模电=第4讲-晶体三极管.优秀PPT.ppt

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1、第四讲 晶体三极管一、晶体管的结构和符号二、晶体管的放大原理三、晶体管的共射输入、输出特性四、温度对晶体管特性的影响五、主要参数 一、三极管的结构和符号一、三极管的结构和符号多子浓度高多子浓度高多子浓度很多子浓度很低，且很薄低，且很薄面积大面积大晶体管有三个极、三个区、两个晶体管有三个极、三个区、两个PN结。结。小功率管小功率管中功率管中功率管大功率管大功率管为什么有孔？为什么有孔？放大电路一般为四端网络，依据公共端的不同，放大电路一般为四端网络，依据公共端的不同，放大电路一般为四端网络，依据公共端的不同，放大电路一般为四端网络，依据公共端的不同，晶体管构成的电路有三种连接方式：晶体管构成的电

2、路有三种连接方式：晶体管构成的电路有三种连接方式：晶体管构成的电路有三种连接方式：IC I E I E IC IB I C I B I C IB （共发射极）（共发射极）（共集电极）（共集电极）（共基极）（共基极）晶体管的连接方式晶体管的连接方式3 3其次章其次章 晶体管及基本放大电路晶体管及基本放大电路/2.1/2.1 半导半导体晶体管体晶体管二、晶体管的放大原理二、晶体管的放大原理l l（一）三个区的特点（以（一）三个区的特点（以（一）三个区的特点（以（一）三个区的特点（以NPNNPN型为例）型为例）型为例）型为例）l l1)1)放射区是掺杂质浓度比集电区大放射区是掺杂质浓度比集电区大放射

3、区是掺杂质浓度比集电区大放射区是掺杂质浓度比集电区大的的的的 N N型半导体，电子浓度很大；型半导体，电子浓度很大；型半导体，电子浓度很大；型半导体，电子浓度很大；l l2 2）基区很薄，为掺杂质很少的基区很薄，为掺杂质很少的基区很薄，为掺杂质很少的基区很薄，为掺杂质很少的 P P 型半导体。型半导体。型半导体。型半导体。l l3 3）集电极面积大，保证尽可能多集电极面积大，保证尽可能多集电极面积大，保证尽可能多集电极面积大，保证尽可能多的收集到放射区放射的电子。的收集到放射区放射的电子。的收集到放射区放射的电子。的收集到放射区放射的电子。T 放大作用的内部条件l l（二）载流子运动规律及电流

4、安排关系（二）载流子运动规律及电流安排关系（二）载流子运动规律及电流安排关系（二）载流子运动规律及电流安排关系l l 当一个当一个当一个当一个 NPN NPN 型的晶体管接成共射极接法的型的晶体管接成共射极接法的型的晶体管接成共射极接法的型的晶体管接成共射极接法的放大电路时：放大电路时：放大电路时：放大电路时：l l 放射结正向偏置放射结正向偏置放射结正向偏置放射结正向偏置l l 集电结反向偏置集电结反向偏置集电结反向偏置集电结反向偏置T 放大作用的外部条件晶体管的放大原理晶体管的放大原理 扩散运动形成放射极电流扩散运动形成放射极电流IE，复合运动形成基极，复合运动形成基极电流电流IB，漂移运

5、动形成集电极电流，漂移运动形成集电极电流IC。平衡少平衡少子漂移子漂移运动运动因放射区多子浓度高使大量因放射区多子浓度高使大量电子从放射区扩散到基区电子从放射区扩散到基区因基区薄且多子浓度低，使极少因基区薄且多子浓度低，使极少数扩散到基区的电子与空穴复合数扩散到基区的电子与空穴复合因集电区面积大，在外电场作用下大因集电区面积大，在外电场作用下大部分扩散到基区的电子漂移到集电区部分扩散到基区的电子漂移到集电区基区空穴基区空穴的扩散的扩散1.1.放射结加正向电压，扩散运动形成放放射结加正向电压，扩散运动形成放射极电流射极电流IEIE。（放射结加正向电压且杂。（放射结加正向电压且杂质浓度高，所以大量

6、自由电子因扩散运质浓度高，所以大量自由电子因扩散运动到达基区：同时空穴也扩散到放射区）动到达基区：同时空穴也扩散到放射区）2.2.扩散到基区的自由电子与空穴的复合扩散到基区的自由电子与空穴的复合运动形成基极电流运动形成基极电流IBIB。（基区很薄，杂。（基区很薄，杂质浓度低，集电结又加了反向电压所以质浓度低，集电结又加了反向电压所以到达基区的电子只有极少部分可以与空到达基区的电子只有极少部分可以与空穴复合）穴复合）3.3.集电结加反向电压，漂移运动形成集集电结加反向电压，漂移运动形成集电极电流电极电流ICIC。（由于集电结加反向电压。（由于集电结加反向电压且结面积较大，到达基区的自由电子除且结

7、面积较大，到达基区的自由电子除去参与复合的其余在外电场的作用下越去参与复合的其余在外电场的作用下越过集电结到达集电区，形成集电极电流过集电结到达集电区，形成集电极电流ICIC，同时集电区少子也会在外电场作用，同时集电区少子也会在外电场作用下产生漂移，但数量很少，近似分析中下产生漂移，但数量很少，近似分析中可忽视不计）可忽视不计）电流安排：电流安排：电流安排：电流安排：IE IE IE IEIBIBIBIBICICICIC IE IE IE IE扩散运动形成的电流扩散运动形成的电流扩散运动形成的电流扩散运动形成的电流 IB IB IB IB复合运动形成的电流复合运动形成的电流复合运动形成的电流复

8、合运动形成的电流 IC IC IC IC漂移运动形成的电流漂移运动形成的电流漂移运动形成的电流漂移运动形成的电流穿透电流穿透电流集电结反向电流集电结反向电流共射直流电流共射直流电流放大系数放大系数共射沟通电流放大共射沟通电流放大系数系数三、晶体管的共射输入特性和输出特性三、晶体管的共射输入特性和输出特性为什么为什么UCE增大曲线右移？增大曲线右移？对于小功率晶体管，对于小功率晶体管，UCE大于大于1V的一条输入特性曲的一条输入特性曲线可以取代线可以取代UCE大于大于1V的全部输入特性曲线。的全部输入特性曲线。为什么像为什么像PN结的伏安特性？结的伏安特性？为什么为什么UCE增大到确定值曲增大到

9、确定值曲线右移就不明显了？线右移就不明显了？1、输入特性、输入特性2 2、输出特性、输出特性是常数吗？什么是理想三极管？什么情况下是常数吗？什么是理想三极管？什么情况下?对应于一个对应于一个IB就有一条就有一条iC随随uCE变更的曲变更的曲线。线。为什么为什么uCE较小时较小时iC随随uCE变更很大？为什么进入放大状变更很大？为什么进入放大状态曲线几乎是横轴的平行线？态曲线几乎是横轴的平行线？饱和区饱和区放大区放大区截止区截止区晶体管的三个工作区域晶体管的三个工作区域 晶体管工作在放大状态时，输出回路电流 iC几乎仅仅确定于输入回路电流 iB；即可将输出回路等效为电流 iB 限制的电流源iC。

10、状态状态U UBEBEI IC CU UCECE截止截止U UononI ICEOCEOV VCCCC放大放大 U UononiiB B u uBEBE饱和饱和 U UononiiB B u uBEBE四、温度对晶体管特性的影响四、温度对晶体管特性的影响五、主要参数 直流参数直流参数：、ICBO、ICEOc-e间击穿电压间击穿电压最大集电最大集电极电流极电流最大集电极耗散功最大集电极耗散功率，率，PCMiCuCE平安工作区平安工作区 沟通参数：沟通参数：、fT（使（使1的信号频率）的信号频率）极限参数极限参数：ICM、PCM、U（BR）CEO探讨一 推断电路中二极管的工作状态，UD=0.7V，

11、求解输出电压。推断二极管工作状态的方法？推断二极管工作状态的方法？方法：断开二极管，并以它的两个极作为端口，利方法：断开二极管，并以它的两个极作为端口，利用戴维南定理求解端口电压；若该电压使二极管正用戴维南定理求解端口电压；若该电压使二极管正偏则导通，否则截止。偏则导通，否则截止。探讨二探讨二1.V2V、5V、10V时二极管中时二极管中的直流电流各为多少？的直流电流各为多少？2.若输入电压的有效值为若输入电压的有效值为5mV，则上述各种状况下二极管中的沟则上述各种状况下二极管中的沟通电流各为多少？通电流各为多少？V 较小时应实测伏安较小时应实测伏安特性，用图解法求特性，用图解法求ID。QIDV

12、5V时，时，V=10V时，时，uD=V-iRV2V，ID2.6mA在伏安特性上，在伏安特性上，Q点越高，二极管的动态电阻越小！点越高，二极管的动态电阻越小！V5V，ID8.6mAV10V，ID20mA清华高校清华高校 华成英华成英 hchyatsinghua.edu hchyatsinghua.edu 在放大电路中的晶体管，仅给出三个电极在放大电路中的晶体管，仅给出三个电极的电压值能否推断出其类型，以及具体的的电压值能否推断出其类型，以及具体的三个电极？三个电极？例如：例如：3V,2.8V,6V 5V,12V,5.7V探讨三探讨四1、分别分析、分别分析uI=0V、5V时时T是工作在截止状态还是导通状态；是工作在截止状态还是导通状态；2、已知、已知T导通时的导通时的UBE0.7V，若当，若当uI=5V，则，则在什么范围内在什么范围内T处于放大状态，在什么范围内处于放大状态，在什么范围内T处于饱和状态？处于饱和状态？通过uBE是否大于Uon推断管子是否导通。临界饱和时的临界饱和时的探讨五由图示特性求出由图示特性求出PCM、ICM、U（BR）CEO、。2.7iCuCE=1V时的时的iC就是就是ICMU（BR）CEO