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,CH4 双极结型三极管及放大电路根底,4-1,双极结型晶体管(,BJT),半导体三极管,晶体三极管,晶体管,三极管,双极型晶体管(BJT),根本特性：电流放大作用,4.1.1 BJT的根本构造,1.根本构造,三个区：,放射区放射载流子(掺杂浓度高)；,集电区收集载流子(掺杂浓度低、面积大)；,基 区传送和把握载流子(掺杂浓度特殊低、很薄)。,两个结：,放射结JE；,集电结JC。,三个极：,放射极E；,集电极C；,基 极B。,构造并不对称,4.1.1 BJT的根本构造,1.根本构造,2.,表示符号,4.1.1 BJT的根本构造,1.根本构造,2.,表示符号,3.,分类,按工艺分：,平面型、合金型,按构造分：,PNP型管(多为Ge管),NPN型管(多为Si管),按材料分：,硅管、锗管,按频率分：,高频管、低频管,按功率分：,大、中、小功率管,4.1.1 BJT的根本构造,1.根本构造,2.,表示符号,3.,分类,4.,命名方法,半导体分立元件型号命名方法,GB249-89,电极数：三极管,3,A G 1 B,用途：高频小功率管,材料和极性：,PNP,型，锗材料,序号,规格号,4.1.1 BJT的根本构造,1.根本构造,2.,表示符号,3.,分类,4.,命名方法,5.,实物图片,管脚的判别,4.1.2,放大状态下,BJT,的工作原理,1.,三极管具有放大作用的条件,内部条件：,放射区杂质浓度远大于基区杂质浓度；,基区很薄。,外部条件：,放射结要正偏；集电结要反偏。,2.,放大状态下三极管的偏置,电压和电流的实际方向如以下图：,电压和电流的习惯参考方向：,电流的习惯参考方向与实际方向全都；,电压的习惯参考方向：UBE、UCE。,对NPN型管：UBE、UCE都为正值；,对PNP型管：UBE、UCE都为负值。,4.1.2,放大状态下,BJT,的工作原理,例 有两个晶体管分别接在,放大,电路中，今测得它们管脚的电位如下表所示，试判别管子的三个管脚，并说明是硅管还是锗管？是,NPN,型还是,PNP,型？,管 脚,1,2,3,T,1,的电位(,V),5,5.7,10,T,2,的电位(,V),-2,-10,-2.3,管脚,1,2,3,类 型,T,1,C,E,B,硅管,NPN,型,T,2,E,C,B,锗管,PNP,解：,4.1.2,放大状态下,BJT,的工作原理,3.,BJT,内部载流子的传输过程,以,PNP,型三极管为例,(1).放射区向基区放射空穴,放射结正偏：,E区的多子(空穴)集中到B区空穴集中电流Ipe；,B区的多子(电子)集中到E区电子集中电流Ine。,由于：放射区杂质浓度要远大于基区杂质浓度。,所以：IpeIne,IE=Ipe+IneIpe,4.1.2,放大状态下,BJT,的工作原理,3.,BJT,内部载流子的传输过程,以,PNP,型三极管为例,(2).空穴在基区中的集中和复合,集中：由于浓度差，空穴向集电区集中；,复合：由于B区存在电子(多子)而复合。,由于：基区很薄，杂质浓度又很小；集电区面积又大，所以：复合的时机很少，集中运动占优势。,IpcIpb,称其为,共基极直流电流放大倍数,。,其值,越大，放大效果越好。,4.1.2,放大状态下,BJT,的工作原理,3.,BJT,内部载流子的传输过程,以,PNP,型三极管为例,(3).集电区收集集中过来的电子,集电结反偏：,由E区集中到B区的空穴很简洁穿过C结Ipc；,存在漂移运动，从而形成了反向饱和电流ICBO。,ICBO随温度变化大，对三极管放大性能的影响较大。,在三极管的内部有两种载流子流淌，故又称为双极型晶体管。,称其为,共基极直流电流放大倍数,。,其值,越大，放大效果越好。,4.1.2,放大状态下,BJT,的工作原理,4.电流安排关系,I,E,=I,pe,；I,C,=I,pc,+I,CBO,I,B,=I,pb,-I,CBO,定义：共射极直流电流放大倍数,称其为,共基极直流电流放大倍数,。,其值,越大，放大效果越好。,I,CEO,穿透电流,；,I,CBO,反向饱和电流。,4.1.2,放大状态下,BJT,的工作原理,5.,放大电路的三种组态,(,连接方式,),利用BJT组成放大电路，其中一个电极作为信号输入端，一个电极作为信号输出端，一个电极作为输入、输出回路的共同端。依据共同端的不同，BJT有三种连接方式(组态)：,共基极接法CB,共放射极接法CE,共集电极接法CC,共放射极接法电路如图,为什么称为共射,极,接法,？,信号源,负 载,共射极电路以基极为输入端，集电极为输出端，以放射极作为输入、输出回路的共同端。,4.1.2,放大状态下,BJT,的工作原理,6.电压,放大作用,设T的=49,静态工作状况：,加EB、EC使得放射结正偏；集电结反偏。,动态工作状况：,在基极输入端参与一个待放大的信号uI：,设,u,I,=20mVi,E,=1mA,i,B,=i,E,/(1+)=20A,i,C,=i,B,=0.98mA,u,O,=,-,i,C,R,L,=,-,0.98V,电压放大倍数为：,A,V,=u,O,/u,I,=,-,49,式中,“-”,表示输出电压与输入电压反相。,留意放大是对变化量(电压、电流)而言的。,形成静态电流,I,E,=2mA,I,B,=40A,I,C,=1.94mA,电路起到了,电压放大作用。,4.1.3 BJT,的共射极特性曲线,BJT 的特性曲线是用来表示各极电压和电流之间相互关系的，它反映了晶体管的性能，是分析放大电路的重要依据。,最常用的是共放射极接法时的输入特性曲线和输出特性曲线。,试验电路如以下图：,4.1.3 BJT,的共射极特性曲线,1.,共射极输入特性曲线,共射极输入特性曲线是指当集,-,射,u,CE,为常数时，输入回路中基极电流,i,B,和基,-,射极电压,u,BE,之间的关系曲线：,i,B,=f(u,BE,)u,CE,=,常数,u,CE,1V,时，,和二极管的伏安特性一样。,4.1.3 BJT,的共射极特性曲线,2.,共射极输出特性曲线,共射极输出特性曲线是指当基极电流,i,B,为常数时，输出回路中集电极电流,i,C,和集-射极电压,u,CE,之间的关系曲线：,i,C,=f(u,CE,)i,E,=,常数,4.1.3 BJT,的共射极特性曲线,2.,共射极输出特性曲线,通常把晶体管的输出特性曲线分为三个区域：,放大区,曲线中接近水平的局部是放大区。,【条件】集电结反偏，放射结正偏。,【特点】iC与iB成线性关系：,iC=iB,所以放大区又称线性区。,截止区,iB0的曲线以下的区域称为截止区。,只要UBEUth时，T截止。,为了使T牢靠截止，常使UBE0。,【条件】放射结反偏，集电结反偏。【特点】iB=0，iC=ICEO0,饱和区,当uCEICS/,ICS是集电极饱和(最大)电流,【特点】UCES=0.2V(Ge)/0.3V(Si),UCES-饱和压降,截止区,饱和区,放大区,4.1.4 BJT,的主要参数,电流放大系数,共放射极直流电流放大倍数,共放射极沟通电流放大系数,【例】三极管3DG6的输出特性曲线如以下图，计算Q1点处的 ；由Q1和Q2两点计算。,解：工作点Q1在输出特性曲线上说明：UCE1=6V，IB1=40A，IC1=1.5mA；,工作点Q2说明：UCE2=6V，IB2=60A，IC2=2.3mA。,通常认为：,4.1.4 BJT,的主要参数,2.,极间反向电流,集-基极反向饱和(截止)电流,I,CBO,I,CBO,:,Si,管 1,A,；,Ge,管数,A,到几十,A,。,温度,T10C，I,CBO,一倍。,I,E,=0,ICBO指放射极开路，集电结反偏时，集电极与基极之间的电流。,4.1.4 BJT,的主要参数,2.,极间反向电流,集-基极反向饱和(截止)电流,I,CBO,集-射极反向截止(穿透)电流,I,CEO,ICEO指基极开路，集电结反偏、放射结正偏时，集电极与放射极之间的电流。,4.1.4 BJT,的主要参数,2.,极间反向电流,集-基极反向饱和(截止)电流,I,CBO,集-射极反向截止(穿透)电流,I,CEO,I,CEO,温度,T，I,CBO,很快；,I,CEO,更快。,故晶体管的温度稳定性很差。,选管：,反向饱和电流尽可能小；,电流放大倍数不超过100。,例,有两只半导体三极管，一只管子,=150,，,I,CBO,=2A,，,另一只管子,=50,，,I,CBO,=0.2A,，,其它参数一样，你认为哪只管子好？,4.1.4 BJT,的主要参数,3.,极限参数,集电极最大允许电流ICM：,集电极电流 IC 超过确定值时，晶体管的 值要下降。当下降到额定值2/3时的集电极电流，称为ICM。,集-射极反向击穿电压U(BR)CEO：,基极开路时，加在集电极放射极间的最大允许电压。称为U(BR)CEO。,集电极最大允许耗散功率,P,CM,：,集电结上消耗的功率称为集电极耗散功率,P,C,，,它使结温上升，为保证管子安全工作，集电结所允许消耗的最大功率，称为,P,CM,。,P,C,=I,C,U,CE,过流区,过压区,过损耗区,安全工作区,安全,放大区,BJT,的安全工作区,4.1.5 温度对三极管特性的影响,1,温度对,BJT,参数的影响,2温度对特性曲线的影响,温度对,I,CBO,的影响,T,10,C,，,I,CBO,增加一倍,温度对,U,BE,的影响,T,1,C,，,U,BE,下降,2,-,3mV,温度对,的影响,T,1,C,，,增加,0.5,-1,.,0%,温度上升使：,UBE下降，输入特性曲线左移；,ICBO增大，输出特性曲线上移；,增大，曲线间的距离增大。,4.2 根本共射极放大电路,4.2.1 根本共射极放大电路的组成,4.2.2 根本共射极放大电路的工作原理,4.2.1 根本共射极放大电路的组成,1根本共射极放大电路,2放大电路中各元件的作用,三极管T:,起把握作用，用于放大。,集电极负载电阻RC:,将集电极电流的变化转换为电压变化反映在输出端。,基极电源EB和基极(偏置)电阻RB:,使T放射结正偏，产生基极电流IB。,集电极电源EC:,为输出信号供给能量，使T集电结反偏。,耦合电容C1、C2:,隔直，隔离直流电源对信号源和负载的影响；通交，保证沟通信号顺当通过放大电路。(电解电容，留意极性),4.2.1 根本共射极放大电路的组成,1根本共射极放大电路,2放大电路中各元件的作用,(1)电源的极性必需使集电结反偏，放射结正偏。(放大),(2)输入信号要有效转输输入回路地接法应使输入变化电压ui产生变化电流ib(ie)。,(3)输出回路地接法应使ic(ie)尽量流到负载上去。,(4)为了使信号不失真，在没有外加信号作用时，放大管不但要处于放大状态，还应有一个适宜的静态工作点。,3,放大电路的习惯画法,4,放大电路的组成原则,4.2.1 根本共射极放大电路的组成,例 按放大电路组成原则，推断以下电路有无放大作用。,根本共射极放大电路的工作原理,一、放大电路的两种工作状态,1.,直流工作状态,(,静态,),静态,在没有加输入信号(ui=0)时，放大电路中各处的电压、电流都是直流量，称为直流工作状态或静止工作状态，简称静态。,直流通路,静态时一般用直流通路来进展分析，由放大电路画直流通路的原则是：,电容视为开路，电感视为短路。电压信号源视为短路，电流信号源视为开路。,直流通路,根本共射极放大电路的工作原理,一、放大电路的两种工作状态,2.沟通工作状态(动态),动态,输入端加上输入信号时，放大电路中的工作状态称为动态。此时，电路中既有直流电量，也有沟通电量。,沟通通路,一般用沟通通路来分析争论沟通量，由放大电路画沟通通路的原则是：,直流电压源视为短路；直流电流源视为开路；隔直(耦合)电容视为短路；扼流电感视为开路。,沟通通路,根本共射极放大电路的工作原理,二、放大电路中电量符号的规定,名 称,静态值,交流分量,总电压或总电流,瞬时值,