數(shù)電05(三極管BJT)

1、4. 4. 雙極結(jié)型三極管及放大電路基礎(chǔ)雙極結(jié)型三極管及放大電路基礎(chǔ)4.1 BJT4.3 放大電路的分析方法放大電路的分析方法4.4 放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定問(wèn)題放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定問(wèn)題4.5 共集電極放大電路和共基極放大電路共集電極放大電路和共基極放大電路4.2 基本共射極放大電路基本共射極放大電路4.6 組合放大電路組合放大電路4.7 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)*4.8 單級(jí)放大電路的瞬態(tài)響應(yīng)單級(jí)放大電路的瞬態(tài)響應(yīng)4.1 BJT4.1.1 BJT的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介4.1.2 放大狀態(tài)下放大狀態(tài)下BJT的工作原理的工作原理4.1.3 BJT的的V-I 特性曲線特性曲線4.1.

2、4 BJT的主要參數(shù)的主要參數(shù)4.1.5 溫度對(duì)溫度對(duì)BJT參數(shù)及特性的影響參數(shù)及特性的影響4.1.1 BJT的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介(a) 小功率管小功率管 (b) 小功率管小功率管 (c) 大功率管大功率管 (d) 中功率管中功率管BJT: Bipolar Junction Transistor雙極結(jié)型三極管：雙極結(jié)型三極管：有自由電子和空穴兩種極性的載流子有自由電子和空穴兩種極性的載流子參與導(dǎo)電。參與導(dǎo)電。1.1.結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 發(fā)射極發(fā)射極用用e表示表示(Emitter)集電極集電極用用c表示表示(Collector) 基極基極用用b表表示示(Base) 發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)集電區(qū)集電區(qū)基區(qū)基區(qū)三極管符

3、號(hào)三極管符號(hào)兩個(gè)背靠背的兩個(gè)背靠背的PN結(jié)結(jié)三個(gè)電極、三層半導(dǎo)體、兩個(gè)結(jié)三個(gè)電極、三層半導(dǎo)體、兩個(gè)結(jié)。分類(lèi)分類(lèi):NPN型和型和PNP型。型。 集電結(jié)集電結(jié)(Jc)發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)(Je)符號(hào)中，符號(hào)中，發(fā)射極上的箭頭發(fā)射極上的箭頭表示發(fā)射結(jié)加正偏電壓時(shí)，發(fā)射表示發(fā)射結(jié)加正偏電壓時(shí)，發(fā)射極電流的實(shí)際方向。極電流的實(shí)際方向。2.2.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)e摻雜濃度最高；摻雜濃度最高； 集電區(qū)集電區(qū)c摻雜濃度低于發(fā)射區(qū)，摻雜濃度低于發(fā)射區(qū)，且面積大；且面積大； 基區(qū)基區(qū)b最薄，且摻雜濃度最低。最薄，且摻雜濃度最低。管芯結(jié)構(gòu)剖面圖管芯結(jié)構(gòu)剖面圖所以，發(fā)射區(qū)和集電區(qū)所以，發(fā)射區(qū)和集電區(qū)不是電對(duì)稱(chēng)的不

4、是電對(duì)稱(chēng)的。集成電路中典型集成電路中典型NPNNPN型型BJTBJT的截面圖的截面圖4.1.2 放大狀態(tài)下放大狀態(tài)下BJT的工作原理的工作原理放大狀態(tài)放大狀態(tài)的的外部條件：外部條件： e結(jié)正偏，結(jié)正偏，c結(jié)反偏結(jié)反偏NPN 管管:PNP 管管:EBCVVV CBEVVV BJT中有兩個(gè)中有兩個(gè)PN結(jié)，每個(gè)結(jié)，每個(gè)PN結(jié)有正偏、反偏兩結(jié)有正偏、反偏兩種工作狀態(tài)，所以種工作狀態(tài)，所以BJT在工作中有四種工作狀態(tài)：在工作中有四種工作狀態(tài)： 放大、飽和、截止、倒置放大、飽和、截止、倒置。以下以以下以NPNNPN型管為例進(jìn)行分析型管為例進(jìn)行分析復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)PNPN結(jié)結(jié)正偏正偏時(shí)，主要是什么形成的電流？什么電

5、流可忽略？時(shí)，主要是什么形成的電流？什么電流可忽略？PNPN結(jié)結(jié)反偏反偏時(shí)，主要是什么形成的電流？什么電流可忽略？時(shí)，主要是什么形成的電流？什么電流可忽略？P P型半導(dǎo)體中，多子是？少子是？型半導(dǎo)體中，多子是？少子是？N N型半導(dǎo)體中，多子是？少子是？型半導(dǎo)體中，多子是？少子是？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 （以（以NPNNPN為例）為例） 放大狀態(tài)下放大狀態(tài)下BJTBJT中載流子的傳輸過(guò)程中載流子的傳輸過(guò)程1.內(nèi)部載流子的傳輸過(guò)程內(nèi)部載流子的傳輸過(guò)程1）e結(jié)正偏結(jié)正偏擴(kuò)散電流為主擴(kuò)散電流為主IEN大，大，

6、IEP小；共同形成小；共同形成IE，大小受大小受vBE影響。影響。漂移電流為主漂移電流為主ICN大，大，ICBO??；共同形成??；共同形成IC。其中溫度一定時(shí)，。其中溫度一定時(shí)，ICBO值恒定（由各三極值恒定（由各三極管的實(shí)際摻雜濃度決定），不受管的實(shí)際摻雜濃度決定），不受IEN影響，從而也不受影響，從而也不受vBE影響。影響。2）c結(jié)反偏結(jié)反偏發(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 （以（以NPNNPN為例）為例） 放大狀態(tài)下放大狀態(tài)下BJTBJT中載流子的傳輸過(guò)程中載流子的傳輸過(guò)程1.內(nèi)部載流子的傳輸過(guò)程內(nèi)部載流子

7、的傳輸過(guò)程1）e結(jié)正偏結(jié)正偏擴(kuò)散電流為主擴(kuò)散電流為主漂移電流為主漂移電流為主2）c結(jié)反偏結(jié)反偏3）b區(qū)區(qū) 電子從電子從e區(qū)到區(qū)到c區(qū)途經(jīng)區(qū)途經(jīng)b區(qū)，被區(qū)，被b極拉走一部分極拉走一部分 IC= ICN+ ICBOIE=IB+ IC電流關(guān)系：電流關(guān)系：2. 電流分配關(guān)系電流分配關(guān)系ECNII 為電流放大系數(shù)。它只與為電流放大系數(shù)。它只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)，與外加電壓無(wú)關(guān)。一般關(guān)，與外加電壓無(wú)關(guān)。一般 = 0.9 0.99 。放大狀態(tài)下放大狀態(tài)下BJT中載流子的傳輸過(guò)程中載流子的傳輸過(guò)程ECECBOCIIIII 設(shè)設(shè)EBI )(I 1ECII BCII 1 又設(shè)又

8、設(shè) 是另一個(gè)電流放大系數(shù)。同樣，它也只與管是另一個(gè)電流放大系數(shù)。同樣，它也只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)，與外加電壓無(wú)關(guān)。子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)，與外加電壓無(wú)關(guān)。一般一般 1 。2. 電流分配關(guān)系電流分配關(guān)系BCII BEI )1(I 3. 三極管的三種組態(tài)三極管的三種組態(tài)(c) (c) 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CCCC表示。表示。(b) (b) 共發(fā)射極接法共發(fā)射極接法，發(fā)射極作為公共電極，用，發(fā)射極作為公共電極，用CECE表示；表示；(a) (a) 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CBCB表示；表示；BJ

9、TBJT的三種組態(tài)的三種組態(tài)BJT的伏安特性曲線：直觀的描述各極間電壓與各極間電流的伏安特性曲線：直觀的描述各極間電壓與各極間電流之間的關(guān)系。之間的關(guān)系。對(duì)于任何組態(tài)，均可將對(duì)于任何組態(tài)，均可將BJT視為二端口網(wǎng)絡(luò)：輸入回路，輸視為二端口網(wǎng)絡(luò)：輸入回路，輸出回路。出回路。要完整的描述要完整的描述BJT的伏安特性，應(yīng)選用兩組曲線：的伏安特性，應(yīng)選用兩組曲線：1、輸出端條件一定時(shí)，輸入端的電壓電流關(guān)系曲線、輸出端條件一定時(shí)，輸入端的電壓電流關(guān)系曲線2、輸入端條件一定時(shí)，輸出端的電壓電流關(guān)系曲線、輸入端條件一定時(shí)，輸出端的電壓電流關(guān)系曲線顯然，不同的組態(tài)，輸入輸出端口不同，特性曲線也不同。顯然，不同

10、的組態(tài)，輸入輸出端口不同，特性曲線也不同。其中，共集與共射組態(tài)的特性曲線類(lèi)似。其中，共集與共射組態(tài)的特性曲線類(lèi)似。4.1.3 BJT的的V-I 特性曲線特性曲線4.1.3 BJT的的V-I 特性曲線特性曲線 iB=f(vBE) vCE=const. (2) 當(dāng)當(dāng)vCE1V時(shí)，時(shí)， vCB= vCE - vBE0，集電結(jié)已進(jìn)入反偏狀態(tài)，開(kāi)始，集電結(jié)已進(jìn)入反偏狀態(tài)，開(kāi)始收集電子，基區(qū)復(fù)合減少，同樣的收集電子，基區(qū)復(fù)合減少，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(dāng)當(dāng)vCE=0V時(shí)，相當(dāng)于發(fā)射結(jié)的正向伏安特性曲線。時(shí)，相當(dāng)于發(fā)射結(jié)的正向伏安特性曲線。1. 輸入特性曲線

11、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iC=f(vCE) iB=const.2. 輸出特性曲線輸出特性曲線輸出特性曲線的三個(gè)區(qū)域輸出特性曲線的三個(gè)區(qū)域: :放大區(qū)：放大區(qū)：1）vBE vth，vCEvBE，iB0 發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏或零偏發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏或零偏。2）iC=iB，iC基本恒定，隨基本恒定，隨vCE增大略微增大略微增大。增大。 iC基本平行于基本平行于vCE軸，曲線基本平行軸，曲線基本平行等距。等距。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飽和區(qū)：飽和區(qū)：1）vBE vth，vCE0 發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正

12、偏發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏。2） iC vBE，iB=0 發(fā)射結(jié)不正偏，集電結(jié)反偏發(fā)射結(jié)不正偏，集電結(jié)反偏。2） iC00， iB=0的曲線的下方。的曲線的下方。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BJT的開(kāi)關(guān)特性的開(kāi)關(guān)特性iB=0，iC 0，vOVCEVCC，c、e極之間內(nèi)阻為幾百千歐，極之間內(nèi)阻為幾百千歐，近似于開(kāi)路，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)斷開(kāi)（三點(diǎn)分離）。近似于開(kāi)路，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)斷開(kāi)（三點(diǎn)分離）。vI=（0Vvth）時(shí)）時(shí):先簡(jiǎn)單介紹圖解分析法先簡(jiǎn)單介紹圖解分析法vCE=VCCiCRcBJT的開(kāi)關(guān)特性的開(kāi)關(guān)特性CCCCCESCCCSRVRVVI 集電極飽和電流集電極飽和電流：基極臨界飽和電流基極臨界飽和電流：CCCCSBSRVII BJT的開(kāi)關(guān)特性的開(kāi)關(guān)特性iBIBS，iC=ICS，vOVCE0.20.3 V ，c、e極之間內(nèi)阻為幾百歐，