CH4 双极结型三极管及放大电路基础1
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电子技术基础模拟部分(第六版) 康华光ch04
止工作状态。
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华中科技大学 张林
3. I-V 特性曲线及大信号特性方程
（1）输出特性及大信号特性方程
i D f (v DS ) vGS const.
② 可变电阻区 vDS <（vGS－VTN）
2 iD Kn [2(vGS VTN ) vDS vDS ]
预夹断临界点轨迹 iD/mA vDS＝vGS－VTN(或 vGD＝vGS－vDS＝VTN) 3V 饱和区 1.5 2.5V 1 2V 0.5 0 vGS＝1.5V 2.5 5 7.5 10 截止区 vDS/V 可变电阻区 2 (非饱和区)
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3. I-V 特性曲线及大信号特性方程
（1）输出特性及大信号特性方程
i D f (v DS ) vGS const.
① 截止区
当vGS＜VTN时，导电沟道 尚未形成， iD ＝ 0 ，为截
预夹断临界点轨迹 iD/mA vDS＝vGS－VTN(或 vGD＝vGS－vDS＝VTN) 3V 饱和区 1.5 2.5V 1 2V 0.5 0 vGS＝1.5V 2.5 5 7.5 10 截止区 vDS/V 可变电阻区 2 (非饱和区)
I-V 特性： iD Kn (vGS VTN )2
vGS K nV ( 1)2 VTN vGS I DO ( 1)2 VTN
2 TN
2 I DO KnVTN 是vGS＝2VTN时的iD
必 须 让 FET 工 作 在 饱 和 区 （放大区）才有放大作用。
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由于vDS较小，可近似为
iD 2Kn ( vGS VTN ) vDS
rdso dv DS diD
电子电工学——模拟电子技术 第四章 双极结型三极管及发达电路基础
4.1 双极结型三极管BJT
(Bipolar Junction Transistor)
又称半导体三极管、晶 体管，或简称为三极管。
分类： 按材料分：硅管、锗管 按结构分：NPN型、PNP型 按频率分：高频管、低频管 按功率分：小功率、大功率
半导体三极管的型号
国家标准对半导体三极管的命名如下:
3 D G 110 B
c
e V VCE
VCC
V
VBE
也是一组特性曲线
实验电路
1.共射极电路的特性曲线
输入特性 :iB=f(vBE)|vCE=const
(1)VCE=0V时，发射结和集电结均正偏，输入特性相当于两个PN结并联
(2)VCE=1V时，发射结正偏，集电结反偏，收集电子能力增强，发射极发
射到基区的电子大部分被集电极收集，从而使得同样的VBE时iB减小。
ICEO (1 )ICBO 值愈大，则该管的 ICEO 也愈大。
３．极限参数
(1) 集电极最大允许电流 ICM
过流区
当IC过大时，三极管的值要 iC
减小。在IC=ICM时，值下降 ICM
到额定值的三分之二。
PCM = iCvCE
(2) 集电极最大允许耗散功率 PCM
将 iC 与 vCE 乘 积 等 于 规 定 的 PCM 值各点连接起来，可得 一条双曲线。
利用IE的变化去控制IC，而表征三极管电流控制作用的参 数就是电流放大系数 。
共射极组态连接方式
IE UBE
+ Uo
-
49 IC 0.98(mA)
IB
20( A)
共射极接法应用我们得到的结论：
１、从三极管的输入电流控制输出电流这一点看来，这两 种电路的基本区别是共射极电路以基极电流作为输入控制 电流。 ２、共基极电路是以发射极电流作为输入控制电流。
双极结型三极管及放大电路基础
集电区收集电子的
能力很弱，iC主要由 vCE决定：vCE↑→ic↑
=80μA =60μA =40μA
=20μA
vCE /V
现以iB=40uA一条加以说明：
（3）当uCE增加到使集电结反偏电压较大时，如：
vCE≥1V vCB≥0.7V 运动到集电结的电子基本上都可以被集电区
收集，此后vCE 再 增加，电流也没有 iC /mA 明显得增加，特性
曲线进入与vCE轴 基本平行的区域。
同理，可作出iB= 其他值的曲线。
=80μA =60μA =40μA
=20μA
vCE /V
输出特性曲线可以划分为三个区域：
饱和区——iC受vCE显著控制的区域，该区域内 vCE的数值较小，一般vCE≤vBE。此时Je正偏，Jc 正偏或反偏电压很小。
iC /mA
=80μA =60μA =40μA
IB+ICBO=IBN IB=IBN-ICBO ≈IBN
c IC
ICBO
IB
RbbIBE
N
ICN
Jc P Je
N
VBB
e IE
Rc VCC
例：共发射极接法
利用BJT组成的放大电路，其中一个电极 作为信号输入端，一个电极作为输出端，另一 个电极作为输入、输出回路的共同端。根据共 同端的不同，BJT可以有三种连接方式（称三 种组态）：
=20μA
vCE /V
输出特性曲线可以划分为三个区域：
饱和区——iC受vCE显著控制的区域，该区域内vCE的数值较 小，一般vCE<0.7V（硅管）。此时Je正偏，Jc正偏或反偏电 压很小。
截止区——iC接近零的区域，相当iB=0的曲线的
下方。此时Je反偏，Jc反偏。
第四章双极结型三极管及放大电路基础
+C2 ++
uBE = UBE
u+B–E
T
uCE –
uo
iE
–
uCE = UCE uo = 0
无输入信号(ui = 0)时:
iC
uCE
uBE
iB
UBE
IB
IC
UCE
O
tO
tO
tO
t
RB C1
+ + ui –
+UCC
RC iB iC
+C2 ++
u+B–E
T
uCE –
uo
iE
–
uBE = UBE+ ui uCE = UCE+ uo
4、 半导体三极管的参数
半导体三极管的参数分为三大类:
直流参数 交流参数 极限参数
(1)直流参数
①直流电流放大系数
◈ 共发射极直流电流放大系数
◈ 共基极直流电流放大系数
1
1
②极间反向电流
温度的函数
◈ 集电极基极间反向饱和电流ICBO
图4.11反向饱和电流ICBO 图4.12 集--射反向饱和电流ICEO ◈ 集电极发射极间的反向饱和电流ICEO
合电容加在三极管的 发射结于是有下列过 程：
三极管放大作用
变化的 ic通过 Rc转变为
变化的输出
v C v i i β i i R v C v i 1 be b c (
b ) c c c 2 o
v v 当
o
时，信号得到放大！
i
共射放大电路的电压放大作用
RB C1
+ + ui –
第三章双极结型三极管及放大电路基础资料
放大电路应遵循以下原则:
RS
1、有直流通路， 并保证合适的直流偏置。
VS ＋
RL
－
2、有交流通路，即待放大的
输入信号能加到晶体管上，
且放大了的信号能从电路中取出。 直流电源及偏置电路
模拟电子线路
共发射极放大器（建立放大器感性认识）
共发射极放大器是应用最为广泛的基本放大器。
NPN晶体管起放大作用；
远大于ΔvI，实现电压信号的放大。 放大作用：输入回路加微小信号，通过基极电流的改变
量去控制集电极电流，从而将VCC的能量转换为与输入 信号变化规律相同、能量更大的输出信号。
模拟电子线路
对放大器的分析可分为直流分析和交流分析
直流分析：确定晶体管的静态工作点（各节点的直流电 压值）
交流分析：确定电路中各交流信号之间的关系。
50
降到额定值2/3时的iC值。 40
iC值超过ICM时管子易损坏。ICM 30
集电极最大允许功耗PCM
20 10
PCM＝iCvCE
反向击穿电压
0
1.0 0.8
0.6 过Leabharlann 坏区0.4 安全工作区iB = 0.2mA
PC <PCM
10
20 V(BR)CEO 30
vCE / V
V(BR)CBO - 发射极开路时,集电极－基极间反向击穿电压。
模拟电子线路
2) 饱和区 vCE较小时，集电结吸引电子能力弱，iC不随iB的增加而增 加，晶体管失去放大作用。饱和时集电极电压称为饱和压 降VCE(sat)。
Si管VCE(sat) ≈0.3V，而发射结的饱和压降VBE(sat) ≈0.8V， 故VCB(sat) = VCE(sat) - VBE(sat) ≈- 0.5V
ACH4-双极结型三极管及放大电路1
2
4.1 半导体BJT
4.1.1 BJT的结构简介 4.1.2 BJT的电流分配与放大作用 4.1.3 BJT的特性曲线 4.1.4 BJT的主要参数
3
4.1.1 BJT的结构简介
1. BJT的分类及外形
频率：高频管，低频管 功率：小功率管，中功率管，大功率管 材料：锗管，硅管 结构：NPN型， PNP型
放大状态下BJT中载流子的传输过程
15
4.1.2 BJT的电流分配与放大作用
2. BJT的电流分配关系
远大于1
α 1 I C = α I E + I CBO ⇒ IC = IB + I CBO 1−α 1−α I E = I C + I B
α 令β = 1−α α 1 = 1+ = 1+ β 则 1−α 1−α 令 1 + β I CBO = I CEO
14
4.1.2 BJT的电流分配与放大作用
2. BJT的电流分配关系
正 偏 反 偏 接近于1
共基极 直流电流 放大系数
ICN只是IE的一部分， 小于1但 用一系数α表示：
I CN α = IE
I C = I CN + I CBO = α I E + I CBO
当I CBO 很小时， IC ≈ α I E
21
4
4.1.1 BJT的结构简介
1. BJT的分类及外形
(a) 小功率管
(b) 小功率管
(c) 大功率管
(d) 中功率管
5
4.1.1 BJT的结构简介
2. BJT的两种结构类型
集电区的面积 比发射区大 发射区掺杂 比集电区多
基区很薄
发射结正偏的方向
4.1 半导体BJT
4.1.1 BJT的结构简介 4.1.2 BJT的电流分配与放大作用 4.1.3 BJT的特性曲线 4.1.4 BJT的主要参数
3
4.1.1 BJT的结构简介
1. BJT的分类及外形
频率：高频管，低频管 功率：小功率管，中功率管，大功率管 材料：锗管，硅管 结构：NPN型， PNP型
放大状态下BJT中载流子的传输过程
15
4.1.2 BJT的电流分配与放大作用
2. BJT的电流分配关系
远大于1
α 1 I C = α I E + I CBO ⇒ IC = IB + I CBO 1−α 1−α I E = I C + I B
α 令β = 1−α α 1 = 1+ = 1+ β 则 1−α 1−α 令 1 + β I CBO = I CEO
14
4.1.2 BJT的电流分配与放大作用
2. BJT的电流分配关系
正 偏 反 偏 接近于1
共基极 直流电流 放大系数
ICN只是IE的一部分， 小于1但 用一系数α表示：
I CN α = IE
I C = I CN + I CBO = α I E + I CBO
当I CBO 很小时， IC ≈ α I E
21
4
4.1.1 BJT的结构简介
1. BJT的分类及外形
(a) 小功率管
(b) 小功率管
(c) 大功率管
(d) 中功率管
5
4.1.1 BJT的结构简介
2. BJT的两种结构类型
集电区的面积 比发射区大 发射区掺杂 比集电区多
基区很薄
发射结正偏的方向
模拟电子线路第四章双极结型三极管及放大电路基础
第四章
双极结型三极管及放大电路基础
第四章 双极结型三极管及放大电路基础 §4.1 半导体三极管(BJT) §4.2 共射极放大电路 §4.3 放大电路的分析方法 §4.4 放大电路静态工作点的稳定问题 §4.5 共集电极放大电路和共基极电路 §4.6 组合放大电路 §4.7 放大电路的频率响应
07:52
交流通道：只考虑交流信号的分电路。
直流通道：只考虑直流信号的分电路。
信号的不同分量可以分别在不同的通道分析。
iC vCE 常数
iB ②共基极交流电流放大系数
iC vCB 常数
iE
07:52
例：VCE=6V时：IB = 40 A, IC =1.5 mA； IB = 60 A, IC =2.3 mA。
___
IC IB
1.5 0.04
37.5
IC 2.3 1.5 40
IB 0.06 0.04
1.温度对 BJT参数的影响
(1).温度对ICBO的影响 对温度非常敏感，温度每升高10℃，ICBO增加一倍
(2).温度对β的影响
温度升高， β增加
(3).温度对反向击穿电压V(BR)CBO、V(BR)CEO的影响 温度升高， V(BR)CBO、V(BR)CEO增加
07:52
2.温度对 BJT特性曲线的影响
fT MHz *≥ 8 *≥ 8 100
300 8
07:52
§ 4.2 基本共射极放大电路
放大的概念
电子学中放大的目的是将微弱的变化信号放大 成较大的信号。这里所讲的主要是电压放大电路。
电压放大电路可以用有输入口和输出口的四 端网络表示，如图：
vi
Av
vo
放大的实质：在小信号的作用下，将直流能变为交流能。
双极结型三极管及放大电路基础
第四章 双极结型三极管及放大电路基础 §4.1 半导体三极管(BJT) §4.2 共射极放大电路 §4.3 放大电路的分析方法 §4.4 放大电路静态工作点的稳定问题 §4.5 共集电极放大电路和共基极电路 §4.6 组合放大电路 §4.7 放大电路的频率响应
07:52
交流通道：只考虑交流信号的分电路。
直流通道：只考虑直流信号的分电路。
信号的不同分量可以分别在不同的通道分析。
iC vCE 常数
iB ②共基极交流电流放大系数
iC vCB 常数
iE
07:52
例：VCE=6V时：IB = 40 A, IC =1.5 mA； IB = 60 A, IC =2.3 mA。
___
IC IB
1.5 0.04
37.5
IC 2.3 1.5 40
IB 0.06 0.04
1.温度对 BJT参数的影响
(1).温度对ICBO的影响 对温度非常敏感，温度每升高10℃，ICBO增加一倍
(2).温度对β的影响
温度升高， β增加
(3).温度对反向击穿电压V(BR)CBO、V(BR)CEO的影响 温度升高， V(BR)CBO、V(BR)CEO增加
07:52
2.温度对 BJT特性曲线的影响
fT MHz *≥ 8 *≥ 8 100
300 8
07:52
§ 4.2 基本共射极放大电路
放大的概念
电子学中放大的目的是将微弱的变化信号放大 成较大的信号。这里所讲的主要是电压放大电路。
电压放大电路可以用有输入口和输出口的四 端网络表示，如图：
vi
Av
vo
放大的实质：在小信号的作用下，将直流能变为交流能。
双极结型三极管及放大电路基础
表达各极电压与电流之间旳关系曲线,是 内部载流子运动旳外部体现,更主要。 常用旳有输入、输出特征曲线（可测量）
1．共射极电路旳特征曲线
1）输入特征
以vCE为参变量时，iB和vBE间旳关系
函数关系：iB=f
阐明：
v( BE)|vCE
=常数
① vCE = 0，b-e极相当于二极管;
② vCE ≥1V，集电极反偏，吸引电子强，
③ “基区宽度调制效应”：曲线
随vCE旳增长而略有上倾。原因：
IB=20A IC=1.0mA βICIB=50
在VBE基本不变时，当VCEVCB 集电极反偏 集电极空间电荷区 基区有效宽度 基区载流子复
合机会略有；在iB不变时，iC略有加。
3）输出特征曲线提成三个区
第四章 三极管及放大电路基础
输出特征曲线旳三个区域:
2. 温度对BJT特征曲线旳影响
第四章 三极管及放大电路基础
思索题：在放大电路中，怎样根据BJT旳三个电极旳电位，来判 断此BJT是锗管还是硅管？其中哪个是基极b、哪个是发射极e、 哪个是集电极C？是NPN管还是PNP管？
答：1）Vbe=0.7V为硅管
c
c
C Vbe=0.2V为锗管 2）NPN：VC VB VE PNP：VE VB VC
阐明：
①ICEO >ICBO，较易测得（小功率管中，锗： 几十几百A；硅：几A）
② ICEO随温度旳变化比ICBO更大。
③ ICEO大旳管子性能也不稳定。
4.1.4 BJT旳主要参数
第四章 三极管及放大电路基础
3. 极限参数
(1) 集电极最大允许电流ICM (2) 集电极最大允许功率损耗PCM
PCM= ICVCE
双极结型三极管及放大电路基础
4 双极结型三极管及放大电路基础4.2 基本共射极放大电路4.1 基本共射放大电路的工作原理4.1.1 基本共射放大电路的组成及各元件的作用（1）共射组态基本放大电路图 共射组态交流基本放大电路基本组成如下：三 极 管T ——起放大作用。
负载电阻R C ，R L ——将变化的集电极电流转换为电压输出。
偏置电路V CC ，R b ——使三极管工作在线性区。
耦合电容C 1，C 2——输入电容C 1保证信号加到发射结，不影响发射结偏置。
输出电容C 2保证信号输送到负载，不影响集电结偏置。
(2) 静态和动态静态—0i =v 时，放大电路的工作状态，也称直流工作状态。
动态—0i ≠v 时，放大电路的工作状态，也称交流工作状态。
放大电路建立正确的静态，是保证动态工作的前提。
分析放大电路必须要正确地区分静态和动态，正确地区分直流通路和交流通路。
4.1.2 设置表态工作点的必要性4.1.3 基本放大电路的工作原理及波形分析放大原理输入信号通过耦合电容加在三极管的发射结，于是有下列过程：o 2C c c )b (c b be 1i v c v R i i i i v c v β → →→→→ → 4.1.4放大电路的组成原则4.2放大电路的分析方法4.2.1直流通路和交流通路放大电路的直流通路和交流通路如图中（a ），（b ）所示。
直流通路，即能通过直流的通路。
从C 、B 、E 向外看，有直流负载电阻、 R c 、R b 。
交流通路，即能通过交流的电路通路。
如从C 、B 、E 向外看，有等效的交流负载电阻、 R c //R L 、 R b 。
直流电源和耦合电容对交流相当于短路。
因为按迭加原理，交流电流流过直流电源时，没有压降。
设C 1、 C 2 足够大，对信号而言，其上的交流压降近似为零，在交流通路中，可将耦合电容短路。
(a)直流通路 (b)交流通路基本放大电路的直流通路和交流通路4.2.2 图解法放大电路的静态分析有计算法和图解分析法两种。
ch4三极管及放大电路基础
rbe = rbb′ + (1+ )
26(mV)
IEQ (mA)
公式适用范围为0.1mA<IE<5mA
rbb′≈200Ω
2〕输出回路-- 输出特性在放大区内基本平直、略微上翘
当工作点由 Q1 变化到时 Q2 时,由 iB 所引
起的 iC的变量为 iC =
iB , 即 ic = ib .
iC
Q2
iC
1. 先画出交流通路； 2. 用BJT的小信号模型<简化模型〕代替交流通
路中的BJT,即可画出放大电路的小信号模型等 效电路.
注意：由于输入信号常用正弦信号,所以,小信号 等效电路中的电压、电流均用相量表示. ．
➢ 求放大电路动态指标 AV，Ri，Ro
1. 利用直流通路求 Q 点,求 rbe 直流通路
电压增益
Vi Ib(Rbrbe)
Ic Ib
V OIc(R c//R L)
A V
VO Vi
IIb c(R (R bc /rb /R )e L)IbI(b R b ( R crb /)e /R L)
(Rc //RL) 负号表示输出与输入反相
Rb rbe
输入电阻
Ri
Vi Ii
Rb rbe
一般有 Rb >> rbe
Ri
注意：输入电阻中不包括信号源内阻 Rs
输出电阻
0
Ro =
0
0
.
IT
信号源置零 〔vs= 0,保留
内阻Rs〕,保
. VT
留受控源 ,负载RL开路,
加压求流法.
Ro .
VT
.
= Rc
IT vs=0，RL=∞
双击结型三极管及其放大电路详解
双击结型三极管及其放大电路详解一、三极管结构与工作原理结型三极管是由两个半导体结（PN结）组成的电子器件，其基本结构与工作原理如下：1.结构：结型三极管由两个半导体区域组成，一个是发射区，另一个是基区。
发射区通常是一块高掺杂的半导体材料，而基区则是低掺杂的半导体材料。
在基区的两侧，分别是集电区和发射区。
2.工作原理：当在三极管的发射结上加正向电压时，PN结中的电子和空穴会受到电场的作用而产生流动。
这些载流子在流动中会遇到基区的阻挡，形成载流子的积累。
随着电压的增加，载流子的数量也会增加，形成电流。
当在集电结上加反向电压时，由于PN结的单向导电性，只有少数载流子能够通过集电结到达集电区，形成反向饱和电流。
二、共基极放大电路共基极放大电路是一种基本的放大电路，其基本结构如下：1.结构：共基极放大电路主要由三极管、电阻、电容等元件组成。
其中，输入信号加在三极管的基极上，输出信号从集电极取出。
2.工作原理：当输入信号加在基极上时，由于共基极放大电路的放大作用，输入信号会在三极管的发射区和基区之间产生电流。
这个电流会受到基区的阻挡，只有少数载流子能够到达集电区。
在集电区，这些载流子会通过电阻和电容等元件产生输出信号。
三、共集电极放大电路共集电极放大电路是另一种基本的放大电路，其基本结构如下：1.结构：共集电极放大电路主要由三极管、电阻、电容等元件组成。
其中，输入信号加在三极管的基极上，输出信号从发射极取出。
2.工作原理：当输入信号加在基极上时，由于共集电极放大电路的放大作用，输入信号会在三极管的发射区和基区之间产生电流。
这个电流会受到基区的阻挡，只有少数载流子能够到达集电区。
在发射区，这些载流子会通过电阻和电容等元件产生输出信号。
由于输出信号是从发射极取出的，因此也被称为射极输出器。
四、多级放大电路在实际应用中，为了提高放大倍数并改善性能，通常将多个单级放大电路组合在一起形成多级放大电路。
多级放大电路的基本结构如下：1.结构：多级放大电路由多个单级放大电路组成，每个单级放大电路通常采用共基极或共集电极放大电路的形式。
第三章双极结型三极管及放大电路基础教材
RB
RC
开路
C1
T
vi
开路
C2
RL vo
VCC
RB
RC
T
直流通道
4. 估算法分析放大器的静态工作点：
a. 估算IB (VBE=0.7V)：
输入回路方程：
IB
VCC VBE RB
VCC 0.7 RB
VCC RB
提供偏置电流
IB的电路称为 偏置电路，RB 为偏置电阻。
c
c
集电结
N
集电区
P
b
P
基区
N
发射结
N
发射区
P
e
e
c
c
b
e
e
集电结
b
发射结
b
BJT的结构特点
集电区面积大于发
c
射区，而掺杂浓度 集电结
N
小于发射区；
基区很薄，掺杂浓
b
P
度很低；
发射结
N
发射区掺杂浓度很
e
高；
发射极上的箭头表 示发射结正偏时， 发射极的实际电流 方向。
c
b
e
集电区 基区 发射区
北京建筑工程学院
1.2 放大状态下BJT的工作原理
1. BJT放大作用的外部条件：
发射结正偏，集电结反偏。
c
N
信号放大 条件1 载流子运
作用
动 ec
bP
VCC
Rb
N
条件2
发射结正 向偏置
VBB
e
到达集电极的电流必须是由 发射极越过基区的电子流
集电结反 向偏置
2. BJT内部载流子的运动：
模拟电子技术第四章双极结型三极管及放大电路基础
称为基极电流放大系数。同样，它也只与管子 的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。
由于，
，因而一般 >> 1 。三极管的
集电极电流对基极电流具有很好的放大作用
4. 三极管的三种基本连接电路 (a) 共基极接法； (b) 共发射极接法；
(c) 共集电极接法。
输出
输出
输入
输出 输入
输入
基极作为 公共电极
（是NPN管还是PNP管，是硅管还锗管）， 并区分e、b、c三个电极。
(a)
(b)
(c)
2V 2.7V 6V 2.2V 5.3V 6V 4V 1.2V 1.4V
(a)
NPN
eb
C
2V 2.7V 6V
硅
(b)
PNP
e Cb 2.2V 5.3V 6V
硅
(c)
PNP
b Ce 4V 1.2V 1.4V
锗
解：(1)依|VBE|=0.7V(或|VBE|= 0.2V)确定硅还是锗。
uo
iE
–
uo uo0= 0 uBEu=BEU=BUE+BEui uCEuC=EU=CUE+CEuo
无 有uC输E =入U信CC号－(uiiC=≠R0C)时:
iC
uCE
uo
ui
uBE
iB
O
t
O
t
UBE
IB
？ IC
UCE
O
tO
tO
tO
t
结论：
(2) 加上输入信号电压后，各电极电流和电压的大 小均发生了变化，都在直流量的基础上叠加了 一个交流量，但方向始终不变。 直流分量 交流分量
改变iB ，得到一组曲线簇
4 双极型三极管及放大电路基础
U om CD 2 DE 2
O
iC / mA A
交流负载线
Q
B
iB = 0
C
D
E
uCE/V
Q 尽量设在线段 AB 的中点。则 AQ = QB，CD = DE
40
(三)用图解法分析电路参数对静态工作点的影响
Q`
Q`
6 0 uA
Q IBQ Q `` v B E/V v B E/V
ICQ t
Q
4 0 uA
Q `` 2 0 u A v C E/V v C E/V
t
V B EQ t
V C EQ t
通过图解分析，可得如下结论： 1. vi vBE iB iC vCE |-vo| 2. vo与vi相位相反； 3. 可以测量出放大电路的电压放大倍数； 4. 可以确定最大不失真输出幅度。
发射极开路时，集电结的反向饱和电流。 (2) 集电极发射极间的反向饱和电流ICEO ICEO=（1+ ）ICBO
ICBO
c b
c b
uA 即输出特性曲 + 线IB=0那条曲线所 对应的Y坐标的数 值。 ICEO也称为集 电极发射极间穿透 电流。
I C EO
uA
-
e
+
V CC e Ie= 0
ICEO
又称半导体三极管、晶体管பைடு நூலகம்或简称为三极管。
三极管的外形如下图所示。
三极管的外形
三极管有两种类型：NPN 和 PNP 型。主要以 NPN 型为例进行讨论。 2
3
一、 BJT的结构、符号及放大条件
结构与分类 两个PN结、三个引脚，两种类型：NPN和PNP型。
NPN型 C N P N
O
iC / mA A
交流负载线
Q
B
iB = 0
C
D
E
uCE/V
Q 尽量设在线段 AB 的中点。则 AQ = QB，CD = DE
40
(三)用图解法分析电路参数对静态工作点的影响
Q`
Q`
6 0 uA
Q IBQ Q `` v B E/V v B E/V
ICQ t
Q
4 0 uA
Q `` 2 0 u A v C E/V v C E/V
t
V B EQ t
V C EQ t
通过图解分析，可得如下结论： 1. vi vBE iB iC vCE |-vo| 2. vo与vi相位相反； 3. 可以测量出放大电路的电压放大倍数； 4. 可以确定最大不失真输出幅度。
发射极开路时，集电结的反向饱和电流。 (2) 集电极发射极间的反向饱和电流ICEO ICEO=（1+ ）ICBO
ICBO
c b
c b
uA 即输出特性曲 + 线IB=0那条曲线所 对应的Y坐标的数 值。 ICEO也称为集 电极发射极间穿透 电流。
I C EO
uA
-
e
+
V CC e Ie= 0
ICEO
又称半导体三极管、晶体管பைடு நூலகம்或简称为三极管。
三极管的外形如下图所示。
三极管的外形
三极管有两种类型：NPN 和 PNP 型。主要以 NPN 型为例进行讨论。 2
3
一、 BJT的结构、符号及放大条件
结构与分类 两个PN结、三个引脚，两种类型：NPN和PNP型。
NPN型 C N P N
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3.极限参数
BJT的主要参数
BJT的安全工作区
过流区 过损耗区
⑴集电极最大允许电流ICM： 集电极电流 IC 超过一定值时，晶体 管的β 值要下降。当β下降到额定值 2/3时的集电极电流，称为ICM。 ⑵集-射极反向击穿电压U(BR)CEO： 基极开路时，加在集电极—发射极 间的最大允许电压。称为U(BR)CEO。 ⑶集电极最大允许耗散功率PCM： 集电结上消耗的功率称为集电极耗 散功率PC，它使结温上升，为保证 管子安全工作，集电结所允许消耗 的最大功率，称为PCM。 PC=ICUCE
称其为共基极直流 I pc 电流放大倍数。 I E 其值 越大，放大效 果越好。
4.1.2
IE=Ipe；
放大状态下BJT的工作原理
4.电流分配关系
IC=Ipc+ICBO IB=Ipb-ICBO 定义：共射极直流电流放大 倍数 /(1 )
I pc / I E 1 I pc / I E
截止区
放大区 曲线中接近水平的部分是放大区。 【条件】集电结反偏，发射结正偏。 【特点】iC与iB成线性关系： iC=β iB 所以放大区又称线性区。
4.1.4
BJT的主要参数
【例】三极管3DG6的输出特性 曲线如图所示， ⑴计算Q1点处 的 ； ⑵由Q1和Q2两点计 算β 。
⒈电流放大系数
称其为共基极直流 I pc 电流放大倍数。 I E 其值 越大，放大效 果越好。
4.1.2
放大状态下BJT的工作原理
3.BJT内部载流子的传输过程
以PNP型三极管为例
(3).集电区收集扩散过来的 电子 集电结反偏： 由E区扩散到B区的空穴很 容易穿过C结→Ipc； 存在漂移运动，从而形成了 反向饱和电流ICBO。 ICBO 随温度变化大，对三 极管放大性能的影响较大。 在三极管的内部有两种载流 子流动，故又称为双极型晶 体管。
⑴共发射极直流电流放大倍数
I C I CEO I C IB IB
⑵共发射极交流电流放大系数 I C 通常认为： I B
解：工作点Q1在输出特性曲 线上表明：UCE1=6V， IB1=40μA，IC1=1.5mA；
工作点Q2表明：UCE2=6V， I C1 37.5 I C I C 2 I C1 40 I B1 I B I B 2 I B1 IB2=60μA，IC2=2.3mA。
4.1.2
放大状态下BJT的工作原理
3.BJT内部载流子的传输过程
以PNP型三极管为例
(2).空穴在基区中的扩散和 复合 扩散：由于浓度差，空穴 向集电区扩散； 复合：由于B区存在电子 (多子)而复合。 因为：基区很薄，杂质浓 度又很小；集电区面积又大， 所以：复合的机会很少，扩 散运动占优势。 Ipc>>Ipb
CH4 双极结型三极管 及放大电路基础
§4-1 双极结型晶体管(BJT)
半 导 体 三 极 管 晶 体 三 极 管 晶 体 管 三 极 管 双 极 型 晶 体 管 ( B J T ) 基本特性：电流放大作用
4.1.1 BJT的基本结构
1.基本结构
三个区： 发射区——发射载流子(掺杂浓度高)； 集电区——收集载流子(掺杂浓度低、面积大)； 基 区——传送和控制载流子(掺杂浓度非常低、很薄)。 两个结： 发射结——JE； 集电结——JC 。 三个极： 发射极——E； 集电极——C； 基 极——B。
I pc I E I pc
I pc I pb
I C I CBO I C I B I CBO I B
I E I C I B I C I B (1 ) I CBO I B I CEO (1 ) I CBO
ICEO穿透电流 ； ICBO反向饱和电流。
2.极间反向电流
⑴集-基极反向饱和(截止)电 流ICBO ⑵集-射极反向截止(穿透)电 流ICEO ICEO (1 ) ICBO 温度T↑，ICBO↑很快； ICEO↑更快 。 故晶体管的温度稳定性很差。 选管： 反向饱和电流尽可能小； 电流放大倍数不超过100。
ICEO
4.1.4
§4.2 基本共射极放大电路
4.2.1 基本共射极放大电路的组成 4.2.2 基本共射极放大电路的工作原理
4.2.1
基本共射极放大电路的组成
1．基本共射极放大电路 2．放大电路中各元件的作用
★三极管T: 起控制作用，用于放大。
★耦合电容C1、C2:
★集电极负载电阻RC: 将集电极电流的变化转换为电 压变化反映在输出端。
4.1.1 BJT的基本结构
1.基本结构 2.表示符号 3.分类 4.命名方法
半导体分立元件型号命名方法
GB249-89
电极数：三极管
用途：高频小功率管
3AG1 B
材料和极性： PNP型，锗材料 序号
规格号
4.1.1 BJT的基本结构
1.基本结构 2.表示符号 3.分类 4.命名方法 5.实物图片
4.2.1
[例]
基本共射极放大电路的组成
按放大电路组成原则，判断下列电路有无放大作用。
4.2.2 基本共射极放大电路的工作原理
一、放大电路的两种工作状态 1.直流工作状态(静态) 静态
I CEO (1 ) I CBO
I nc I nb I CBO ( I B 0) I CEO I CBO I nc (1 ) I CBO
4.1.4
BJT的主要参数
[例] 有两只半导体三极管，一只 管子β=150，ICBO=2μA，另一只管 子β = 50，ICBO=0.2μA，其它参数 一样，你认为哪只管子好？
为什么称为共射极接法？
共射极电路以基极为输入 端，集电极为输出端，以 发射极作为输入、输出回 路的共同端。
4.1.2
放大状态下BJT的工作原理
6. 电压放大作用
设T的β=49 静态工作情况： 加EB、EC 使得发射结正偏； 集电结反偏。 形成静态电流 设∆uI=20mV→∆iE=1mA IE=2mA →∆iB=∆iE/(1+β)=20μA IB=40μA →∆iC=β∆iB=0.98mA IC=1.94mA →∆uO=-∆iCRL=-0.98V 电压放大倍数为： 动态工作情况： AV=∆uO/∆uI=-49 在基极输入端加入一个待放 式中“-”表示输出电压与输 大的信号∆uI： 入电压反相。 注意放大是对变化量(电 电路起到了电压放大作用。 压、电流)而言的。
(1)电源的极性必须使－－集电 结反偏，发射结正偏。(放大) (2)输入信号要有效转输－－输 入回路地接法应使输入变化电压ui 产生变化电流ib(ie) 。 (3)输出回路地接法应使－－ic (ie)尽量流到负载上去。 (4)为了使信号不失真，在没有 外加信号作用时，放大管不但要处 于放大状态，还应有一个合适的静 态工作点。
对NPN型管：UBE、UCE都为正值； 对PNP型管：UBE、UCE都为负值。
4.1.2
放大状态下BJT的工作原理
例 有两个晶体管分别接在放大电路中， 今测得它们管脚的电位如下表所示，试 判别管子的三个管脚，并说明是硅管还 是锗管？是NPN型还是PNP型？ 管 脚 1 2 3
T1的电位(V) T2的电位(V)
4.1.3
BJT的共射极特性曲线
BJT 的特性曲线是用来表示各极电压和 电流之间相互关系的，它反映了晶体管的性 能，是分析放大电路的重要依据。 最常用的是共发射极接法时的输入特性 曲线和输出特性曲线。 实验电路如图所示：
4.1.3
BJT的共射极特性曲线
1.共射极输入特性曲线
共射极输入特性曲线是指当 集-射uCE为常数时，输入回 路中基极电流iB和基-射极电 压uBE之间的关系曲线： iB=f(uBE)│uCE=常数 uCE>1V时， 和二极管的伏安特性一样。
管脚的判别
4.1.2
放大状态下BJT的工作原理
1.三极管具有放大作用的条件
内部条件：
发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度； 基区很薄。
外部条件：
发射结要正偏；集电结要反偏。
2.放大状态下三极管的偏置
电压和电流的实际方向如图所示：
电压和电流的习惯参考方向：
电流的习惯参考方向与实际方向一致； 电压的习惯参考方向：UBE、UCE。
结构并不对称
4.1.1 BJT的基本结构
1.基本结构 2.表示符号
4.1.1 BJT的基本结构
1.基本结构 2.表示符号 3.分类
按工艺分： 平面型、合金型 按结构分： PNP型管(多为Ge管) NPN型管(多为Si管) 按材料分： 硅管、锗管 按频率分： 高频管、低频管 按功率分： 大、中、小功率管
★基极电源EB和基极 (偏置)电 阻RB: 使T发射结正偏，产生基极电流 IB。 ★集电极电源EC: 为输出信号提供能量，使T集电 结反偏。
隔直，隔离直流电源对信号源和负载 的影响；通交，保证交流信号顺利通 过放大电路。(电解电容，注意极性)
4.2.1
基本共射极放大电路的组成
1．基本共射极放大电路 2．放大电路中各元件的作用 3．放大电路的习惯画法 4．放大电路的组成原则
安全 放大区
安全工作区
过压区
4.1.5
温度对三极管特性的影响
1．温度对BJT参数的影响
⑴温度对ICBO的影响 T10ºC，ICBO增加一倍 ⑵温度对UBE的影响 T1ºC，UBE下降2-3mV ⑶温度对β 的影响 T1ºC，β 增加0.5-1.0%
2．温度对特性曲线的影响
温度升高使： ⑴ UBE下降，输入特性曲线左移； ⑵ ICBO增大，输出特性曲线上移； ⑶ β 增大，曲线间的距离增大。
4.1.4
BJT的主要参数
BJT的主要参数
BJT的安全工作区
过流区 过损耗区
⑴集电极最大允许电流ICM： 集电极电流 IC 超过一定值时，晶体 管的β 值要下降。当β下降到额定值 2/3时的集电极电流，称为ICM。 ⑵集-射极反向击穿电压U(BR)CEO： 基极开路时，加在集电极—发射极 间的最大允许电压。称为U(BR)CEO。 ⑶集电极最大允许耗散功率PCM： 集电结上消耗的功率称为集电极耗 散功率PC，它使结温上升，为保证 管子安全工作，集电结所允许消耗 的最大功率，称为PCM。 PC=ICUCE
称其为共基极直流 I pc 电流放大倍数。 I E 其值 越大，放大效 果越好。
4.1.2
IE=Ipe；
放大状态下BJT的工作原理
4.电流分配关系
IC=Ipc+ICBO IB=Ipb-ICBO 定义：共射极直流电流放大 倍数 /(1 )
I pc / I E 1 I pc / I E
截止区
放大区 曲线中接近水平的部分是放大区。 【条件】集电结反偏，发射结正偏。 【特点】iC与iB成线性关系： iC=β iB 所以放大区又称线性区。
4.1.4
BJT的主要参数
【例】三极管3DG6的输出特性 曲线如图所示， ⑴计算Q1点处 的 ； ⑵由Q1和Q2两点计 算β 。
⒈电流放大系数
称其为共基极直流 I pc 电流放大倍数。 I E 其值 越大，放大效 果越好。
4.1.2
放大状态下BJT的工作原理
3.BJT内部载流子的传输过程
以PNP型三极管为例
(3).集电区收集扩散过来的 电子 集电结反偏： 由E区扩散到B区的空穴很 容易穿过C结→Ipc； 存在漂移运动，从而形成了 反向饱和电流ICBO。 ICBO 随温度变化大，对三 极管放大性能的影响较大。 在三极管的内部有两种载流 子流动，故又称为双极型晶 体管。
⑴共发射极直流电流放大倍数
I C I CEO I C IB IB
⑵共发射极交流电流放大系数 I C 通常认为： I B
解：工作点Q1在输出特性曲 线上表明：UCE1=6V， IB1=40μA，IC1=1.5mA；
工作点Q2表明：UCE2=6V， I C1 37.5 I C I C 2 I C1 40 I B1 I B I B 2 I B1 IB2=60μA，IC2=2.3mA。
4.1.2
放大状态下BJT的工作原理
3.BJT内部载流子的传输过程
以PNP型三极管为例
(2).空穴在基区中的扩散和 复合 扩散：由于浓度差，空穴 向集电区扩散； 复合：由于B区存在电子 (多子)而复合。 因为：基区很薄，杂质浓 度又很小；集电区面积又大， 所以：复合的机会很少，扩 散运动占优势。 Ipc>>Ipb
CH4 双极结型三极管 及放大电路基础
§4-1 双极结型晶体管(BJT)
半 导 体 三 极 管 晶 体 三 极 管 晶 体 管 三 极 管 双 极 型 晶 体 管 ( B J T ) 基本特性：电流放大作用
4.1.1 BJT的基本结构
1.基本结构
三个区： 发射区——发射载流子(掺杂浓度高)； 集电区——收集载流子(掺杂浓度低、面积大)； 基 区——传送和控制载流子(掺杂浓度非常低、很薄)。 两个结： 发射结——JE； 集电结——JC 。 三个极： 发射极——E； 集电极——C； 基 极——B。
I pc I E I pc
I pc I pb
I C I CBO I C I B I CBO I B
I E I C I B I C I B (1 ) I CBO I B I CEO (1 ) I CBO
ICEO穿透电流 ； ICBO反向饱和电流。
2.极间反向电流
⑴集-基极反向饱和(截止)电 流ICBO ⑵集-射极反向截止(穿透)电 流ICEO ICEO (1 ) ICBO 温度T↑，ICBO↑很快； ICEO↑更快 。 故晶体管的温度稳定性很差。 选管： 反向饱和电流尽可能小； 电流放大倍数不超过100。
ICEO
4.1.4
§4.2 基本共射极放大电路
4.2.1 基本共射极放大电路的组成 4.2.2 基本共射极放大电路的工作原理
4.2.1
基本共射极放大电路的组成
1．基本共射极放大电路 2．放大电路中各元件的作用
★三极管T: 起控制作用，用于放大。
★耦合电容C1、C2:
★集电极负载电阻RC: 将集电极电流的变化转换为电 压变化反映在输出端。
4.1.1 BJT的基本结构
1.基本结构 2.表示符号 3.分类 4.命名方法
半导体分立元件型号命名方法
GB249-89
电极数：三极管
用途：高频小功率管
3AG1 B
材料和极性： PNP型，锗材料 序号
规格号
4.1.1 BJT的基本结构
1.基本结构 2.表示符号 3.分类 4.命名方法 5.实物图片
4.2.1
[例]
基本共射极放大电路的组成
按放大电路组成原则，判断下列电路有无放大作用。
4.2.2 基本共射极放大电路的工作原理
一、放大电路的两种工作状态 1.直流工作状态(静态) 静态
I CEO (1 ) I CBO
I nc I nb I CBO ( I B 0) I CEO I CBO I nc (1 ) I CBO
4.1.4
BJT的主要参数
[例] 有两只半导体三极管，一只 管子β=150，ICBO=2μA，另一只管 子β = 50，ICBO=0.2μA，其它参数 一样，你认为哪只管子好？
为什么称为共射极接法？
共射极电路以基极为输入 端，集电极为输出端，以 发射极作为输入、输出回 路的共同端。
4.1.2
放大状态下BJT的工作原理
6. 电压放大作用
设T的β=49 静态工作情况： 加EB、EC 使得发射结正偏； 集电结反偏。 形成静态电流 设∆uI=20mV→∆iE=1mA IE=2mA →∆iB=∆iE/(1+β)=20μA IB=40μA →∆iC=β∆iB=0.98mA IC=1.94mA →∆uO=-∆iCRL=-0.98V 电压放大倍数为： 动态工作情况： AV=∆uO/∆uI=-49 在基极输入端加入一个待放 式中“-”表示输出电压与输 大的信号∆uI： 入电压反相。 注意放大是对变化量(电 电路起到了电压放大作用。 压、电流)而言的。
(1)电源的极性必须使－－集电 结反偏，发射结正偏。(放大) (2)输入信号要有效转输－－输 入回路地接法应使输入变化电压ui 产生变化电流ib(ie) 。 (3)输出回路地接法应使－－ic (ie)尽量流到负载上去。 (4)为了使信号不失真，在没有 外加信号作用时，放大管不但要处 于放大状态，还应有一个合适的静 态工作点。
对NPN型管：UBE、UCE都为正值； 对PNP型管：UBE、UCE都为负值。
4.1.2
放大状态下BJT的工作原理
例 有两个晶体管分别接在放大电路中， 今测得它们管脚的电位如下表所示，试 判别管子的三个管脚，并说明是硅管还 是锗管？是NPN型还是PNP型？ 管 脚 1 2 3
T1的电位(V) T2的电位(V)
4.1.3
BJT的共射极特性曲线
BJT 的特性曲线是用来表示各极电压和 电流之间相互关系的，它反映了晶体管的性 能，是分析放大电路的重要依据。 最常用的是共发射极接法时的输入特性 曲线和输出特性曲线。 实验电路如图所示：
4.1.3
BJT的共射极特性曲线
1.共射极输入特性曲线
共射极输入特性曲线是指当 集-射uCE为常数时，输入回 路中基极电流iB和基-射极电 压uBE之间的关系曲线： iB=f(uBE)│uCE=常数 uCE>1V时， 和二极管的伏安特性一样。
管脚的判别
4.1.2
放大状态下BJT的工作原理
1.三极管具有放大作用的条件
内部条件：
发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度； 基区很薄。
外部条件：
发射结要正偏；集电结要反偏。
2.放大状态下三极管的偏置
电压和电流的实际方向如图所示：
电压和电流的习惯参考方向：
电流的习惯参考方向与实际方向一致； 电压的习惯参考方向：UBE、UCE。
结构并不对称
4.1.1 BJT的基本结构
1.基本结构 2.表示符号
4.1.1 BJT的基本结构
1.基本结构 2.表示符号 3.分类
按工艺分： 平面型、合金型 按结构分： PNP型管(多为Ge管) NPN型管(多为Si管) 按材料分： 硅管、锗管 按频率分： 高频管、低频管 按功率分： 大、中、小功率管
★基极电源EB和基极 (偏置)电 阻RB: 使T发射结正偏，产生基极电流 IB。 ★集电极电源EC: 为输出信号提供能量，使T集电 结反偏。
隔直，隔离直流电源对信号源和负载 的影响；通交，保证交流信号顺利通 过放大电路。(电解电容，注意极性)
4.2.1
基本共射极放大电路的组成
1．基本共射极放大电路 2．放大电路中各元件的作用 3．放大电路的习惯画法 4．放大电路的组成原则
安全 放大区
安全工作区
过压区
4.1.5
温度对三极管特性的影响
1．温度对BJT参数的影响
⑴温度对ICBO的影响 T10ºC，ICBO增加一倍 ⑵温度对UBE的影响 T1ºC，UBE下降2-3mV ⑶温度对β 的影响 T1ºC，β 增加0.5-1.0%
2．温度对特性曲线的影响
温度升高使： ⑴ UBE下降，输入特性曲线左移； ⑵ ICBO增大，输出特性曲线上移； ⑶ β 增大，曲线间的距离增大。
4.1.4
BJT的主要参数