晶體管及其小信號放大ppt課件

1、 晶體管及其小信號放大晶體管及其小信號放大(1)(1) 晶體管是電子線路的中心單元：分立電路集成電路模擬電路數(shù)字電路雙極型單極型小信號放大大信號放大開關(guān)1 雙極型晶體管雙極型晶體管BJT 1.1 根本構(gòu)造根本構(gòu)造BECNNP基極基極發(fā)射極發(fā)射極集電極集電極NPN型型PNPBCEPNP型型發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)集電結(jié)集電結(jié)集電區(qū)集電區(qū)基區(qū)基區(qū)發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)BECNNP基區(qū)：較基區(qū)：較薄，摻雜薄，摻雜濃度低濃度低集電區(qū)：集電區(qū)：面積較大面積較大發(fā)射區(qū)：摻發(fā)射區(qū)：摻雜濃度較高雜濃度較高制造工藝上的特點制造工藝上的特點電路電路符號符號 兩種類型的三極管兩種類型的三極管 1.2 BJT的電流分配與放大原的電流分配與

2、放大原理理 三極管的放大作用是在一定的外部條件控制下，三極管的放大作用是在一定的外部條件控制下，經(jīng)過載流子傳輸表達出來的。經(jīng)過載流子傳輸表達出來的。 1任務(wù)在放大形狀的外部條件：任務(wù)在放大形狀的外部條件： 發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入載流子；發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入載流子；基區(qū)傳輸和控制載流子；基區(qū)傳輸和控制載流子；集電區(qū)搜集載流子集電區(qū)搜集載流子內(nèi)部載流子的傳輸過程內(nèi)部載流子的傳輸過程 以以NPNNPN為例為例 ICBO 反向飽和電流反向飽和電流 1IE= IEN+ IEP 且有且有IENIEP IEN=ICN+ IBN 且有且有IEN IBN ，ICNIBN 2

3、IC=ICN+ ICBO 3IB=IEP+ IBNICBO4IE=IEP+IEN=IEP+ICN+IBN =(ICN+ICBO)+(IBN+IEPICBO) 5IE =IC+IB2 2 電流分配關(guān)系式電流分配關(guān)系式BECIBIEICNPN型三極管型三極管BECIBIEICPNP型三極管型三極管3 3 三極管的電流放大系數(shù)三極管的電流放大系數(shù)直流放大系數(shù)直流放大系數(shù) / 交流放大系數(shù)交流放大系數(shù)不同端口間的放大系數(shù)不同端口間的放大系數(shù)iE=IE+IEiC=IC+ ICiB=IB+ IB ECENCNIIII/(1) 直流電流放大系數(shù)直流電流放大系數(shù) 只與管子的構(gòu)造尺寸和摻雜濃度有關(guān)，與外只與管子

4、的構(gòu)造尺寸和摻雜濃度有關(guān)，與外加電壓無關(guān)。普通加電壓無關(guān)。普通 = 0.90 0.995 共基極直流電流放大系數(shù)共基極直流電流放大系數(shù)1(2) 直流電流放大系數(shù)直流電流放大系數(shù) 共射極直流電流放大系數(shù)共射極直流電流放大系數(shù)令令BCEOBCBOBIIIIII)1 (CBII)1 (EBCIICBOII)1 (CEO基極開路，集到發(fā)基極開路，集到發(fā)的穿透電流的穿透電流CBOECBOENCBOCNCIIIIIIICBOBCCIIII)(11CBOBCIIIECII在放大區(qū)的相當大的范圍內(nèi)BCII因 1, 所以 1(3) 交流電流放大系數(shù)交流電流放大系數(shù)CBOECIIIECCBOEECBOECIIII

5、IIii)(ECIIECII三種組態(tài)三種組態(tài)共發(fā)射極接法、共基極接法、共集電極接法共發(fā)射極接法、共基極接法、共集電極接法 1.2 晶體管的共射極特性曲晶體管的共射極特性曲線線+-bce共射極放大電路VBBVCCUBEICIB+-UCE IB=f(UBE) UCE=const1. 輸入特性曲線輸入特性曲線UCE 1VIB(A)UBE(V)204060800.40.8任務(wù)壓降：任務(wù)壓降： 硅管硅管UBE0.60.7V,鍺管鍺管UBE0.20.3V。UCE=0VUCE =0.5V 死區(qū)電死區(qū)電壓，硅管壓，硅管0.5V，鍺，鍺管管0.2V。2、輸出特性曲線、輸出特性曲線IC(mA )1234UCE(V

6、)36912IB=020A40A60A80A100A此區(qū)域此區(qū)域滿足滿足IC=IB稱為線稱為線性區(qū)性區(qū)放大放大區(qū)。區(qū)。當當UCE大于大于一定的數(shù)值一定的數(shù)值時，時，IC只與只與IB有關(guān)，有關(guān)，IC=IB。IC=f(UCE) IB=constIC(mA )1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此區(qū)域中此區(qū)域中UCEUBE,集電集電結(jié)正偏，結(jié)正偏，IBIC，UCE0.3V稱為稱為飽和區(qū)。飽和區(qū)。IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此區(qū)域中此區(qū)域中 : IB=0,IC=ICEO,UBEIC，UCE0.3V (3) 截止區(qū)

7、：截止區(qū)： UBE 死區(qū)電壓，死區(qū)電壓， IB=0 ， IC=ICEO 0 例1：試判別三極管的任務(wù)形狀例2：用數(shù)字電壓表測得放大電路中晶體管的各極電位，試判別晶體管的類型為NPN型還是PNP型，硅管還是鍺管，分別標上B、E、C。例例3： =50， USC =12V， RB =70k， RC =6k 當當USB = -2V，2V，5V時，時，晶體管的靜態(tài)任務(wù)點晶體管的靜態(tài)任務(wù)點Q位位于哪個區(qū)？于哪個區(qū)？當當USB =-2V時：時：ICUCEIBUSCRBUSBCBERCUBEmA2612maxCSCCRUIIB=0 ， IC=0IC最大飽和電流：最大飽和電流：Q位于截止區(qū)位于截止區(qū) 例：例：

8、=50， USC =12V， RB =70k， RC =6k 當當USB = -2V，2V，5V時，時，晶體管的靜態(tài)任務(wù)點晶體管的靜態(tài)任務(wù)點Q位位于哪個區(qū)？于哪個區(qū)？IC Icmax(=2 mA)， Q位于飽和區(qū)。位于飽和區(qū)。(實踐上，此時實踐上，此時IC和和IB 已不是已不是的關(guān)系的關(guān)系mA061070705.RUUIBBESBB5mA03mA061050.IIBC1. 電流放大倍數(shù)電流放大倍數(shù)和和 _ 1.3 晶體管的主要參數(shù)晶體管的主要參數(shù)2.集集-基極反向截止電流基極反向截止電流ICBOICEO= IB+ICBO3. 集集-射極反向截止電流射極反向截止電流ICEO4.集電極最大電流集電

9、極最大電流ICM集電極電流集電極電流ICIC上升會導(dǎo)致三極管的上升會導(dǎo)致三極管的值的下值的下降，當降，當值下降到正常值的三分之二時的集值下降到正常值的三分之二時的集電極電流即為電極電流即為ICMICM。5.反向擊穿電壓反向擊穿電壓 1U(BR)CBO發(fā)射極開路時的集電結(jié)擊穿電發(fā)射極開路時的集電結(jié)擊穿電壓壓 2U(BR) EBO集電極開路時發(fā)射結(jié)的擊穿電壓3U(BR)CEO基極開路時集電極和發(fā)射極間的 擊穿電壓 幾個擊穿電壓在大小上有如下關(guān)系 U(BR)CBOU(BR)CESU(BR)CEOU(BR) EBO6. 集電極最大允許功耗集電極最大允許功耗PCM 集電極電流集電極電流IC 流過三極管，

10、流過三極管， 所發(fā)出的焦耳所發(fā)出的焦耳 熱為：熱為：PC =ICUCE 必定導(dǎo)致結(jié)溫必定導(dǎo)致結(jié)溫 上升，所以上升，所以PC 有限制。有限制。PCPCMICUCEICUCE=PCMICMU(BR)CEO平安任務(wù)區(qū)平安任務(wù)區(qū) 由由PCM、 ICM和和V(BR)CEO在輸出特在輸出特性曲線上可以確定過損耗區(qū)、過電流區(qū)和性曲線上可以確定過損耗區(qū)、過電流區(qū)和擊穿區(qū)。擊穿區(qū)。 1.4 晶體管的溫度特性晶體管的溫度特性1 對對UBE的影響的影響 溫度每升高溫度每升高1C， UBE減小減小22.5mv2 對對ICBO的影響的影響 溫度每升高溫度每升高10C， ICBO增大一倍增大一倍3 對對 的影響的影響 溫度每升高溫度每升高1C， 增大增大0.51 最終使最終使IC隨溫度升高而增大隨溫度升高而增大 國家規(guī)范對半導(dǎo)體晶體管的命名如下國家規(guī)范對半導(dǎo)體晶體管的命名如下: :3 D G 110 B3 D G 110 B 第二位：A鍺PNP管、B鍺NPN管、 C硅PNP管、D硅NP