双极型晶体管的等效电路
第二章 双极型晶体管及其放大电路
uBE
0 UCE(sat)
uCE b c iB e UCE(sat)
输入特性近似
输出特性近似
b
c
b
c iB e
放大状态模型
UBE(on) e
截止状态模型
βi B
UBE(on)
饱和状态模型
a.截止： UBE<UBE(ON) , iB≈0 , iC≈0 b.放大：UBE>UBE(ON) c.饱合：.UBE>UBE(ON)
∆i ∆iC =0 uCE一定 ∆ib
5
10
15
截止区
饱和压降: uces (or uce(sat))=0.3V 饱和: Saturation 4.击穿区：
三、温度对晶体管特性曲线的影响 温度对晶体管特性曲线的影响 uBE -(2~2.5)mv/℃ 2(T2-T1)/10 T iC 曲线上移 间隔加大(输出) 曲线左移 (输入)
双极型晶体管是由三层杂质半导体构成的器件。它有三个电极， 双极型晶体管是由三层杂质半导体构成的器件。它有三个电极， 又称半导体三极管、晶体三极管等，以后我们统称为晶体管。 又称半导体三极管、晶体三极管等，以后我们统称为晶体管。
小功率管
大功率管
大功率达林顿晶体管
2907A PNP 双极性晶体管
100 GHz 铟磷 钐铟砷异质 铟磷/钐铟砷异质 结双极性晶体管的电子扫 描显微图片
条件：三极管特点（e区重掺杂；b区薄；c区面积大）＋e结正偏＋c结反偏 利用两个特殊结构的PN结，将e结扩散电流“转化”为c 结漂移电流，使c 极出现受be结电压控制的较大电流。 对比：与变压器（杠杆、放大镜）的区别 IC ≈
β ΙΒ
电流控制型器件
晶体管的微变等效电路
ic hfeib hoeuce
hre与hoe一般比较小，可忽略不计
b ib
+
ube
rbe
+
_ hreu_ce
ic c
ib
+
1/hoe uce
e
_
晶体管微变等效简化电路
b ib
+
ube rbe
_
e
ic c
+
β ib
uce
_
模拟电子技术
2. 晶体管及放大电路基础
图中
rbe
hie
rbb'
(1
)
2. 晶体管及放大电路基础
2.4 放大电路的动态分析 2.4.1 图解法 2.4.2 微变等效电路法 2.4.2.1 晶体管的微变等效电路
模拟电子技术
2. 晶体管及放大电路基础
2.4.2.1 晶体管的微变等效电路 ib NPN 型 或 PNP型 ic
1．晶体管的H参数微变等效电路 +
c+
（1） 晶体管线性化的条件： 电路工作在小信号状态。
IEQ (mA)
uBE uBE rbe的量级从几百欧到 2~4 kΩ。
模拟电子技术
2. 晶体管及放大电路基础
VCC
ui
RB
C1
RC
C2
T
RL
uo
ui
放大电路的微变等效电路
ib
T
bc
ic
RB rbe
ib
RC
RL uo
T
e
ui RB
u RC RL o
•
交流通路
模拟电子技术
谢 谢！
模拟电子技术
双极型晶体管————工作原理
Wb
C
基 区
C结
Wb
2. 饱和区
条件： e结正偏，c结正偏（uCE<uBE即临界饱和线的左侧）。 特点： iC不受iB控制，表现为不同iB 的曲线在饱和区汇集。 由于c结正偏，不利于集电 区收集电子，同时造成基区复合 电流增大。因此：
4 3 2 1 0
iC/ m A u CE＝u BE
临界饱和线
二. 电流分配关系
由以上分析可知，晶体管三个电极上的电流与内部载
流子传输形成的电流之间有如下关系：
I E I EN I BN I CN I B I BN I CBO I BN I C I CN I CBO I CN
可见，在放大状态下，晶体 管三个电极上的电流不是孤立的， R
c I CBO b IB IC
的讨论可以看出，在晶体管 中，窄的基区将发射结和集 电结紧密地联系在一起。从 而把正偏下发射结的正向电 流几呼全部地传输到反偏的 R B 集电结回路中去。这是晶体 管能实现放大功能的关键所 U BB 在。
I CN
N RC
I BN
P
15V
I EP e IE
I
N+
EN
UCC
UCE ≥1
90
60 30 0 0.5 0.7 0.9 UCE > 0
止，iB为反向电流。若反向电 压超过某一值时，e结也会发 生反向击穿。
u BE/V
综上所述，晶体管是一种非线性导电器件，有三个工 作区，对应三种不同的工作状态：
⑴.放大状态（iB>0，uCE≥uBE，即e结正偏，c 结反偏）
特点：①.iC受iB控制，即IC= IB或△IC= β△ IB
大功率达林顿晶体管
晶体管小信号等效电路
晶体管小信号等效电路
晶体管的小信号等效电路是一种用来分析和计算晶体管放大小信号时性能的简化模型。
在这个模型中，晶体管被看作是一个线性元件，其非线性特性通过在静态工作点附近进行小信号分析来近似处理。
根据晶体管的类型（双极型晶体管（BJT）或场效应晶体管（FET））和配置（共射、共基、共集或者共源、共栅、共漏），小信号等效电路的模型会有所不同。
1.对于双极型晶体管（BJT）：
●共射配置：小信号等效电路通常包括一个输入端的
π型网络，其中包括基极-发射极电阻（re），以及
基极和发射极之间的电容。
输出端包括一个电流源
（gmVbe），其中gm是晶体管的跨导，Vbe是基极-
发射极电压的变化。
●共基配置和共集配置：这两种配置的小信号等效电
路类似于共射配置，但元件的连接方式和参数会有
所不同。
2.对于场效应晶体管（FET）：
●共源配置：小信号等效电路通常包括一个电流源
（gmVgs），其中gm是晶体管的跨导，Vgs是栅极-
源极电压的变化。
电路还可能包括栅极电阻、源极
电阻和漏极电阻。
共栅配置和共漏配置：这两种配置的小信号等效电路类似于共源配置，但元件的连接方式和参数会有
所不同。
在使用小信号等效电路进行分析时，需要先确定晶体管的静态工作点，然后在该工作点附近进行小信号分析。
这种方法可以简化计算，快速得出晶体管在放大小信号时的性能参数，如增益、输入阻抗和输出阻抗等。
双极型晶体管工作原理
双极型晶体管工作原理双极型晶体管（BJT）是一种常见的电子器件，其工作原理基于PN结的导电特性。
BJT有三个电极，分别是基极（base）、发射极（emitter）和集电极（collector）。
BJT是一种由两个PN结组成的三层结构，有两种类型：NPN型和PNP型。
NPN型的BJT中，基极是P型半导体，发射极是N型半导体，集电极是P型半导体。
PNP型的BJT中，基极是N型半导体，发射极是P型半导体，集电极是N型半导体。
当正向偏置施加在PN结上时，使得发射结正向偏置而集电结反向偏置。
这导致基区中的载流子浓度增加，使得基区变得导电。
当在基极-发射极之间施加一个小的输入电压时，基区中的浓度变化，导致发射极-基极电流（IE）的变化。
根据BJT的放大特性，这个微小的输入电流变化将导致集电极-发射极电流（IC）的大幅度变化。
因此，BJT可以作为电流放大器使用。
通过控制基极-发射极电流，可以得到更大的集电极-发射极电流。
这使得BJT适用于放大和开关电路。
在放大器中，输入信号通过调节基极-发射极电流来放大输出信号。
在开关电路中，可以在集电极-发射极之间形成开关效应。
需要注意的是，BJT的工作原理受到PN结正向偏置、反向偏置和饱和的影响。
在正常工作区域内，BJT是活跃的，并能放大电信号。
然而，当发射极-基极电流超过一定限制时，BJT会进入饱和区，导致性能下降。
总结起来，双极型晶体管的工作原理是通过控制基极-发射极电流来放大集电极-发射极电流。
这使得BJT成为一种重要的电子元件，在电路中广泛应用于放大和开关的功能。
第三章 双极型晶体管的频率特性
j nb
Lnb thC nWb
qI pE kT
Yeic
I nC C n ( Wb sh(C nWb ) Vc
)
Ycie
qI nE kT
*
th( Wb )
1
j
nb
]
Lnb shC nWb
Ycic
I nC *C n thC nWb
( Wb ) Vc
1 j nb ]
(3 - 36) (3 - 37) (3 - 38) (3 - 39)
ne
[eCn (Wb x)
2sh(CnWb )
eCn (Wb x) ]e jt
shCn (Wb x) sh(CnWb )
nee
jt
nb(x,t)nb0eqV E kT(1W xb)sshh n(C C (W nW b b)x)neejt nE(1W xb)sshh n(C C (W nW b b)x)nEqkeu Tejt
第三章 双极型晶体管的频率特性
在实际运用中，晶体管大多数都是在直流偏压下放 大交流信号。随着工作频率的增加，晶体管内部各个部位 的电容效应将起着越来越重要的作用，因而致使晶体管的 特性发生明显的变化。
本章讨论在高频信号作用下晶体管的哪些特性参数 发生什么样的变化以及这些这些变化与工作频率的关系等， 以便能更好地认识高频下晶体管特性的变化规律，更重要 的是了解应设计制造什么样的晶体管以满足高频工作条件 的要求。为此，首先介绍晶体管高频工作下的特殊参数， 然后再讨论这些参数与结构、工作条件的关系等。
j n ( W b , t ) j pej n j pqq ec (D 0p,n teq)C kn pET[ b D C qn pE D pcq k ete p(hC 1c (xpxW T ,u th e))( C s un eW eb ) j c t n C q k c c T ( u C n W t b ) h e j ] t
双极型晶体管及其放大电路
第2章 双极型晶体管及其放大电路
二、电子在基区中边扩散边复合
，成为基区中的非平衡少子，它在e结 处浓度最大，而在c结处浓度最小(因c结反偏，电子浓 度近似为零)。因此，在基区中形成了非平衡电子的浓 度差。在该浓度差作用下，注入基区的电子将继续向c 结扩散。在扩散过程中，非平衡电子会与基区中的空 穴相遇，使部分电子因复合而失去。但由于基区很薄 且空穴浓度又低，所以被复合的电子数极少，而绝大 部分电子都能扩散到c结边沿。基区中与电子复合的空 穴由基极电源提供，形成基区复合电流IBN，它是基极 电流IB的主要部分。
(2―4)
称为穿透电流。因ICBO很小，在忽略其影响时，则有
IC IB IE (1 )IB
(2―5a) (2―5b)
式(2―5)是今后电路分析中常用的关系式。
第2章 双极型晶体管及其放大电路
为了反映扩散到集电区的电流ICN与射极注入电流
IEN的比例关系，定义共基极直流电流放大系数 为
第2章 双极型晶体管及其放大电路
为了反映扩散到集电区的电流ICN与基区复合电流 IBN之间的比例关系，定义共发射极直流电流放大系数
为
ICN IC ICBO
I BN I B ICBO
(2―2)
其含义是：基区每复合一个电子，则有
个电子扩散到集电区去。 之间。
值一般在20~200
确定了 值之后，由式(2―1)、(2―2)可得
IC IB (1 )ICBO IB ICEO (2―3) IE (1 )IB (1 )ICBO (1 )IB ICEO
晶体管高频等效电路
降到β0的 率fβ。
时, 对应的频率定义为共射晶体管截止频
2 特征频率fT
当 a 的幅值下降到1时, 对应的频率定义为特征频率fT。
-
21
3 共基晶体管截止频率fα
共基短路电流放大系数 是晶体管用作共基组态时的输出 交流短路参数, 即
a
IC
|U C 0
Ie
的幅值也是随频率的增高而下降, fα定义为
-
25
图 2.3.1 单管单调谐放大电路
-
26
负载（或下级放大器）与回路的耦合采用自耦变压器耦合 和电容耦合方式, 这样, 既可减弱负载（或下级放大器）导纳对 回路的影响, 又可使前、 后级的直流供电电路分开。另外, 采 用上述耦合方式也比较容易实现前、 后级之间的阻抗匹配。
２．
为了分析单管单调谐放大器的电压增益, 图2．3．2给出了
值有关, 而且是工作频率的函数。
增加时, 输入与输出电导都将加大。 当工作频率较低时I , 电容
效应的影响逐渐减弱。所以无论是测量还是查阅晶体管手册,
都应注意工作条件和工作频率。
显然, 在高频工作时由于晶体管结电容不可忽略, Ｙ参数 是一个复数。晶体管Ｙ参数中输入导纳和输出导纳通常可写 成用电导和电容表示的直角坐标形式, 而正向传输导纳和反向 传输导纳通常可写成极坐标形式, 即:
对于双口网络, 在其每一个端口都只有一个电流变量和一
个电压变量, 因此共有四个端口变量。如设其中任意两个为自
变量, 其余两个为应变量, 则共有六种组合方式, 也就是有六组
可能的方程用以表明双口网络端口变量之间的相互关系。
Ｙ参数方程就是其中的一组, 它是选取各端口的电压为自变量,
电流为应变量, 其方程如下：
IGBT绝缘栅双极晶体管解析
IGBT是Insulated Gate Bipolar Transistor的英文缩写绝缘门双极性晶体管绝缘栅双极晶体管缩写IGBTMOSFET是场效应管，因为只有一个极性的粒子导电，又称为单极性晶体管。
是功率管，有放大作用，IGBT的本质就是一个场效应管，不过是在场效应管的基础上加上了P+层。
是结合了场效应管＆双极性晶体管的特点。
IGBT是强电流、高压应用和快速终端设备用垂直功率MOSFET的自然进化。
由于实现一个较高的击穿电压BVDSS需要一个源漏通道，而这个通道却具有很高的电阻率，因而造成功率MOSFET具有RDS(on)数值高的特征，IGBT消除了现有功率MOSFET的这些主要缺点。
虽然最新一代功率MOSFET器件大幅度改进了RDS(on)特性，但是在高电平时，功率导通损耗仍然要比IGBT 技术高出很多。
较低的压降，转换成一个低VCE(sat)的能力，以及IGBT的结构，同一个标准双极器件相比，可支持更高电流密度，并简化IGBT驱动器的原理图。
IGBT基本结构见图1中的纵剖面图及等效电路。
导通IGBT硅片的结构与功率MOSFET 的结构十分相似，主要差异是IGBT增加了P+ 基片和一个N+ 缓冲层(NPT-非穿通-IGBT技术没有增加这个部分)。
如等效电路图所示(图1)，其中一个MOSFET驱动两个双极器件。
基片的应用在管体的P+和N+ 区之间创建了一个J1结。
当正栅偏压使栅极下面反演P基区时，一个N沟道形成，同时出现一个电子流，并完全按照功率MOSFET的方式产生一股电流。
如果这个电子流产生的电压在0.7V范围内，那么，J1将处于正向偏压，一些空穴注入N-区内，并调整阴阳极之间的电阻率，这种方式降低了功率导通的总损耗，并启动了第二个电荷流。
最后的结果是，在半导体层次内临时出现两种不同的电流拓扑：一个电子流(MOSFET 电流)；空穴电流(双极)。
关断当在栅极施加一个负偏压或栅压低于门限值时，沟道被禁止，没有空穴注入N-区内。
2.5.2 晶体管H参数等效电路
路时的输入电阻，常用rbe表示； 为输入端交流开路时的内部反向电压
传输比，其值为10-3~10-4； 为输出端交流短路时的正向电流传输
比， 常用 表示；
2020/5/31
3
晶体管 H 参数等效电路 为输入端交流开路时的输出电导，
其值约10-5S，且rce=1/hoe 。 3. 简化的H参数等效电路
2020/5/31
4
晶体管 H 参数等效电路 4. rbe的估算公式
2020/5/31
5
晶体管 H 参数等效电路 则晶体管 300。
2020/5/31
6
模拟电子技术基础
2.5.2 晶体管H参数等效电路
2020/5/31
1
晶体管 H 参数等效电路
1. 表示晶体管特性的H参数方程组 由输入、输出特性曲线可知：
， 在 Q 点求全微分并引入 H 参数
2020/5/31
—— 输入回路方程
—— 输出回路方程
2
晶体管 H 参数等效电路 2. 四个H参数的意义
晶体管的等效电路
晶体管的等效电路
嘿，大伙们！今天咱来聊聊晶体管的等效电路是啥。
就说有一次我去参观一个电子工厂吧。
在那看到好多工人在组装电子产品，其中就有晶体管。
那时候我就好奇，这晶体管到底是咋工作的呢？
晶体管的等效电路呢，简单来说就是用一些简单的电路元件来模拟晶体管的工作特性。
就像我们玩游戏的时候，用一些小模型来代表大的东西一样。
我记得有一回，我看到一个工程师在纸上画晶体管的等效电路。
他一边画一边给旁边的人解释，说这样可以更好地理解晶体管的工作原理。
比如说，晶体管可以放大信号，就像一个小喇叭可以把声音放大一样。
通过等效电路，我们就能知道晶体管是怎么做到放大信号的。
所以啊，晶体管的等效电路就是帮助我们更好地理解晶体管工作的一种方法。
下次你看到晶体管的时候，就可以想想它的等效电路啦。
这就是晶体管的等效电路啦。
双极型晶体管的等效电路
§12-9 工程应用—双极型晶体 管的等效电路
北京邮电大学电子工程学院
退出 开始
双极型晶体管的等效电路
晶体管工作在放大区时在低频小信号下的共射极H参
Z参数及Z参数方程 Y参数及Y参数方程 H参数及H参数方程 A参数及A参数方程
X
数交流等效电路。
B ib
+ ube
-
ic C
+
uce
E
B ib H11
ube H12uce
H 21ib
E 等效电路
ic C
H 22
uce
——输入电阻 H11
uc ib
uce 0
——电流放大倍数
X
双极型晶体管的等效电路
H12
ube uce
i b 0
——输出端对输入端的反馈系数
i1
+
u N1
1
N
-
2
i2
u2
i2' 2
i2
+
u-2
N2
如何求二端口网络N的VCR?
X
二端口网络
二端口网络与四端网络的区别：
R
四端网络的四个端钮电流 不满足端口特性。
i1' i3
i2' i4
1 i3
i4 2
i1
i2
u1
N
u2
1 i1'
i2' 2
X
§12-2 二端口网络的VCR及参数
内容提要
H 22
pin管等效电路
pin管等效电路
PIN管是一种具有二极管和晶体管特性的组件，其等效电路包
括以下几个部分：
1. 二极管：PIN管的基本结构包含一个P型区、N型区和一个Intrinsic区，其中N型区和P型区之间形成了一个二极管。
二
极管起到了限制电流方向的作用。
2. 电容：在PIN管的Intrinsic区域，由于有N型和P型的高
浓度杂质，会形成一个浅表面耗尽层。
该层形成一个空间电荷区，形成了一个电容，称为空间电荷层电容。
3. 电阻：PIN管的Intrinsic区可看作一个具有特定电阻的材料，该电阻对射频信号的传输起到调节作用。
4. 晶体管：在PIN管的P型区和将N型区之间的浓度差异逐
渐减小的地方，形成了一个双极型晶体管。
该晶体管可以起到放大和调制信号的作用。
综上所述，PIN管的等效电路包括二极管、电容、电阻和晶体管。
这些元件共同作用，使得PIN管能够实现射频信号的调制、放大、调节和限制等功能。
npn 等效二极管
npn 等效二极管npn 等效二极管是一种用于电子电路中的晶体管，它的结构和工作原理类似于普通的NPN 型晶体管。
NPN 型晶体管是一种双极性器件，包括三个区域：n 区（发射极）、p 区（基极）和n 区（集电极）。
与普通PN 结晶体管不同的是，NPN 型晶体管的基区是由两个n 型半导体片（分别连接在发射极和集电极之间）夹着一个薄的p 型半导体片组成。
相比之下，PNP 型晶体管中的结构则是相反的。
在正常工作状态下，NPN 型晶体管的发射极和基极之间接入一个电流源，用来控制输入信号的幅度。
当输入信号为低电平（低于基极电压的阈值）时，晶体管截止，此时集电区域的电流非常小。
但是当输入信号高于阈值电压时，发射极/基极结之间的正向电压会引起电子从发射区域注入基区域，形成一个电子洞对。
这样，由于基区域相对于集电区域是极薄的，电子洞对可以通过扩散进入集电区域。
当电子洞对进入集电区域时，就会形成一个集电电流，这个电流的大小是由输入信号的幅度决定的。
在典型的放大电路中，集电电流是一个可调节的参数，通过调整输入信号的幅度来改变它。
这样，晶体管就可以完成信号放大的功能。
与普通二极管不同的是，NPN 等效二极管具有放大功能。
这是因为它的双极性特性允许输入信号的变化引起输出信号的放大。
当输入信号的幅度改变时，晶体管的工作点也会随之改变，从而改变集电区的电流。
因此，NPN 等效二极管通常被用作放大器的关键元件。
此外，NPN 等效二极管还可以用作开关器件。
当晶体管处于饱和状态时，集电区的电流将非常大。
因此，通过控制输入信号的大小和极性来控制晶体管的饱和和截止状态，可以实现电路的开关功能。
总之，NPN 等效二极管是一种常用的电子元件，具有放大和开关功能。
它的结构和工作原理使其在各种电子电路中都得到广泛应用。
晶体管高频等效电路参数等效电路
参数方程是选取各端口的电压为自变量, 电流为应变
量, 其方程如下
I1 y11V1 y12V2 I 2 y21V1 y22V2
图2.2.3 双口网络
2.2.1
其中 y11、y12、y21、y22 四个参量均具有导纳量纲，即
I1 (S ) y11 V1 V 0 2 y I1 (S ) 12 V 2 V1 0
2 C n12Coe // n22Cie // C n12Coe n2 Cie C
Qe
0C
g
几十欧到几千欧；
26(mV ) re () I EQ (mA)
；
2.2.1
Cbe ：发射结电容, 约10皮法到几百皮法；
rbc ：集电结电阻, 约10kΩ～10MΩ；
Cbc ：集电结电容, 约几个皮法；
gm ：晶体管跨导, 几十毫西门子以下；
各参数有关的公式如下：
1 gm r e r (1 )r be o e VT 26(mV ) re I EQ I EQ (mA) 1 Cbe Cbc 2 fT re
2.2.1
2.2.2
单管单调谐放大器
一、电路组成及工作原理
图2.2.5 高频调谐放大器的典型线路 （a）原理电路 （b）交流通路
1、各元件的作用
RB1 RB 2 RE 构成晶体管的分压式电流反馈直流偏置电路，
以保证晶体管工作在甲类状态。
2.2.2
图2.2.5 高频调谐放大器的典型线路 （a）原理电路 （b）交流通路
2.2
高频小信号调谐放大器
高频小信号调谐放大器的电路组成：
晶体管和LC谐振回路。 2.2.1晶体管高频等效电路 一是物理模拟（混合 ）等效电路。 另一是形式等效电路（ y 参数等效电路）。