三極管及其放大電路教學ppt

1、1 第四章 三極管及其 放大電路基礎 模擬電路模擬電路 放大的概念 u放大的對象：變化量放大的對象：變化量 u放大的本質：能量的控制放大的本質：能量的控制 u放大的基本要求：不失真放大的基本要求：不失真放大的前提放大的前提 vcc 至少一路直流至少一路直流 電源供電電源供電 4.1 半導體三極管半導體三極管 bjt的結構簡介的結構簡介 放大狀態(tài)下放大狀態(tài)下bjt的工作原理的工作原理 bjt的的vi特性曲線特性曲線 bjt的主要參數(shù)的主要參數(shù) 4.1.1晶體管的結構 小功率管小功率管 中功率管中功率管 大功率管大功率管 4.1.1 bjt的結構的結構（以（以npnnpn為例）為例） bjt的定義

2、的定義 以npn型為例。 bjtbjt是通過一定的工藝，將兩個是通過一定的工藝，將兩個pnpn結結合在一結結合在一 起的器件。由于兩個起的器件。由于兩個pnpn結之間的相互影響，使結之間的相互影響，使bjtbjt 表現(xiàn)出不同于單個表現(xiàn)出不同于單個pnpn結的特性而具有電流放大作結的特性而具有電流放大作 用，從而使用，從而使pnpn結的應用發(fā)生了質的飛躍。結的應用發(fā)生了質的飛躍。 三極管載流子的傳輸過程三極管載流子的傳輸過程 e v 三極管的放大作用是在一定的外部條件控制下，通過載三極管的放大作用是在一定的外部條件控制下，通過載 流子傳輸體現(xiàn)出來的。流子傳輸體現(xiàn)出來的。 4.1.1 bjt的結構

3、簡介的結構簡介 三極管載流子的傳輸過程三極管載流子的傳輸過程 4.1.1 bjt的結構簡介的結構簡介 三極管載流子的傳輸過程三極管載流子的傳輸過程 4.1.1 bjt的結構簡介的結構簡介 三極管載流子的傳輸過程三極管載流子的傳輸過程 4.1.1 bjt的結構簡介的結構簡介 三極管載流子的傳輸過程三極管載流子的傳輸過程 n 電子 注入 ien iep p 擴散 復合 收集 n ibnicbo ib 空穴注入 ie ee ic ec 少子漂移 icn 外部條件：外部條件：左側左側pn結正偏結正偏 右側右側pn結反偏結反偏 三極管的命名三極管的命名 三極管的命名三極管的命名 三極管的命名三極管的命名

4、 發(fā)射極發(fā)射極 基極基極 集電極集電極 npn型半導體三極管型半導體三極管 的結構示意圖的結構示意圖 npn管的電路符號管的電路符號 三極管的命名三極管的命名 半導體三極管的結半導體三極管的結 構示意圖如圖所示。構示意圖如圖所示。 它有兩種類型它有兩種類型:npn型型 和和pnp型。型。 pnp管的電路符號管的電路符號 三極管的命名三極管的命名 三極管的放大作用是在一定的外部條件控制下，通過載三極管的放大作用是在一定的外部條件控制下，通過載 流子傳輸體現(xiàn)出來的。流子傳輸體現(xiàn)出來的。 三極管的電流分配三極管的電流分配（以（以npnnpn為例）為例） 1. 內(nèi)部載流子的傳輸過程內(nèi)部載流子的傳輸過程

5、 發(fā)射區(qū)：發(fā)射載流子發(fā)射區(qū)：發(fā)射載流子 集電區(qū)：收集載流子集電區(qū)：收集載流子 基區(qū)：傳送和控制載流子基區(qū)：傳送和控制載流子 由于三極管內(nèi)有兩種載流子由于三極管內(nèi)有兩種載流子( (自自 由電子和空穴由電子和空穴) )參與導電，故稱為雙參與導電，故稱為雙 極型三極管或極型三極管或bjtbjt ( (bipolar junction transistor) )。 放大狀態(tài)下放大狀態(tài)下bjtbjt中載流子的傳輸中載流子的傳輸 過程過程 三極管的電流分配三極管的電流分配 1. 電流關系式電流關系式 ic= icn+ icbo 放大狀態(tài)下放大狀態(tài)下bjtbjt中載流子的傳輸過程中載流子的傳輸過程 ie=

6、ien + iep ien ien = icn + ibn 發(fā)射極電流：發(fā)射極電流： 集電極電流：集電極電流： 2. 系數(shù)系數(shù) 傳輸?shù)郊姌O的電流 定義 發(fā)射極注入電流 cn e i i 即 根據(jù)傳輸過程可知根據(jù)傳輸過程可知 ic= icn+ icbo 通常通常 ic icbo e c i i 則有則有 為電流放大系數(shù)。它只為電流放大系數(shù)。它只 與管子的結構尺寸和摻雜濃度與管子的結構尺寸和摻雜濃度 有關，與外加電壓無關。一般有關，與外加電壓無關。一般 = 0.9 0.99 。 ie=ib+ ic 放大狀態(tài)下放大狀態(tài)下bjtbjt中載流子的傳輸過程中載流子的傳輸過程 1 令 b ceoc i i

7、i 則則 是另一個電流放大系數(shù)。同樣，它也只與管是另一個電流放大系數(shù)。同樣，它也只與管 子的結構尺寸和摻雜濃度有關，與外加電壓無關。子的結構尺寸和摻雜濃度有關，與外加電壓無關。 一般一般 1 。 根據(jù)根據(jù)ie=ib+ ic ic= icn+ icbo cn e i i b c ceoc i i ii 時，時，當當 3. 系數(shù)系數(shù) 內(nèi)部條件內(nèi)部條件 外部條件外部條件 三極管放大原理三極管放大原理小結小結 三極管的放大作用，主要是依靠它的發(fā)射極電流三極管的放大作用，主要是依靠它的發(fā)射極電流 能夠通過基區(qū)傳輸，然后到達集電極而實現(xiàn)的。能夠通過基區(qū)傳輸，然后到達集電極而實現(xiàn)的。 實現(xiàn)這一傳輸過程的兩個

8、條件實現(xiàn)這一傳輸過程的兩個條件 發(fā)射區(qū)雜質濃度遠大于基區(qū)雜質濃度，發(fā)射區(qū)雜質濃度遠大于基區(qū)雜質濃度， 基區(qū)很薄，基區(qū)很薄， 集電結面積要大。集電結面積要大。 發(fā)射結正向偏置，集電結反向偏置。發(fā)射結正向偏置，集電結反向偏置。 pnp型三極管要工作的型三極管要工作的 外部條件是什么？外部條件是什么？ pnp管的電路符號管的電路符號 pnppnp型三極管型三極管 三極管的三種組態(tài)三極管的三種組態(tài) 共集電極接法共集電極接法，集電極作為公共電極，用，集電極作為公共電極，用cc表示。表示。 共基極接法，共基極接法，基極作為公共電極，用基極作為公共電極，用cb表示；表示； 共發(fā)射極接法共發(fā)射極接法，發(fā)射極作

9、為公共電極，用，發(fā)射極作為公共電極，用ce表示；表示； bjt的三種組態(tài)的三種組態(tài) 共基極放大電路共基極放大電路 共基極放大電路共基極放大電路 共發(fā)射極放大電路共發(fā)射極放大電路 共發(fā)射極放大電路共發(fā)射極放大電路 共射極連接共射極連接 4.1.3 bjt的的v-i 特性曲線特性曲線 ib=f(vbe) vce=const (2) 當當vce1v時，時， vbc= vbe - -vce 0，集電結已進入反偏狀態(tài)，同樣的，集電結已進入反偏狀態(tài)，同樣的 vbe下下 ib減小，特性曲線右移。減小，特性曲線右移。 (1) 當當vce=0v時，晶體管的發(fā)射結和集電結都正偏，時，晶體管的發(fā)射結和集電結都正偏，

10、ib電流是正偏的兩個電流是正偏的兩個pn 結正向電流之和。結正向電流之和。ib=ib1+ib2 1. 輸入特性曲線輸入特性曲線（以共射極放大電路為例）（以共射極放大電路為例） 共射極連接共射極連接 pn結的正向伏安特性曲線。結的正向伏安特性曲線。 ic=f(vce) ib=const 2. 2. 輸出特性曲線輸出特性曲線 4.1.3 bjt的的v-i 特性曲線特性曲線 共射極連接共射極連接 ic(ma ) 1 2 3 4 uce(v)3 6912 ib=0 20 a 40 a 60 a 80 a 100 a 此區(qū)域相此區(qū)域相 鄰兩條線鄰兩條線 等間隔，等間隔， 滿足滿足 ic= ib稱稱 為線

11、性區(qū)為線性區(qū) （放大（放大 區(qū)）。區(qū)）。 當當uce大于一大于一 定的數(shù)值時，定的數(shù)值時， ic時表現(xiàn)為恒時表現(xiàn)為恒 流特性，不流特性，不 隨隨uce增大增大。 放大區(qū)放大區(qū) 發(fā)射結正偏，集電結反偏。發(fā)射結正偏，集電結反偏。 ic(ma ) 1 2 3 4 uce(v)3 6912 ib=0 20 a 40 a 60 a 80 a 100 a 此區(qū)域中此區(qū)域中uce ube, 集電結正偏，稱為集電結正偏，稱為 飽和區(qū)。飽和區(qū)。 該區(qū)域的該區(qū)域的vce 很小，稱其為飽和壓降很小，稱其為飽和壓降vces 。 飽和區(qū)飽和區(qū) 發(fā)射結正偏，集電結正偏。發(fā)射結正偏，集電結正偏。 (2) ic ib，ib失

12、去了對失去了對ic的的 控制?？刂啤?(1) uceube， ，集電結正偏。 集電結正偏。 飽和區(qū)的特點飽和區(qū)的特點 (3) 集電極飽和電壓降集電極飽和電壓降uces較小，小功率硅管為較小，小功率硅管為 0.3 0.5v 。 t c i ce u c r cc v e i bb v b r be u b i (4) 飽和時集電極電流飽和時集電極電流 ccescccs / )(ruvi ic(ma ) 1 2 3 4 uce(v)3 6912 ib=0 20 a 40 a 60 a 80 a 100 a 此區(qū)域此區(qū)域 中中 :ubeic (3) 截止區(qū)：截止區(qū)： ube 死區(qū)電壓，死區(qū)電壓， i

13、b=0 ， ic=iceo 0 例1：試判斷三極管的工作狀態(tài) 例2：用數(shù)字電壓表測得放大電路中晶體管 的各極電位，試判斷晶體管的類型（為npn 型還是pnp型，硅管還是鍺管，分別標上b、 e、c。 (4) 共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)共發(fā)射極直流電流放大系數(shù) 1. 電流放大系數(shù)電流放大系數(shù) 4.1.4 bjt的主要參數(shù)的主要參數(shù) (3) 共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)共發(fā)射極交流電流放大系數(shù) (2) 共基極交流電流放大系數(shù)共基極交流電流放大系數(shù) (1) 共基極直流電流放大系數(shù)共基極直流電流放大系數(shù) 當當icbo和和iceo很小時，很小時， 、 ，可以不，可以不 加區(qū)分。加區(qū)分。 1 2. 極間反向電流極間反向電流 (1) 集電極基極間反向飽和電流集電極基極間反向飽和電流icbo 發(fā)射極開發(fā)射極開路時，集電結的反向飽和電流。路時，集電結的反向飽和電流。 4.1.4 bjt的主要參數(shù)的主要參數(shù) icbo是集電是集電 結反偏由少結反偏由少 子的漂移形子的漂移形 成的反向電成的反向電 流，受溫度流，受溫度 的變化影響。的變化影響。 (2) 集電極發(fā)射極間的反向飽和電流集電極發(fā)射極間的反向飽和電流iceo iceo=（1+ ）icbo 4.1.4 bjt的主要參數(shù)的主要參數(shù) 2. 極間反向電流極間反向電流（穿透電流）（穿透電流） 1 對對ubeth的影響的影響 溫度每升高溫度每升高