电路与模拟电子学 第6章(参考) 三极管

本章主要内容： 1、介绍半导体三极管的结构、工作原理、特性 和主要参数； 2、介绍三极管电路的静态和动态分析基本方法； 3、讨论三种组态、攻放、差动、场效应管、互 补对称等基本单元电路(基本知识、基本分析 方法); 4、多级放大电路应用(集成运放)。

6.1 半导体三极管(BJT)6.1.1 BJT的结构简介

6.1.2 BJT的电流分配与放大原理 6.1.3 BJT的特性曲线 6.1.4 BJT的主要参数

6.1.1 BJT的结构简介半导体三极管的结构示意图如图所示。它有两种类 集电极，用C或c 发射极，用E或e 型:NPN型和PNP型。 表示(Collector)。 集电区 发射区 表示(Emitter);

基区 发射结(Je) 集电结(Jc) 基极，用B或b表示(Base)

三极管符号

两种类型的三极管

结构特点： 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，一般在几个微米至几十个微米，且 掺杂浓度最低。

管芯结构剖面图

end

6.1.2 BJT的电流分配与放大原理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。

1. 内部载流子的传输过程发射区：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

6.1.2 BJT的电流分配与放大原理 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 (Bipolar Junction Transistor)。

2. 电流分配关系根据传输过程可知 IE=IB+ IC IC= InC+ ICBO IB= IB’ - ICBO

传输到集电极的电流 设 发射极注入电流

I nC 即 IE通常 IC >> ICBO

IC 则有 IE 为电流放大系数，与管子的结构尺寸和掺杂 浓度有关一般 = 0.9 0.99载流子的传输过程

2. 电流分配关系

IC 令 IB根据 IE=IB+ IC 可得

IC IE

1

是另一个电流放大系数，同样，它也与管子 的结构尺寸和掺杂浓度有关。一般 >> 1

3. 三极管的三种组态信号源+ Vs – Ii Rs + Vi – 放大电路 + Vo – Io RL

负载

模拟信号的放大

IC IB

是共射电流放大系数， 一般 >> 1

共发射极接法，发射极作为公共电极，用CE表示；

3. 三极管的三种组态信号源+ Vs – Ii Rs + Vi – 放大电路 + Vo – Io RL

负载

IC IE

为共基电流放大系 数，一般 = 0.9 0.99

共基极接法，基极作为公共电极，用CB表示。

3. 三极管的三种组态信号源+ Vs – Ii Rs + Vi – 放大电路 + Vo – Io RL

负载

IE=IB(1+β)共集电极接法，集电极作为公共电极，用CC表示;

3. 三极管的三种组态

BJT的三种组态

共发射极接法，发射极作为公共电极，用CE表示； 共基极接

法，基极作为公共电极，用CB表示。 共集电极接法，集电极作为公共电极，用CC表示;

4. 放大作用IE + iE e b IB + iB c IC + iC + vO RL 1k

VEB + vEB+ vI -

VEE VCC 图 03.1.05 共基极放大电路

若 vI = 20mV 使 iE = -1 mA,

当 = 0.98 时，

则 iC = iE = -0.98 mA, vO = - iC RL = 0.98 V,

电压放大倍数

AV

vO 0.98V 49 vI 20mV

4. 放大作用若 vI = 20mV 使 iB = 20 uA 设 = 0.98+ vI IB + iB b + VBE + vBE e -

IC + iC c RL1k

+ vO VCC

则 i C i B

i B 1 0.98mA

VBB

IE + iE

共射极放大电路 图 03.1.06 共射极放大电路

vO = - iC RL = -0.98 V, 电压放大倍数

结论：共射放大电路既有电流放大能力又有电压放大能力。

vO 0.98V AV 49 vI 20mV

6.1.2 BJT的电流分配与放大原理综上所述，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。 IE=IB+ IC 实现这一传输过程的两个条件是：IC=βIB IC=αIE

(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。# 针对PNP管和NPN管，外部条件各是怎样 的？二者是什么关系？

6.1.2 BJT的电流分配与放大原理放大的外部条件

发射结正偏，集电结反偏。更高 高 低 低 高 更低

结论：NPN管和PNP管放大的极间电压极性相反。

end

6.1.3 BJT的特性曲线(以共射极放大电路为例) 1. 输入特性曲线 iB=f(vBE) vCE=const

(1) 当vCE=0V时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。 (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。 iC

vCE = 0V vCE 1V

iB

vBE - e VBB 共射极放大电路

b +

c+

vCEVCC

6.1.3 BJT的特性曲线1. 输入特性曲线(3) 输入特性曲线的三个部分 ①死区 ②非线性区 ③线性区

6.1.3 BJT的特性曲线2. 输出特性曲线 iC=f(vCE) iB=const输出特性曲线的三个区域: 饱和区：iC明显受vCE控 截止区：iC接近零的 制的区域，该区域内， 区域，相当iB=0的曲 放大区：iC平行于vCE 一般vCE<0.7V(硅管)。 轴的 线的下方。此时， 区域，曲线基本平行等距。 此时，发射结正偏，集 vBE小于死区电压， 此时，发射结正偏，集电 电结正偏或反偏电压很 集电结反偏。 结反偏。 小。 end

6.1.4 BJT的主要参数1. 电流放大系数 (1)共发射极直流电流放大系数 =IC / IB vCE=const

6.1.4 BJT的主要参数1. 电流放大系数 (2) 共发射极交 …… 此处隐藏：634字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……