晶体管及其小信号放大1

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1、1 晶体管及其小信号放大晶体管及其小信号放大(1)(1)2 晶体管是电子线路的核心单元：分立电路集成电路模拟电路数字电路 双极型单极型 小信号放大大信号放大开关31 双极型晶体管（双极型晶体管（BJT）1.1 基本结构基本结构BECNNP基极基极发射极发射极集电极集电极NPN型型PNPBCEPNP型型发射结发射结集电结集电结集电区集电区基区基区发射区发射区4BECNNP基区：较基区：较薄，掺杂薄，掺杂浓度低浓度低集电区：集电区：面积较大面积较大发射区：掺发射区：掺杂浓度较高杂浓度较高制造工艺上的特点制造工艺上的特点5电路电路符号符号 两种类型的三极管两种类型的三极管6 1.2 BJT的电流分配

2、与放大原理的电流分配与放大原理 三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，通过三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，通过载流子传输体现出来的。载流子传输体现出来的。（1 1）工作在放大状态的外部条件：）工作在放大状态的外部条件：发射结正偏，集电结反偏。发射结正偏，集电结反偏。（）发射区向基区（）发射区向基区注入注入载流子；载流子；基区基区传输和控制传输和控制载流子；载流子；集电区集电区收集收集载流子载流子7内部载流子的传输过程内部载流子的传输过程（以以NPN为例为例）ICBO 反向饱和电流反向饱和电流8 （1）IE=IEN+IEP 且有且有IENIEP IEN=ICN+IBN 且有且有IE

3、N IBN ，ICNIBN （2）IC=ICN+ICBO （3）IB=IEP+IBNICBO（4）IE=IEP+IEN=IEP+ICN+IBN =(ICN+ICBO)+(IBN+IEPICBO)（5）IE=IC+IB2 2 电流分配关系式电流分配关系式9BECIBIEICNPN型三极管型三极管BECIBIEICPNP型三极管型三极管103 3 三极管的电流放大系数三极管的电流放大系数直流放大系数直流放大系数/交流放大系数交流放大系数不同端口间的放大系数不同端口间的放大系数iE=IE+IEiC=IC+ICiB=IB+IB11 ECENCNIIII/(1)直流电流放大系数直流电流放大系数 只与管子

4、的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关加电压无关。一般。一般 =0.90 0.995（共基极）直流电流放大系数（共基极）直流电流放大系数121(2)直流电流放大系数直流电流放大系数 （共射极）直流电流放大系数（共射极）直流电流放大系数令令BCEOBCBOBIIIIII)1(CBII)1(EBCIICBOII)1(CEO基极开路，集到发基极开路，集到发的穿透电流的穿透电流CBOECBOENCBOCNCIIIIIIICBOBCCIIII)(11CBOBCIII13ECII在放大区的相当大的范围内BCII因 1,所以 1(3)交流电流放大系数交流电流放大系数C

5、BOECIIIECCBOEECBOECIIIIIIii)(ECIIECII14三种组态三种组态共发射极接法、共发射极接法、共基极接法共基极接法、共集电极接法、共集电极接法 1.2 晶体管的共射极特性曲线晶体管的共射极特性曲线15+-bce共射极放大电路VBBVCCUBEICIB+-UCE IB=f(UBE)UCE=const1.输入特性曲线输入特性曲线16UCE 1VIB(A)UBE(V)204060800.40.8工作压降：工作压降：硅管硅管UBE 0.60.7V,锗管锗管UBE 0.20.3V。UCE=0VUCE=0.5V 死区电死区电压，硅管压，硅管0.5V，锗，锗管管0.2V。172、

6、输出特性曲线输出特性曲线IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A此区域满此区域满足足IC=IB称为线性称为线性区（放大区（放大区）。区）。当当UCE大于一大于一定的数值时，定的数值时，IC只与只与IB有关，有关，IC=IB。IC=f(UCE)IB=const18IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A此区域中此区域中UCE UBE,集电结正偏，集电结正偏，IBIC，UCE 0.3V称为饱和区。称为饱和区。19IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80

7、 A100 A此区域中此区域中:IB=0,IC=ICEO,UBEIC，UCE 0.3V(3)截止区：截止区：UBE 死区电压，死区电压，IB=0，IC=ICEO 0 21例1：试判断三极管的工作状态22例2：用数字电压表测得放大电路中晶体管的各极电位，试判断晶体管的类型（为NPN型还是PNP型，硅管还是锗管，分别标上B、E、C。23例例3：=50，USC=12V，RB=70k，RC=6k 当当USB=-2V，2V，5V时，时，晶体管的静态工作点晶体管的静态工作点Q位位于哪个区？于哪个区？当当USB=-2V时：时：ICUCEIBUSCRBUSBCBERCUBEmA2612maxCSCCRUIIB

8、=0，IC=0IC最大饱和电流：最大饱和电流：Q位于截止区位于截止区 24例：例：=50，USC=12V，RB=70k，RC=6k 当当USB=-2V，2V，5V时，时，晶体管的静态工作点晶体管的静态工作点Q位位于哪个区？于哪个区？IC Icmax(=2 mA)，Q位于饱和区。位于饱和区。(实际上，此时实际上，此时IC和和IB 已不是已不是 的关系）的关系）mA061070705.RUUIBBESBB5mA03mA061050.IIBC261.电流放大倍数电流放大倍数和和 _ 1.3 晶体管的主要参数晶体管的主要参数2.集集-基极反向截止电流基极反向截止电流ICBOICEO=IB+ICBO3.

9、集集-射极反向截止电流射极反向截止电流ICEO4.集电极最大电流集电极最大电流ICM集电极电流集电极电流IC上升会导致三极管的上升会导致三极管的 值的下降，值的下降，当当 值下降到正常值的三分之二时的集电极电值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为流即为ICM。275.反向击穿电压反向击穿电压 （1）U(BR)CBO发射极开路时的集电结击穿电压发射极开路时的集电结击穿电压 （2）U(BR)EBO集电极开路时发射结的击穿电压（3）U(BR)CEO基极开路时集电极和发射极间的 击穿电压 几个击穿电压在大小上有如下关系 U U(BR)CBOU(BR)CESU(BR)CEOU(BR)EBO286.集

10、电极最大允许功耗集电极最大允许功耗PCM 集电极电流集电极电流IC 流过三极管，流过三极管，所发出的焦耳所发出的焦耳 热为：热为：PC=ICUCE 必定导致结温必定导致结温 上升，所以上升，所以PC 有限制。有限制。PC PCMICUCEICUCE=PCMICMU(BR)CEO安全工作区安全工作区29 由由PCM、ICM和和V(BR)CEO在输出特性曲线上可以在输出特性曲线上可以确定过损耗区、过电流区和击穿区。确定过损耗区、过电流区和击穿区。30 1.4 晶体管的温度特性晶体管的温度特性1 对对UBE的影响的影响 温度每升高温度每升高1C，UBE减小减小22.5mv2 对对ICBO的影响的影响

11、 温度每升高温度每升高10C，ICBO增大一倍增大一倍3 对对 的影响的影响 温度每升高温度每升高1C，增大增大0.51 最终使最终使IC随温度升高而增大随温度升高而增大 31国家标准对半导体晶体管的命名如下国家标准对半导体晶体管的命名如下:3 D G 110 B 第二位：A锗PNP管、B锗NPN管、C硅PNP管、D硅NPN管 第三位：X低频小功率管、D低频大功率管、G高频小功率管、A高频大功率管、K开关管用字母表示材料用字母表示材料用字母表示器件的种类用字母表示器件的种类用数字表示同种器件型号的序号用数字表示同种器件型号的序号用字母表示同一型号中的不同规格用字母表示同一型号中的不同规格三极管三极管 1.5 半导体晶体管的型号半导体晶体管的型号