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1、,4.1 半导体三极管,4.1.1 BJT的结构简介,4.1.2 放大状态下BJT的工作原理,4.1.3 BJT的VI特性曲线,4.1.4 BJT的主要参数,4.1.1 BJT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,半导体三极管的结构示意图如图所示。它有两种类型:NPN型和PNP型。,4.1.1 BJT的结构简介,(a) NPN型管结构示意图 (b) PNP型管结构示意图 (c) NPN管的电路符号 (d) PNP管的电路符号,集成电路中典型NPN型BJT的截面图,4.1.1 BJT的结构简介,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
2、体现出来的。 外部条件：发射结正偏集电结反偏,4.1.2 放大状态下BJT的工作原理,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）,由于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)。,IC= InC+ ICBO,IE=IB+ IC,放大状态下BJT中载流子的传输过程,2. 电流分配关系,根据传输过程可知:,IC= InC+ ICBO,通常 IC ICBO,IE=IB+ IC,放大状态下BJT中载流子的传输过程,且令,2. 电流分配关系,3.
3、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,共基极放大电路,4. 放大作用,电压放大倍数,vO = -iC RL = 0.98 V，,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。,重庆工学院,4.1.3 BJT的V-I 特性曲线,iB=f(vBE) vCE=const,(2)
4、当vCE1V时， vCB= vCE - vBE0，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,饱和区：iC明显受vCE控制的区域，该区域内，一般vCE0.7V (硅管)。此时，发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很小。,iC=f(vCE) iB=const,2. 输出特性曲线,输出特性曲线的三个区域:,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
5、时，发射结正偏，集电结反偏。,4.1.3 BJT的V-I 特性曲线,(1) 共发射极直流电流放大系数=（ICICEO）/IBIC / IB vCE=const,1. 电流放大系数,4.1.4 BJT的主要参数,与iC的关系曲线,(2) 共发射极交流电流放大系数 = IC/IBvCE=const,1. 电流放大系数,(4) 共基极交流电流放大系数=IC/IEvCB=const,当ICBO和ICEO很小时， 、 ，可以不加区分。,4.1.4 BJT的主要参数,(3) 共基极直流电流放大系数=（ICICBO）/IEIC/IE,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
6、，集电结的反向饱和电流。,4.1.4 BJT的主要参数,(2) 集电极发射极间的反向饱和电流ICEO,ICEO=（1+ ）ICBO,4.1.4 BJT的主要参数,2. 极间反向电流,(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,4.1.4 BJT的主要参数,3. 极限参数,4.1.4 BJT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。,几个击穿电压有如下关系 V(BR)CB
7、OV(BR)CEOV(BR) EBO,4.1.5 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,习 题,1、判断下列说法是否正确，用“”和“”表示判断结果填入空内。（1）在N型半导体中如果掺入足够量的三价元素，可将其改型为P型半导体。（ ）（2）因为N型半导体的多子是自由电子，所以
8、它带负电。（ ）（3）PN结在无光照、无外加电压时，结电流为零。（ ） （4）处于放大状态的晶体管，集电极电流是多子漂移运动形成的。 （ ）,解：（1） （2） （3） （4）,2、选择正确答案填入空内。（1）PN结加正向电压时，空间电荷区将 。A. 变窄 B. 基本不变 C. 变宽（2）稳压管的稳压区是其工作在 。A. 正向导通 B.反向截止 C.反向击穿（3）当晶体管工作在放大区时，发射结电压和集电结电压应为 。A. 前者反偏、后者也反偏B. 前者正偏、后者反偏C. 前者正偏、后者也正偏（4）工作在放大区的某三极管，如果当IB从12A增大到22A时，IC从1mA变为2mA，那么它的约为 。
9、A. 83 B. 91 C. 100,解：（1）A （2）C （3） B （4） C,3、能否将1.5V的干电池以正向接法接到二极管两端？为什么？,解：不能。因为二极管的正向电流与其端电压成指数关系，当端电压为1.5V时，管子会因电流过大而烧坏。,4、 现有两只稳压管，它们的稳定电压分别为6V和8V，正向导通电压为0.7V。试问：（1）若将它们串联相接，则可得到几种稳压值？各为多少？（2）若将它们并联相接，则又可得到几种稳压值？各为多少？,解：（1）两只稳压管串联时可得1.4V、6.7V、8.7V和14V等四种稳压值。（2）两只稳压管并联时可得0.7V和6V等两种稳压值。,5、 有两只晶体管，
10、一只的200，ICEO200A；另一只的100，ICEO10A，其它参数大致相同。你认为应选用哪只管子？为什么？,解：选用100、ICBO10A的管子，因其适中、ICEO较小，因而温度稳定性较另一只管子好。,6、已知两只晶体管的电流放大系数分别为50和100，现测得放大电路中这两只管子两个电极的电流如图所示。分别求另一电极的电流，标出其实际方向，并在圆圈中画出管子。,6、测得放大电路中六只晶体管的直流电位如图所示。在圆圈中画出管子，并分别说明它们是硅管还是锗管。,7、某晶体管的输出特性曲线如图所示，其集电极最大耗散功率PCM200mW，试画出它的过损耗区。,4.2 共射极放大电路的工作原理,4
11、.2.1 基本共射极放大电路的组成,基本共射极放大电路,4.2.2 基本共射极放大电路的工作原理,1. 静态(直流工作状态),输入信号vi0时，放大电路的工作状态称为静态或直流工作状态。,直流通路,VCEQ=VCCICQRc,4.2.2 基本共射极放大电路的工作原理,2. 动态,输入正弦信号vs后，电路将处在动态工作情况。此时，BJT各极电流及电压都将在静态值的基础上随输入信号作相应的变化。,交流通路,4. 3 放大电路的分析方法,4.3.1 图解分析法,4.3.2 小信号模型分析法,1. 静态工作点的图解分析,2. 动态工作情况的图解分析,3. 非线性失真的图解分析,4. 图解分析法的适用范
12、围,1. BJT的H参数及小信号模型,2. 用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路,3. 小信号模型分析法的适用范围,4.3.1 图解分析法,1. 静态工作点的图解分析,采用该方法分析静态工作点，必须已知三极管的输入输出特性曲线。,共射极放大电路,4.3.1 图解分析法,1. 静态工作点的图解分析, 列输入回路方程, 列输出回路方程（直流负载线）VCE=VCCiCRc, 首先，画出直流通路,直流通路, 在输出特性曲线上，作出直流负载线 VCE=VCCiCRc，与IBQ曲线的交点即为Q点，从而得到VCEQ 和ICQ。, 在输入特性曲线上，作出直线 ，两线的交点即是Q点，得到IBQ。, 根据vs
13、的波形，在BJT的输入特性曲线图上画出vBE 、 iB 的波形,2. 动态工作情况的图解分析, 根据iB的变化范围在输出特性曲线图上画出iC和vCE 的波形,2. 动态工作情况的图解分析, 共射极放大电路中的电压、电流波形,2. 动态工作情况的图解分析,3. 静态工作点对波形失真的影响,截止失真的波形,饱和失真的波形,3. 静态工作点对波形失真的影响,共射极放大电路,放大电路如图所示。已知BJT的 =80， Rb=300k ， Rc=2k， VCC= +12V，求：,（1）放大电路的Q点。此时BJT工作在哪个区域？,（2）当Rb=100k时，放大电路的Q点。此时BJT工作在哪个区域？（忽略BJ
14、T的饱和压降）,解：（1）,（2）当Rb=100k时，,静态工作点为Q（40A，3.2mA，5.6V），BJT工作在放大区。,其最小值也只能为0，即IC的最大电流为：,，所以BJT工作在饱和区。,VCE不可能为负值，,此时，Q（120uA，6mA，0V），,例题,4. 图解分析法的适用范围,适用于幅度较大而工作频率不太高的工作情况。,优点：直观、形象。有助于建立和理解交、直流共存，静态和动态等重要概念；有助于理解正确选择电路参数、合理设置静态工作点的重要性。能全面地分析放大电路的静态、动态工作情况。,缺点：不能分析工作频率较高时的电路工作状态，也不能用来分析放大电路的输入电阻、输出电阻等动态性
15、能指标。,1.交流负载线的画法,交流负载线的特点：必须通过静态工作点交流负载线的斜率由R“L表示(R“L=Rc/RL) 交流负载线的画法（有两种）： （1）先作出直流负载线，找出Q点； 作出一条斜率为R“L的辅助线，然后过Q点作它的平行线即得。（此法为点斜式） （2）先求出UCE坐标的截距（通过方程U“CC=UCE+ICR“L） 连接Q点和U“CC点即为交流负载线。（此法为两点式）,例1：作出图（1）所示电路的交流负载线。已知特性曲线如图（2）所示，Ucc=12V，Rc=3千欧，RL=3千欧，Rb=280千欧。,解：（1）作出直流负载线，求出点Q。 （2）求出点U“cc。U“cc=Uce+IcR“L=6+1.5*2=9V （3）连接点Q和点U“cc即得交流负载线（图中黑线即为所求）,4.3.2 小信号模型分析法,1. BJT的H参数及小信号模型,建立小信号模型的意义,建立小信号模型的思路,当放大电路的输入信号电压很小时，就可以把三极管小范围内的特性曲线近似地用直线来代替，从而可以把三极管这个非线性器件所组成的电路当作线性电路来处理。,
