6V(5)VC＝3.6VVB＝4VVE＝3.4VVBE＝0.6VVCB＝-0.4V饱和区域

练习：P1874.2.32020/10/28NpN放大：发射结正偏，集电结反偏IE=IB+IC恒流源共基极连接时的V-I特性曲线2020/10/281.电流放大系数4.1.4BJT的主要参数与iC的关系曲线

2020/10/28

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2020/10/28

(2)集电极发射极间的反向饱和电流ICEO

ICEO=（1+）ICBO

4.1.4BJT的主要参数

2.极间反向电流2020/10/28(1)集电极最大允许电流ICM3.极限参数4.1.4BJT的主要参数当iC过大时，β值将下降。β值下降到一定的iC即为ICM。当工作电流iC大于ICM时，BJT不一定会烧坏，但β值将过小，放大能力太差。2020/10/284.1.4BJT的主要参数(2)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。（20Ｖ～120Ｖ）V(BR)EBO——集电极开路时发射结的反 向击穿电压。（大约7Ｖ）

V(BR)CEO——基极开路时集电极和发射极间的击穿电压。（大约V(BR)CBO的60%）几个击穿电压有如下关系

V(BR)CBO＞V(BR)CEO＞V(BR)EBO3.极限参数2020/10/28(3)集电极最大允许功率损耗PCMPC=ICVCE

3.极限参数4.1.4BJT的主要参数BJT内的两个PN结都会消耗功率，其大小分别等于流过结的电流与结上电压降的乘积。一般情况下，集电结上的电压降远大于发射结上的电压降，于是：为了使BJT能安全工作，在应用中必须使它的集电极工作电流小于ICM，集电极－发射极间电压小于V(BR)CEO,集电极耗散功率小于PCM。2020/10/28PC=ICVCE

某BJT的极限参数ICM=100ｍＡ,PCM=150ｍW,V(BR)CEO=30V,若它的工作电压VCE=10V,则工作电流IC不得超过多大？若工作电流IC=1ｍＡ,则工作电压的极限值应为多少？

IC<ICMVCE<V(BR)CEOPC<PCM练习：P1864.1.3当VCE=10V,则：IC<15ｍＡ当IC=1mA,则：VCE<30V2020/10/284.1.5温度对BJT参数及特性的影响(1)温度对ICBO的影响温度每升高10℃，ICBO约增加一倍。(2)温度对的影响温度每升高1℃，值约增大0.5%~1%。

(3)温度对反向击穿电压V(BR)CBO、V(BR)CEO的影响温度升高时，V(BR)CBO和V(BR)CEO都会有所提高。

2.温度对BJT特性曲线的影响1.温度对BJT参数的影响温度升高使IC增加2020/10/28如何判断三极管的三个电极方法一：看、读2020/10/28如何判断三极管的三个电极方法二：数字万用表hFE三极管档位判断类型和各个引脚，如果插入正确，显示β值，否则无显示值。2020/10/28①用指针式万用表判断基极b和三极管的类型:将万用表欧姆挡置"R×100"或"R×lk"处,先假设三极管的某极为"基极",并把黑表笔接在假设的基极上,将红表笔先后接在其余两个极上,如果两次测得的电阻值都很小(或约为几百欧至几千欧),则假设的基极是正确的,且被测三极管为NPN型管；同上,如果两次测得的电阻值都很大(约为几千欧至几十千欧),则假设的基极是正确的,且被测三极管为PNP型管。如果两次测得的电阻值是一大一小,则原来假设的基极是错误的,这时必须重新假设另一电极为"基极"，再重复上述测试。如何判断三极管的三个电极方法三：模拟万用表测量2020/10/28②判断集电极c和发射极e:仍将指针式万用表欧姆挡置“R×100”或“R×1k”处,以