-半导体三极管及放大电路.pptx
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1、4 半导体半导体三极管三极管及其基本放大电路及其基本放大电路4.1 半导体三极管(半导体三极管(BJT)4.2 共射极放大电路共射极放大电路 4.3 放大电路的分析方法放大电路的分析方法-静态分析静态分析4.5 放大电路静态工作点的稳定放大电路静态工作点的稳定4.6 共集电路和共基放大电路共集电路和共基放大电路4.7 多级放大电路(书中多级放大电路(书中6.1节)节)4.8 放大电路的频率响应放大电路的频率响应4.4 放大电路的分析方法放大电路的分析方法-动态分析动态分析4.1 半导体三极管(半导体三极管(BJT)4.1.1 BJT的结构及类型的结构及类型4.1.2 BJT的电流放大作用的电流
2、放大作用4.1.3 BJT的特性曲线的特性曲线4.1.4 BJT的主要参数的主要参数4.1.5 温度对温度对BJT特性及参数的影响特性及参数的影响BJT的外形的外形(a)小功率管小功率管 (b)小功率管小功率管 (c)大功率管大功率管 (d)中功率管中功率管 半导体三极管的结构示意图如图。它有两种类型半导体三极管的结构示意图如图。它有两种类型:NPN型和型和PNP型。型。两种类型的三极管两种类型的三极管发射结发射结(Je)集电结集电结(Jc)基极基极,用B或b表示(Base)发射极发射极,用E或e表示(Emitter);集电极集电极,用C或c表示(Collector)。发射区发射区集电区集电区
3、基区基区三极管符号三极管符号4.1.1 BJT的结构及类型的结构及类型 结构特点:结构特点:发射区的掺杂浓度远高于基区和集电区;发射区的掺杂浓度远高于基区和集电区;集电结面积大于发射结面积;集电结面积大于发射结面积;基区很薄,一般在微米级。基区很薄,一般在微米级。管芯结构剖面图管芯结构剖面图 三极管的放大作用是在一定的三极管的放大作用是在一定的外部条件外部条件控制下,通控制下,通过过内部载流子的传输内部载流子的传输而实现的。而实现的。外部条件:外部条件:发射结正偏,集电结反偏。发射结正偏,集电结反偏。4.1.2 BJT的电流放大作用的电流放大作用1.内部载流子的传输过程内部载流子的传输过程 扩
4、散运动形成发射极电流扩散运动形成发射极电流IE,复合运动形成基极电,复合运动形成基极电流流IB,漂移运动形成集电极电流,漂移运动形成集电极电流IC。少数载流少数载流子的运动子的运动因发射区多子浓度高使大量电子从发因发射区多子浓度高使大量电子从发射区扩散到基区射区扩散到基区因基区薄且多子浓度低,使扩散到基因基区薄且多子浓度低,使扩散到基区的电子(非平衡少子)中的极少数区的电子(非平衡少子)中的极少数与空穴复合与空穴复合因集电区面积大,在外电场作用下大因集电区面积大,在外电场作用下大部分扩散到基区的电子漂移到集电区部分扩散到基区的电子漂移到集电区基区空穴基区空穴的扩散的扩散共集电极接法共集电极接法
5、,集电极作为公共电极,用,集电极作为公共电极,用CC表示表示;共基极接法共基极接法,基极作为公共电极,用基极作为公共电极,用CB表示。表示。共发射极接法共发射极接法,发射极作为公共电极,用,发射极作为公共电极,用CE表示;表示;BJT的三种组态的三种组态2.三极管的三种组态三极管的三种组态3.电流分配关系电流分配关系例题例题:设三极管处于放大状态,测得各脚对地的电位如下图,试判断管型(NPN或PNP)、材料(硅或锗),并确定B、E、C极。序号U1U2U3管型材料 E B CA00.3-5B822.7C-25-2.3D-10-2.3-3判断方法判断方法:(1)在三个电极电压中判断有无电压差为0.
6、2-0.3V或0.6-0.7V,从而确定材料和C极;(2)如C极电压最高,则为NPN,最低则为PNP。(3)确定B、E极。序号U1U2U3管型材料 E B CA00.3-5B822.7C-25-2.3D-10-2.3-3PNP锗U2U1U3NPN硅U2U3U1NPN锗U3U1U2PNP硅U2U3U1NNPPNP iB=f(vBE)vCE=常数常数(以共射极接法为例)(以共射极接法为例)4.1.3 BJT的特性曲线的特性曲线1.输入特性曲线输入特性曲线共射极连接共射极连接iC=f(vCE)iB=const.2.2.输出特性曲线输出特性曲线4.1.3 BJT的的V-I 特性曲线特性曲线共射极连接共
7、射极连接4.1.3 BJT的的V-I 特性曲线特性曲线iC(mA )1234vCE(V)3691240 A60 AQQ IC/IB=2 mA/40 A=50 =iC/iB=(3-2)mA/(60-40)A=50 IC/IB=3 mA/60 A=50饱和区:饱和区:iC明显受明显受vCE控制的区控制的区域,该区域内,一般域,该区域内,一般vCE0.7V(硅管硅管)。此时,。此时,发射结正偏,集发射结正偏,集电结正偏电结正偏。输出特性曲线的三个区域输出特性曲线的三个区域:截止区:截止区:iC接近零的区域,相接近零的区域,相当当iB=0的曲线的下方。此时,的曲线的下方。此时,vBE小于死区电压,小于
8、死区电压,即即发射结发射结截止截止。放大区:放大区:iC平行于平行于vCE轴的区域,轴的区域,曲线基本平行等距。此时,曲线基本平行等距。此时,发发射结正偏,集电结反偏射结正偏,集电结反偏。4.1.3 BJT的的V-I 特性曲线特性曲线iC(mA )1234vCE(V)36912iB=020 A40 A60 A80 A100 A三极管三种工作状态的特点三极管三种工作状态的特点:(1)放大状态放大状态BEBE结正偏,结正偏,BCBC结反偏结反偏,i iC C=i iB B 或或 I IC C=I IB B ,U UCECE1V1V。(2)饱和状态饱和状态 BEBE结正偏,结正偏,BCBC结正偏结正
9、偏 ,即,即U UCECE U UBEBE ,(,(U UCECEU UBEBE称为称为临界饱和临界饱和)iC与与iB不成比例,不成比例,U UCE CE 0.7V,0.3V0.3V,C C、E E电极间相当于短路电极间相当于短路。(3)截止状态 BE结反偏(或 UBEUBUE;工作于截止状态时,UCUEUB;工作于饱和状态时,UBUCUE。例题例题:已知一NPN三极管在电路中的各极电压如下:试判断其工作状态。放大截止饱和4.1.4 BJT的主要参数的主要参数 直流参数直流参数:、最大集电最大集电极电流极电流最大集电极耗散功最大集电极耗散功率,率,PCMiCuCE安全工作区安全工作区 交流参数
10、:交流参数:、fT(使1的信号频率)极限参数极限参数:ICM、PCM4.1.4 BJT的主要参数(续)的主要参数(续)极间反向电流极间反向电流 (2)集电极发射极间的反向饱和电流集电极发射极间的反向饱和电流ICEO ICEO=(1+)ICBO ICEO(1)集电极基极间反向饱和电流集电极基极间反向饱和电流ICBO 发射极开发射极开路时,集电结的反向饱和电流。路时,集电结的反向饱和电流。4.1.4 BJT的主要参数(续)的主要参数(续)极间反向击穿电压极间反向击穿电压 V(BR)CBO发射极开路时的集电结反发射极开路时的集电结反 向击穿电压。向击穿电压。V(BR)EBO集电极开路时发射结的反集电
11、极开路时发射结的反 向击穿电压。向击穿电压。V(BR)CEO基极开路时集电极和发射基极开路时集电极和发射 极间的击穿电压。极间的击穿电压。几个击穿电压有如下关系几个击穿电压有如下关系 V(BR)CBOV(BR)CEOV(BR)EBO4.2 共射极放大电路共射极放大电路 电路组成原则电路组成原则 电路形式及各个元件的作用电路形式及各个元件的作用 放大电路的两种工作状态放大电路的两种工作状态 放大电路的放大电路的直流通路和交流通路直流通路和交流通路 放大电路中各点电压电流波形放大电路中各点电压电流波形 直流通路和交流通路的画法直流通路和交流通路的画法合并成一个电源合并成一个电源 两个电源两个电源电
12、路形式电路形式直接耦合电路直接耦合电路电容耦合电路电容耦合电路放大电路的两种工作状态放大电路的两种工作状态(1)静态及其特点)静态及其特点 (2)动态及其特点)动态及其特点设置静态工作点的必要性?设置静态工作点的必要性?放大电路的放大电路的直流通路和交流通路直流通路和交流通路直流通路和交流通路的画法直流通路和交流通路的画法放大电路中各点电压电流波形放大电路中各点电压电流波形 共射极放大电路共射极放大电路输出和输入反相!输出和输入反相!结论:?结论:?1、静态分析、静态分析近似计算法近似计算法4.3 放大电路的分析方法放大电路的分析方法-静态分析静态分析2、静态分析、静态分析图解分析法图解分析法
13、输入回路输入回路负载线负载线QIBQUBEQIBQQICQUCEQ负载线负载线3、直流负载线的物理意义、直流负载线的物理意义4、电路参数变化对静态工作点的影响、电路参数变化对静态工作点的影响4.4 放大电路的分析方法放大电路的分析方法-动态分析动态分析两种分析方法:两种分析方法:图解分析法图解分析法和和微变等效电路分析法微变等效电路分析法它们的侧重点不同:它们的侧重点不同:图解分析法图解分析法主要用于定性分析;主要用于定性分析;微变等效电路分析法微变等效电路分析法主要用于定量分析。主要用于定量分析。直流负载线和交流负载线直流负载线和交流负载线交流负载线应过交流负载线应过Q点,且点,且斜率决定于
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