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第三章 基本放大器
3.1 半导体BJT 3.2 共射极放大电路 3.3 图解分析法 3.4 小信号模型分析法 3.5 放大电路的工作点稳定问题
3.6 共集电极电路和共基极电路
.
1
3.1 半导体BJT
3.1.1 BJT的结构简介
半导体三极管，也叫晶体三极管。由于工作时， 多数载流子和少数载流子都参与运行，因此，还 被称为双极型晶体管（Bipolar Junction Transistor,简称BJT）。
V BB
VCC
N I E N I E P
电流ICBO。
e IE
2．电流分配关系
定义： ＝ I CN IE
其值的大小约为0.9～0.99。
c IC
I I C B O CN
N
(1)IC与I E之间的关系:
IB
IC＝ I E＋ICBO
b
RC
P
IE
Rb
VCC
பைடு நூலகம்N I E N I E P
所以: I C
70％时，所对应的集电极电流称为集电极最大允许电
V BB
IE
e IE
三个电极上的电流关系: IE =IC+IB (KVL)
(2)IC与I B之间的关系：
联立以下两式：
IC＝IE＋IC BOIE＝IC＋IB
c IC
得：IC ＝ IE ＋ IC＝ BO （ IC ＋ IB ）IC＋ BO I C B O I C N
N
所以：IC＝1－ IB＋1－ 1ICBO
锗管：I CBO为微安数量级， 硅管：I CBO为纳安数量级。
c ICBO
+
（2）集电极发射极间的穿
+
透电流ICEO
b
基极开路时，集电极到发射
极间的电流——穿透电流 。
其大小与温度有关。 ICE＝ O(1)ICBO
ICEO e
3.极限参数(learn)
（1）集电极最大允许电流ICM
Ic增加时， 要下降。当值下降到线性放大区值的
BJT是由两个PN结组成的。
BJT的结构
NPN型
PNP型
发射结 集电结
发射结 集电结
e-
发射极
NP N
发射区 基区 集电区
-
基极
b
c
集电极
符号: e-
-c
-
b
e-
发射极
PN P
发射区 基区 集电区
-
基极
b
c
集电极
e-
-c
-
b
三极管的结构特点:
（1）发射区的掺杂浓度＞＞集电区掺杂浓度。
（2）基区要制造得很薄且浓度很低。
IB
b
RC
P
令：
＝
1－
Rb V BB
ICEO＝1－1 ICBO
VCC
N I E N I E P
e IE
得： IC ＝IB ＋ ICE O IB
IC
IE
3.1.3 BJT的特性曲线（共发射极接法）
(1) 输入特性曲线 iB=f(uBE) uCE=const
VBE
iB T
+
+
输 入
u BE
-
b区
P UCE
＋b
VCC
UBE
e区 N
－
－
e
共发射极接法
1．BJT内部的载流子传输过程
（1）因为发射结正偏，所以发射
c
区向基区注入电子 ，形成了扩散
电流IEN 。同时从基区向发射区也
N
有空穴的扩散运动，形成的电流
为IEP。但其数量小，可忽略。 所 IB
以发射极电流I E ≈ I EN 。
b
RC
P
（2）发射区的电子注入基 区后，变成了少数载流子。 R b
稍微移动一些。
锗 0.1V
（3）uCE ≥1V再增加时，曲线右移很不明显。
锗 0.3V
(2)输出特性曲线 iC=f(uCE) iB=const
iB
现以iB=60uA一条加以说明。
不
（1）当uCE=0 V时，因集电极无收集作用，iC=0。 变
（2） uCE ↑ → Ic ↑ 。
（3） 当uCE ＞1V后， 收集电子的能力足够强。
VCC
N I E N I E P
少部分遇到的空穴复合掉， V B B
形成IBN。所以基极电流I B ≈ I BN 。大部分到达了集电 区的边缘。
e IE
（3）因为集电结反偏， 收集扩散到集电区边
c IC
缘的电子，形成电流 ICN 。
I I C B O CN
N
RC
IB
P
b
另外，集电结区 R b
的少子形成漂移
IB =80uA
△ iB
IB =60uA
IB =40uA
IB =20uA IB=0 uCE (V)
一般取20~200之间
（2）共基极电流放大系数：
＝ IC IE
＝ iC
iE
2.极间反向电流(know)
（1）集电极基极间反向饱和电流ICBO
发射极开路时，在其集电结上加反向电压，得到反向电流。 它实际上就是一个PN结的反向电流。其大小与温度有关。
i C(mA)
IB =100uA IB =80uA
这时，发射到基区的电
IB =60uA
子都被集电极收集，形
IB =40uA
成iC。所以uCE再增加， iC基本保持不变。
IB =20uA
IB= 0
u
CE
( V)
同理，可作出iB=其他值的曲线。
输出特性曲线可以分为三个区域:
饱和区——iC受uCE显著控制的区域，该区域内uCE＜0.7 V。
+
iC
+
+
u CE
输 出
-
+
i
B
(u
A
)
80
u
C
E
=
0
V
40
变
不
uCE ＞ 1V
0.2 0.4 0.6 0.8
uB E (V )
（（12））当uCuEC=E0=V1时V时，，相当集于电两结个已P进N入结反并硅偏联状0。.5态等V，同开PN始结收的集特电性子曲，线所以硅基0.区7V复
合减少， 在同一uB死E 电区压电下压，随着uCE的增大,iB 导减通小压。降特性曲线将向右
3.1.2 BJT的电路分配及放大作用（NPN管）
发射结加正向偏置电压,集电
结加反向偏置电压
三极管在工作时要加上适
＋
c
+
当的直流偏置电压。
UCB
c区 N
若在放大工作状态：
发射结正偏： 电流均受此
电压控制
由VBB保证
Rb
集电结反偏：
V BB
由VCC、 VBB保证
UCB=UCE - UBE > 0
－
RC
IB =2 0u A
IB= 0
u
CE
(V )
3.1.4 BJT的主要参数
1.电流放大系数
i C (mA)
（1）共发射极电流放大系数：
IB =100uA
静 态
IC IB
＝ iC iB
动 态
2.3
△ iC
IC 2.3mA38 1.5 IB 60A
＝ iiC B(2 (.3 6 -01 4.50)m A ) A 40
此时发射结正偏，集电结也正偏。
截止区——iC接近零的区域，相当iB=0的曲线的下方。
此时，发射结反偏，集电结反偏。
饱和区
放大区——
曲线基本平行等 距。 此时，发 射结正偏，集电 结反偏。 该区中有：
IC＝IB
i C(m A)
截止区
放大区
IB =1 00 uA
IB =8 0u A IB =6 0u A IB =4 0u A
3.1 半导体BJT 3.2 共射极放大电路 3.3 图解分析法 3.4 小信号模型分析法 3.5 放大电路的工作点稳定问题
3.6 共集电极电路和共基极电路
.
1
3.1 半导体BJT
3.1.1 BJT的结构简介
半导体三极管，也叫晶体三极管。由于工作时， 多数载流子和少数载流子都参与运行，因此，还 被称为双极型晶体管（Bipolar Junction Transistor,简称BJT）。
V BB
VCC
N I E N I E P
电流ICBO。
e IE
2．电流分配关系
定义： ＝ I CN IE
其值的大小约为0.9～0.99。
c IC
I I C B O CN
N
(1)IC与I E之间的关系:
IB
IC＝ I E＋ICBO
b
RC
P
IE
Rb
VCC
பைடு நூலகம்N I E N I E P
所以: I C
70％时，所对应的集电极电流称为集电极最大允许电
V BB
IE
e IE
三个电极上的电流关系: IE =IC+IB (KVL)
(2)IC与I B之间的关系：
联立以下两式：
IC＝IE＋IC BOIE＝IC＋IB
c IC
得：IC ＝ IE ＋ IC＝ BO （ IC ＋ IB ）IC＋ BO I C B O I C N
N
所以：IC＝1－ IB＋1－ 1ICBO
锗管：I CBO为微安数量级， 硅管：I CBO为纳安数量级。
c ICBO
+
（2）集电极发射极间的穿
+
透电流ICEO
b
基极开路时，集电极到发射
极间的电流——穿透电流 。
其大小与温度有关。 ICE＝ O(1)ICBO
ICEO e
3.极限参数(learn)
（1）集电极最大允许电流ICM
Ic增加时， 要下降。当值下降到线性放大区值的
BJT是由两个PN结组成的。
BJT的结构
NPN型
PNP型
发射结 集电结
发射结 集电结
e-
发射极
NP N
发射区 基区 集电区
-
基极
b
c
集电极
符号: e-
-c
-
b
e-
发射极
PN P
发射区 基区 集电区
-
基极
b
c
集电极
e-
-c
-
b
三极管的结构特点:
（1）发射区的掺杂浓度＞＞集电区掺杂浓度。
（2）基区要制造得很薄且浓度很低。
IB
b
RC
P
令：
＝
1－
Rb V BB
ICEO＝1－1 ICBO
VCC
N I E N I E P
e IE
得： IC ＝IB ＋ ICE O IB
IC
IE
3.1.3 BJT的特性曲线（共发射极接法）
(1) 输入特性曲线 iB=f(uBE) uCE=const
VBE
iB T
+
+
输 入
u BE
-
b区
P UCE
＋b
VCC
UBE
e区 N
－
－
e
共发射极接法
1．BJT内部的载流子传输过程
（1）因为发射结正偏，所以发射
c
区向基区注入电子 ，形成了扩散
电流IEN 。同时从基区向发射区也
N
有空穴的扩散运动，形成的电流
为IEP。但其数量小，可忽略。 所 IB
以发射极电流I E ≈ I EN 。
b
RC
P
（2）发射区的电子注入基 区后，变成了少数载流子。 R b
稍微移动一些。
锗 0.1V
（3）uCE ≥1V再增加时，曲线右移很不明显。
锗 0.3V
(2)输出特性曲线 iC=f(uCE) iB=const
iB
现以iB=60uA一条加以说明。
不
（1）当uCE=0 V时，因集电极无收集作用，iC=0。 变
（2） uCE ↑ → Ic ↑ 。
（3） 当uCE ＞1V后， 收集电子的能力足够强。
VCC
N I E N I E P
少部分遇到的空穴复合掉， V B B
形成IBN。所以基极电流I B ≈ I BN 。大部分到达了集电 区的边缘。
e IE
（3）因为集电结反偏， 收集扩散到集电区边
c IC
缘的电子，形成电流 ICN 。
I I C B O CN
N
RC
IB
P
b
另外，集电结区 R b
的少子形成漂移
IB =80uA
△ iB
IB =60uA
IB =40uA
IB =20uA IB=0 uCE (V)
一般取20~200之间
（2）共基极电流放大系数：
＝ IC IE
＝ iC
iE
2.极间反向电流(know)
（1）集电极基极间反向饱和电流ICBO
发射极开路时，在其集电结上加反向电压，得到反向电流。 它实际上就是一个PN结的反向电流。其大小与温度有关。
i C(mA)
IB =100uA IB =80uA
这时，发射到基区的电
IB =60uA
子都被集电极收集，形
IB =40uA
成iC。所以uCE再增加， iC基本保持不变。
IB =20uA
IB= 0
u
CE
( V)
同理，可作出iB=其他值的曲线。
输出特性曲线可以分为三个区域:
饱和区——iC受uCE显著控制的区域，该区域内uCE＜0.7 V。
+
iC
+
+
u CE
输 出
-
+
i
B
(u
A
)
80
u
C
E
=
0
V
40
变
不
uCE ＞ 1V
0.2 0.4 0.6 0.8
uB E (V )
（（12））当uCuEC=E0=V1时V时，，相当集于电两结个已P进N入结反并硅偏联状0。.5态等V，同开PN始结收的集特电性子曲，线所以硅基0.区7V复
合减少， 在同一uB死E 电区压电下压，随着uCE的增大,iB 导减通小压。降特性曲线将向右
3.1.2 BJT的电路分配及放大作用（NPN管）
发射结加正向偏置电压,集电
结加反向偏置电压
三极管在工作时要加上适
＋
c
+
当的直流偏置电压。
UCB
c区 N
若在放大工作状态：
发射结正偏： 电流均受此
电压控制
由VBB保证
Rb
集电结反偏：
V BB
由VCC、 VBB保证
UCB=UCE - UBE > 0
－
RC
IB =2 0u A
IB= 0
u
CE
(V )
3.1.4 BJT的主要参数
1.电流放大系数
i C (mA)
（1）共发射极电流放大系数：
IB =100uA
静 态
IC IB
＝ iC iB
动 态
2.3
△ iC
IC 2.3mA38 1.5 IB 60A
＝ iiC B(2 (.3 6 -01 4.50)m A ) A 40
此时发射结正偏，集电结也正偏。
截止区——iC接近零的区域，相当iB=0的曲线的下方。
此时，发射结反偏，集电结反偏。
饱和区
放大区——
曲线基本平行等 距。 此时，发 射结正偏，集电 结反偏。 该区中有：
IC＝IB
i C(m A)
截止区
放大区
IB =1 00 uA
IB =8 0u A IB =6 0u A IB =4 0u A