《模拟电子线路》第3章中文讲义.pptx

B
RB
+ VBB
－
IEp
IEn
E IE
IC =α(IB+IC)+ICBO
α
1
IC = 1－α IB +1－α ICBO
N RC Jc
P
Je +
N
VCC
－
图 3.3
§3.1 BJT
α
1
IC = 1－α IB +1－α ICBO
α β= 1－α
1 ICEO = 1－α
(3—5) ICBO
=(1+β) ICBO (3—6)
VCE↑→VCB↑→ Jc ─ 雪崩击穿 V(BR)CEO
IB↑→ V(BR)CEO↓
§3.1 BJT
四、BJT的主要参数
1、表征放大能力的参数
β= IC IB
β=
△iC △iB
(3—11)
共射极直流电流放大系数(hFE). 共射极交流电流放大系数(hfe).
在小信号条件下, β≈β.
α= IC IE
Je、Jc均反偏. 工程上规定IB= 0 (IC=ICEO≈0)以下的区域 称为截止区 ; 严格说来, 截止区应是IE = 0以下的区域. (IC=ICBO,IB=－ICBO) (3) 饱和区
Je、Jc均正偏. IC≠βIB
IC＜βIB
VBE(sat) ≈ 0.7V; VCE(sat) ≈0.3V (4) 击穿区
§3.1 双 极 型 晶 体 管 (Bipolar Junction Transistor)
一、结构、分类、符号
(发射结) Je
Jc (集电结)
e
NP
N
c
(发射结) Je Jc (集电结)
e
PNP
c
发射区 基区 集电区
b
c b
e
图 3.1
发射区 基区 集电区
b c
b
e
§3.1 BJT
图 3.2 几种BJT的外形
1
0
图 3.8
0
vCE / V
ICEO 截止区
图 3.7
V(BR)CEO
IC ≈Ise
VBE
VT 1－
VCE VA
(3—10)
§3.1 BJT
(1) 放大区 Je正偏, Jc反偏.
IC =βIB+ICEO ≈βIB
β
(a)
IC
IC (b)
图 3.9
IC↑ β↓
IC ↓
VCE
§3.1 BJT
(2) 截止区
图 3.5
3. 电流分配关系
e e VBE
IE=IES( VT －1)≈IES
VBE VT
(3—9)
IC =αIE
IC =βIB
三、BJT的特性曲线
§3.1 BJT
1、输入特性─ 共射接法
iB=f(vBE ) vCE =C
iB
B+
vBE －E
iC C
+
vCE
－
(a)
iB /μA
vCE=0V
vCE≥1V
第三章
半导体三极管及其基本放大电路
§3.0 引言
20世纪40年代,由Bardeen,Brattain和Schockley在贝尔实验 室开发的硅晶体管,在20世纪50年代和60年代掀起了第一次电子 革命.这项成果导致了1958年集成电路的开发及在电子电路中应 用广泛的晶体管运算放大器的产生.
本章介绍的三极管属于双极型器件,是两类晶体管中的第一 种类型.下面将详细讨论其物理结构、工作原理及其在放大电路 中的应用.
β 共射极直流电流放大倍数. β ＞ 1.
β= IICB－－IICCBB≈OO
IC IB
(3—7)
α β= 1－α
β α=
1+β
(3—8)
c ICBO
b
e
+ －VCC
图 3.4
ICBO 受温度影响较大
§3.1 BJT
+ －VCB
+ VBE－
ICEO
+ －VCC
ICEO = ICBO +βICBO = (1 +β)ICBO
§3.1 BJT
IE=IEp+ IEn IB=IEp+(IEn－ICn1 )－ICBO
IC=ICn1+ICn2+ICp=ICn1+ICBO ICBO
α= ICn≈1 IC (3—4)
IE
IE
IC=ICn1+ICBO
IC =αIE+ICBO≈αIE
IE=IC+IB
IB
C IC
ICBO
Icn1
Icp Icn2
0
vBE / V
(b)
图 3.6
N PN
EB
C
WB
(c) 基区宽度调制效应
§3.1 BJT
2、输出特性─ 共射接法
iC=f(vCE ) iB =C
iC / mA
iC
vBE4
iB =100μA
饱5 和
80μA 击
区4
放 60μA
穿
3
大
区
A
vBE3 vBE2 vBE1
40μA
2
区 20μA
VA
O
vCE
BJT放大所必须具备的外部条件是: Je正偏, Jc反偏. ① 发射区发射电子,形成射极电流IE; ② 电子在基区复合,形成基极电流IB; ③ 集电区收集电子,形成集电极电流IC.
IE=IC+IB≈(1+β) IB (3—1)
IC =βIB+ICEO ≈βIB (3—2)
IC =αIE+ICBO ≈αIE (3—3)
共基极直流电流放大系数.
§3.1 BJT
α=
△iC △iE
(3—12)
共基极直流电流放大系数.
α β= 1－α
α β= 1－α
(3—13)
β α=
1+β
β α=
1+β
(3—14)
2、表征稳定性的参数 ─ 极间反向电流 ICBO: 集电极 ─ 基极反向饱和电流. ICEO: 集电极 ─ 发射极反向饱和电流.(穿透电流)
O
图 3.10
PCM V(BR)CEOVCE / V
VBR(CEO):基极开路时,集电极─发射极间的反向击穿电压. VBR(CBO) ＞ VBR(CEO)
§3.1 BJT
4、温度特性 △VBE/ △T=－(2～2.5)mV/ oC ; △β /(βT )=(0.5～1)%/oC;
3、表征安全工作区域的参数
§3.1 BJT
(1) 集电极最大允许电流ICM (2) 集电极最大允许耗散功率PCM (3) 反向击穿电压
VBR(EBO):集电极开路时,发射 极 ─ 基极间的反向击穿电压.
VBR(CBO):发射极开路时,集电 极 ─ 基极间的反向击穿电压.
IC / mA
ICM
安 全 工 作 区
结构特点: 1、基区很薄(10－6m),且轻掺杂(1015 cm－3); 2、发射区重掺杂(1019 cm－3); 3、集电区面积大,且掺杂较轻(1017 cm－3).
BJT的结构特点是决定其能进行信号放大的内部物质基础.
Hale Waihona Puke §3.1 BJT二、BJT的电流分配与电流放大作用
1、BJT内部载流子的传输过程─见图3.3所示.
IC =βIB+ICEO ≈βIB IE=IC+IB≈(1+β) IB
2. α、β、ICBO 、ICEO的物理含义
α= ICn≈1 IC IE IE
共基极直流电流放大倍数. α＜ 1,α→1.
§3.1 BJT
α= ICn1 IE
α β= 1－α
IB=IEp+(IEn－ICn1)－ICBO=IE－ICn1－ICBO