【正文】 （ 41） BJT 放大電路的分析方法 放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定問(wèn)題 共集電極放大電路和共基極放大電路 基本共射極放大電路 組合放大電路 放大電路的頻率響應(yīng) * 單級(jí)放大電路的瞬態(tài)響應(yīng) （ 42） BJT BJT的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介 放大狀態(tài)下 BJT的工作原理 BJT的 VI 特性曲線 BJT的主要參數(shù) 溫度對(duì) BJT參數(shù)及特性的影響 （ 43） 雙極型晶體管 (BJT) 又稱半導(dǎo)體三極管 、 晶體三極管 ， 或簡(jiǎn)稱晶體管 。 (Bipolar Junction Transistor) 三極管的外形如下圖所示 。 三極管有兩種類型： NPN 型和 PNP 型 。 主要以 NPN 型為例進(jìn)行討論 。 (a) 小功率管 (b) 小功率管 (c) 大功率管 (d) 中功率管 （ 44） 晶體管的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介 常用的三極管的結(jié)構(gòu)有硅平面管和鍺合金管兩種類型 。 (a)平面型 (NPN) (b)合金型 (PNP) N e c N P b 二氧化硅 b e c P N P e 發(fā)射極， b基極， c 集電極。 發(fā)射區(qū) 集電區(qū) 基區(qū) 基區(qū) 發(fā)射區(qū) 集電區(qū) （ 45） 三極管結(jié)構(gòu)示意圖和符號(hào) (a)NPN 型 e c b 符號(hào) 集電區(qū) 集電結(jié) 基區(qū) 發(fā)射結(jié) 發(fā)射區(qū) 集電極 c 基極 b 發(fā)射極 e N N P （ 46） 集電區(qū) 集電結(jié) 基區(qū) 發(fā)射結(jié) 發(fā)射區(qū) 集電極 c 發(fā)射極 e 基極 b c b e 符號(hào) N N P P N 三極管結(jié)構(gòu)示意圖和符號(hào) (b)PNP 型 （ 47） 以 NPN 型三極管為例討論 c N N P e b b e c 表面看 三極管若實(shí)現(xiàn)放大，必須從三極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)和 外部所加電源的極性 來(lái)保證。 不具備放大作用 放大狀態(tài)下 BJT的工作原理 （ 48） 三極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)要求： N N P e b c 1. 發(fā)射區(qū)高摻雜 。 2. 基區(qū)做得很薄 。 通常只有幾微米到幾十微米 ， 而且 摻雜較少 。 三極管放大的外部條件 ：外加電源的極性應(yīng)使 發(fā)射結(jié)處于正向偏置 狀態(tài) ， 而 集電結(jié)處于反向偏置 狀態(tài) 。 3. 集電結(jié)面積大 。 （ 49） b e c Rc Rb 晶體管內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng) I E IB 1）發(fā)射結(jié)加正向電壓，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成發(fā)射極電流 發(fā)射區(qū)的電子越過(guò)發(fā)射結(jié)擴(kuò)散到基區(qū)，基區(qū)的空穴擴(kuò)散到發(fā)射區(qū) — 形成發(fā)射極電流 IE (基區(qū)多子數(shù)目較少，空穴電流可忽略 )。 2） 擴(kuò)散到基區(qū)的自由電子與空穴的復(fù)合運(yùn)動(dòng)形成基極 電流 電子到達(dá)基區(qū) ， 少數(shù)與空穴復(fù) 合形成基極電流 IBN， 復(fù)合掉的 空穴由 VBB 補(bǔ)充 。 多數(shù)電子在基區(qū)繼續(xù)擴(kuò)散，到達(dá)集電結(jié)的一側(cè)。 晶體管內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng) （ 410） b e c I E I B Rc Rb 3） 集電結(jié)加反向電壓 ， 漂移運(yùn)動(dòng)形成集電極電流 Ic 集電結(jié)反偏 ， 有利于收集基區(qū)擴(kuò)散過(guò)來(lái)的電子而形成集電極電流 ICN。 其能量來(lái)自外接電源 VCC 。 I C 另外 ， 集電區(qū)和基區(qū)的少子在外電場(chǎng)的作用下將進(jìn)行漂移運(yùn)動(dòng)而形成 反向 飽和電流 ， 用 ICBO表示 。 ICBO 晶體管內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng) （ 411） b e c e Rc Rb 電流分配關(guān)系 IEP ICBO IC IB IEN IBN ICN IC = ICN + ICBO IE= ICN + IBN + IEP = IEN+ IEP IB=IEP+ IBN－ ICBO IE =IC+IB 晶體管內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)與外部電流 （ 412） 發(fā)射極注入電流傳輸?shù)郊姌O的電流設(shè) ?? ENCII?? 即根據(jù)傳輸過(guò)程可知 IC= INC+ ICBO 通常 IC ICBO ECII?? 則有 ? 為電流放大系數(shù)。它只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)，與外加電壓無(wú)關(guān)。一般 ? = ? 。 IE=IB+ IC 放大狀態(tài)下 BJT中載流子的傳輸過(guò)程 （ 413） ????? 1 又設(shè)?BC E OCIII ??? 則 ? 是另一個(gè)電流放大系數(shù)。同樣，它也只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)，與外加電壓無(wú)關(guān)。一般 ? 1 。 根據(jù) IE=IB+ IC IC= INC+ ICBO ENCII?? 且令 ?BCC E OC IIII ??? ? 時(shí)，當(dāng)ICEO= (1+ ? ) ICBO （穿透電流） （ 414） 三極管的三種組態(tài) (c) 共集電極接法 ，集電極作為公共電極，用 CC表示。 (b) 共發(fā)射極接法 ，發(fā)射極作為公共電極，用 CE表示； (a) 共基極接法 ，基極作為公共電極，用 CB表示； BJT的三種組態(tài) （ 415） 共基極放大電路 放大作用 若 ?vI = 20mV 電壓放大倍數(shù) 492 0 m IO ?????vvvA使 ?iE = 1 mA， 則 ?iC = ? ?iE = mA， ?vO = ?iC? RL = V， 當(dāng) ? = 時(shí)， （ 416） 綜上所述，三極管的放大作用，主要是依靠它的發(fā)射極電流能夠通過(guò)基區(qū)傳輸，然后到達(dá)集電極而實(shí)現(xiàn)的。 實(shí)現(xiàn)這一傳輸過(guò)程的兩個(gè)條件是： （ 1） 內(nèi)部條件： 發(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度遠(yuǎn)大于基區(qū)雜質(zhì)濃度，且基區(qū)很薄。 （ 2） 外部條件： 發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置。 （ 417） BJT的 VI 特性曲線 iB=f(vBE)? vCE=const. (2) 當(dāng) vCE≥1V時(shí)， vCB= vCE vBE0，集電結(jié)已進(jìn)入反偏狀態(tài)，開始收集電子，基區(qū)復(fù)合減少，同樣的 vBE下 IB減小，特性曲線右移。 (1) 當(dāng) vCE=0V時(shí)，相當(dāng)于發(fā)射結(jié)的正向伏安特性曲線。 1. 輸入特性曲線 （以共射極放大電路為例） + b c e 共射極放大電路 UBB UCC uBE iC iB + uCE uCE = 0V uBE /V uCE = 0V uCE ? 1V uBE /V （ 418） 飽和區(qū)： iC明顯受 vCE控制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)，一般 vCE＜ (硅管 )。此時(shí)， 發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏或反偏電壓很小 。 iC=f(vCE)? iB=const. 2. 輸出特性曲線 輸出特性曲線的三個(gè)區(qū)域 : 截止區(qū)： iC接近零的區(qū)域，相當(dāng) iB=0的曲線的下方。此時(shí)， vBE小于死區(qū)電壓 。 放大區(qū)： iC平行于 vCE軸的區(qū)域，曲線基本平行等距。此時(shí)， 發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏 。 BJT的 VI 特性曲線 （ 419） (1) 共發(fā)射極直流電流放大系數(shù) =（ IC－ ICEO） /IB≈IC / IB ? vCE=const. ??1. 電流放大系數(shù) BJT的主要參數(shù) ? 與 iC的關(guān)系曲線 (2) 共發(fā)射極交流電流放大系數(shù) ? ? =?iC/?iB?vCE=const. （ 420） 1. 電流放大系數(shù) (3) 共基極直流電流放大系數(shù) =（ IC－ ICBO） /IE≈IC/IE ?? (4) 共基極交流電流放大系數(shù) α α =?iC/?iE?vCB=const. 當(dāng) ICBO和 ICEO很小時(shí)， ≈?、 ≈?，可以不加區(qū)分。 ? ? BJT的主要參數(shù) （ 421） 2. 極間反向電流 (1) 集電極基極間反向飽和電流 ICBO 發(fā)射極開 路時(shí)，集電結(jié)的反向飽和電流。 BJT的主要參數(shù) （ 422） (2) 集電極發(fā)射極間的反向飽和電流 ICEO ICEO=（ 1+ ） ICBO ? BJT的主要參數(shù) 2. 極間反向電流 （ 423） (1) 集電極最大允許電流 ICM (2) 集電極最大允許功率損耗 PCM PCM= ICVCE 3. 極限參數(shù) BJT的主要參數(shù) （ 424） 3. 極限參數(shù) BJT的主要參數(shù) (3) 反向擊穿電壓 ? V(BR)CBO—— 發(fā)射極開路時(shí)的集電結(jié)反 向擊穿電壓。 ? V(BR) EBO—— 集電極開路時(shí)發(fā)射結(jié)的反 向擊穿電壓。 ? V(BR)