清華大學模擬電子技術基礎精華版

2.1.1結構與符號2.1.2工作原理2.1.3特性曲線2.1.4參數(shù)2.1.5工作狀態(tài)及偏置電路2.1.6根本要求BipolarJunctionTransistor(BJT)02雙極型晶體管及放大電路2.1雙極型晶體管2/18/2024三極管圖片2907APNP雙極性晶體管100GHz銦磷/釤銦砷異質結雙極性晶體管的電子掃描顯微圖片大功率達林頓晶體管雙極型晶體管是由三層雜質半導體構成的器件。它有三個電極，所以又稱為半導體三極管、晶體三極管等，統(tǒng)稱為晶體管。2.1.1結構與符號(StructuresandCircuitSymbol)兩種:NPN

PNP一、結構e(Emitter)：發(fā)射極b(Base〕：基極c(Collector)：集電極發(fā)射結(Je)集電結(Jc)基區(qū)發(fā)射區(qū)集電區(qū)三極:三區(qū):兩節(jié):特點:b區(qū)薄e區(qū)摻雜多c區(qū)面積大e,b,cJe,Jc2/18/2024二、符號*Je箭頭:PN工作原理(Transistor

Operation)一、放大條件二、內部載流子傳輸過程三、電流分配關系四、放大作用外部條件？一、放大條件內部條件：

三區(qū)結構與摻雜Je正偏，Jc反偏。電位關系：NPN：VC

＞VB＞VEPNP：VC

＜VB＜VE

2/18/2024發(fā)射區(qū)(1)IEIC集電區(qū)(3)漂移Je正偏Jc反偏IB復合二、內部載流子傳輸過程忽略支流：IE=IC+IB基區(qū)(2)擴散另有支流：IEP、

ICBO

晶體管三個電極上的電流與內部載流子傳輸形成的電流之間的關系為：三、電流分配關系(CurrentRelationship)根據(jù)輸入輸出回路的公共端不同，可組成三種組態(tài)(CommonEmitterCircuit)發(fā)射極即能做輸入端又能做輸出端基極只能做輸入端不能做輸出端

集電極只能做輸出端不能做輸入端注意無論哪種接法為保證正向受控作用須使發(fā)射結正偏、集電結反偏且滿足IE=IB+IC定義共基極直流電流放大系數(shù)定義共射極直流電流放大系數(shù)

∴IC=IE+ICBO≈IE

IB=IBN－ICBO=IE－IC

=（1－）IE－ICBO≈（1－）IE

IE=IC+IB

ICEO=(1+)ICBO

穿透電流IC=ICN＋ICBO=IB+(1+)ICBO

≈IB

IE≈IEN=IBN+ICN=(1+)IB＋(1+)ICBO≈(1+)IB

由于都反映了管中基區(qū)擴散與復合的關系

由定義可得：

IB≈（1－）IE總結：IC≈IE

IE≈(1+)IB

IC≈IB

IE=IC+IB四、放大作用應用：共射電壓放大電流放大(控制〕cICeIENPNIBRCUCCUBBRBICBO15VbIBNIEPIENICN能量是哪里來的？2/18/2024問題1：假設兩個PN結對接，三極管有無電流放大作用。問題2：當溫度升高時，三極管將失去放大作用。為什么？2.1.3特性曲線輸入特性曲線—

iB=f(vBE)

vCE=const輸出特性曲線—

iC=f(vCE)

iB=const共射接法的電壓-電流關系晶體管的三種基本接法2/18/2024(1)輸入特性曲線方程：

iB=f(vBE)

vCE=const曲線?iB/

AvBE/V060900.50.70.930VCE＝0VCE≥1

共發(fā)射極輸入特性曲線

(2)輸出特性曲線方程：

iC=f(vCE)

iB=const曲線?飽和區(qū)放大區(qū)截止區(qū)發(fā)射結集電結

正偏正偏正偏反偏

反偏反偏

三區(qū)偏置特點開off關on線性特性uCE/V5101501234IB＝40

A30

A20

A10

A0

A放大區(qū)iC/mA共射輸出特性曲線CEu＝BEu飽和區(qū)iB＝－ICBO截止區(qū)放大區(qū)——發(fā)射結正偏集電結反偏的工作區(qū)對有很強的控制作用，反映在共射極交流放大系數(shù)β上

定義β=變化對影響很小

飽和區(qū)——發(fā)射結和集電結都正偏

VCE的變化對Ic影響很大，而Ic不隨IB變化,僅受VCE控制把VCE=VBE稱臨界飽和截止區(qū)——發(fā)射結和集電結均處于反偏

此時iE=0,iC=ICBO

截止區(qū)即為iB=－ICBO的那條曲線以下的區(qū)域

例1：測量三極管三個電極對地電位如圖試判斷三極管的工作狀態(tài)。

放大截止飽和(3)溫度對晶體管特性的影響溫度對VBE的影響——TVBE

即輸入特性曲線左移溫度對ICBO的影響——T

ICBO

即輸出特性曲線上移溫度對

的影響——T

即輸出特性曲線上曲線間距離T對VBEICBO

的影響反映在集電極電流IC上都使IC

輸出曲線上移、間隔增大2.1.4參數(shù)

分為三大類:(1)直流參數(shù)

①電流放大系數(shù)

1.共射~≈IC/IB

vCE=const直流參數(shù)交流參數(shù)極限參數(shù)2.共基~

關系=IC/IE=IB/

1+

IB=/

1+，或=

/

1-

≈IC/IE

VCB=const

1.ICBOO(Open)關系：

ICEO=（1+）ICBO

2.ICEO〔穿透電流〕②極間反向飽和電流〔溫度穩(wěn)定性〕(2)交流參數(shù)①交流電流放大系數(shù)

1.共射~

=

IC/

IB

vCE=const

2.共基~

α=

IC/

IE

VCB=const

②特征頻率fT當

下降到1時所對應的頻率當ICBO和ICEO很小時，≈，≈

(3)極限參數(shù)

①ICMIC上升時

會下降。

下降到放大區(qū)

值的2/3時所對應的集電極電流。②PCM超過此值會使管子性能變壞或燒毀。

PCM=ICVCB≈ICVCE

1.V(BR)CBO——E極開路時的集電結擊穿電壓。2.V(BR)EBO——類上3.V(BR)CEO——關系：

V(BR)CBO＞V(BR)CEO＞V(BR)EBO③反向擊穿電壓〔V(BR)XXO〕

表02.01雙極型晶體管的參數(shù)

參

數(shù)型

號

PCMmWICMmAVRCBOVVRCEO

VVREBO

VICBO

μAfT

MHz3AX31D1251252012≤6*≥83BX31C1251254024≤6*≥83CG101C10030450.11003DG123C5005040300.353DD101D5W5A3002504≤2mA3DK100B100302515≤0.13003DKG23250W30A4003258注：*為f

2/18/20241.直流模型2.工作狀態(tài)分析〔定量〕3.放大狀態(tài)的偏置電路2.1.5晶體管工作狀態(tài)及偏置電路1.直流模型2.晶體管工作狀態(tài)分析通過分析電路的直流電流關系來判斷晶體管是放大、飽和還是截止狀態(tài)IB<0截止IB>0VCE<0.3飽和VCE>0.7放大ex.β=503.晶體管放大狀態(tài)的偏置電路〔1〕固定偏流電路這種電路簡單，但外電路將IBQ固定，當溫度變化或更換管子引起β,ICBO改變時，由于外電路將IBQ固定，管子參數(shù)的改變都將集中反映到ICQ,UCEQ的變化上。會造成工作點較大的漂移，甚至使管子進入飽和或截止狀態(tài)。工作點的穩(wěn)定性差?！?〕電流負反響型偏置電路這種電路通過負反響措施，增強了電路的穩(wěn)定性，但VCEQ的變化范圍縮小了。ICQ↑→IEQ↑→VEQ(=IEQ*RE)↑↓VBEQ(=VEQ-VEQ)↓IEQ↓←ICQ↓←〔3〕分壓式偏置電路這種電路是負反響型偏置電路的改進電路。基極電位固定，增強了VBE對ICQ的調節(jié)作用，有利于Q點的進一步穩(wěn)定。1.熟練掌握器件〔三極管〕的外特性、主要參數(shù)。2.正確理解雙極型晶體管的工作原理。3.判斷晶體管的工作狀態(tài)。3.會查閱電子器件手冊。2.1.6根本要求THEEND？個人道德素養(yǎng)做好個人道德素養(yǎng)；不要因為貪小廉價，貪一時方便而不顧道德品行丟失把人格尊嚴都降低了。因為一個人把道德品質丟失了，再想建立起來將是萬分的困難。所以每個人都應該尊首道德底線，不應敗壞根本道德品質。以下是公司裡面出現(xiàn)的不好的現(xiàn)象：1、廁所紙巾偷到宿舍去用2、車間應急藥箱裡面的藥偷走〔偷盜行為可恥〕以下是公司裡面出現(xiàn)的不好的現(xiàn)象：1、公共場所隨意扔垃圾2、電視房垃圾亂丟以下是公司裡面出現(xiàn)的不好的現(xiàn)象：惡意損壞公共財物以下是公司裡面出現(xiàn)的不好的現(xiàn)象：吃飯不要浪廢食物道德與生活

從字義看兩者的意義與差別:1、倫理的意義:倫—類別、關係；理—紋理、道理。

倫理—人類社會裡種種身分間合理的關係，行為分際(做人要守本分)。(哪些人際關係、身分)2、道德的意義:道—道路、道理；德—獲得。

道德—走人走的道路，便可獲得人的待遇。(