模拟电子技术 03 双极结型三极管及其放大电路(4)
合集下载
模电Chapter4
模拟电子技术
放大电路各点的波形
+VCC iC
RB
C1 vi iB
RC
C2
vCE
vo
Tan Yueheng
Department of P.&E.I.S
Hengyang normal university
模拟电子技术
电压放大的基本原理
1、晶体管必须工作在放大区。发射结正偏， 集电结反偏。 2、正确设置静态工作点，使整个波形处于放 大区。 3、输入回路将变化较小的电压信号转化成变 化的基极电流。 4、输出回路将放大后的集电极电流转化成变 化的集电极电压，经电容耦合输出交流电 压信号。
rbe RC
ro
Uo
Rc
Uo
Io
Tan Yueheng
Department of P.&E.I.S
Hengyang normal university
模拟电子技术
（4）接RL＝2K 后的Av
Ii
Ib
Ic
＋
U i RB
＋
rbe
IB
RC
R A u L rbe
Uo
模拟电子技术
交 流 负 载 线
100
IC(mA ) 4
VCC
RC
3 2
交流负 载线 Q点
80
60 40
过Q点，斜 率为-1/R’L的 直线为交流负 载线
ICQ 1
0
Tan Yueheng
3
6 UCEQ9
动态分析作 20 mA 图应在交流负 IB = 0 载线上进行！ 12 VCE(V)
VCC
北京交通大学模拟电子技术习题及解答第三章双极型三极管基本放大电路
第三章双极型三极管基本放大电路3-1 选择填空1.晶体管工作在放大区时，具有如下特点______________。
a. 发射结正偏，集电结反偏。
b. 发射结反偏，集电结正偏。
c. 发射结正偏，集电结正偏。
d. 发射结反偏，集电结反偏。
2．晶体管工作在饱和区时，具有如下特点______________。
a. 发射结正偏，集电结反偏。
b. 发射结反偏，集电结正偏。
《c. 发射结正偏，集电结正偏。
d. 发射结反偏，集电结反偏。
3．在共射、共集、共基三种基本组态放大电路中，电压放大倍数小于1的是______组态。
a. 共射b. 共集c. 共基d. 不确定4．对于题3-1图所示放大电路中，当用直流电压表测得U CE ≈V CC 时，有可能是因为______，测得U CE ≈0时，有可能是因为________。
题3-1图ccR L开路 b. R C 开路 c. R B 短路 d. R B 过小5．对于题3-1图所示放大电路中，当V CC =12V ，R C =2k Ω，集电极电流I C 计算值为1mA 。
用直流电压表测时U CE =8V ，这说明______。
a.电路工作正常b. 三极管工作不正常c. 电容C i 短路d. 电容C o短路 &6.对于题3-1图所示放大电路中，若其他电路参数不变，仅当R B 增大时，U CEQ 将______；若仅当R C 减小时，U CEQ 将______；若仅当R L 增大时，U CEQ 将______；若仅更换一个β较小的三极管时，U CEQ 将______； a.增大 b. 减小 c. 不变 d. 不确定7.对于题3-1图所示放大电路中，输入电压u i 为余弦信号，若输入耦合电容C i 短路，则该电路______。
a.正常放大b. 出现饱和失真c. 出现截止失真d. 不确定 8. 对于NPN 组成的基本共射放大电路，若产生饱和失真，则输出电压_______失真；若产生截止失真，则输出电压_______失真。
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。
第4章 双极结型三极管及放大电路基础
双极型半导体三极管在工作时一定要加 上适当的直流偏置电压。 BJT的放大条件 ： 发射结正偏，集电结反偏。
对NPN管：VC > VB > VE
对PNP管：VC < VB < VE
2019/2/10
上海电力学院 电力系
6
第4章 双极结型三极管及放大电路基础
4.1半导体三极管
4.1.2 放大状态下BJT的工作原理
1、以 NPN型三极管的放大状态为例，说明三极管 内部的载流子传输过程 。 （1）发射区向基区注入电子 发射结正向偏置 ，发射区多子电子向 基区扩散，形成发射 极电流IE。 基区的掺杂浓度 低。基区多子空穴向 发射区的扩散运动数 量小，可忽略。
2019/2/10 上海电力学院 电力系 7
第4章 双极结型三极管及放大电路基础
2019/2/10 上海电力学院 电力系 16
第4章 双极结型三极管及放大电路基础
4.1半导体三极管
4.1.3 BJT的V-I特性曲线
1. 输入特性曲线
iB和vBE之间的函数关系，也就是发射
结的伏安特性曲线。因为有集电结电压的影
响，它与一个单独的PN结的伏安特性曲线不
同。
vCE对iB的影响，是由于vCE影响了三
2019/2/10
上海电力学院 电力系
11
第4章 双极结型三极管及放大电路基础
4.1半导体三极管
4.1.2 放大状态下BJT的工作原理
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，
集电结(Jc)
对NPN管：VC > VB > VE
对PNP管：VC < VB < VE
2019/2/10
上海电力学院 电力系
6
第4章 双极结型三极管及放大电路基础
4.1半导体三极管
4.1.2 放大状态下BJT的工作原理
1、以 NPN型三极管的放大状态为例，说明三极管 内部的载流子传输过程 。 （1）发射区向基区注入电子 发射结正向偏置 ，发射区多子电子向 基区扩散，形成发射 极电流IE。 基区的掺杂浓度 低。基区多子空穴向 发射区的扩散运动数 量小，可忽略。
2019/2/10 上海电力学院 电力系 7
第4章 双极结型三极管及放大电路基础
2019/2/10 上海电力学院 电力系 16
第4章 双极结型三极管及放大电路基础
4.1半导体三极管
4.1.3 BJT的V-I特性曲线
1. 输入特性曲线
iB和vBE之间的函数关系，也就是发射
结的伏安特性曲线。因为有集电结电压的影
响，它与一个单独的PN结的伏安特性曲线不
同。
vCE对iB的影响，是由于vCE影响了三
2019/2/10
上海电力学院 电力系
11
第4章 双极结型三极管及放大电路基础
4.1半导体三极管
4.1.2 放大状态下BJT的工作原理
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，
集电结(Jc)
《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。
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
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。
ത
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
ത
为0.9-0.99。
ത
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
模拟电子技术第四章双极结型三极管及放大电路基础
扩散运动形成发射极电流IE，复合运动形成基极 电流IB，漂移运动形成集电极电流IC。
模拟电子技术第四章双极结型三极管 及放大电路基础
3. 电流分配关系
设：发射结、基极与集电极
N
P 集电N电极子收流集的
电流分别用IE、IB、IC表示。为发射IE
电子流
ICN IC
电流被集 e
c
由于，
电极收集 的比例系 数
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
模拟电子技术第四章双极结型三极管 及放大电路基础
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
发射极作为 公共电极
集电极作为 公共电极
模拟电子技术第四章双 极结型三极管及放大电
路基础
2020/11/8
模拟电子技术第四章双极结型三极管 及放大电路基础
§4.1 半导体BJT
一、BJT结构 ( Bipolar Junction Transistor ) 基本概念 v 形成: 将两个PN结结合到一起;
v 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);
模拟电子技术第四章双极结型三极管 及放大电路基础
2. BJT内部载流子的传输（以NPN为例）
少数载 流子的 运动
基区空穴 的扩散
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
因基区薄且多子浓度低，使极少 数扩散到基区的电子与空穴复合
模拟电子技术第四章双极结型三极管 及放大电路基础
3. 电流分配关系
设：发射结、基极与集电极
N
P 集电N电极子收流集的
电流分别用IE、IB、IC表示。为发射IE
电子流
ICN IC
电流被集 e
c
由于，
电极收集 的比例系 数
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
模拟电子技术第四章双极结型三极管 及放大电路基础
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
发射极作为 公共电极
集电极作为 公共电极
模拟电子技术第四章双 极结型三极管及放大电
路基础
2020/11/8
模拟电子技术第四章双极结型三极管 及放大电路基础
§4.1 半导体BJT
一、BJT结构 ( Bipolar Junction Transistor ) 基本概念 v 形成: 将两个PN结结合到一起;
v 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);
模拟电子技术第四章双极结型三极管 及放大电路基础
2. BJT内部载流子的传输（以NPN为例）
少数载 流子的 运动
基区空穴 的扩散
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
因基区薄且多子浓度低，使极少 数扩散到基区的电子与空穴复合
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
电子技术基础模拟部分(第六版)[优质ppt]
![电子技术基础模拟部分(第六版)[优质ppt]](https://img.taocdn.com/s3/m/1a5cc0e858fafab069dc02cd.png)
1 (ω / ωc )2n
式中n为阶滤波电路阶数，c为3dB载止角频率，A0为通带电
压增益。 | A(j ) |
Ao
1.0
0.9
0.8
n＝1
理想
0.7
0.6
0.5
n＝1
0.4
n＝2
0.3
0.2
n＝4
n＝3
0.1
0 0
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0
c
1. 基本概念
滤波器：是一种能使有用频率信号通过而同时抑制或衰减无
用频率信号的电子装置。 有源滤波器：由有源器件构成的滤波器。
滤波电路传递函数定义
A(s) Vo (s)
vI (t)
Vi (s)
s j 时，有 A(j ) A(j ) ( )
其中 A(j ) —— 模，幅频响应 () —— 相位角，相频响应
L
理想 实际
希望抑制50Hz的
干扰信号，应选用
O
L 0 H
哪种类型的滤波电
路？
O
H 0 L
|A|
理想
A0
通带
放大音频信号，应选用哪种类型的滤波电路？
O
5
华中科技大学 张林
10.2 一阶有源滤波电路
1. 低通滤波电路
传递函数 其中
A(s) A0 1 s
c
A0
1
Rf R1
同相比例 放大系数
c
Байду номын сангаас
1 RC
10 信号处理与信号产生电路
10.1 滤波电路的基本概念与分类 10.2 一阶有源滤波电路 10.3 高阶有源滤波电路 *10.4 开关电容滤波器 10.5 正弦波振荡电路的振荡条件 10.6 RC正弦波振荡电路 10.7 LC正弦波振荡电路 10.8 非正弦信号产生电路
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
第四章 双极结型三极管及放大电路基础
+VCC RB C1 T RC C2
单电源供电电路
(3-44)
放大电路的性能指标
电压放大倍数
iB
共射极放大电路
vO 0.98V AV 49 vI 20mV
(3-15)
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
C
IC
E
IE
NPN型三极管
PNP型三极管
(3-4)
集电区： 面积较大
C N P N E
集电极 基区：较薄， 掺杂浓度低
B
基极
发射区：掺 杂浓度较高
发射极
(3-5)
C N P N
集电极
集电结
B
基极
发射结
E
发射极
(3-6)
4.1.2 电流分配与放大原理
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。
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
Au
vo
(3-36)
基本放大电路的组成
共射放大器 三极管放 大电路有 三种形式 共基放大器 共集放大器
以共射放 大器为例 讲解工作 原理
(3-37)
共射放大电路的基本组成
RC C1
放大元件iC= iB， 工作在放大区，要 +VCC 保证集电结反偏， 发射结正偏。
B
RB EB IB
ICBO
ICE N P IBE N
EC
E
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2016/8/23
I A o A ii i I i
孝大宇 xiaody@
U o A ui I i
I o A iu U i
电压放大倍数
2016/8/23
vO 0.98V Av 49 vI 20mV
孝大宇 xiaody@ 14
3.1.2 放大状态下BJT的工作原理
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：
模拟电子技术基础
孝大宇 中荷生物医学与信息工程学院
《模拟电子技术基础》考核方式
本课程成绩分为三部分： 一、平时（20%） 出勤（10%） 作业（10%） 二、课题设计（30%）（以DCL方式） 分组（一共分为20组） 时间16周-18周，19周答辩 提交内容：小论文、仿真程序、答辩PPT 三、期末考试（50%） 时间：20周 方式：闭卷笔试
ICEO=（1+ ）ICBO
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。 ICEO越小，受温度影响就越
b c e
ICEO
mA +
VCC
小。
2016/8/23 孝大宇 xiaody@ 23
3.1.4 BJT的主要参数
状态 截止 放大 饱和
uBE ＜Uon ≥ Uon ≥ Uon
iC ICEO βiB ＜βiB
uCE VCC ≥ uBE ≤ uBE
晶体管工作在放大状态时，输出回路的电流 iC几乎仅仅决定于输入 回路的电流 iB，即可将输出回路等效为电流 iB 控制的电流源iC 。
2016/8/23 孝大宇 xiaody@ 18
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。
2016/8/23 孝大宇 xiaody@
载流子的传输过程
11
2. 电流分配关系
又设
1
IC= ICN+ ICBO
根据 IE=IB+ IC
I CN IE
且令
ICEO= (1+ ) ICBO （穿透电流）
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
(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。
3.1.3 BJT的V-I特性曲线 Pspice仿真
设置两个扫描变量Vcc和Ib
80mA
70mA
60mA
50mA
40mA
30mA
20mA
10mA
0A
-10mA 0V IC(Q1) VC(Q1) 1V 2V 3V 4V 5V 6V 7V 8V 9V 10V 11V 12V
2016/8/23
东北大学 孝大宇 xiaody@
2016/8/23 东北大学 孝大宇 xiaody@ 2
教学内容
第1章 绪论 第2章 二极管及其基本电路 第3章 双极结型三极管及其放大电路 第4章 场效应三极管及其放大电路 第5章 理想运算放大器 第6章 频率响应 第7章 模拟集成电路 第8章 反馈放大电路 第9章 功率放大电路 第10章 信号处理与信号产生电路 第11章 直流稳压电源
(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，收集载
流子能力增强，基区复合减少，同样的vBE下 IB减小，特性曲线右移。
为什么像PN结的伏安特性？ 为什么UCE增大曲线右移？ iB 为什么UCE增大到一 定值曲线右移就不 明显了？
2016/8/23 孝大宇 xiaody@ 13
4. BJT在电压放大电路中的应用举例
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，
NPN型
PNP型
2016/8/23
孝大宇 xiaody@
7
3.1.1 BJT的结构简介
多子浓度高
多子浓度很 低，且很薄 面积大
晶体管有三个极、三个区、两个PN结。
2016/8/23
孝大宇 xiaody@
8
3.1.1 BJT的结构简介
结构特点：
21
3.1.4 BJT的主要参数
2. 极间反向电流
(1) 集电极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。随 温度增加而增大
ICBO
μA +
b
c e
VCC IE=0
2016/8/23
孝大宇 xiaody@
22
3.1.4 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
IC I C I CEO 则 当 I C I CEO 时， IB 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 。
2016/8/23
孝大宇 xiaody@
12
3. 三极管的三种组态
2016/8/23 孝大宇 xiaody@ 24
3.1.4 BJT的主要参数
由PCM、 ICM和V(BR)CEO在输出特性曲线上可以确定 过损耗区、过电流区和击穿区。
过流区
过 压 区
输出特性曲线上的过损耗区和击穿区
2016/8/23 孝大宇 xiaody@ 25
2016/8/23 孝大宇 xiaody@ 3
3 双极结型三极管及其放大电路
3.1 双极结型三极管（Bipolar Junction Transistor）BJT
3.2 基本共射极放大电路
3.3 BJT放大电路的分析方法
3.4 BJT放大电路静态工作点的稳定问题
3.5 共集电极放大电路和共基极放大电路 3.6 多级放大电路 3.7 光电三极管
vBE - e VBB
b +
c+
iC
vCE
VCC
共射极放大电路
2016/8/23 孝大宇 xiaody@ 16
3.1.3 BJT的V-I特性曲线
2. 输出特性
饱和区
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？
iC f (uCE ) I B
iC
iE
输 入 口
iE
输 出 口
iC
输 出 口 输 入 口
iB
iB
输 入 口
输 出 口
iC = iE
iC = iB
Байду номын сангаас
iE = (1+ ) iB
共发射极接法，发射极作为公共电极，简称CE，如图b； 共基极接法，基极作为公共电极，简称CB，如图a；
共集电极接法，集电极作为公共电极，简称CC，如 图 c。
2016/8/23 孝大宇 xiaody@ 4
3.1 双极结型三极管(BJT)
3.1.1 BJT的结构简介
3.1.2 放大状态下BJT的工作原理 3.1.3 BJT的V-I 特性曲线 3.1.4 BJT的主要参数 3.1.5 温度对BJT参数及特性的影响
2016/8/23
孝大宇 xiaody@
5
3.1.1 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
2016/8/23
孝大宇 xiaody@
6
3.1.1 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。
• 发射区的掺杂浓度最高； • 集电区掺杂浓度低于发射区，且面积大； • 基区很薄，一般在几个微米至几十个微米，且掺杂浓度 最低。
集成电路中典型NPN型BJT的截面图
2016/8/23 孝大宇 xiaody@ 9
3.1.2 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。 由于三极管内有两种载流子(自由
对应于一个IB就有一条iC随uCE变化的曲线。
iC
iB
iC iB
U CE 常量
放大区 截止区 β是常数吗？什么是理想晶体管？什么情况下 ?
2016/8/23 孝大宇 xiaody@ 17
3.1.3 BJT的V-I特性曲线 晶体管的三个工作区域
载流子的传输过程
孝大宇 xiaody@
10
2. 电流分配关系
根据传输过程可知 IE=IB+ IC IC= ICN+ ICBO
传输到集电极的电流 设 发射极注入电流
I CN 即 IE 通常 IC >> ICBO IC 则有 IE
为电流放大系数。它
19
3.1.4 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 β
β I C I CEO I C IB IB
vCE const
(2) 共发射极交流电流放大系数
=IC/IBvCE=const
2016/8/23
孝大宇 xiaody@
20
3.1.4 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
I A o A ii i I i
孝大宇 xiaody@
U o A ui I i
I o A iu U i
电压放大倍数
2016/8/23
vO 0.98V Av 49 vI 20mV
孝大宇 xiaody@ 14
3.1.2 放大状态下BJT的工作原理
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：
模拟电子技术基础
孝大宇 中荷生物医学与信息工程学院
《模拟电子技术基础》考核方式
本课程成绩分为三部分： 一、平时（20%） 出勤（10%） 作业（10%） 二、课题设计（30%）（以DCL方式） 分组（一共分为20组） 时间16周-18周，19周答辩 提交内容：小论文、仿真程序、答辩PPT 三、期末考试（50%） 时间：20周 方式：闭卷笔试
ICEO=（1+ ）ICBO
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。 ICEO越小，受温度影响就越
b c e
ICEO
mA +
VCC
小。
2016/8/23 孝大宇 xiaody@ 23
3.1.4 BJT的主要参数
状态 截止 放大 饱和
uBE ＜Uon ≥ Uon ≥ Uon
iC ICEO βiB ＜βiB
uCE VCC ≥ uBE ≤ uBE
晶体管工作在放大状态时，输出回路的电流 iC几乎仅仅决定于输入 回路的电流 iB，即可将输出回路等效为电流 iB 控制的电流源iC 。
2016/8/23 孝大宇 xiaody@ 18
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。
2016/8/23 孝大宇 xiaody@
载流子的传输过程
11
2. 电流分配关系
又设
1
IC= ICN+ ICBO
根据 IE=IB+ IC
I CN IE
且令
ICEO= (1+ ) ICBO （穿透电流）
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
(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。
3.1.3 BJT的V-I特性曲线 Pspice仿真
设置两个扫描变量Vcc和Ib
80mA
70mA
60mA
50mA
40mA
30mA
20mA
10mA
0A
-10mA 0V IC(Q1) VC(Q1) 1V 2V 3V 4V 5V 6V 7V 8V 9V 10V 11V 12V
2016/8/23
东北大学 孝大宇 xiaody@
2016/8/23 东北大学 孝大宇 xiaody@ 2
教学内容
第1章 绪论 第2章 二极管及其基本电路 第3章 双极结型三极管及其放大电路 第4章 场效应三极管及其放大电路 第5章 理想运算放大器 第6章 频率响应 第7章 模拟集成电路 第8章 反馈放大电路 第9章 功率放大电路 第10章 信号处理与信号产生电路 第11章 直流稳压电源
(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，收集载
流子能力增强，基区复合减少，同样的vBE下 IB减小，特性曲线右移。
为什么像PN结的伏安特性？ 为什么UCE增大曲线右移？ iB 为什么UCE增大到一 定值曲线右移就不 明显了？
2016/8/23 孝大宇 xiaody@ 13
4. BJT在电压放大电路中的应用举例
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，
NPN型
PNP型
2016/8/23
孝大宇 xiaody@
7
3.1.1 BJT的结构简介
多子浓度高
多子浓度很 低，且很薄 面积大
晶体管有三个极、三个区、两个PN结。
2016/8/23
孝大宇 xiaody@
8
3.1.1 BJT的结构简介
结构特点：
21
3.1.4 BJT的主要参数
2. 极间反向电流
(1) 集电极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。随 温度增加而增大
ICBO
μA +
b
c e
VCC IE=0
2016/8/23
孝大宇 xiaody@
22
3.1.4 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
IC I C I CEO 则 当 I C I CEO 时， IB 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 。
2016/8/23
孝大宇 xiaody@
12
3. 三极管的三种组态
2016/8/23 孝大宇 xiaody@ 24
3.1.4 BJT的主要参数
由PCM、 ICM和V(BR)CEO在输出特性曲线上可以确定 过损耗区、过电流区和击穿区。
过流区
过 压 区
输出特性曲线上的过损耗区和击穿区
2016/8/23 孝大宇 xiaody@ 25
2016/8/23 孝大宇 xiaody@ 3
3 双极结型三极管及其放大电路
3.1 双极结型三极管（Bipolar Junction Transistor）BJT
3.2 基本共射极放大电路
3.3 BJT放大电路的分析方法
3.4 BJT放大电路静态工作点的稳定问题
3.5 共集电极放大电路和共基极放大电路 3.6 多级放大电路 3.7 光电三极管
vBE - e VBB
b +
c+
iC
vCE
VCC
共射极放大电路
2016/8/23 孝大宇 xiaody@ 16
3.1.3 BJT的V-I特性曲线
2. 输出特性
饱和区
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？
iC f (uCE ) I B
iC
iE
输 入 口
iE
输 出 口
iC
输 出 口 输 入 口
iB
iB
输 入 口
输 出 口
iC = iE
iC = iB
Байду номын сангаас
iE = (1+ ) iB
共发射极接法，发射极作为公共电极，简称CE，如图b； 共基极接法，基极作为公共电极，简称CB，如图a；
共集电极接法，集电极作为公共电极，简称CC，如 图 c。
2016/8/23 孝大宇 xiaody@ 4
3.1 双极结型三极管(BJT)
3.1.1 BJT的结构简介
3.1.2 放大状态下BJT的工作原理 3.1.3 BJT的V-I 特性曲线 3.1.4 BJT的主要参数 3.1.5 温度对BJT参数及特性的影响
2016/8/23
孝大宇 xiaody@
5
3.1.1 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
2016/8/23
孝大宇 xiaody@
6
3.1.1 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。
• 发射区的掺杂浓度最高； • 集电区掺杂浓度低于发射区，且面积大； • 基区很薄，一般在几个微米至几十个微米，且掺杂浓度 最低。
集成电路中典型NPN型BJT的截面图
2016/8/23 孝大宇 xiaody@ 9
3.1.2 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。 由于三极管内有两种载流子(自由
对应于一个IB就有一条iC随uCE变化的曲线。
iC
iB
iC iB
U CE 常量
放大区 截止区 β是常数吗？什么是理想晶体管？什么情况下 ?
2016/8/23 孝大宇 xiaody@ 17
3.1.3 BJT的V-I特性曲线 晶体管的三个工作区域
载流子的传输过程
孝大宇 xiaody@
10
2. 电流分配关系
根据传输过程可知 IE=IB+ IC IC= ICN+ ICBO
传输到集电极的电流 设 发射极注入电流
I CN 即 IE 通常 IC >> ICBO IC 则有 IE
为电流放大系数。它
19
3.1.4 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 β
β I C I CEO I C IB IB
vCE const
(2) 共发射极交流电流放大系数
=IC/IBvCE=const
2016/8/23
孝大宇 xiaody@
20
3.1.4 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