模拟电路-双极性三极管及其放大电路基础

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第2章 双极性晶体管及放大电路基础

第2章 双极性晶体管及放大电路基础

综上所述,三极管的放大作用,主要是依 靠它的发射极电流能够通过基区传输,然后到 达集电极而实现的。 实现这一传输过程的两个条件是:
(1)内部条件:发射区杂质浓度远大于基区
杂质浓度,且基区很薄。
(2)外部条件:发射结正向偏置,集电结反
向偏置。
2.1.3 三极管的特性曲线
本节介绍共发射极接法三极管的特性曲线,即 输入特性曲线—— iB=f(uBE) uCE=const 输出特性曲线—— iC=f(uCE) iB=const
放大作用:共基极
IE +iE e c
为电流放大系数,
它只与管子的结构尺寸和 IC +掺杂浓度有关,与外加电 iC 压无关。一般 = 0.90.99 +
vO RL 1k
+ vI
VEB +vEB
b
IB +iB
VEE 共基极放大电路
VCC
若 vI = 20mV 使 iE = -1 mA,
2.1.5 温度对BJT参数及特性的影响
1. 温度对BJT参数的影响 (1) 温度对ICBO的影响 温度每升高10℃,ICBO约增加一倍。 (2) 温度对 的影响 温度每升高1℃, 值约增大0.5%~1%。 (3) 温度对反向击穿电压V(BR)CBO、V(BR)CEO的影响 温度升高时,V(BR)CBO和V(BR)CEO都会有所提高。 2. 温度对BJT特性曲线的影响
2.2 放大电路的基本概念
2.2.1 放大的概念 2.2.2 放大电路的主要技术指标
2.2.1 放大的概念
1.放大电路主要用于放大微弱信号,输出电压或电
流在幅度上得到了放大,输出信号的能量得到了加强。 2.输出信号的能量实际上是由直流电源提供的,只 是经过三极管的控制,使之转换成信号能量,提供给负 载。

模拟电子技术第2章1半导体三极管及放大电路基础

模拟电子技术第2章1半导体三极管及放大电路基础
电流增益
输出电流与输入电流的比值, 表示电流放大的倍数。
通频带
放大电路能够正常工作的频率 范围,通常用下限截止频率和 上限截止频率来表示。
电压增益
输出电压与输入电压的比值, 表示电压放大的倍数。
功率增益
输出功率与输入功率的比值, 表示功率放大的倍数。
失真度
由于放大电路的非线性特性, 导致输出信号失真,通常用谐 波失真系数来表示。
半导体三极管的结构特点是电流放大 作用,通过基极控制集电极和发射极 的电流。
PNP型半导体三极管
与NPN型类似,但两个P型半导体和 一个N型半导体组成,基极(B)位于 中间,集电极(C)和发射极(E)位 于两侧。
半导体三极管的电流分配关系
电流分配关系
在三极管中,基极电流、集电极 电流和发射极电流之间有一定的 比例关系,这种关系取决于三极
改善电源和接地
电源和接地的设计对放大电路的稳定性也有影响,应尽量 减小电源和接地电阻,降低电源和接地噪声。
增加温度补偿
温度变化对放大电路的性能有较大影响,可以通过增加温 度补偿元件或采用温度传感器等方法,减小温度对放大电 路稳定性的影响。
05
模拟电子技术实验
实验一:半导体三极管特性的测试
总结词
了解半导体三极管的工作原理和特性
模拟电子技术第2章1半导体 三极管及放大电路基础
• 半导体三极管 • 放大电路基础 • 放大电路的分析方法 • 放大电路的稳定性 • 模拟电子技术实验
01
半导体三极管
半导体三极管的结构
NPN型半导体三极管
结构特点
由三个半导体元件组成,包括两个N 型和一个P型半导体,中间是基极 (B),两边分别是集电极(C)和发 射极(E)。

双极型晶体三极管及其基本放大电路

双极型晶体三极管及其基本放大电路
3、三极管放大电路共有三种基本接法:共射、共集和共基电路。 其中共射电路能放大电压和电流,输入与输出反相,应用广 泛。共集电路无电压放大能力,能放大电流,因为其输入电 阻大,输出电阻小,多用作输入级,输出级及缓冲级。共基 电路能放大电压,无电流放大能力,且其输入电阻小,输出 电阻大,一般只用作高频放大。
4、多级放大电路的耦合方式有阻容耦合、变压器耦合、直接耦 合等类型。前级输出即为后级的输入,前级的输出电阻是后 级的信号源内阻,后级的输入电阻是前级的负载电阻。放大 电路的总增益为各级放大倍数的乘积;输入电阻是第一级电 路的输入电阻,输出电阻是最后一级电路的输出电阻。
5、复合管放大电路的分析可以等效成单管放大电路的分析。
模拟电子技术
ห้องสมุดไป่ตู้
双极型晶体三极管及其基本放大电路
晶体管的结构、原理及特性曲线→放大电路的分析方法→由 晶体管构成的三种基本放大电路→多级放大电路和复合管的 分析→放大电路的频率响应。 1、晶体管按照结构分成和两种,按材料分成硅管和锗管,由 于硅管的温度特性较好,所以硅管应用广泛。 晶体管有三种工作状态:
多级放大电路的级数越多,通频带越窄。
模拟电子技术
由于电路中的电抗元件对不同频率的输入信号呈现的电抗值 不同,电路的电压放大倍数是信号频率的函数,即频率响应。 频率响应分为幅频特性和相频特性,可以用波特图表示。
6、单级放大电路的频率响应:在中频段基本与频率无关;在低 频段,电压放大倍数随频率的降低而减小,输出电压与输入 电压之间的相移也发生变化;在高频段,电压放大倍数随频 率的升高而减小,相移也发生变化。
2、放大电路的分析方法有图解法和微变等效模型法两种。图解 法主要用来分析失真和静态工作点,工程计算中主要使用微 变等效模型法。 晶体管的模型有两种,低频为h参数等效模型,高频为混合π 模型。 分析放大电路的步骤为先直流,后交流。即先用直流通路计 算静态工作点,后画出交流通路,用低频小信号模型计算电 压放大倍数、输入电阻和输出电阻等交流参数。 由于静态工作点影响电路的性能,故实用放大电路都要有静 态工作点稳定的措施。

模拟电子技术第四章双极结型三极管及放大电路基础

模拟电子技术第四章双极结型三极管及放大电路基础
1
100
25 C
80
60
40
iB
Q iB=20(A)
0 24 68
vCE(V)
iCQ 1.5mA 37.5 iBQ 40A
iC 2.3 1.5 40
iB 60 40
模拟电子技术
结论
电流放大系数不是固定不变的值,只有在特性曲 线较平坦的部分,基本保持不变,可以看作为常数
IBN
电极收集
由于, IE IB IC
IC ICN ICBO
的比例系 数
IB b
基极复
(IB IC ) ICBO
合电流 VEE
c ICBO
基极-集电 极反相饱 VCC 和电流
因而,
IC

1
IB

1
1
ICBO
IC IB (1 )ICBO IB ICEO
模拟电子技术
五、温度对BJT参数的影响
T (℃) ICEO IC
IC
uBE不变时iB ,即iB不变时uBE
模拟电子技术
五、温度对BJT参数的影响 (1) 温度对ICBO的影响
由于三极管内有两种载流子(自由电子和空穴) 参与导电,故称为双极型三极管或BJT (Bipolar Junction Transistor);
2个PN结的相互作用,使得三极管具有电流放 大作用;
三极管包括NPN与PNP两种类型。 模 拟 电 子 技 术
1、几种BJT的外形
(a) 小功率管 (b) 小功率管 (c) 大功率管 (d) 中功率管
(是NPN管还是PNP管,是硅管还锗管), 并区分e、b、c三个电极。

第2章双极型三极管及其放大电路

第2章双极型三极管及其放大电路
放大的基本特征:功率放大 放大的必要条件:有源元件
放大的前提:不失真
2.2.1 单管共发射极放大电路的组成
T:晶体管,为放大元件; VBB 、Rb:为发射结提供正向偏置电压; VCC:为输出信号提供能量;
RC + C1 + + ui - RB + - UBB VBB V RL + uo - C2 +
U CE 0
0.5V
1V
O
uBE
近似计算中,Si:uBE=0.7V Ge:uBE=0.2V
UCE增大到某一特定值后 (比如1V),特性曲线不 再右移。 UCE一般总大于1V。
例3:一个晶体管接在电路中,今测得它各管脚对“地”
的电位分别为:1 脚V1=3.7 V,2 脚V2= 3 V, 3 脚V3=9 V。试判别管子的三个电极,并说明是硅管还是锗管? 是NPN型还是PNP型?
计算 Ro:
Uo Ro Io
U S 0 RL
RO与RL无关
输出电阻愈小,带负载能力愈强。
4、频率特性及通频带 BW 衡量一个放大电路对不同频率信号的放大能力。
Au Aum 0.707 Aum
fL:下限频率
BW
fL fH
fH:上限频率
中频放大倍数:Aum 通频带: BW =fH - fL
2、输出特性
iC
iC是关于uCE的函数,
受IB限制
(1)放大区
iC f ( uCE ) I B 常数
IB =100 µ A
5
UCE>UBE>0,
(2)截止区
I C βI B
80 µ A 放 大
饱 和 3 区
2 1 O 5

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

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。

模拟电子第五版康光华 第四章 双极结型三极管及放大电路基础

模拟电子第五版康光华 第四章 双极结型三极管及放大电路基础

21
第四章 双极结型三极管及放大电路基础
4.1.5 温度对BJT参数及特性的影响
1. 温度对BJT参数的影响 (1) 温度对ICBO的影响 温度每升高10℃,ICBO约增加一倍。 (2) 温度对 的影响 温度每升高1℃, 值约增大0.5%-1%。 (3) 温度对反向击穿电压V(BR)CBO、V(BR)CEO的影响 温度升高时,V(BR)CBO和V(BR)CEO都会有所提高。

与iC的关系曲线
电气信息学院电工电子基础教研室
16
第四章 双极结型三极管及放大电路基础
4.1.4 BJT的主要参数
1. 电流放大系数 (3) 共基极直流电流放大系数 =(IC-ICBO)/IE≈IC/IE (4) 共基极交流电流放大系数α
α=IC/IEvCB=const
当ICBO和ICEO很小时, ≈、 ≈,可以不加区分。
电子技术基础
模拟部分
第6讲 主讲:孙 静
第四章 双极结型三极管及放大电路基础 4.1 BJT 4.2 基本共射极放大电路 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放大电路 4.6 组合放大电路
电气信息学院电工电子基础教研室 电气信息学院电工电子基础教研室
3. 极限参数 (3) 反向击穿电压
V(BR)CBO
———发射极开路时的集电结反向击穿电压。
V(BR)
EBO——集电极开路时发射结的反向击穿电压。
V(BR)CEO——基极开路时集电极和发射极间的击穿电压。
几个击穿电压有如下关系 V(BR)CBO>V(BR)CEO>V(BR)EBO
电气信息学院电工电子基础教研室
4.2.2 基本共射极放大电路的工作原理

《模拟电子技术》大学课件第四章(双极型三极管及放大电路基础).ppt

《模拟电子技术》大学课件第四章(双极型三极管及放大电路基础).ppt
❖ 综合考虑电路的静态分析结果与动态 分析结果,即得电路的实际工作情况
25
放大电路为什么要建立合适的的静态工作点?
1. 静态工作点Q合适
2. 静态工作点 Q 偏高 可能导致饱和失真 3. 静态工作点 Q 偏低 可能导致截止失真
26
5. 直流通路和交流通路
耦合电容:隔直流, 可看做为开路。
信号源:不加考虑 去掉所在支路。
C
N
B
B
P
B
N
E
E
NPN型三极管
C
C
P
B
N
P
E
E
PNP型三极管
由于PN结之间的相互影响,使BJT表现出不
同于单个PN结的特性而具有电流放大作用。
5
结构特点
集电区: 面积较大
B 基极
C 集电极
N P N
E 发射极
基区:较薄, 掺杂浓度最低
发射区:掺杂 浓度最高
6
BJT放大的 内部条件
管芯结构剖面示意图
O
C
D
B
iB = 0
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
1. 改变 Rb,保持
VCC ,Rc , 不变;
iC
Q3 Q1
IB
Q2
O
uCE
Rb 增大, Q 点下移; Rb 减小, Q 点上移;
2. 改变 VCC,保持 Rb,
根据直流通路可知:
共射极放大电路
29
2. 用图解法确定静态工作点 采用该方法分析静态工作点,必须已知三极管的输出特性曲线。

《模拟电子技术基础》第3章 双极型晶体管及其基本放大电路

《模拟电子技术基础》第3章 双极型晶体管及其基本放大电路

3.2 双极型晶体管
3.2.4 晶体管的共射特性曲线
2.输出特性曲线—— iC=f(uCE) IB=const
以IB为参变量的一族特性曲线
(1)当UCE=0V时,因集电极无收集
作用,IC=0;
(2)随着uCE 的增大,集电区收集电
子的能力逐渐增强,iC 随着uCE 增加而
增加;
(3)当uCE 增加到使集电结反偏电压
电压,集电结应加反向偏置电压。
3.2 双极型晶体管
3.2.3 晶体管的电流放大作用
1. 晶体管内部载流子的传输
如何保证注入的载流
子尽可能地到达集电区?
P
N
IE=IEN + IEP
IEN >> IEP
IC= ICN +ICBO
ICN= IEN – IBN
IEN>> IBN
ICN>>IBN
N
IEP
IE
3. 晶体管的电流放大系数
(1) 共基极直流电流放大系数
通常把被集电区收集的电子所形成的电流ICN 与发射极电流
IE之比称为共基电极直流电流放大系数。

I CN

IE
由于IE=IEP+IEN=IEP+ICN+IBN,且ICN>> IBN,ICN>>IEP。通常ത
的值小于1,但≈1,一般

为0.9-0.99。

3.2 双极型晶体管
3.2.3 晶体管的电流放大作用
3. 晶体管的电流放大系数
(2) 共射极直流电流放大系数
I C I CN I CBO I E I CBO ( I C I B ) I CBO

第三章 双极性三极管及其放大电路基础

第三章 双极性三极管及其放大电路基础
子的结构尺寸和掺杂浓度有关,与外加电压无关。 一般 >> 1 。
一、双极型三极管BJT
BJT放大的条件和电流分配关系
放大的条件: 发射结正向偏置;集电结反向偏置。 电流分配关系:
I C I B I E I B IC (1 ) I B
这是贯穿模拟电子电路分析的两个最重要的概念
无量纲 电导
三、放大电路的分析方法
小信号模型分析法(等效电路法)
1、晶体管的h参数等效模型(交流等效模型) 交流等效模型(按式子画模型)
U be h11 I b h12U CE I C h21 I b h22U CE
三、放大电路的分析方法
小信号模型分析法(等效电路法)
2、h参数的物理意义
放大的概念与放大电路的性能指标
1、放大的概念
放大的对象:变化量 放大的本质:能量的控制
判断电路能否放 大的基本出发点
放大的特征:功率放大
放大的基本要求:不失真
二、基本共射极放大电路
放大的概念与放大电路的性能指标
2、性能指标
任何放大电路均可看成为两端口网络。
输出电流 输入电流
信号源 内阻
信号源
二、基本共射极放大电路
基本共射放大电路的组成及各元件的作用
动态信号作用时:
uI ib ic iRc uCE (uo )
输入电压 uI为零时,晶体管各 极的电流、b-e间电压、管压降, 称为静态工作点Q。记作IBQ、 ICQ(IEQ)、 UBEQ、 UCEQ。 基本共射放大电路

IC 1 100 I B 0.01
IC 5 50 I B 0.1
一、双极型三极管BJT
讨论

双极型三极管及其放大电路

双极型三极管及其放大电路

iC
放大区
为什么uCE较小时iC随uCE变 化很大?为什么进入放大状态
曲线几乎是横轴的平行线?
iB
iC
iB
UCE常量
截止区
β是常数吗?什么是理想晶体管?什么情况下 ?
模拟电子技术基础
晶体管的三个工作区域
状态
uBE
iC
uCE
放大
≥ Uon
βiB
≥ uBE
饱和
≥ Uon <βiB
≤ uBE
将三极管同样分为三个区,发射区、基区、集电区,称
它为PNP三极管.
C
c
P
集电区 作用 收集载流子——空穴 b
B
N
基区 作用 传输载流子——空穴
e
P
发射区 作用 向基区发射多子——空穴
E
模拟电子技术基础
三极管的放大原理
1. 放大的条件
▪ 为保证BJT能放大需满足内部和外部条件
▪ 1). BJT放大的内部条件
BJT的结构简介
Bipolar Junction Transistor,BJT,双极结型晶体管 BJT是通过一定工艺,将两个PN结结合在一起的器件。具有 电流放大作用。
为什么有孔?
小功率管中功率管大 Nhomakorabea率管模拟电子技术基础
c
三极管的结构
集电结
C
基极 base
N
b
集电极
collectore
集电区 作用
双极型三极管及其放大电路
1. 三极管的结构 2. 三极管的放大原理 3. 三极管特性曲线(输入特性曲线,输出特性曲线) 4. 共射极放大电路 5. 图解分析法 6. 小信号模型分析法 7. 放大电路的工作点稳定问题 8. 共集电极电路和共基极电路 9. 放大电路的频率响应

模电 第七章 双极型三极管及其放大电路

模电    第七章    双极型三极管及其放大电路
三极管的安全工作区
iC
PCM = iCuCE

安 损 全 耗 工作 区
o

uCE
第7章 双极型三极管及其放大电路
(3) 极间反向击穿电压 外加在三极管各电极之间的最大允许反向电压。 U(BR)CEO :基极开路 时,集电极和发射极之间 的反向击穿电压。 U(BR)CBO :发射极开 路时,集电极和基极之间 的反向击穿电压。 安全工作区同时要受 PCM 、 ICM 和 U(BR)CEO 限制。
IC IB

1
IC IE

1
和 这两个参数不是独立的,而是互相联系,关系为:

第7章 双极型三极管及其放大电路
2.反向饱和电流 (1)集电极和基极之间的反向饱和电流 ICBO 小功率锗管 ICBO 约为几微 安;硅管的 ICBO 小,有的为纳 安数量级。
uCE=0V uCE=2V
iB=f(uBE) uCE=常数
Rb VBB
iB/μA
iB b
+ uBE
c
uCE=0
e
O
发射结死区电压Si管 0.5V,Ge管0.1V
uBE/V
三极管的输入回路
当uCE大于某一数值后,各条输入特性十分密集, 通常用uCE >1 时的一条输入特性来代表。

iC iB
A
ICBO b
c
e
(a)ICBO 测量电 路
(2)集电极和发射极之间的反向饱和电流 ICEO 当 b 开路时, c 和 e 之间的电流
I CEO (1 ) I CB O
b
c
e
A
值愈大,则该管的 ICEO 也愈大。

模拟电子技术第章双极型三极管及其放大电路

模拟电子技术第章双极型三极管及其放大电路

(3)
由此可导出集电极与基极电流的关系为
iC iB
1
iE
iE
1
其中, 和 为两种放大系数,它们之间存在如下转换关系
1
<1
1
>1
• 电流分配关系
当BE之间的正向电压加大时,将会有更多的电子从射区扩散 到基区(iE 增大),同时到达集电极的电子也会增加(iC 增大),
基区内复合的电子数也会增加( iB 增大)。 iE 、 iC 和 iB三者之间
IB
VBB VBE Rb
VBB Rb
直流通路:C断路,L短路
VBB和Rb确定后,偏流IB就是固定 的,这种电路又称作固定偏流电
路。Rb称为基极偏置电阻。
VCC:集电极回路的直流电源,保 证集电结反向偏置。
RC: 集电极电阻,作用是将集电 极电流iC的变化转化为集电极电
Cb1
A
+
+
Rb
300kΩ vi
• 发射结正偏,集电结反偏
VC>VB>VE
VC<VB<VE
2.1.2 BJT三极电流关系 2.1.2.2 BJT放大状态下的三极电流关系
(1) 集电结收集的电子流是发射结发射的总电子流的一部分,常用系数
表示,有 iC iE
(2) 根据KCL,iE=iC+iB,因此,基极电流可表示为 iB 1 iE
(2) 输出特性
• 输出特性的起始部分很陡。这是由于在
vCE 很小时,集电结的反向电压很小,对 到达基区的电子吸引力不够,这时vCE稍有 增加,从基区到集电区的电子也增加,故
iC 随之增大。
• 当 vCE 超过某一数值后(约1V),特性

模电双极结型三极管及放大电路

模电双极结型三极管及放大电路

iC/mA 4 2
O
放大区 IB2 80m
IB1 40m
25 / 105
IB 0
UCE
4.1 BJT: 双极结晶体三极管
4.1.4 BJT的主要参数
1. 电流放大系数 (1) 共射极直流电流放大系数
(IC ICEO ) IB IC IB VCE const
iC/mA E
500m
iC/mA E
30
D
400m
C
300m
20
B
200m
10
A IB 100m
IB 0
D
C
B VCE 7V
A
IC IB
O 5 10 15 UCE
O 200 400 600 IB/μ 26 / 105
4.1 BJT: 双极结晶体三极管
4.1.4 BJT的主要参数
1. 电流放大系数 (2) 共射极交流电流放大系数
C
IE VCB const
(4) 共基极交流电流放大系数
IC IE VCBconst
28 / 105
4.1 BJT: 双极结晶体三极管
4.1.4 BJT的主要参数
2. 极间反向电流
(1) 集-基极间反向饱和电流ICBO:发射极开路时,集 电结的反向饱和电流。
I CBO
I CBO
c
be
mA
IE 0
从基区扩散来的
C
电子作为集电结
的少子,漂移进
入集电结而被收 集,形成ICN
B
N P
N+
E
10 / 105
4.1 BJT: 双极结晶体三极管
4.1.2 BJT电流分配与放大原理

4-模拟电子技术第四章双极结型三极管及放大电路基础2

4-模拟电子技术第四章双极结型三极管及放大电路基础2

例题
放大电路如图所示。
已知BJT的 ß=40, rbb’=200 , VBEQ=0.7V, 求:
(1)电压放大倍数
Av
vo vi
(2)输入电阻Ri,输出电阻Ro
(3)若信号源内阻Rs=500 ,Av如何变化。
4.4 放大电路静态工作点 的稳定问题
4.4.1 温度对静态工作点的影响
4.4.2 射极偏置电路
4.3.1 图解1.分vi析 v法BE iB⑵动iC态工v作CE情况|-v的o| 图解分析
2. 输入交流信23.. 号v可o与以时v测i相的量位图出相放解反大;分电路析的电压放大倍数;
4. 可以确定最大不失真输出幅度。
iB/uA
iB/uA
60 40
20 IBQ
Q` Q Q``
iC/mA
iC/mA 交流负载线
IB
VCC Rb
12V 100k
120uA
IC IB 80 120uA 9.6mA
VCE VCC Rc IC 12V - 2k 9.6mA 7.2V
VCE不可能为负值,
其最小值也只能为0,即IC的最大电流为:
ICM
VCC
VCES Rc
12V 2k
6mA
此时,Q(120uA,6mA,0V), 由于 IB ICM 所以BJT工作在饱和区。
电压增益
根据
vi ib (Rb rbe )
ic β ib
vo ic (Rc // RL )
H参数小信号等效电路
则电压增益为
Av
vo vi
ic ( Rc // RL ) ib ( Rb rbe )
β ib ( Rc // RL ) β ( Rc // RL )

电子第5章双极型三极管及放大电路基础

电子第5章双极型三极管及放大电路基础

100A
截止区
☆ 输出特性三个区域的特点:
(1) 放大区:Je正偏,Jc反偏; IC=IB , 且 iC = iB;
VC>VB>VE。
(2) 饱和区:Je正偏, Jc正偏 ;即vCEvBE ,vCE0.3V ;
iC iB 。
(3) 截止区:Je反偏或零偏 ,VBE< Vth 0,
b c+ e RL
输出特性曲线通常分三个工作区:
iC(mA )
4 100A 80A (1) 放大区 60A 40A 20A IB=0 3 6 9 12 U (V) CE
3
2
放大区
在放大区有 iC= iB ,也称 为线性区,具有恒流特性。 在放大区,发射结处于正 向偏置、集电结处于反向偏 置,晶体管工作于放大状态。
3. 极限参数:
1. 集电极最大允许电流 ICM 集电极电流 IC上升会导致三极管的值的下降,当值 下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为 ICM。 2. 集-射极反向击穿电压U(BR)CEO 当集—射极之间的电压UCE 超过一定的数值时,三极 管就会被击穿。手册上给出的数值是25C、基极开路时的 击穿电压U(BR) CEO。 3. 集电极最大允许耗散功耗PCM PCM取决于三极管允许的温升,消耗功率过大,温升过 高会烧坏三极管。 PC PCM =IC UCE 硅管允许结温约为150C,锗管约为7090C。
vCE = 0V vCE 1V
iB
vBE - e VBB
b +
c+
vCE
VCC
共射极放大电路
5.1.3 BJT的特性曲线
1. 输入特性曲线
(3) 输入特性曲线的三个部分 ①死区 ②非线性区 ③线性区
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与iC的关系曲线
4.1.4 BJT的主要参数
1. 电流放大系数
(3) 共基极直流电流放大系数
=(IC-ICBO)/IE≈IC/IE
(4) 共基极交流电流放大系数α
α=iC/iEvCB=const.
当ICBO和ICEO很小时, ≈、 ≈,可以不
加区分间反向电流 (1) 集电极基极间反向饱和电流ICBO

传输到集电极的电流
发射极注入电流
即 INC IE
通常 IC >> ICBO 则有 IC
IE
IC= INC+ ICBO
为电流放大系数。它只
与管子的结构尺寸和掺杂浓度 有关,与外加电压无关。一般
= 0.90.99 。
放大状态下BJT中载流子的传输过程
2. 电流分配关系
又设 1
电子 空穴
电子
电子 电子 电子
电子 电子
电子 电子
电子 电子 电子 电子
UBB
电子 电子 电子
电子 电子 电子
N
电子
电子
电子
IE
I
C
电子流向电源
正极形成IC
集电区收集 电子电子在基区
的扩散与复 合 发射区向 基区扩散 电子
电源负极向 发射区补充 电子形成发
射极电流IE
R
C
UC
C
2. 电流分配关系
根据传输过程可知 IE=IB+ IC
4.1.5 温度对BJT参数及特性的影响
1. 温度对BJT参数的影响 (1) 温度对ICBO的影响 温度每升高10℃,ICBO约增加一倍。
BJT的三种组态
(a) 共基极接法,基极作为公共电极,用CB表示; (b) 共发射极接法,发射极作为公共电极,用CE表示; (c) 共集电极接法,集电极作为公共电极,用CC表示。
4. 放大作用
共基极放大电路
若 vI = 20mV 使 iE = -1 mA, 当 = 0.98 时,
则 iC = iE = -0.98 mA,vO = -iC• RL = 0.98 V,
电压放大倍数
Av
vO vI
0.98V 20mV
49
综上所述,三极管的放大作用,主要是依 靠它的发射极电流能够通过基区传输,然后到 达集电极而实现的。
实现这一传输过程的两个条件是:
(1)内部条件:发射区杂质浓度远大于基 区杂质浓度,且基区很薄。
(2)外部条件:发射结正向偏置,集电结 反向偏置。
4.1.3 BJT的V-I 特性曲线
发射极开路时,集电结的反向饱和电流。
4.1.4 BJT的主要参数
2. 极间反向电流 (2) 集电极发射极间的反向饱和电流ICEO
ICEO=(1+ )ICBO
4.1.4 BJT的主要参数
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
4.1.4 BJT的主要参数
4.1.3 BJT的V-I 特性曲线
2. 输出特性曲线
iC=f(vCE) iB=const.
输出特性曲线的三个区域:
饱和区:iC明显受vCE控制的区域, 该区域内,一般vCE<0.7V (硅管)。
此时,发射结正偏,集电结正偏或反 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, vBE小于死区 电压。
1. 内部载流子的传输过程
发射区:发射载流子
集电区:收集载流子
基区:传送和控制载流子
(以NPN为例)
IE=IB+ IC IC= INC+ ICBO
放大状态下BJT中载流子的传输过程
电子 电子
电子
EB正极拉走 电子,补充被
N
复合的空穴,
形成IB IB P
电子 电子
RB
电子
电子
电子
电子 电子 电子 电子
1. 输入特性曲线
(以共射极放大电路为例)
iB=f(vBE) vCE=const.
(1) 当vCE=0V时,相当于发射结的正向伏安特性曲线。 (2) 当vCE≥1V时, vCB= vCE - vBE>0,集电结已进入反偏状态,开 始收集电子,基区复合减少,同样的vBE下 IB减小,特性曲线右移。
共射极连接
4.1.1 BJT的结构简介
(a) 小功率管 (b) 小功率管 (c) 大功率管 (d) 中功率管
4.1.1 BJT的结构简介
半导体三极管的结 构示意图如图所示。 它有两种类型:NPN型 和PNP型。
(a) NPN型管结构示意图 (b) PNP型管结构示意图 (c) NPN管的电路符号 (d) PNP管的电路符号
根据 且令
IE=IB+ IC
IC= INC+ ICBO
INC IE
ICEO= (1+ ) ICBO (穿透电流)
则 IC ICEO
IB

IC
ICEO 时,
IC IB
是另一个电流放大系数。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。
一般 >> 1 。
3. 三极管的三种组态
4.1.1 BJT的结构简介
集成电路中典型NPN型BJT的截面图
4.1.2 放大状态下BJT的工作原理
三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下,通过载
流子传输体现出来的。
外部条件:发射结正偏 集电结反偏
由于三极管内有两种载流子(自由 电子和空穴)参与导电,故称为双极 型三极管或BJT (Bipolar Junction Transistor)。
放大区:iC平行于vCE轴的区域,曲
线基本平行等距。此时,发射结正偏, 集电结反偏。
4.1.4 BJT的主要参数
1. 电流放大系数 (1) 共发射极直流电流放大系数 =(IC-ICEO)/IB≈IC / IB vCE=const.
(2) 共发射极交流电流放大系数 =iC/iBvCE=const.
3. 极限参数
(3) 反向击穿电压 • V(BR)CBO——发射极开路时的集电结反 向击穿电压。 • V(BR) EBO——集电极开路时发射结的反 向击穿电压。 • V(BR)CEO——基极开路时集电极和发射 极间的击穿电压。
几个击穿电压有如下关系 V(BR)CBO>V(BR)CEO>V(BR) EBO
4.1 BJT 4.2 基本共射极放大电路 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放大电路 4.6 组合放大电路 4.7 放大电路的频率响应 *4.8 单级放大电路的瞬态响应
4.1 BJT
4.1.1 BJT的结构简介 4.1.2 放大状态下BJT的工作原理 4.1.3 BJT的V-I 特性曲线 4.1.4 BJT的主要参数 4.1.5 温度对BJT参数及特性的影响
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