【正文】 半導(dǎo)體三極管 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 共射極放大電路的工作原理 組合放大電路 放大電路的頻率響應(yīng) 半導(dǎo)體三極管 BJT的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介 放大狀態(tài)下 BJT的工作原理 BJT的 V－ I特性曲線 BJT的主要參數(shù) BJT的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介 (a) 小功率管 (b) 小功率管 (c) 大功率管 (d) 中功率管 幾種常見三極管實(shí)物圖 大功率三極管 功率三極管 普通塑封三極管 半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。它有兩種類型 :NPN型和 PNP型。 BJT的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介 (a) NPN型管結(jié)構(gòu)示意圖 (b) PNP型管結(jié)構(gòu)示意圖 (c) NPN管的電路符號(hào) (d) PNP管的電路符號(hào) 集成電路中典型 NPN型 BJT的截面圖 BJT的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介 BJT生產(chǎn)工藝要求 b N N P e c c b e 為實(shí)現(xiàn)放大，必須滿足三極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部條件兩方面的要求。 ?對(duì)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)要求： ① 發(fā)射區(qū)進(jìn)行 高 摻雜，因而其中的多數(shù)載流子濃度很 高 。 ② 基區(qū)很 薄 ，且摻雜比較 少 ，則基區(qū)中多子的濃度很低。 ③ 集電區(qū)面積很 大 ，且摻雜濃度 少于 發(fā)射區(qū)，和發(fā)射區(qū) 同型 。 半導(dǎo)體三極管的型號(hào) A鍺 PNP管、 B鍺 NPN管 C硅 PNP管、 D硅 NPN管 表示材料： X低頻小功率管、 D低頻大功率管、 G高頻小功率管、 A高頻大功率管、 K開關(guān)管 表示器件的種類： 用數(shù)字表示同種器件型號(hào)的序號(hào) 表示同一型號(hào)中的不同規(guī)格 三極管 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)半導(dǎo)體器件型號(hào)的命名舉例如下： 3DG110B 三極管的放大作用是在一定的外部條件控制下，通過(guò)載流子傳輸體現(xiàn)出來(lái)的。 外部條件： 發(fā)射結(jié)正偏 集電結(jié)反偏 放大狀態(tài)下 BJT的工作原理 1. 內(nèi)部載流子的傳輸過(guò)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(nèi)有兩種載流子 (自由電子和空穴 )參與導(dǎo)電，故稱為雙極型三極管或 BJT (Bipolar Junction Transistor)。 IC= InC+ ICBO IE=IB+ IC 放大狀態(tài)下 BJT中載流子的傳輸過(guò)程 2. 電流分配關(guān)系 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 ????? 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） 2. 電流分配關(guān)系 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) 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(dāng) ? = 時(shí)， 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。 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） 共射極連接 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 (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 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) 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) (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 (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) 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)CEO—— 基極開路時(shí)集電極和發(fā)射 極間的擊穿電壓。 幾個(gè)擊穿電壓有如下關(guān)系 V(BR)CBO＞ V(BR)CEO＞ V(BR) EBO 溫度對(duì) BJT參數(shù)及特性的影響 (1) 溫度對(duì) ICBO的影響 溫度每升高 10℃ ， ICBO約增加一倍。 (2) 溫度對(duì) ? 的影響 溫度每升高 1℃ ， ? 值約增大 %~1%。 (3) 溫度對(duì)反向擊穿電壓 V(BR)CBO、 V(BR)CEO的影響 溫度升高時(shí)， V(BR)CBO和 V(BR)CEO都會(huì)有所提高。 2. 溫度對(duì) BJT特性曲線的影響 1. 溫度對(duì) BJT參數(shù)的影響 end 共射極放大電路的工作原理 基本共射極放大電路的組成 基本共射極放大電路 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(hào) vi＝ 0時(shí)，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 基本共射極放大電路的工作原理 2. 動(dòng)態(tài) 輸入正弦信號(hào) vs后，電路將處在動(dòng)態(tài)工作情況。此時(shí)，BJT各極電流及電