晶体管及放大电路基础.pptx

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1、BECNNP基极基极发射极发射极集电极集电极基区：较薄，掺杂浓度低集电区：面积较大发射区：掺杂浓度较高三个极，三个区第1页/共141页BECNNP基极基极发射极发射极集电极集电极发射结集电结两个结第2页/共141页晶体管的电流放大原理1.三极管放大的条件三极管放大的条件内部内部条件条件发射区掺杂浓度高基区薄且掺杂浓度低集电结面积大外部外部条件条件发射结正偏发射结正偏集电结反偏集电结反偏2.满足放大条件的三种电路uiuoCEBECBuiuoECBuiuo共发射极共发射极共集电极共集电极共基极共基极第3页/共141页实现电路实现电路:第4页/共141页3.三极管内部载流子的传输过程1)发射区向基区

2、注入多子电子，形成发射极电流 IE。I CN多数向 BC 结方向扩散形成 ICN。IE少数与空穴复合，形成 IBN。I BN基区空穴来源基极电源提供基极电源提供(IB)集电区少子漂移(ICBO)I CBOIB即：IB=IBN ICBO 2)电子到达基区后(基区空穴运动因浓度低而忽略)第5页/共141页I CNIEI BNI CBOIB 3)集电区收集扩散过 来的载流子形成集 电极电流 ICICI C=ICN +ICBO 第6页/共141页4.三极管的电流分配关系定义：其值的大小约为0.90.99。(1)IC与I E之间的关系:所以:三个电极上的电流关系三个电极上的电流关系:IE=IC+IB第7

3、页/共141页(2)(2)共发射极电路的共发射极电路的I IC C与与I I B B之间的关系：之间的关系：联立以下两式联立以下两式：得：得：所以所以：得：得：令令：第8页/共141页(3)(3)共集电极电路的电流分配共集电极电路的电流分配关系：关系：用用IB来表示来表示IE，则可得到共集电极电路的电，则可得到共集电极电路的电流分配关系：流分配关系：第9页/共141页IE=IC+IB第10页/共141页晶体三极管的特性曲线一、输入特性一、输入特性输入输入回路回路输出输出回路回路与二极管特性相似与二极管特性相似第11页/共141页O特性基本特性基本重合重合(电流分配关系确定电流分配关系确定)特性

4、右移特性右移(因集电结开始吸引电子因集电结开始吸引电子)导通电压导通电压 UBE(on)硅管：硅管：(0.6 0.8)V锗管：锗管：(0.2 0.4)V取取 0.7 V取取 0.3 V第12页/共141页二、输出特性二、输出特性iC/mAuCE/V50 A40 A30 A20 A10 AIB=0O 2 4 6 8 43211.截止区：截止区：IB 0 IC=ICEO 0条件：条件：两个结反偏两个结反偏截止区截止区ICEO第13页/共141页iC/mAuCE/V50 A40 A30 A20 A10 AIB=0O 2 4 6 8 43212.放大区：放大区：放大区放大区截止区截止区条件：发射结正偏

5、 集电结反偏特点：水平、等间隔ICEO第14页/共141页iC/mAuCE/V50 A40 A30 A20 A10 AIB=0O 2 4 6 8 43213.饱和区：饱和区：uCE u BEuCB=uCE u BE 0条件：两个结正偏条件：两个结正偏特点：特点：IC IB临界饱和时：临界饱和时：uCE=uBE深度饱和时：深度饱和时：0.3 V(硅管)UCE(SAT)=0.1 V(锗管)放大区放大区截止区截止区饱饱和和区区ICEO第15页/共141页输出特性三个区域的特点输出特性三个区域的特点:(1)放大区：放大区：发射结正偏，集电结反偏。发射结正偏，集电结反偏。即：即：IC=IB,且且 IC=

6、IB(2)饱和区：饱和区：发射结正偏，集电结正偏。发射结正偏，集电结正偏。即：即：UCE UBE，IBIC，UCE=UCES 0.3V(3)截止区：截止区：发射结反偏，集电结反偏。发射结反偏，集电结反偏。UBE 死区电压，死区电压，IB=0，IC=ICEO 0 第16页/共141页例：例：=50，USC=12V，RB=70k，RC=6k 当当USB=-2V，2V，5V时，时，晶体管的静态工作点晶体管的静态工作点Q位位于哪个区？于哪个区？当当USB=-2V时：时：ICUCEIBUSCRBUSBCBERCUBEIB=0，IC=0IC最大饱和电流：Q位于截止区位于截止区 第17页/共141页例：例：

7、=50，USC=12V，RB=70k，RC=6k 当当USB=-2V，2V，5V时，时，晶体管的静态工作点晶体管的静态工作点Q位位于哪个区？于哪个区？IC Icmax(=2 mA)，Q位于饱和区。位于饱和区。(实际上，此时实际上，此时IC和和IB 已不是已不是 的关系）的关系）第19页/共141页前面的电路中，三极管的发射极是输入输出的前面的电路中，三极管的发射极是输入输出的公共点，称为共射接法，相应地还有共基、共公共点，称为共射接法，相应地还有共基、共集接法。集接法。共射直流电流放大倍数：共射直流电流放大倍数：工作于动态的三极管，真正的信号是叠加在工作于动态的三极管，真正的信号是叠加在直流上

8、的交流信号。基极电流的变化量为直流上的交流信号。基极电流的变化量为 IB，相应的集电极电流变化为相应的集电极电流变化为 IC，则则交流电流交流电流放大倍数放大倍数为：为：1.电流放大倍数电流放大倍数和和 第20页/共141页例：例：UCE=6V时时：IB=40 A,IC=1.5 mA；IB=60 A,IC=2.3 mA。在以后的计算中，一般作近似处理：在以后的计算中，一般作近似处理：=第21页/共141页例2、下面三极管工作在放大区，试判断是硅管还是锗管，是NPN型还是PNP型，并指出三极管的三个极分别是哪一个。3V2.3V6VNPN型PNP型要保证三极管工作在放大区，必须使发射结正偏，集电结

9、反偏。对NPN型来说，就是必须使UbUe，UbUbUe对PNP型来说，就是必须使UbUc即：UeUbUc发射结正偏，所以发射结发射结两端的电压硅管相差0.7V，锗管相差0.20.3V。-1.2V-1V-3VNNPNPP第22页/共141页例：测量三极管三个电极对地电位如图例：测量三极管三个电极对地电位如图 03.0903.09所示，试判断三极管的工作状态。所示，试判断三极管的工作状态。放大截止饱和第23页/共141页例：用数字电压表测得例：用数字电压表测得VB=4.5 V、VE=3.8 V、VC=8 V，试判断三极管的工作状态，试判断三极管的工作状态。放大状态放大状态第24页/共141页晶体管

10、的主要参数1、直流参数（1）共基极直流电流放大系数（2）共射极电流放大系数（3）集电极-基极间反向饱和电流 ICBO（4）集电极-发射极间反向饱和电流 ICEO第25页/共141页2、交流参数（1）共基极交流电流放大系数（2）共射极电流放大系数（4）集电极-发射极间反向饱和电流 ICEO第26页/共141页3、极限参数（1）ICM 集电极最大允许电流，超过时 值明显降低。（2）PCM 集电极最大允许功率损耗 PC=iC uCE。iCICMU(BR)CEOuCEPCMOICEO安安全全 工工 作作 区区第27页/共141页U(BR)CBO 发射极开路时 C、B 极间反向击穿电压。（3）U(BR)

11、CEO 基极开路时 C、E 极间反向击穿电压。U(BR)EBO 集电极极开路时 E、B 极间反向击穿电压。U(BR)CBO U(BR)CEO U(BR)EBO第28页/共141页温度对管子参数的影响对的影响：温度每增加1度，大约增加（0.51）%对ICBO的影响：温度每增加10度，其值增加一倍。对UBE的影响：温度每增加1度，其绝对值下降22.5mV。第29页/共141页补充内容 半导体三极管的型号半导体三极管的型号（补充）（补充）国家标准对半导体三极管的命名如下：3 D G 110 B3 D G 110 B 用字母表示同一型号中的不同规格 用数字表示同种器件型号的序号 用字母表示器件的种类

12、用字母表示材料 三极管第二位：A表示锗PNP管、B表示锗NPN管、C表示硅PNP管、D表示硅NPN管第三位：X表示低频小功率管、D表示低频大功率管、G表示高频小功率管、A表示高频小功率管、K表示开关管。第30页/共141页补充：补充：判断三极管工作状态的三种方法。判断三极管工作状态的三种方法。发射结发射结集电极集电极截止截止截止截止放大放大放大放大饱和饱和饱和饱和反偏或零偏反偏或零偏正偏正偏正偏正偏反偏反偏反偏反偏正偏或零偏正偏或零偏1)1)三极管结偏置的判定方法三极管结偏置的判定方法结偏置工作状态2)2)三极管电流关系判定法三极管电流关系判定法I IB BI IC CI IE E截止截止截止

13、截止放大放大放大放大饱和饱和饱和饱和0 000I IB B I IBSBS(临界饱和基极临界饱和基极电流电流)0 0 I IB B I IB B0 0I IB B+I IC C=(1+=(1+)I IB B(1+(1+)I IB B各极电流电流关系工作状态第31页/共141页3)3)三极管电位判定法三极管电位判定法V VB BV VC C截止截止截止截止放大放大放大放大饱和饱和饱和饱和 U Uonon(=0.5)(=0.5)0.70.70.70.7V VCCCCV VCESCES V VC C V VB B V VE E NPNNPN管管 V VC C V VB B 2000、Ri 2M 和和

14、Ro XCe=32 (f=100Hz)(b)Rb=25k Ri(a),(b)2条假设条假设突出考察突出考察Ce的影响的影响(c)Ce 折算折算(c)输出回路：诺顿输出回路：诺顿戴维南戴维南结论：结论：Ce是决定低频响应的是决定低频响应的 主要因素主要因素第134页/共141页中频增益中频增益则则确定确定 f H、f L（BW）求频响表达式求频响表达式问题？问题？第135页/共141页例例已知已知:分析过程：分析过程：求静态工作点求静态工作点画画高频高频小信号等效电路小信号等效电路电路变换电路变换(a)Rb=300k Rs=500 与图相同与图相同第136页/共141页2.共射极放大电路的高频响

15、应共射极放大电路的高频响应电路变换电路变换与图相同与图相同(b)用用密勒定理密勒定理对对Cbc作等效拆分作等效拆分密勒电容密勒电容密勒效应密勒效应(a)Rb=300k Rs=500 CM第137页/共141页2.共射极放大电路的高频响应共射极放大电路的高频响应电路变换电路变换(b)用用密勒定理密勒定理对对Cbc作等效拆分作等效拆分(a)Rb=300k Rs=500(c)从从Cbe向左做戴维南等效向左做戴维南等效(d)输出回路：诺顿输出回路：诺顿戴维南戴维南确定确定 f H、f L（BW）fH=第138页/共141页5 5、完整的频响表达式及波特图、完整的频响表达式及波特图中频增益中频增益第139页/共141页第140页/共141页感谢您的观看。第141页/共141页