模拟电子技术基础 第4讲 晶体三极管
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)。
第四讲 晶体三极管
一、晶体管的结构和符号 二、晶体管的放大原理 三、晶体管的共射输入特性和输出特性 四、温度对晶体管特性的影响 五、主要参数
一、晶体管的结构和符号
为什么有孔？
小功率管
中功率管
大功率管
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。
二、晶体管的放大原理
放大的条件uBE uCB
uCE=1V时的iC就是ICM
iC iB
U CE
U（BR）CEO
由图示特性求出PCM、ICM、U （BR）CEO 、β。
U
（发射结正偏）
on
0，即uCE uB（E 集电结反偏）
少数载 流子的 运动
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
基区空穴 的扩散
因发射区多子浓度高使大量 电子从发射区扩散到基区
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。
IE－扩散运动形成的电流 IB－复合运动形成的电流 IC－漂移运动形成的电流
直流电流 放大系数
IC
IB
iC
iB
ICEO (1 )ICBO
交流电流放大系数
穿透电流 集电结反向电流
为什么基极开路集电极回 路会有穿透电流？
三、晶体管的共射输入特性和输出特性
1. 输入特性
iB f (uBE ) UCE
(3) C极收集扩散载流子
从Je边缘→Jc边缘
(大部分)Jc边缘
Jc边缘 Jc反偏漂移 →C极吸收→icn1 (少部分)被 (捕获)复合 iBn
B区少子 →C区→ICn2
C区少子 →B区→ICP
ICBO=ICn2+IC～P JC(E极开路,iE=0时)反向饱和电流
iC=iCn1+ICBO
• 电流分配： IE＝IB＋IC
为什么像PN结的伏安特性？ 为什么UCE增大曲线右移？ 为什么UCE增大到一定值曲 线右移就不明显了？
对于小功率晶体管，UCE大于1V的一条输入特性曲线 可以取代UCE大于1V的所有输入特性曲线。
2. 输出特性 iC f (uCE ) IB
对应于一个IB就有一条iC随uCE变化的曲线。 饱和区
iC
VCC Rc
(12 )mA 5
2.4mA
临界饱和时的 iCmax 56
iB
1. 分别分析uI=0V、5V时T是工作在截止状态还是导通状态； 2. 已知T导通时的UBE＝0.7V，若uI=5V，则β在什么范围内T
处于放大状态?在什么范围内T处于饱和状态？
讨论二
2.7
ΔiC
PCM iCuCE
1.3 半导体三极管(BJT) 1.3.1 三极管工作原理
1.3.1.1 BJቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ内部载流子的传输过程(以NPN共基电路为例)
Je
Jc
工作条件(外部):
N+
P
N
Je正偏，vBE>VBE(th)>>VT ---- 发射载流子
iE
E
Re
iEn iEp
iBn
B
iCn1
iC
C
Jc反偏，vCB>0 ---- 吸收载流子 (1) E(B)区多子经Je注入B(E)区
Icn2
E区大量电子 Je B区(成非平衡少子 )
ICP
Rc
电子电流iEn
B区少量空穴 Je E区(成非平衡少子 )
iE =iEn + iEp≈ iEn
空穴电流iEp
−+
−+
VEE
VCC
P16 图1-3-3 共基NPN BJT内载流子传输示意图
(2) 注入B区的(非平衡)少子的扩散与复合 非平衡少子(浓度梯度作用下)：
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 。
四、温度对晶体管特性的影响(自学)
T (℃) ICEO
u
不变时
BE
iB
，即iB不变时uBE
五、主要参数
•
直流参数：
、 、ICBO、 ICEO
IC
IE
iC iE 1
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 ?
晶体管的三个工作区域
状态 截止 放大 饱和
uBE ＜Uon ≥ Uon ≥ Uon
iC ICEO βiB ＜βiB
uCE VCC ≥ uBE ≤ uBE
• 交流参数：β、α、fT（使β＝1的信号频率）
• 极限参数：ICM、PCM、U（BR）CEO
最大集电 极电流
c-e间击穿电压
最大集电极耗散功 率，PCM＝iCuCE
安全工作区
讨论一
通过uBE是否大于Uon判断管 子是否导通。
iB
uI U BE Rb
(5 0.7 )mA 100
43μA
iCm a x
一、晶体管的结构和符号 二、晶体管的放大原理 三、晶体管的共射输入特性和输出特性 四、温度对晶体管特性的影响 五、主要参数
一、晶体管的结构和符号
为什么有孔？
小功率管
中功率管
大功率管
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。
二、晶体管的放大原理
放大的条件uBE uCB
uCE=1V时的iC就是ICM
iC iB
U CE
U（BR）CEO
由图示特性求出PCM、ICM、U （BR）CEO 、β。
U
（发射结正偏）
on
0，即uCE uB（E 集电结反偏）
少数载 流子的 运动
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
基区空穴 的扩散
因发射区多子浓度高使大量 电子从发射区扩散到基区
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。
IE－扩散运动形成的电流 IB－复合运动形成的电流 IC－漂移运动形成的电流
直流电流 放大系数
IC
IB
iC
iB
ICEO (1 )ICBO
交流电流放大系数
穿透电流 集电结反向电流
为什么基极开路集电极回 路会有穿透电流？
三、晶体管的共射输入特性和输出特性
1. 输入特性
iB f (uBE ) UCE
(3) C极收集扩散载流子
从Je边缘→Jc边缘
(大部分)Jc边缘
Jc边缘 Jc反偏漂移 →C极吸收→icn1 (少部分)被 (捕获)复合 iBn
B区少子 →C区→ICn2
C区少子 →B区→ICP
ICBO=ICn2+IC～P JC(E极开路,iE=0时)反向饱和电流
iC=iCn1+ICBO
• 电流分配： IE＝IB＋IC
为什么像PN结的伏安特性？ 为什么UCE增大曲线右移？ 为什么UCE增大到一定值曲 线右移就不明显了？
对于小功率晶体管，UCE大于1V的一条输入特性曲线 可以取代UCE大于1V的所有输入特性曲线。
2. 输出特性 iC f (uCE ) IB
对应于一个IB就有一条iC随uCE变化的曲线。 饱和区
iC
VCC Rc
(12 )mA 5
2.4mA
临界饱和时的 iCmax 56
iB
1. 分别分析uI=0V、5V时T是工作在截止状态还是导通状态； 2. 已知T导通时的UBE＝0.7V，若uI=5V，则β在什么范围内T
处于放大状态?在什么范围内T处于饱和状态？
讨论二
2.7
ΔiC
PCM iCuCE
1.3 半导体三极管(BJT) 1.3.1 三极管工作原理
1.3.1.1 BJቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ内部载流子的传输过程(以NPN共基电路为例)
Je
Jc
工作条件(外部):
N+
P
N
Je正偏，vBE>VBE(th)>>VT ---- 发射载流子
iE
E
Re
iEn iEp
iBn
B
iCn1
iC
C
Jc反偏，vCB>0 ---- 吸收载流子 (1) E(B)区多子经Je注入B(E)区
Icn2
E区大量电子 Je B区(成非平衡少子 )
ICP
Rc
电子电流iEn
B区少量空穴 Je E区(成非平衡少子 )
iE =iEn + iEp≈ iEn
空穴电流iEp
−+
−+
VEE
VCC
P16 图1-3-3 共基NPN BJT内载流子传输示意图
(2) 注入B区的(非平衡)少子的扩散与复合 非平衡少子(浓度梯度作用下)：
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 。
四、温度对晶体管特性的影响(自学)
T (℃) ICEO
u
不变时
BE
iB
，即iB不变时uBE
五、主要参数
•
直流参数：
、 、ICBO、 ICEO
IC
IE
iC iE 1
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 ?
晶体管的三个工作区域
状态 截止 放大 饱和
uBE ＜Uon ≥ Uon ≥ Uon
iC ICEO βiB ＜βiB
uCE VCC ≥ uBE ≤ uBE
• 交流参数：β、α、fT（使β＝1的信号频率）
• 极限参数：ICM、PCM、U（BR）CEO
最大集电 极电流
c-e间击穿电压
最大集电极耗散功 率，PCM＝iCuCE
安全工作区
讨论一
通过uBE是否大于Uon判断管 子是否导通。
iB
uI U BE Rb
(5 0.7 )mA 100
43μA
iCm a x