華科模電ch半導體三極管放大電路基礎第1頁/共34頁本章主要內容基本元件——三極管三極管的工作原理三極管三個電極電流分配關系基本概念靜態工作點不同組態放大電路基本電路共射極放大電路（固定偏流、分壓式）基本方法圖解法小型號模型分析法第2頁/共34頁4.1半導體三極管4.1.1BJT的結構簡介4.1.2放大狀態下BJT的工作原理4.1.3BJT的V－I特性曲線4.1.4BJT的主要參數4.1.5溫度對BJT參數及特性的影響第3頁/共34頁4.1.1BJT的結構簡介(a)小功率管(b)小功率管(c)大功率管(d)中功率管第4頁/共34頁NNPB基極BaseE發射極EmitterC集電極CollectorNPN型PNP基極B集電極C發射極EPNP型發射區基區集電區4.1.1BJT的結構簡介發射結Je集電結JcBECIBIEICBECIBIEIC

1、結構和符號：第5頁/共34頁NNPB基極BaseC集電極Collector發射區基區集電區E發射極Emitter面積較大較薄，摻雜濃度低摻雜濃度較高收集載流子(電子)發射載流子(電子)復合部分電子控制傳輸比例4.1.1BJT的結構簡介2、結構特點：第6頁/共34頁NNPB基極BaseC集電極Collector發射區基區集電區E發射極Emitter收集載流子(電子)發射載流子(電子)復合部分電子控制傳輸比例4.1.2放大狀態下BJT的工作原理1、實現條件：內部條件外部條件發射區摻雜濃度很高集電區面積很大，摻雜濃度低于發射區基區很薄，摻雜濃度最低Je正偏Jc反偏Je正偏Jc反偏第7頁/共34頁BECNNPEBRBECIE基區空穴向發射區的擴散形成電流IEPIBN進入P區的電子少部分與基區的空穴復合，形成電流IBN

，多數擴散到集電結。發射結正偏，發射區電子不斷向基區擴散，形成發射極電流IEN。2.內部載流子的傳輸過程（以NPN為例）4.1.2放大狀態下BJT的工作原理第8頁/共34頁BECNNPVEERBVCCIE集電結反偏，有少子形成的反向電流ICBO。ICBOIC=ICN+ICBOICNIBNICN從基區擴散來的電子作為基區的少子，漂移進入集電結而被收集，形成ICN。2.內部載流子的傳輸過程（以NPN為例）4.1.2放大狀態下BJT的工作原理第9頁/共34頁IBBECNNPVEERBVCCIEICBOICNIC=ICN+ICBO

ICNIBNIE=IB+IC2.內部載流子的傳輸過程（以NPN為例）4.1.2放大狀態下BJT的工作原理第10頁/共34頁

以上看出，三極管內有兩種載流子(自由電子和空穴)參與導電，故稱為雙極型三極管。或BJT(BipolarJunctionTransistor)。

總結:4.1.2放大狀態下BJT的工作原理第11頁/共34頁3.電流分配關系根據傳輸過程可知IC=ICN+ICBOICN為電流放大系數，它只與管子的結構尺寸和摻雜濃度有關，與外加電壓無關。一般

=0.90.99IE=IB+ICBECNNPVEERBVCCIEICBOICNIBN

4.1.2放大狀態下BJT的工作原理第12頁/共34頁

是另一個電流放大系數。同樣，它也只與管子的結構尺寸和摻雜濃度有關，與外加電壓無關。一般

>>1。根據IE=IB+ICIC=ICN+ICBO且令ICEO=(1+)ICBO（穿透電流）3.電流分配關系4.1.2放大狀態下BJT的工作原理第13頁/共34頁4.三極管的三種組態共集電極接法，集電極作為公共電極，用CC表示;共基極接法，基極作為公共電極，用CB表示。共發射極接法，發射極作為公共電極，用CE表示；BJT的三種組態4.1.2放大狀態下BJT的工作原理第14頁/共34頁RLecb1k

共基極放大電路5.放大作用若vI=20mV則電壓放大倍數VEEVCCVEBIBIEIC+-vI+vEBvO+-+iC+iE+iBiE=-1mA，iC=iE

=-0.98mA，vO=-iC?

RL

=0.98V，=0.98？動態輸入電阻太小，怎么辦？第15頁/共34頁+-bceRL1kVBBVCCVBEIBIEIC+-vI+vBEvO+-+iC+iE+iB5.放大作用共射極放大電路外部條件發射結正偏？極電結反偏？VBC=VBE-VCE<0?即VBE<VCEvI=20mV

設若則iB=20uA=0.98使vO=-iC?

RL=-0.98V，第16頁/共34頁

綜上所述，三極管的放大作用，主要是依靠它的發射極電流能夠通過基區傳輸，然后到達集電極而實現的。實現這一傳輸過程的兩個條件是：（1）內部條件：發射區雜質濃度遠大于基區雜質濃度，且基區很薄。（2）外部條件：發射結正向偏置，集電結反向偏置。三極管的放大作用是由電流控制的。4.1.2放大狀態下BJT的工作原理第17頁/共34頁4.1BJT1.既然BJT具有兩個PN結，可否用兩個二極管相聯以構成一只BJT，試說明其理由。？思考題2.能否將BJT的e、c兩個電極交換使用，為什么？3.為什么說BJT是電流控制器件？end第18頁/共34頁VCE1VIB(A)VBE(V)204060800.40.8VCE=0VVCE=0.5V

iB=f(vBE)

vCE=const1.輸入特性曲線4.1.3

BJT的V－I特性曲線（以共射極放大電路為例）當vCE=0V時，相當于發射結的正向伏安特性曲線。當vCE≥1V時，vCB=vCE-vBE>0，集電結已進入反偏狀態，開始收集電子，基區復合減少，同樣的vBE下IB減小，特性曲線右移。

第19頁/共34頁輸入特性曲線的三個部分①死區

②非線性區③線性區

1.輸入特性曲線導通壓降：硅管VBE0.6~0.7V,鍺管VBE0.2~0.3V。

死區電壓，硅管0.5V，鍺管0.1V。4.1.3

BJT的V－I特性曲線第20頁/共34頁二、輸出特性IC(mA)1234VCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此區域滿足IC=IB稱為線性區（放大區）當VCE大于一定的數值，IC只與IB有關，IC=IB。iC=f(vCE)

iB=const4.1.3

BJT的V－I特性曲線第21頁/共34頁IC(mA)1234VCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此區域中VCEVBE,集電結正偏，IB>IC，VCE<0.7V稱為飽和區。二、輸出特性4.1.3

BJT的V－I特性曲線第22頁/共34頁IC(mA)1234VCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此區域中:IB=0,IC=ICEO,VBE<死區電壓，稱為截止區。二、輸出特性4.1.3

BJT的V－I特性曲線第23頁/共34頁輸出特性曲線的三個區域:飽和區：iC明顯受vCE控制的區域，該區域內，一般vCE＜0.7V(硅管)IB>IC

。此時，發射結正偏，集電結正偏或反偏電壓很小。截止區：iC接近零的區域，相當iB=0的曲線的下方。此時，vBE小于死區電壓。放大區：iC平行于vCE軸的區域，曲線基本平行等距。此時，發射結正偏，集電結反偏。IC=IB,且

iC=

iB二、輸出特性4.1.3

BJT的V－I特性曲線第24頁/共34頁4.1.4BJT的主要參數1.電流放大系數(2)共發射極交流電流放大系數(1)共發射極直流電流放大系數(3)共基極直流電流放大系數(4)共基射極交流電流放大系數α2.極間反向電流(1)集電極基極間反向飽和電流ICBO

(2)集電極發射極間的反向飽和電流ICEO3.極限參數(1)集電極最大允許電流ICM(2)集電極最大允許功率損耗PCM(3)反向擊穿電壓第25頁/共34頁(1)共發射極直流電流放大系數

=（IC－ICEO）/IB≈IC/IBvCE=const1.電流放大系數4.1.4BJT的主要參數(2)共發射極交流電流放大系數

=IC/IBvCE=const第26頁/共34頁(3)共基極直流電流放大系數

=（IC－ICBO）/IE≈IC/IE

(4)共基極交流電流放大系數α

α=IC/IEvCB=const

當ICBO和ICEO很小時，≈、≈，可以不加區分。1.電流放大系數4.1.4BJT的主要參數第27頁/共34頁

2.極間反向電流 (1)集電極基極間反向飽和電流ICBO

發射極開路時，集電結的反向飽和電流。

4.1.4BJT的主要參數第28頁/共34頁BECNNPICBOICEO=

IBE+ICBO

=(1+)ICBOIBEIBEICBO進入N區，形成IBE。根據放大關系，由于IBE的存在，必有電流IBE。集電結反偏有ICBOICEO受溫度影響很大，當溫度上升時，ICEO增加很快，所以IC也相應增加。三極管的溫度特性較差。

(2)集電極發射極間的反向飽和電流ICEO

2.極間反向電流4.1.4BJT的主要參數第29頁/共34頁(1)集電極最大允許電流ICM(2)集電極最大允許功率損耗PCM

PCM=ICVCE

3.極限參數4.1.4BJT的主要參數(3)反向擊穿電壓

V(BR)CBO——發射極開路時的集電結反向擊穿電壓。V(BR)EBO——集電極開路時發射結的反向擊穿電壓。

V(BR)CEO——基極開路時集電極和發射極間的擊穿電壓。幾個