电子技术模拟部分第四节半导体三极管.ppt

半导体三极管的结构示意图如图所示它有两种类半导体三极管的结构示意图如图所示它有两种类型型:NPN型型和和PNP型型两种类型的三极管两种类型的三极管发射结发射结(Je) 集电结集电结(Jc) 基极基极，，用用B或或b表示（表示（Base）） 发射极，用E或e表示（Emitter）；集电极集电极，，用用C或或c表示（表示（Collector） 发射区发射区集电区集电区基区基区三极管符号三极管符号第四节第四节 半导体三极管半导体三极管一、三极管的结构与符号一、三极管的结构与符号 结构特点：结构特点：• 发射区的掺杂浓度最高；发射区的掺杂浓度最高；• 集电区掺杂浓度低于发射区，且面积大；集电区掺杂浓度低于发射区，且面积大；• 基区很薄，一般在几个微米至几十个微米，且基区很薄，一般在几个微米至几十个微米，且掺杂浓度最低掺杂浓度最低管芯结构剖面图管芯结构剖面图二、三极管的电流放大作用二、三极管的电流放大作用1、电流放大的原因、电流放大的原因 三极管的放大作用在一定的外部条件控制下，通过载流子传输体现出来三极管的放大作用在一定的外部条件控制下，通过载流子传输体现出来内部条件：内部结构上的特点内部条件：内部结构上的特点外部条件：发射结正向偏置，集电结反向偏置外部条件：发射结正向偏置，集电结反向偏置2. 内部载流子的传输过程内部载流子的传输过程发射区：发射载流子发射区：发射载流子集电区：收集载流子集电区：收集载流子基区：传送和控制基区：传送和控制 载流子载流子 （以（以NPN为例）为例） 载流子为自由电子载流子为自由电子3、实际偏置电路、实际偏置电路IcIEIBRBEBECRCNNP一般参数一般参数EC > EBRB > RC三极管的电流分配关系： IE = IB + IC 而且而且 IC 》》IB ，， △△IC 》》△△IB IC =   IB ；； IE =(1+  ) IB ；； iC =   iB ；； iE = (1+  ) iB ；；三极管的交流放大系数： =△IC /△IB 三极管的直流放大系数： =IC /IB 三、三极管的特性曲线三、三极管的特性曲线 极间电压和各极电流之间的关系； 包括输入特性和输出特性两组； BCIBRBEBECRCIcIEE输入回路： EB 、 RB 、B、E；输出回路： EC 、 RC 、C、E；共射射电路UCEUBEV1、输入特性、输入特性IB = f（（ UBE ））| UCE = 常数常数2、输出特性、输出特性IC = f（（ UCE ））| IB = 常数常数从输出特性曲线上，将三极管划分为三个工作区： 截止区、放大区、饱和区截止区、放大区、饱和区；输入特性曲线（（UCE =1V））UBE(v)IB (uA）UCE   10.2 0.4 0.6 0.8截止区截止区（1）截止区截止区 UBE小于死区电压（或发射结反偏） IB =0；IC = ICEO （穿透电流）；（2）放大区放大区 发射结正偏，集电结反偏： IC 与 UCE 几乎无关； IC 大小大小IB控制控制； △IC 》△IB 定义定义   = △△IC /△△IB = IC /IB ）） UBE ：硅0.7v ; 锗0.3v（3）饱和区饱和区 UBE >UCE （集电结正偏）： 集电极饱和电流 ICS <   IB ； IC 大小不再受大小不再受IB控制控制； ICS = （ EC - UCES ）/ RC ； ICS =   IBSUBCIBRBEBECRCIcIEEUCEUBEV四、主要参数四、主要参数1、交流放大倍数与支流放大倍数2、 ICBO 集电极-基极反向饱和电流： 受温度影响较大，是影响管子工作特性的主要因素；3、 ICEO 穿透电流： 受温度影响较大，是影响管子工作特性的主要因素；4、几个极限参数： ICM：集电极最大电流； UCEO： 集-射反向击穿电压； PCM ：集电极最大允许功耗；五、温度对参数的影响五、温度对参数的影响1、对ICEO和ICBO的影响；2、  ：温度升高：温度升高1℃，，  值增大值增大0.5%~1%;3、、对UBE的影响：温度升高温度升高1℃，， UBE 约下降约下降2~2.5mv;4、、温度升高，温度升高， IC值增大值增大; 第五节第五节 基本放大电路基本放大电路一、放大器的一般概念一、放大器的一般概念电压放大器功率放大器直流电源话筒扬声器晶体管放大器AUUOUi=电压放大 器+-RSUSUiUoRL1122AUUOUi=电压放大倍数电压放大倍数电压放大器的基本要求电压放大器的基本要求： 具有足够高的电压放大倍数，尽可能小的失真具有足够高的电压放大倍数，尽可能小的失真。

1、例子、例子：：2、电压放大器、电压放大器 AU UiUo电压放大器框图二、放大器的组成二、放大器的组成放大电路说明放大电路说明： 1、必须保证三极管处于放大状态：发射结正偏，集电结反偏； 2、耦合电容：隔直通交，交流耦合；C1 +RBEBECRCIEUi+ C2UoRL（1）VC1 +RBECRCIEUi+ C2UoRL（2）VC1 +RB+UCCRCIEUi+ C2RL（3）放大电路的电位图VUo三、静态分析（三、静态分析（ ui = 0 , 各部分电压、电流均为直流各部分电压、电流均为直流)1、输入回路、输入回路（（1）） UBE = 0.7V(硅管) ; 0.3(锗管)RCIEV+UCCRBICIBUCEUBEUCC - UBE（2） IB = RBUCC RB≈2、输出回路、输出回路（1） IC ≈  IB 或 (IC =  IB )（（2）） UCE = UCC - IC RC静态工作点静态工作点：静态工作状态时IB 、、IC 和和 UCE 的数值注意事项：静态分析时各个电量的书写方法 必须用大写字母和大写下标大写字母和大写下标表示。

Vi=0四、动态分析（四、动态分析（ ui ≠ 0)C1 +RB+UCCRCIEUi+ C2RLVUo1、输入端、输入端（1） uBE = UBE + ui ；（2） iB = IB + ib = IB + ibmsinwt ;2、输出端、输出端（1） iC = IC + ic = IC + icmsinwt （（2）） uCE = UCE + uce UCE = UCC - ICRC uce = - icRC = IcmRCsinwt = Ucemsin(wt-180o)（3）uo = uce = Ucemsin(wt-180o)；ui=Umsin t五、波形失真与静态工作点的关系五、波形失真与静态工作点的关系1、截止失真、截止失真 ( IB太小太小 )ui=Umsin t（1）失真原因 RB很大，使得静态工作点太低，位于三极管截止区；（2）避免措施 设法提高管子的静态工作点，如减小RBC1 +RB+UCCRCIEUi+ C2RL（3）放大电路的电位图VUo2、饱和失真、饱和失真 （（IB太大，接近太大，接近ICS）） ui=Umsin tIcs（1）失真原因 RB太小，使得静态工作点过高，( IB太大)，位于或靠近三极管饱和区使得 IC = ICES ；（2）避免措施 设法降低管子的静态工作点，如增加RB。

六、静态工作点的稳定六、静态工作点的稳定 当环境条件如温度等变化时，无法维持合适的静态工作点可以很好的稳定静态工作点1、使I1 》IB ，则UB基本稳定2、使UB 》UBE ，则IC、IB基本稳定C1 +RB+UCCRCIEUi+ C2RLVUo固定偏置放大电路C1 +RB1+UCCRCUi+ C2RLVUoIECE+RERB2IBICI1分压式偏置放大电路CE为交流旁路电容UB温度温度 IC IERE UBE IC IB 电路稳定静态工作点的过程（反馈）（反馈）RE越大，稳定性越好；但RE不能太大，否则管子饱和一般选取方法：一般选取方法：I1=（5~10） IB (硅管)I1=（10~20） IB (锗管)UB=（3~5）V (硅管)UB=（1~3）V (锗管)C1 +RB1+UCCRCUi+ C2RLVUoIECE+RERB2IBICI1UB。