第三章_双极结型三极管及放大电路基础.ppt

第三章 半导体三极管及放大电路基础 §3.1 双极型晶体管（BJT，bipolar junction transistor） 双极型晶体管由两个靠得很近的PN结构成。其中，带正电的空穴和带负电的电子均参与导电。 一、晶体管的结构及符号 晶体管的结构特点：发射区掺杂浓度高，基区薄且浓度低，集电结面积大，以保证晶体管具有电流放大作用。 二、晶体管的电流分配与放大作用 晶体管内载流子的传输过程 发射区向基区注入载流子 电子在基区扩散和复合 集电结收集电子 晶体管直流电流传输方程 晶体管做放大器时，三个端中一个作输入端，一个作输出端，另一个作输入和输出的公用端。根据作公用端的电极的不同，晶体管可分为三种不同的连接方式：共基集、共发射极和共集电极连接。在这三种不同连接关系下的晶体管内部直流电流关系，称为晶体管的直流电流传输方程。 1、共基极直流电流传输方程(发射极输入，集电极输出) 共基极电流放大系数 共基极直流电流传输方程 若ICICBO，则 所以 2、共发射极直流电流传输方程 基极为输入端，集电极为输出端，发射极为公共端 ∵输入电流为IB、输出电流为Ic， Ic IB， 有电流放大作用！ ∴利用上节晶体管内载流子关系式 令 则 此式称为共发射极直流电流传输方程。 其中 ，代表基极开路时的集电极到发射极的直通电流，通常称为穿透电流。 有 表明 等于集电极电流与 基极电流的比值。 由于 共发射极电路的直流电流传输方程可表示为 3、共集电极直流电流传输方程 基极为输入端，发射极为输出端，集电极为公共端 由于IE=IC+IB 所以 上式即为共集电极直流电流传输方程。通常 ，故共集电极电路的直流电流传输方程与共射电路近似。 三、晶体管的共射组态特性曲线 晶体管外部各极电流和电压的关系曲线称为晶体管的特性曲线。 共发射极晶体管的输入端电流为iB，输入端电压为vBE，输出端电流为iC，输出端电压为vCE。 1、输入特性曲线 以集电极电压vCE为参变量，输入 回路中基极电压vBE与基极电流iB 的关系曲线称为输入特性曲线，即 iB=f(vBE)|vCE (1) vCE=0时,iB-vBE曲线和普通 二极管的特性相似。 (2) vCE＞1V时的IB-VBE曲线与 vCE=0时的曲线相比,特性右移, 且不同vCE的曲线基本重合。 2、输出特性曲线 1) 放大区 发射结正向偏置，集电结反向偏置 iB等变量变化时输出iC基本是平行等距的。 受基区调制效应影响，随vCE加大，曲线斜率略有加大。 基区调制效应：基区宽度受集电极电压调制：vCE↑，集电结厚度↑，基区宽度↓，电子空穴复合↓，维持相同iC所需iB↓，相同iB时iC↑。 2) 饱和区 vCE较小时，集电结吸引电子能力弱，iC不随iB的增加而增加，晶体管失去放大作用。饱和时集电极电压称为饱和压降VCE(sat)。 Si管VCE(sat) ≈0.3V，而发射结的饱和压降VBE(sat) ≈0.8V，故VCB(sat) = VCE(sat) - VBE(sat) ≈- 0.5V 在饱和区，集电结和发射结均处于正向偏置。 3) 截止区 通常将iB=0以下的区域称为截止区，此时iE=iC=iCEO。严格的说，iE=0，iC=iCBO的区域为截止区。 晶体管截止时，发射结和集电结均处于反向偏置。 四、晶体管的主要参数 1、电流放大系数 共射极电流放大系数 直流工作状态下， IC与IB的关系使用直流电流放大系数 描述。忽略ICEO时， 固定vCE，集电极电流变化量ΔiC与基极电流变化量ΔiB之比，称为共发射极交流电流放大系数， 当忽略ICEO且输出特性曲线平行等距时，可认为 故二者物理意义不同，但常混用！ 共基极电流放大系数 共基极电流放大系数也分为直流放大系数 和交流放大系数 ，忽略ICBO时 固定vCB，取集电极电流变化量ΔiC与发射极电流变化量ΔiE之比 当忽略ICBO且输出特性曲线平行等距时， 2、极间反向电流 集电极－基极反向饱和电流ICBO 与二极管反向电流一样，一定温度下为常数，与VCB无关。 集电极－发射极反向电流ICEO(穿透电流) 集电区贯穿基区至发射区的电流， 3、频率参数 晶体管的电流放