单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,2,章双极型晶体管及其放大电路,1,双极型晶体管又称为半导体三极管、晶体三极管，简称晶体管。是电子电路,主要的,有源器件,，可用来放大、振荡、调制等。,2,e,c,b,发射极,基极,集电极,发射结,(Je),集电结,(,Jc,),基区,发射区,集电区,N,P,N,c,b,e,NPN,PNP,c,b,e,(a)NPN,管的原理结构示意图,(b),电路符号,2-1,双极型晶体管的工作原理,b,a,se,c,ollector,e,mitter,3,(c),平面管结构剖面图,图2-1 晶体管的结构与符号,3.,双极型晶体管的结构特点：,发射区相对于基区重掺杂,基区薄,(,几个几十个微米,),集电结的面积大,4,一、,放大状态下晶体管中载流子的传输过程,c,I,C,e,I,E,N,P,N,I,B,R,C,U,CC,U,BB,R,B,I,CBO,15V,b,I,BN,I,EP,I,EN,I,CN,图,22,晶体管内载流子的运动和各极电流,晶体管处于放大状态的偏置条件：发射结正偏、集电结反偏,2-1,双极型晶体管的工作原理,c,b,e,NPN,5,二、发射区的作用：向基区注入电子,三、基区的作用：传送和控制电子,四、集电区的作用：收集电子,说 明,一、晶体管处于放大状态的偏置条件：发射结正偏、集电结反偏,6,二、电流分配关系,b,c,e,I,B,I,C,I,E,c,I,C,e,I,E,N,P,N,I,B,R,C,U,CC,U,BB,R,B,I,CBO,15V,b,I,BN,I,EP,I,EN,I,CN,2-1,双极型晶体管的工作原理,7,直流电流放大系数：,一般,共射极,含义：基区每复合一个电子，就有,个电子扩散到集电区去。,二、电流分配关系,2-1,双极型晶体管的工作原理,c,I,C,e,I,E,N,P,N,I,B,R,C,U,CC,U,BB,R,B,I,CBO,b,I,BN,I,EN,I,CN,8,共基极,一般,两者关系：,二、电流分配关系,2-1,双极型晶体管的工作原理,c,I,C,e,I,E,N,P,N,I,B,R,C,U,CC,U,BB,R,B,I,CBO,b,I,BN,I,EN,I,CN,9,I,C,、,I,E,、,I,B,、,三者关系,：,c,I,C,e,I,E,N,P,N,I,B,R,C,U,CC,U,BB,R,B,I,CBO,15V,b,I,BN,I,EP,I,EN,I,CN,若忽略,I,CBO,则,10,2-2,晶体管伏安特性曲线及参数,全面描述晶体管各极电流与极间电压关系的曲线。,图,23,晶体管的三种基本接法（,组态,）,(,a,),c,e,b,i,B,i,C,输出,回路,输入,回路,(,b,),e,c,b,i,B,i,E,c,e,i,E,i,C,b,(,c,),(a),共发射极,(b),共集电极,(c),共基极,11,2-2-1,共射极,输出特性曲线,共发射极输出特性曲线：输出电流,i,C,与输出电压,u,CE,的关系曲线,(,以,i,B,为参变量,),2-2,晶体管伏安特性曲线及参数,12,图,25,共射极输出特性曲线,1.,放大区,2.,饱和区,3.,截止区,13,1.,放大区,发射结正偏，,集电结反偏,（,2,）,u,CE,变化对,I,C,的影响很小（,恒流特性,）,（,1,）,i,B,对,i,C,的控制作用很强。,用交流电流放大倍数来描述：,在数值上近似等于,即,I,C,主要由,I,B,决定,14,基区宽度调制效应,(,厄尔利效应,),c,I,C,e,I,E,N,P,N,I,B,R,C,U,CC,U,BB,R,B,I,CBO,15V,b,I,BN,I,EP,I,EN,I,CN,u,CE,c,结反向电压,c,结宽度,基区宽度,基区中电子与空穴复合的机会,i,C,15,基调效应表明：输出交流电阻,r,CE,=,u,CE,/,i,C,Q,U,CEQ,U,A,(,厄尔利电压,),I,CQ,16,2.,饱和区,发射结和集电结均处于正向偏置。,由于集电结正偏，不利于集电极收集电子，造成基极复合电流增大。因此,（,1,）,i,B,一定时，,i,C,比放大时要小,（,2,）,U,CE,一定时,i,B,增大，,i,C,基 本不变（饱和区）,临界饱和：,U,CE,=U,BE,，即,U,CB,=0,（,C,结零偏）。,17,饱和时，,c,、,e,间的电压称为饱和压降，记作,U,CE(sat),。,（小功率,Si,管）,U,CE(sat),=0.5V,0.3V,；,（小功率,Ge,管）,U,CE(sat),=0.2V,0.1V,。,三个电极间的电压很小，各极电流主要由外电路决定。,18,3.,截止区,发射结和集电结均处于反向偏置。,三个电极均为反向电流，所以数值很小。,i,B,=,i,CBO,（,此时,i,E,=0,）,以下称为截止区。,工程上认为：,i,B,=0,以下即为截止区。,因为在,i,B,=0,和,i,B,=,i,CBO,间，放大作用很弱。,载流子传输过程,19,图,26,共发射极输入特性曲线,2-2-2,共射极,输入特性曲线,2-2,晶体管伏安特性曲线及参数,20,（,1,）,U,CE,=0,时，晶体管相当于两个并联二极管，,i,B,很大，曲线明显左移。,（,2,）,0,U,CE,1,时，随着,U,CE,增加，曲线右移，特别在,0,U,CE,1,时，曲线近似重合。,21,2-2-3,温度对晶体管,特性,的影响,自学,2-2,晶体管伏安特性曲线及参数,22,2-2-4,晶体管的主要参数,一、电流放大系数,1.,共射直流放大系数,反映静态时集电极电流与基极电流之比。,2.,共射交流放大系数,反映动态时的电流放大特性。,由于,I,CBO,、,I,CEO,很小，因此,在,以后的计算中，不必区分。,2-2,晶体管伏安特性曲线及参数,23,4.,共基交流放大系数,3.,共基直流放大系数,由于,I,CBO,、,I,CEO,很小，因此,在,以后的计算中，不必区分。,2-2-4,晶体管的主要参数,2-2,晶体管伏安特性曲线及参数,一、电流放大系数,24,二、极间反向电流,1.,I,CBO,发射极开路时，集电极,基极间的反向电流，称为集电极反向饱和电流。,2.,I,CEO,基极开路时，集电极,发射极间的反向电流，称为集电极穿透电流。,3.,I,EBO,集电极开路时，发射极,基极间的反向电流。,2-2-4,晶体管的主要参数,2-2,晶体管伏安特性曲线及参数,25,三、结电容,包括发射结电容,C,e,和集电结电容,C,c,四、晶体管的极限参数,1.,击穿电压,U,(BR)CBO,指发射极开路时，集电极,基极间的反向击穿电压。,U,(BR)CEO,指基极开路时，集电极,发射极间的反向击穿电压。,U,(BR)CEO,I,CM,时，虽然管子不致于损坏，但,值已经明显减小。,例如：,3DG6(NPN),，,U,(,BR,),CBO,=115V,，,U,(,BR,),CEO,=60V,，,U,(,BR,),EBO,=8V,。,27,3.,集电极最大允许耗散功率,P,CM,P,CM,表示集电极上允许损耗功率的最大值。超过此值就会使管子性能变坏或烧毁。,P,CM,与管芯的材料、大小、散热条件及环境温度等因素有关。,P,CM,=,I,C,U,CE,28,图,27,晶体管的安全工作区,功耗线,29,作 业,2.1,，,2.3,，,2.6,，,2.7,，,2.9,，,2.18,，,2.20,，,2.23,，,2.27,，,2.34,。,30,31,c,I,C,e,I,E,N,P,N,I,B,R,C,U,CC,U,BB,R,B,I,CBO,15V,b,I,BN,I,EP,I,EN,I,CN,32,三、温度对晶体管,特性曲线,的影响,T,，,u,BE,：,T，I,CBO,：,T，,：,T，I,C,：,结 论,33,