半导体三极管放大2012课件
合集下载
半导体三极管放大电路基础课件
第2章 半导体三极管放大电路基础
§2.1 三极管工作原理 §2.2 共射极放大电路 §2.3 图解分析法 §2.4 微变等效电路分析法 §2.5 工作点稳定的放大电路 §2.6 共集电极放大电路和共基极放大电路
1
§2.1 三极管工作原理
BJT全称为双极型半导体三极管，内部有自由电子 和空穴两种载流子参与导电。种类很多：有硅管和锗管， 有高频管和低频管，有大、中、小功率管。
2
2.1.1 三极管的结构与符号：
NPN型 c 集电极
集电极
c PNP型
N
b
P
基极
N
P
B
N
基极
P
e
b c 发射极
e
几微米至 几十微米
e
发射极
c b
e
3
c 集电极
集电结
N
b
P
基极
N
发射结
e
发射极
4
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， 掺杂浓度低
发射区：掺 杂浓度较高
5
2.1.2 三极管放大的工作原理
0.061mA
I B 50 0.061mA 3.05m Icmax
Ic Icmax 2mA
Q 位于饱和区，此时IC 和IB 已不是 倍的关系。
二、共基极连接时的V-I特性曲线
IB
A
RE
V UEB
IC
mA R
C
V UCB EC
EE
实验线路
26
1、输入特性：
UCB=5V
8
UCB =1V
=(ICN+ICBO)+(IBN+IEP－ICBO) IE =IC+IB
§2.1 三极管工作原理 §2.2 共射极放大电路 §2.3 图解分析法 §2.4 微变等效电路分析法 §2.5 工作点稳定的放大电路 §2.6 共集电极放大电路和共基极放大电路
1
§2.1 三极管工作原理
BJT全称为双极型半导体三极管，内部有自由电子 和空穴两种载流子参与导电。种类很多：有硅管和锗管， 有高频管和低频管，有大、中、小功率管。
2
2.1.1 三极管的结构与符号：
NPN型 c 集电极
集电极
c PNP型
N
b
P
基极
N
P
B
N
基极
P
e
b c 发射极
e
几微米至 几十微米
e
发射极
c b
e
3
c 集电极
集电结
N
b
P
基极
N
发射结
e
发射极
4
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， 掺杂浓度低
发射区：掺 杂浓度较高
5
2.1.2 三极管放大的工作原理
0.061mA
I B 50 0.061mA 3.05m Icmax
Ic Icmax 2mA
Q 位于饱和区，此时IC 和IB 已不是 倍的关系。
二、共基极连接时的V-I特性曲线
IB
A
RE
V UEB
IC
mA R
C
V UCB EC
EE
实验线路
26
1、输入特性：
UCB=5V
8
UCB =1V
=(ICN+ICBO)+(IBN+IEP－ICBO) IE =IC+IB
半导体三极管及放大电路PPT精品课件
截止区
图3－20
饱和区： 输出特性的上升和弯曲部分
动态：当放大电路输入信号后（vi0）， 电路中各处的电压、电流处于变动 状态，这时电路处于动态工作情况， 简称动态。
1. 估算法确定静态工作点
见图3－14(b)
IB
V CC V BE Rb
VBE：硅管约为0.7V。 锗管约为0.2V。
Rb
300k
Rc 4k Cb2
Cb1 IB
c IC
vi
e
12V
BJT的放大作用，按电流分配实现，称 之为电流控制元件；
电流放大系数
共基电路： 共射电路：
IC 1
IE
IC
IB
三、BJT的特性曲线（共射连接）
iC
iB
N
P
N
vCE
vBE
图3－8
1. 输入特性曲线
iB f (vBE ) vCE 常数
iB(mA)
vCE=0V VCE 1V
80
25 C
60
40
满足放大的外部条件。
b. 下面推导IC和IB的关系
IE = IB + IC
I C αI E I CBO
代入
IC αI B αI C ICBO
整理 式得
IC
α 1
IB
I CBO
1
令 α 1
则 I C I B (1 ) I CBO
令 I CEO (1 ) I CBO
ICEO：基极开路，c流到e的电流，称穿透电流
4k
图3－18 (a)
ib
+ vi Rb
ic +
Rc RL v0
图3－18 (b)
三极管基本放大电路ppt课件
（a）原理电路
（b）实物图
精品课件
发射极单管放大电路各组成元件的作用
精品课件
电路中各电流、电压的符号规定
电路中既包含输入信号所产生的交流量，又包含直流电源所产生 的直流量。为了区分不同分量，通常做了以下规定
精品课件
放大电路原理图的画法
1.直流通路和交流通路 【直流通路】指静态时放大电路直流电流通过的路径。 画直流通路原则 ：将电容视为开路。
确定出静态工作点Q。
以单管共射放大电路为例，其直流通路如右下图所示。设电路参数VCC、 Rb、RC和三极管放大倍数β已知，忽略三极管的UBEQ（硅管UBEQ≈0.7V，锗 管UBEQ≈0.3V）,可以推导得：
IBQVCC UBEQ VCC
Rb
Rb
ICQ＝βIBQ
UCEQ ＝ VCC－ICQ RC
由上述公式求得的IB、 IC和UCE值即是静态工作点Q。
Ro=Ron
精品课件
多级放大电路的耦合方式
多级放大电路中每个单管放大电路称为“级”，级与级之间的连接 方式叫耦合。下表为三种常用耦合方式的比较。
精品课件
本章小结
1.三极管由两个PN结构成，按结构分为NPN和PNP两类。三极管的集电极 电流受基极电流的控制，所以三极管是一种电流控制器件。在满足发 射结正偏、集电结反偏的条件下，具有电流放大的作用。三极管的输 出特性曲线可分成截止区、饱和区、放大区。
所以，分压式偏置放大电路具有自动调整功能，当ICQ要增加时，电路 不让其增加；当ICQ要减小时，电路不让其减小；从而迫使ICQ稳定。所以 该电路具有稳定静态工作点的作用。B>>UBEQ
精品课件
C C V Q Q C E I I T V ec RR QEB Q B U I 2 1 b b R R Q B U 21 II
第3章半导体三极管及其放大电路 113页PPT
三极管的组态
• 三极管有三个电极，可视为一个二端口网络，其中 两个电极构成输入端口、两个电极构成输出端口， 输入、输出端口公用某一个电极。根据公共电极的 不同，三极管组成的放大电路有3种连接方式，通常 称为放大电路的三种组态，即共基极、共发射极和 共集电极电路组态，如图3-4所示。
08.09.2019
输入电压u i 为微弱变化的电压信号，它引起三极管基极电流的变化， 其 变 化 量 为 i b ， 若 输 入 交 流 电 压 u i 变 化 量 为 ui 40 mV ， 使 i b 变 化 ib 20 μA ，使集电极电流 ic 变化 ic ib 2 mA ，其中 (100) 称为共发 射极交流电流放大系数(其数值和共发射极直流电流放大系数 接近，即在
第3章 晶体三极管 及其放大电路
08.09.2019
基本要求
• 1）熟悉晶体三极管结构、工作原理及特性 曲线；
• 2）掌握基本放大电路的静态和动态分析， 即静态工作点和交流性能参数（电压放大 倍数、输入电阻、输出电阻）的计算；多 级放大电路的分析和计算；
• 3）了解放大电路的频率特性等。
08.09.2019
1．电流放大倍数 1）直流电流放大系数 2）交流电流放大系数
IC iICB
iB
2．极间反向电流
1）集电极－基极之间的反向饱和电流 ICBO 2）集电极－发射极之间的穿透电流 I CEO
3．集电极最大允许电流 ICM 4．集电极－发射极之间反向击穿电压 U (BR) CEO
5．集电极最大允许功率损耗 PCM
（2）饱和区
三极管工作在饱和区时，其 uCE 1V ，此时发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很 小。管子进入饱和区后， iC iB ，此时 下降， uCE 很小，一般对于硅管典型值 UCE 0.3V ，锗管典型值 UCE 0.1V 。在放大电路中应避免三极管工作在饱和区，而 在数字电路中，由于 uCE 很小，三极管视作开关闭合状态。
第3章-半导体三极管及其放大电路1分解讲课稿
❖ BJT通常称为晶体三极管，简称为三极管或 晶体管。
❖ 1. 分类：
按频率分：有高频管、低频管；
按功率分：有大、中、小功率管；
按材料分：有硅管、锗管。
❖ 其外型如图3.1.1所示(实物对照)。
2020/6/28
第3章
5
2020/6/28
第3章
6
2. BJT 的结构
❖⑴ 组成：BJT有两个PNJ，三个接触 电极，三根引线及其外壳组成。
2020/6/28
第3章
3
❖ 单极型器件[场效应管(FET)]及其放大电路将 在第4章讨论。
❖ 由于集成电路制造工艺的迅速发展，从使用 的角度来考虑，电子设计主要是选用集成电 路构件来作系统设计，但是分立元件电路是 基础，这里仍然予以足够的重视。
2020/6/28
第3章
4
3.1 半导体BJT
❖ 3.1.1 BJT的结构简介
2020/6/28
第3章
33
特点：
❖ a. 当vCE < 0.5V时，iC 受vCE的控制作用较 大。
❖ 原因：vCE很小，cJ反压很小，J内的总场强 还不能把e区注入到b区的大部分非平衡载流 子拉到c区，但随着vCE 的增大，iC也增大。
2020/6/28
第3章
34
❖ b. 当vCE > 0.5V后，iC 基本不受vCE的控制 作用，iC基本不变。
❖ a. 直流共发电流放大系数： β＝IC／IB ❖ b. 交流共发电流放大系数：β＝ΔiC／Δi B ❖ β也就是h参数中的hf e，由于β和 β相差不大，
通常认为
β≈ β
2020/6/28
第3章
36
❖ c. 直流共基电流放大系数： α ＝IC／IE ❖ d. 交流共基电流放大系数：α＝ΔiC／Δi E ❖ e. 共基与共发电流放大系数的关系：
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)。
2020/11/24
.
66
一是作为领导干部一定要树立正确的 权力观 和科学 的发展 观，权 力必须 为职工 群众谋 利益， 绝不能 为个人 或少数 人谋取 私利
BJT的结构剖面
集成电路中典型NPN型BJT的截面图
e bc
P
N
N
2020/11/24
内部： （内构造） 发射区杂质浓度>>基区和集电区 基区很薄 发射区面积＜＜集电区面积
.
44
一是作为领导干部一定要树立正确的 权力观 和科学 的发展 观，权 力必须 为职工 群众谋 利益， 绝不能 为个人 或少数 人谋取 私利
BJT和TTL概念
BJT：Bipolar Junction Transistor 即双极结型晶体管， 简称晶体三极管。 TTL(逻辑门电路) 全称Transistor-Transistor Logic,即BJT-BJT逻辑门电路 ，是数字电子技术中常用的一种逻辑门电路，应用较 早，技术已比较成熟。TTL主要有BJT和电阻构成， 具有速度快的特点。最早的TTL门电路是74系列，后 来出现了74H系列，74L系列，74LS,74AS,74ALS等系 列。但是由于TTL功耗大等缺点，正逐渐被CMOS电 路取代。
半导体三极管类型
半导体三极管是由两个背靠背的PN结构成的。
在工作过程中，两种载流子（电子和空穴）
都参与导电，故又称为双极型晶体管，简 称晶体管或三极管。
两个PN结，把半导体分成三个区域。这 三个区域的排列，可以是N-P-N，也可以是 P-N-P。因此，三极管有两种类型：NPN型 和PNP型。
2020/11/24
内部： （内构造）
• 发射区杂质浓度>>基区和集电区 • 基区很薄 • 发射区面积＜＜集电区面积 外部：(外加电压） • 发射结正偏 • 集电结反偏
2020/11/24
.
99
一是作为领导干部一定要树立正确的 权力观 和科学 的发展 观，权 力必须 为职工 群众谋 利益， 绝不能 为个人 或少数 人谋取 私利
•发射区向基区注入电子，形 成发射极电流 iE •电子在基区中的扩散与复合 ，形成基极电流 iB
(因为基区很薄，掺杂少， iB小)
•集电区收集扩散过来的电子 ，形成集电极电流 iC
•少子的漂移形成集电极饱和电流
ICBO
2020/11/24
.
c
IC
IC n
IC BO
N
b P
IB
Rb
IB n
N
U BB
e
IE
Rc U CC
图 3-3-2 NPN型 三 极 管 中 载 流子的传输示意图
111
一是作为领导干部一定要树立正确的 权力观 和科学 的发展 观，权 力必须 为职工 群众谋 利益， 绝不能 为个人 或少数 人谋取 私利
（3）电流分配关系（含大小）：
iE = iC + iB
★★放大原理小结
iC iB
IB
I
’ B
RB
IC
R
C
N
P
-
U
CC
N
U
BB
IE
a)载 流 子 传 输 情 况
1100
一是作为领导干部一定要树立正确的 权力观 和科学 的发展 观，权 力必须 为职工 群众谋 利益， 绝不能 为个人 或少数 人谋取 私利
提问？为什么少子只考虑 I CBO，因为集电结反偏，少子不可忽视
三极管内部电流的流向
2020/11/24
.
22
一是作为领导干部一定要树立正确的 权力观 和科学 的发展 观，权 力必须 为职工 群众谋 利益， 绝不能 为个人 或少数 人谋取 私利
2.1.1 BJT的结构简介
外形
(a) 小功率管 (b) 小功率管 (c) 大功率管 (d) 中功率管
2020/11/24
.
33
一是作为领导干部一定要树立正确的 权力观 和科学 的发展 观，权 力必须 为职工 群众谋 利益， 绝不能 为个人 或少数 人谋取 私利
e bc
P
N
N
正箭
向头
电方
压向
时表
C
的示 电发
流射
方结
E
向加
88
一是作为领导干部一定要树立正确的 权力观 和科学 的发展 观，权 力必须 为职工 群众谋 利益， 绝不能 为个人 或少数 人谋取 私利
2.1.2
放大状态下BJT的工作原理
--------电流分配和电流放大作用
（1）产生放大作用的条件
使内部载流子三个传输过程正常进行的条件：
一是作为领导干部一定要树立正确的 权力观 和科学 的发展 观，权 力必须 为职工 群众谋 利益， 绝不能 为个人 或少数 人谋取 私利
第二章 半导体三极管放大电路
2.1 BJT 2.2 基本共射极放大电路 2.3 放大电路的分析方法 2.4 放大电路静态工作点的稳定问题 2.5 多级放大电路 2.6 其他放大电路
实验表明iC比数十至数百倍。iB虽然 很小，但对iC有控制作用，iC随iB的改变 而改变，即基极电流较小的变化可以引
2020/11/24
.
11
一是作为领导干部一定要树立正确的 权力观 和科学 的发展 观，权 力必须 为职工 群众谋 利益， 绝不能 为个人 或少数 人谋取 私利
3.1 BJT
2.1.1 BJT的结构简介 2.1.2 放大状态下BJT的工作原理 2.1.3 BJT的V-I 特性曲线 2.1.4 BJT的主要参数 2.1.5 三极管放大的三种组态
2020/11/24
.
55
一是作为领导干部一定要树立正确的 权力观 和科学 的发展 观，权 力必须 为职工 群众谋 利益， 绝不能 为个人 或少数 人谋取 私利
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
（2）三极管内部载流子的传输过程
发射结正偏（多子扩散）：
发射区（N区电子浓度大）向基 区发射多子电子的过程，电子在 （薄的）基区扩散和复合过程（ 复合很少部分，大部分到集电区
边缘） 集电结反偏（少子漂移）：
电子被（大面积、掺杂少）集电
区吸引和收集的过程（同时少 子有漂移）
2020/11/24
.
IC E O
.
77
一是作为领导干部一定要树立正确的 权力观 和科学 的发展 观，权 力必须 为职工 群众谋 利益， 绝不能 为个人 或少数 人谋取 私利
三极管结构及符号
NPN型
C
集电结
N
B
P
发射结
N
E
PNP型
集电结 B
发射结
2020/11/24
集电区
C
基区 B
发射区
E
C P N P
E
集电区 基区 B 发射区
.