【正文】 1 主講：陳松 低 頻 電 子 技 術 第 8~12次課（共 32次課） 2 BJT 放大電路的分析方法 放大電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定問題 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 * 單級放大電路的瞬態(tài)響應 3 BJT BJT的結構簡介 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 BJT參數(shù)及特性的影響 4 BJT的結構簡介 (a) 小功率管 (b) 中功率管 (c) 大功率管 (d) 大功率管 5 半導體三極管的結構示意圖如圖所示。它有兩種類型 :NPN型和 PNP型。 BJT的結構簡介 (a) NPN型管結構示意圖 (b) PNP型管結構示意圖 (c) NPN管的電路符號 (d) PNP管的電路符號 6 集成電路中典型 NPN型 BJT的截面圖 BJT的結構簡介 7 三極管的放大作用是在一定的外部條件控制下，通過載流子傳輸體現(xiàn)出來的。 外部條件： 發(fā)射結正偏 集電結反偏 放大狀態(tài)下 BJT的工作原理 1. 內部載流子的傳輸過程 發(fā)射區(qū)：發(fā)射載流子 集電區(qū)：收集載流子 基區(qū)：傳送和控制載流子 （以 NPN為例） 由于三極管內有兩種載流子 (自由電子和空穴 )參與導電，故稱為雙極型三極管或 BJT (Bipolar Junction Transistor)。 IC= ICN+ ICBO IE=IB+ IC 放大狀態(tài)下 BJT中載流子的傳輸過程 8 2. 電流分配關系 發(fā)射極注入電流傳輸?shù)郊姌O的電流設 ?? CNE II? ?即根據(jù)傳輸過程可知 IC= ICN+ ICBO 通常 IC ICBO ECII?? 則有 ? 為電流放大系數(shù)。它只與管子的結構尺寸和摻雜濃度有關，與外加電壓無關。一般 ? = ? 。 IE=IB+ IC 放大狀態(tài)下 BJT中載流子的傳輸過程 9 ????? 1 又設?BC E OCIII ??? 則 ? 是另一個電流放大系數(shù)。同樣，它也只與管子的結構尺寸和摻雜濃度有關，與外加電壓無關。一般 ? 1 。 根據(jù) IE=IB+ IC IC= INC+ ICBO ENCII?? 且令 ?BCC E OC IIII ??? ? 時，當ICEO= (1+ ? ) ICBO （穿透電流） 2. 電流分配關系 10 3. 三極管的三種組態(tài) 共集電極接法 ： 集電極作為公共電極，用 CC表示 。 共基極接法： 基極作為公共電極，用 CB表示。 共發(fā)射極接法 ： 發(fā)射極作為公共電極，用 CE表示； BJT的三種組態(tài) 11 共基極放大電路 4. 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 ? = 時， 12 綜上所述，三極管的放大作用，主要是依靠它的發(fā)射極電流能夠通過基區(qū)傳輸，然后到達集電極而實現(xiàn)的。 實現(xiàn)這一傳輸過程的兩個條件是： （ 1） 內部條件： 發(fā)射區(qū)雜質濃度遠大于基區(qū)雜質濃度，且基區(qū)很薄。 （ 2） 外部條件： 發(fā)射結正向偏置，集電結反向偏置。 13 vCE = 0V vCE ? 1V BJT的 VI 特性曲線 iB=f(vBE)? vCE=const. (2) 當 vCE≥1V時， vCB= vCE vBE0，集電結已進入反偏狀態(tài)，開始收集電子，基區(qū)復合減少，同樣的 vBE下 IB減小，特性曲線右移。 (1) 當 vCE=0V時，相當于發(fā)射結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） 共射極連接 14 飽和區(qū)： iC明顯受 vCE控制的區(qū)域，該區(qū)域內，一般 vCE＜ (硅管 )。此時， 發(fā)射結正偏，集電結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區(qū)域 : 截止區(qū)： iC接近零的區(qū)域，相當 iB=0的曲線的下方。此時， 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， 發(fā)射結正偏，集電結反偏 。 BJT的 VI 特性曲線 15 (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的關系曲線 (2) 共發(fā)射極交流電流放大系數(shù) ? ? =?iC/?iB?vCE=const. 16 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 ICBO和 ICEO很小時， ≈?、 ≈?，可以不加區(qū)分。 ? ? BJT的主要參數(shù) 17 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，集電結的反向飽和電流。 BJT的主要參數(shù) 18 (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 19 (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) 20 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)射極開路時的集電結反 向擊穿電壓。 ? V(BR) EBO—— 集電極開路時發(fā)射結的反 向擊穿電壓。 ? V(BR)CEO—— 基極開路時集電極和發(fā)射 極間的擊穿電壓。 幾個擊穿電壓有如下關系 V(BR)CBO＞ V(BR)CEO＞ V(BR) EBO 21 溫度對 BJT參數(shù)及特性的影響 (1) 溫度對 ICBO的影響 溫度每升高 10℃ ， ICBO約增加一倍。 (2) 溫度對 ? 的影響 溫度每升高 1℃ ， ? 值約增大 %~1%。 (3) 溫度對反向擊穿電壓 V(BR)CBO、 V(BR)CEO的影響 溫度升高時， V(BR)CBO和 V(BR)CEO都會有所提高。 2. 溫度對 BJT特性曲線的影響 1. 溫度對 BJT參數(shù)的影響 end 22 ? 練習題 ? 。 23 基本共射極放大電路 基本共射極放大電路的組成 基本共射極放大電路的工作原理 24 基本共射極放大電路的組成 基本共射極放大電路 25 基本共射極放大電路的工作原理 1. 靜態(tài) (直流工作狀態(tài) ) 輸入信號 vi＝ 0時，放大電路的工作狀態(tài)稱為靜態(tài)或直流工作狀態(tài)。 直流通路 bB EQBBBQ RVVI ??BQCE OBQCQ βIIβII ???VCEQ=VCC－ ICQRc 26 基本共射極放大電路的工作原理 2. 動態(tài) 輸入正弦信號 vs后，電路將處在動態(tài)工作情況。此時，BJT各極電流及電壓都將在靜態(tài)值的基礎上隨輸入信號作相應的變化。 交流通路 27 放大電路的分析方法 圖解分析法 小信號模型分析法 1. 靜態(tài)工作點的圖解分析 2. 動態(tài)工作情況的圖解分析 3. 非線性失真的圖解分析 4. 圖解分析法的適用范圍 1. BJT的 H參數(shù)及小信號模型 2. 用 H參數(shù)小信號模型分析基本共射極放大電路 3. 小信號模型分析法的適用范圍 28 圖解分析法 1. 靜態(tài)工作點的圖解分析