三极管基础PPT讲稿.ppt

三极管基础第1页，共34页，编辑于2022年，星期三1.4 半导体三极管（半导体三极管（BJT）第2页，共34页，编辑于2022年，星期三1.4 半导体三极管（半导体三极管（BJT）第3页，共34页，编辑于2022年，星期三 发射区的掺杂浓度最高；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；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，且掺基区很薄，一般在几个微米至几十个微米，且掺杂浓度最低。杂浓度最低。管芯结构剖面图管芯结构剖面图 结构特点：结构特点：第4页，共34页，编辑于2022年，星期三1.4.1 BJT的电流分配与放大原理的电流分配与放大原理1.内部载流子的传输过程 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。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）载流子的传输过程第5页，共34页，编辑于2022年，星期三第6页，共34页，编辑于2022年，星期三1.4.3 BJT的电流分配与放大原理的电流分配与放大原理 以上看出，三极管内有两种载流子以上看出，三极管内有两种载流子(自由自由电子和空穴电子和空穴)参与导电，故称为双极型三极参与导电，故称为双极型三极管。或管。或BJT(Bipolar Junction Transistor)。第7页，共34页，编辑于2022年，星期三2.电流分配关系电流分配关系 为电流放大系数，它只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。一般 =0.90.99载流子的传输过程IE=IB+IC根据传输过程可知第8页，共34页，编辑于2022年，星期三3.放大作用放大作用RLecb1k 图 03.1.05 共基极放大电路若vI=20mV使当则电压放大倍数VEEVCCVEBIBIEIC+-vI+vEBvO+-+iC+iE+iBiE=1 mA，iC=iE =0.98 mA，vO=iC RL=0.98 V，=0.98 时，第9页，共34页，编辑于2022年，星期三4.三极管的三种组态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的三种组态第10页，共34页，编辑于2022年，星期三共射放大共射放大+-bceRL1k共射极放大电路VBBVCCVBEIBIEIC+-vI+vBEvO+-+iC+iE+iB vI=20mV 设设若若则则电压放大倍数电压放大倍数 iB=20 uA vO=-iC RL=-0.98 V，=0.98使使第11页，共34页，编辑于2022年，星期三1.4 1.4 半导体三极管半导体三极管 三极管的电流放大表现为小的基极电流变化，引起三极管的电流放大表现为小的基极电流变化，引起较大的集电极电流变化。较大的集电极电流变化。第12页，共34页，编辑于2022年，星期三1.4.2 BJT的的放大系数放大系数 (1)1)共发射极直流电流放大系数共发射极直流电流放大系数 =（ICICEO）/IBIC/IB vCE=const1.电流放大系数电流放大系数 第13页，共34页，编辑于2022年，星期三(2)共发射极交流电流放大系数共发射极交流电流放大系数 =IC/IB vCE=const1.4.2 BJT的的放大系数放大系数 1.电流放大系数电流放大系数 第14页，共34页，编辑于2022年，星期三 1.4.2 1.4.2三极管的电流放大倍数三极管的电流放大倍数集电极直流电流集电极直流电流IC与基极直流电流与基极直流电流IB之比称为共射直流电之比称为共射直流电流放大倍数，用流放大倍数，用 表示表示由电路分析中相关定律得到由电路分析中相关定律得到 、发射极直流电流、发射极直流电流集电极交流电流集电极交流电流 与基极交流电流与基极交流电流 之比称为共射交流之比称为共射交流电流放大倍数，用电流放大倍数，用 表示表示一般情况下一般情况下 第15页，共34页，编辑于2022年，星期三 1.4.2 1.4.2三极管的电流放大倍数三极管的电流放大倍数当以发射极直流电流当以发射极直流电流IE作为输入电流，以集电极直流电流作为输入电流，以集电极直流电流IC作为输出电流时，作为输出电流时，IC与与IE之比称为共基直流电流放大倍数，之比称为共基直流电流放大倍数，用用 表示表示共基交流电流放大倍数定义为共基交流电流放大倍数定义为同样，一般情况下同样，一般情况下 和和 的关系为的关系为 或或 第16页，共34页，编辑于2022年，星期三 1.4.2 1.4.2三极管的电流放大倍数三极管的电流放大倍数 为电流放大系数，为电流放大系数，它只与管子的结构尺它只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。一般。一般 =0.9 0.99 是另一个电流放大系数，是另一个电流放大系数，同样，它也只与同样，它也只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。关。一般一般 1第17页，共34页，编辑于2022年，星期三 1.4.4 1.4.4三极管的工作状态三极管的工作状态1.放大状态放大状态三极管处于放大VCC大于VBB，并且发射结正向偏置、集电结反向偏置。此时称放大状态。2.饱和状态饱和状态VCC小于VBB，并且发射结和集电结都是正向偏置。涌入到基区的电子中只有极少部分与空穴复合，形成基极电流IB，绝大部分扩散到基区的电子堆积在发射结和集电结附近，使发射结和集电结上的势垒加宽，阻止了发射区和集电区的自由电子进一步扩散到基区，由此可见，此时三极管没有放大能力。此种状态称三极管处于饱和状态。第18页，共34页，编辑于2022年，星期三 1.4.4 1.4.4三极管的工作状态三极管的工作状态3.截止状态截止状态VBB小于发射结的开启电压，则发射结处于零偏置或反偏置，集电结反向偏置。由于外加电压没有达到发射结的开启电压，使发射区的自由电子不能越过发射结达到基区，不能形成电流，从而发射极、集电极和基极的电流都很小，也就谈不上放大了。此时称三极管处于截止状态。第19页，共34页，编辑于2022年，星期三1.5 1.5 三极管的共射特性曲线及主要参数三极管的共射特性曲线及主要参数 vCE=0V+-bce共射极放大电路VBBVCCvBEiCiB+-vCE iB=f(vBE)vCE=const(2)当当vCE1V时，时，vCB=vCE-vBE0，集电结已进入反偏状态，开始收，集电结已进入反偏状态，开始收 集电子，基区复合减少，同样的集电子，基区复合减少，同样的vBE下下 IB减小，特性曲线右移。减小，特性曲线右移。vCE=0V vCE 1V(1)当当vCE=0V时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。1.5.1 输入特性曲线输入特性曲线第20页，共34页，编辑于2022年，星期三1.5 1.5 三极管的共射特性曲线及主要参数三极管的共射特性曲线及主要参数 1.5.1 输入特性曲线输入特性曲线(3)输入特性曲线的三个部分输入特性曲线的三个部分死区死区非线性区非线性区线性区线性区第21页，共34页，编辑于2022年，星期三1.5 1.5 三极管的共射特性曲线及主要参数三极管的共射特性曲线及主要参数 1.5.2.输出特性曲线输出特性曲线饱和区：饱和区：iC明显受明显受vCE控控制的区域，该区域内，制的区域，该区域内，一般一般vCE0.7V(硅管硅管)。此时，此时，发射结正偏，集发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很电结正偏或反偏电压很小。小。iC=f(vCE)iB=const输出特性曲线的三个区域输出特性曲线的三个区域:截止区：截止区：iC接近零的接近零的区域，相当区域，相当iB=0的曲的曲线的下方。此时，线的下方。此时，vBE小于死区电压，小于死区电压，集电结反偏。集电结反偏。放大区：放大区：iC平行于平行于vCE轴的轴的区域，曲线基本平行等距。区域，曲线基本平行等距。此时，此时，发射结正偏，集电发射结正偏，集电结反偏。结反偏。第22页，共34页，编辑于2022年，星期三1.5 1.5 三极管的共射特性曲线及主要参数三极管的共射特性曲线及主要参数 1.5.3.三极管的主要参数三极管的主要参数(一一).直流参数直流参数1.共射直流电流放大倍数 2.共基直流电流放大倍数(二二).交流参数交流参数1.共射交流电流放大倍数2.共基交流电流放大倍数3.特征频率 第23页，共34页，编辑于2022年，星期三1.5 1.5 三极管的共射特性曲线及主要参数三极管的共射特性曲线及主要参数 1.5.3.三极管的主要参数三极管的主要参数(三三).极限参数极限参数 为了使三极管能够安全的工作，极限参数给出了对它的电压、电流和功率损耗的限制值。1.最大集电极耗散功率最大集电极耗散功率PCM PCM是在一定条件下，三极管允许的最大功耗。2.最大集电极电流最大集电极电流ICM IC在相当大的范围内，电流放大倍数值基本不变，但当IC的数值大到一定程度时值将减小。使值明显减小的IC即为ICM。通常，当三极管的IC大于ICM时，三极管不一定损坏，但值明显下降。第24页，共34页，编辑于2022年，星期三1.5 1.5 三极管的共射特性曲线及主要参数三极管的共射特性曲线及主要参数 1.5.3.三极管的主要参数三极管的主要参数 此外，由于半导体材料的热敏性，三极管的参数几乎都与温度有关。对于电子电路，如果不能很好地解决温度稳定性问题，将不能使其实用，因此在设计和制作电子电路过程中，还应考虑温度对三极管参数的影响。第25页，共34页，编辑于2022年，星期三1.6 共射极放大电路 电路组成 简化电路及习惯画法 简单工作原理 放大电路的静态和动态 直流通路和交流通路 书中有关符号的约定第26页，共34页，编辑于2022年，星期三1.6 共射极放大电路输入回路（基极回路）输出回路（集电极回路）1.电路组成电路组成第27页，共34页，编辑于2022年，星期三共射电路组成第28页，共34页，编辑于2022年，星期三习惯画法 共射极基本放大电路3.2 共射极放大电路2.简化电路及习惯画法简化电路及习惯画法第29页，共34页，编辑于2022年，星期三Vi=0Vi=Vsint3.2 共射极放大电路3.简单工作原理简单工作原理第30页，共34页，编辑于2022年，星期三 静态：输入信号为零（vi=0 或 ii=0）时，放大电路的工作状态，也称直流工作状态。动态：输入信号不为零时，放大电路的工作状态，也称交流工作状态。电路处于静态时，三极管个电极的电压、电流在特性曲线上确定为一点，称为静态工作点，常称为Q点。一般用IB、IC、和VCE（或IBQ、ICQ、和VCEQ）表示。#放大电路为什么要建立正确的静态？3.2 共射极放大电路4.放大电路的放大电路的静态和动态静态和动态第31页，共34页，编辑于2022年，星期三交流通路 直流通路 耦合电容：通交流、隔直流 直流电源：内阻为零 直流电源和耦合电容对交流相当于短路 共射极放大电路（思考题思考题）3.2 共射极放大电路5.直流通路和交流通路直流通路和交流通路第32页，共34页，编辑于2022年，星期三(a)(b)(c)(d)(f)(e)3.2？1.下列af电路哪些具有放大作用？第33页，共34页，编辑于2022年，星期三1.既然既然BJT具有两个具有两个PN结，可否用两个二极管相联结，可否用两个二极管相联以构成一只以构成一只BJT，试说明其理由。，试说明其理由。2.能否将能否将BJT的的e、c两个电极交换使用，为什么？两个电极交换使用，为什么？3.为什么说为什么说BJT是电流控制器件？是电流控制器件？（思考题思考题思考题思考题）第34页，共34页，编辑于2022年，星期三