第3讲 三极管及其基本放大电路

c：集电区 B
两结:
发射结 集电结
结构特点：
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
集电区： 面积最大
集电结 基极 B
集电极 C
N P N
基区：最薄， 掺杂浓度最低
发射结
E 发射极
发射区：掺 杂浓度最高
C IC B
IB E
IE
NPN电路符号
C IC B
IB E
IE
PNP电路符号
• 二、三极管的工作原理
以 NPN 型三极管为例讨论
c
1、三极管的放大条件 c
推导
N
P
IE IEP
N
IC= ICN +ICBO
IC ICN= IEN - IBN
e
IEN
ICN
c
ICBO
IBN
b IB
电子 空穴
IB= IEP + IBN - ICBO
IC ICn ICBO IE ICBO
(1)
当 ICBO IC 时，可将其忽略，则
IC
IE
三个极的电流之间满足节点电流定律，即
(a)平面型(NPN)
e 发射极， b基极，c 集电极。
(b)合金型(PNP)
晶体管的结构示意
两种类型:NPN和PNP
集电区
发射区
NPN型
集电极
发射极
C NP N E
基极
集电结
B 发射结
基区
三极: 发射极e(Emitter),
基极b(Base),
集电极c(Collector) PNP型
三C区: Peb：：N发基P射区区E
0.03 0.04 0.05 1.74 2.33 2.91 1.77 2.37 2.96
1. 任何一列电流关系符合 IE = IC + IB，IB< IC< IE, IC IE。
2. 当 IB 有微小变化时， IC 较大。说明三极管具有电 流放大作用。
3. 共射电流放大系数
ΔI C
ΔI
B
三、三极管的共射特性曲线
输出特性：
IC
Rc
mA
IC f (UCE ) IB 常数
VBB
Rb
IB A
输入
b
+
cUCE 输出 e V 回U路CE
VCC
回路
VUBE
1、输入特性
IB f (UBE ) UCE常数
(1) UCE = 0 时的输入特 性曲线
当 UCE = 0 时，基极和发 射极之间相当于两个 PN 结 并联。所以，当 b、e 之间加 正向电压时，应为两个二极 管并联后的正向伏安特性。
N
表面看
三极管若实 现放大，必须从
b
P
b
三极管内部结构
和外部所加电源
N
不具备放
的极性来保证。
大作用
e
e
三极管中的两个 PN 结
具体的放大条件 外部条件： 对NPN型：VC ＞ VB ＞ VE 对PNP型：VC ＜ VB ＜ VE 发射结正偏，集电结反偏。
内部条件？ 三区掺杂不同！
c
三极管内部结构要求：
ICBO
Rb Icn。
IB
其能量来自外接电源
b
VCC 。
Rc
另外，集电区和基区
e IE
的少子在外电场的作用下 将进行漂移运动而形成反
三极管中载流子的运动
向饱和电流，用ICBO表示。
3、三极管的电流分配关系
IcC
IC = ICn + ICBO
ICBO ICn
IE = ICn + IBn + IEp
Rc
IC IB ICEO
当 ICEO<< IC 时，忽略 ICEO，则由上式可得
IC
IB
共射直流电流放大系数 近似等于 IC 与 IB 之比。 一般 值约为几十 ~ 几百。
三极管的电流分配关系
IE IC IB
IC IB
IE (1 ) IB
一组三极管电流关系典型数据
IB/mA 0.001 0 0.01 0.02 IC/mA 0.001 0.01 0.56 1.14 IE/mA 0 0.01 0.57 1.16
第三章 双极性三极管及 其放大电路
主要内容： • 3.1 三极管及其基本放大电路 • 3.2 放大电路的图解和微变电路分析方法 • 3.3 静态工作点及稳定电路 • 3.4 共集电极和共基极放大电路 • 3.5 差分放大电路 • 3.6 多级放大电路 • 3.7 放大电路的频率特性
3.1 三极管及其基本放大电路
Rb IB b c
VBB
+e
UBE _
c
IB
VBB
+b U_BE e
IB/A
UCE 0
O
N
b
PP
NN
1. 发射区高掺杂。
2. 基区做得很薄。通常只有 几微米到几十微米，而且掺杂较 少。
3. 集电结面积大。
e
三极管放大的外部条件：外加电源的极性应使发射 结处于正向偏置状态，而集电结处于反向偏置状态。
2、三极管中载流子运动过程 1. 发射 发射区的
电子越过发射结扩散到
c
基区，基区的空穴扩散
= IEn+ IEp
IB
一般要求 ICn 在 IE 中占的比例尽量大。 而二者之比称直流电
b
Rb
IBn
流放大系数，即
ICn
IE 一般可达 0.95 ~ 0.99
IEp
e
IEn
e
三极管电子传输的另一种描述
空穴流与电流方向相同； 电子流与电流方向相反。
IE=IEN + IEP 且IEN >> IEP
三极管各电极电压与电流的关系曲线。
为什么要研究特性曲线： 1）直观地分析管子的工作状态 2）特性曲线是选用三极管的主要依据，可从半导
体器件手册查得。有了特性曲线可以合理地选择偏置 电路的参数，设计性能良好的电路
重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线
输入特性：
三极管共射特性曲线测试电路
IB f (UBE ) UCE常数
到发射区—形成发射极
IB
Rc 电流 IE (基区多子数目较 少，空穴电流可忽略)。
b Rb
e IE
2. 复合和扩散 电子 到达基区，少数与空穴复
合形成基极电流 Ibn，复合 掉的空穴由 VBB 补充。
多数电子在基区继续扩
三极管中载流子的运动 散，到达集电结的一侧。
三极管中载流子运动过程
c IC
3. 收集 集电结反偏， 有利于收集基区扩散过来 的电子而形成集电极电流
IE = IC + IB
代入(1)式，得
IC (IC IB ) ICBO
1
1
IB 1
I CBO
IB (1 )ICBO
其中：
1
共射直流电流 放大系数。
IC IB (1 )ICBO
上式中的后一项常用 ICEO 表示，ICEO 称穿透电流。
ICEO (1 )ICBO
则
一、三极管结构与符号
双极性三极管又称半导体三极管、晶体管，或简称为三 极管(Bipolar Junction Transistor)
三极管有两种类型：NPN和PNP 型，主要讨论NPN型 三极管的外形图
• 常用三极管的结构有两种：硅平面管和锗合金管
三极管的结构
二氧化硅 e
b
b
N
N P
e PP
c
N
c