晶体管放大工作原理1

三极管三种工作模式
•放大模式： 发射结正偏，集电结反偏。 放大模式： 发射结正 集电结反 放大模式 •饱和模式： 发射结正偏，集电结正偏。 饱和模式： 发射结正 集电结正 饱和模式 •截止模式： 发射结反偏，集电结反偏。 截止模式： 发射结反 集电结反 截止模式
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放大模式下三极管的工作原理 1. 内部载流子传输过程
V(BR)BEO
IB /µA µ VCE =0v
0.3V 10V
VCE增加： 增加：
IEBO +ICBO
0
VBE(on) V /V BE
正向特性曲线略右移。 正向特性曲线略右移。
基区宽度调制效应 由于V 由于 CE=VCB+VBE
E B WB C
因此当V 一定时： 因此当 BE一定时：
VCE↑→ CB↑→ WB↓ → 复合机会↓ → IB ↓ →曲线右移。 ↑→V 复合机会↓ 曲线右移。
β IB
E
VBE(on)为发射结导通电压，工程上一般取： 为发射结导通电压，工程上一般取： 硅管V 硅管 BE(on)= 0.7V 锗管V 锗管 BE(on)= 0.3V
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总结
三极管工作在放大模式下是具有正向受控特性， 三极管工作在放大模式下是具有正向受控特性， 这一性质应用最为广泛。 这一性质应用最为广泛。 正向受控作用的条件： 1）满足内部结构特点 2）必须满足放大模式的外部工作条件
总结
3百度文库
三极管结构及电路符号
发射极E 发射极 N+ 集电极C 集电极 P N E B C
发射结 发射极E 发射极 P+
基极B 基极 集电结 集电极C 集电极 N P E
C B
基极B 基极
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三极管内部结构特点
1）发射区高掺杂。2）基区很薄。3）集电结面积大。 发射区高掺杂。 基区很薄。 集电结面积大。
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放大模式下三极管的工作原理 2. 三极管放大模式特性 三极管放大模式特性——具有正向受控作用 具有正向受控作用
即三极管输出的集电极电流I 即三极管输出的集电极电流 C ，主要受正向发射结 电压V 的控制，而与反向集电结电压V 近似无关。 电压 BE的控制，而与反向集电结电压 CE近似无关。
IE N+ P IB - + - + V1 V2 N IC IE P+ N IB + - + V1 V2
IB=0
P N+ I EP
I Cn β = I E − I Cn
I Cn I Cn = 即： β = I E − I Cn I CBO
因此： 因此： I CEO = I Cn + I CBO = β I CBO + I CBO = (1 + β ) I CBO
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4. 输入特性曲线
VCE一定： 一定： 类似二极管伏安特性。 类似二极管伏安特性。
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结束！ 结束！
致谢： 致谢： 不足之处，请各位老师指正！ 不足之处，请各位老师指正！
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N+ P N
IE= IEn+IEp IE
IEn IEp
IBB
IC=ICn+ICBO
ICn
ICBO
IC
IB
R1
-
V1
+
-
V2
+
R2
IB= IEp+IBB -ICBO = IEp+(IEn-ICn) -ICBO =IE -IC
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放大模式下三极管的工作原理
发射结正偏： 保证发射区向基区发射多子。 发射结正偏 ： 保证发射区向基区发射多子 。 发射区掺杂浓度>>基区：减少基区向发射区发射 发射区掺杂浓度 基区： 基区 的多子，提高发射效率。 的多子，提高发射效率。 基区的作用： 将发射到基区的多子， 基区的作用 ： 将发射到基区的多子 ， 自发射结 传输到集电结边界。 传输到集电结边界。
B
IC IB T E C
IE = IB + IC
直流电流传输方程： I C = β I B + I CEO 直流电流传输方程： 其中： 其中：
β = α
1−α
E
I CEO = (1 + β ) I CBO
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放大模式下三极管的工作原理
I Cn / I E β = = 1 − α 1 − I Cn / I E
共基极直流电流传输方程
IE IC T C B
直流电流传输系数： 直流电流传输系数：
E B
IC − ICBO ICn IC α= = ≈ IE IE IE
直流电流传输方程： 直流电流传输方程： I C = α I E + I CBO
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放大模式下三极管的工作原理
共发射极直流电流传输方程
I C = αI E + I CBO
β 可见， 为共发射极电流放大系数。 可见， 为共发射极电流放大系数。
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ICEO的物理含义： 的物理含义：
ICEO指基极开路时，集电极 指基极开路时， 直通到发射极的电流。 直通到发射极的电流。 ∵ IB=0 ∴ IEp+(IEn-ICn) =IE -ICn =ICBO
β的物理含义
C N B ICBO ICn ICEO + _ IEn E VCE
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P
IC
放大模式下三极管的工作原理 3.电流传输方程 3.电流传输方程
三极管的三种连接方式——三种组态 三种组态 三极管的三种连接方式
IC C B IB B E T E C B C IB T C IE E
IE E B
IC T
（共基极） 共基极）
（共发射极） 共发射极）
共集电极） （共集电极）
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放大模式下三极管的工作原理
注：VCE>0.3V后，曲线移动可忽略不计。 后 曲线移动可忽略不计。
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5. 输出特性曲线
IC /mA
条件
发射结正偏 发射结正偏 集电结反偏 集电结反偏 具有正向受控作用 满足I 满足 C=β IB + ICEO VCE↑→曲线略上翘 ↑→曲线略上翘
0
IB = 40 µA 30 µA 20 µA 10 µA 0 VCE /V
α
IC IB B E T E C
I Cn I Cn = ≈ I E − I Cn I BB
β 表示，受发射结电压控制的复合电流 BB ，对集电 表示，受发射结电压控制的复合电流I
极正向受控电流I 的控制能力。 极正向受控电流 Cn的控制能力。
I Cn IC ≈ 若忽略I 若忽略 CBO，则： β = I E − I Cn I B
特点
上翘原因—基区宽度调制效应 基区宽度调制效应（ 说明 上翘原因 基区宽度调制效应（VCE↑→ IC略↑）
VA 0 IC /mA VCE /V
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6. 放大模式直流简化电路模型
共发射极
IC IB
B E C B
电路模型
IB +
E
直流简化电路模型
IB
C B
IC
β IB
E
IC
C
T
VBE E
VBE(on) + E
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放大模式下三极管的工作原理
基区很薄： 基区很薄： 可减少多子传输过程中在基区的复合 机会，保证绝大部分载流子扩散到集电结边界 集电结边界。 机会，保证绝大部分载流子扩散到集电结边界。
集电结反偏: 收集扩散到集电结边界的载流子 集电结反偏: 集电结面积大： 集电结面积大： 保证扩散到集电结边界的载流子 全部收集到集电区。 全部收集到集电区。
放大模式下晶体三极管 的工作原理
宋晓华 2011.4.18
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主要内容
三极管结构及电路符号
三极管内部结构特点
三极管工作模式
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主要内容
放大模式下三极管的工作原理
1. 内部载流子传输过程 2. 三极管放大模式特性 3. 电流传输方程 4. 输入特性曲线 5. 输出特性曲线 6. 放大模式直流简化电路模型