半導(dǎo)體三極管及其放大電路(1)(已修改)
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【正文】 2022/2/15 第 3章 1 3 半導(dǎo)體三極管及其 放 大 電 路 2022/2/15 第 3章 2 本章學(xué)習(xí)要點 ? 1. 半導(dǎo)體三極管 (BJT)的結(jié)構(gòu)、工作原理、特性曲線和主要參數(shù)。 ? 2. 著重討論 BJT放大電路的三種組態(tài)，即： a. 共發(fā)射極放大電路 b. 共集電極放大電路 c. 和共基極放大電路。 2022/2/15 第 3章 3 從共發(fā)射極電路入手，推及其他兩種電路。 分析放大電路的基本方法： a. 圖解法 b. 小信號模型法 (微變等效電路分析法 ) 2022/2/15 第 3章 4 ?分析的步驟： (Q點 )， 。 ? 對于電壓放大電路來說，主要的技術(shù)指標(biāo)有：電壓增益、輸入阻抗、輸出阻抗和頻響帶寬，這在第一章已作過簡要的介紹。 2022/2/15 第 3章 5 ?單極型器件 [場效應(yīng)管 (FET)]及其放大電路將在第 4章討論。 ?由于集成電路制造工藝的迅速發(fā)展，從使用的角度來考慮，電子設(shè)計主要是選用集成電路構(gòu)件來作系統(tǒng)設(shè)計，但是分立元件電路是基礎(chǔ)，這里仍然予以足夠的重視。 2022/2/15 第 3章 6 半導(dǎo)體 BJT ? BJT的結(jié)構(gòu)簡介 ? BJT通常稱為晶體三極管，簡稱為三極管或晶體管。 ? 1. 分類： 按頻率分：有高頻管、低頻管； 按功率分：有大、中、小功率管； 按材料分：有硅管、鍺管。 ?其外型如圖 (實物對照 )。 2022/2/15 第 3章 7 2022/2/15 第 3章 8 2. BJT 的結(jié)構(gòu) ?⑴ 組成： BJT有兩個 PNJ，三個接觸電極，三根引線及其外殼組成。 2022/2/15 第 3章 9 ? (2) BJT的制造工藝特點： a. e區(qū)摻雜濃度最高，以有效的發(fā)射載流子； b. b區(qū)摻雜濃度最低且最薄，以有效的傳輸載流子； c. c區(qū)摻雜濃度適中，面積最大，以有效的收集載流子。 2022/2/15 第 3章 10 (3) NPN型 BJT的結(jié)構(gòu) ?如圖 。 (4) PNP型 BJT的結(jié)構(gòu) ?如圖 。 [轉(zhuǎn) 13] 2022/2/15 第 3章 11 2022/2/15 第 3章 12 2022/2/15 第 3章 13 BJT的電流分配關(guān)系與放大作用 ? 1. BJT內(nèi)部載流子的傳輸過程 ( 運(yùn)動規(guī)律 )(觀看課件 ) ?為了使 BJTe區(qū)能有效的發(fā)射載流子、 c區(qū)有效的收集載流子，必須具備的條件： 發(fā)射結(jié)正偏 集電結(jié)反偏 2022/2/15 第 3章 14 ? BJT內(nèi)部載流子的 傳輸過程分三步 (如圖 )： (1) 發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入載流子 (2) 載流子在基區(qū)的擴(kuò)散與復(fù)合 (3) 集電區(qū)收集載流子 ? 有上分析可知， BJT內(nèi)部有兩種載流子參與導(dǎo)電，故稱之為 雙極型晶體管 。 ［轉(zhuǎn) 16］ 2022/2/15 第 3章 15 2022/2/15 第 3章 16 2. 三極管的電流分配關(guān)系 IE＝ IC+IB IC＝ I B+I CEO≈ IB ICEO＝ (1+β )ICBO ? 以上式子，也適用于三極管純交流電流或交直流共存的情況，即： 2022/2/15 第 3章 17 ?純交流時： i e＝ i c+ i b i c＝ βi b ?交直流共存時： i E＝ iC + iB ( ie+ IE )＝ ( ic+ IC )+( ib+ IB) ( ic+ IC )＝ (βib+ IB)+(1+β )ICBO 2022/2/15 第 3章 18 3. 放大作用 ?晶體管最基本的一種應(yīng)用，就是把微弱的電信號加以放大。簡單的放大電路如圖 所示。 ?輸入電壓： Δv I＝ 20mV ?晶體管 eJ電壓： vEB ＝ VEE+ΔvI ? e極電流： iE＝ IE + ΔiE ? c極電流： iC＝ IC + ΔiC ?輸出電壓： Δvo＝ ΔiC R L ［轉(zhuǎn) 20］ 2022/2/15 第 3章 19 2022/2/15 第 3章 20 綜上所述： ? (1) 要使晶體管具有放大作用必須保證： a. 內(nèi)部條件： e區(qū)的摻雜濃度要遠(yuǎn)大于 b區(qū)的摻雜濃度，且 b區(qū)的厚度要很薄。 b. 外部條件： eJ正偏， cJ反偏。 2022/2/15 第 3章 21 ? (2) 當(dāng)晶體管制成之后，晶體管各極之間的電流關(guān)系是確定的： IE＝ IC+IB IC＝ β I B+I CEO≈ IB 或 i E＝ iC + iB 2022/2/15 第 3章 22 4. 共發(fā)射極連接方式 ? (1) 三種連接方式： ?以三極管的某一個極為公共端可組成三種基本放大電路，即：共基極、共發(fā)射極、共集電極放大電路，如下圖所示。 2022/2/15 第 3章 23 2022/2/15 第 3章 24 (2) 共發(fā)射極放大電路 ?如圖 。由圖可以看出，在輸入端加入一個待放大的信號 Δv I時，則有： vBE＝ VBE +Δv I， iB＝ IB +ΔiB， iC＝ IC+ΔiC， iE＝ I E+ΔiE。 ［轉(zhuǎn) 26］ 2022/2/15 第 3章 25 2022/2/15 第 3章 26 ? 共射極電路與共基極電路的異同： ? 相同之處：放大信號的物理本質(zhì)是相同的。 ? (1) 共射極電路的輸入電流是 iB，共基極電路的輸入電流是 iE， iB作為輸入控制電流時信號源消耗功率小。 ? (2) 對于共射極電路，研究放大過程主要是分析集電極電流 (輸出電流 )與基極電流 (輸入電流 )之間的關(guān)系。 2022/2/15 第 3章 27 ? (3) 因為 β1， α1，所以 iCiB，故共發(fā)射極放大電路不但能放大電壓，而且還能放大電流。 ? 共發(fā)射極放大電路是目前應(yīng)用最廣泛的一種組態(tài)。 2022/2/15 第 3章 28 BJT的特性曲線 ? 晶體管特性曲線的獲得有兩種方法： ? 一是通過實驗測量電路和求點描跡的方法，在平面坐標(biāo)上畫出輸入輸出特性曲線； ? 另一種方法是利用專用的晶體管特性圖示儀在示波管上顯示出來。 2022/2/15 第 3章 29 1. 共發(fā)射極放
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