電子技術第一章晶體管

1、1.31.3雙極型晶體管雙極型晶體管 在雙極型晶體管（在雙極型晶體管（BJT）中，帶正電的空穴和帶負電的）中，帶正電的空穴和帶負電的電子均參與導電，故稱半導體三極管、晶體管，或簡稱為三電子均參與導電，故稱半導體三極管、晶體管，或簡稱為三極管。極管。三極管的外形如下圖所示。三極管的外形如下圖所示。三極管有兩種類型：三極管有兩種類型：NPN 和和 PNP 型。型。主要以主要以 NPN 型為例進行討論。型為例進行討論。1半導體三極管圖片半導體三極管圖片21.3.1 1.3.1 晶體管的結構及符號晶體管的結構及符號 根據(jù)結構不同，根據(jù)結構不同，BJTBJT可分成兩種類型：可分成兩種類型：NPNNPN型

2、和型和PNPPNP型。型。 結構上可分成：結構上可分成：三個區(qū)域：基區(qū)、發(fā)三個區(qū)域：基區(qū)、發(fā)射區(qū)、集電區(qū)。射區(qū)、集電區(qū)。三個電極：從三個區(qū)三個電極：從三個區(qū)各自接出的一根引線就各自接出的一根引線就是是BJTBJT的三個電極，它們的三個電極，它們分別叫做發(fā)射極分別叫做發(fā)射極e e、基極、基極b b和集電極和集電極c c。兩個兩個PNPN結：發(fā)射結、結：發(fā)射結、集電結集電結。 3三極管結構示意圖和符號三極管結構示意圖和符號( (a) )NPN 型型ecb符號符號集電區(qū)集電區(qū)集電結集電結（Jc）基區(qū)基區(qū)發(fā)射結發(fā)射結（Je）發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)集電極集電極 c基極基極 b發(fā)射極發(fā)射極 eNNP 三區(qū)：三區(qū)：

3、三極：三極：兩結兩結:4集電區(qū)集電區(qū)集電結（集電結（Jc）基區(qū)基區(qū)發(fā)射結發(fā)射結Je發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)集電極集電極 c發(fā)射極發(fā)射極 e基極基極 bcbe符號符號NNPPN三極管結構示意圖和符號三極管結構示意圖和符號( (b) )PNP 型型51.3.21.3.2晶體管的電流放大作用晶體管的電流放大作用以以 NPN 型三極管為例討論型三極管為例討論三極管中的兩個三極管中的兩個 PN 結結cNNPebbec表面看表面看三極管若實三極管若實現(xiàn)放大，必須從現(xiàn)放大，必須從三極管內部結構三極管內部結構和和外部所加電源外部所加電源的極性的極性來保證。來保證。不具備不具備放大作用放大作用6三極管內部結構要求：三極管內

4、部結構要求：NNPebcN N NP P P1. 發(fā)射區(qū)高摻雜。發(fā)射區(qū)高摻雜。2. 基區(qū)做得很薄基區(qū)做得很薄。通常只有。通常只有幾微米到幾十微米，而且?guī)孜⒚椎綆资⒚祝覔诫s較摻雜較少少。三極管放大的外部條件三極管放大的外部條件：外加電源的極性應使：外加電源的極性應使發(fā)發(fā)射結處于正向偏置射結處于正向偏置狀態(tài)，而狀態(tài)，而集電結處于反向偏置集電結處于反向偏置狀態(tài)。狀態(tài)。3. 集電結面積大。集電結面積大。71. 內部載流子的傳輸過程內部載流子的傳輸過程發(fā)射區(qū)：發(fā)射載流子發(fā)射區(qū)：發(fā)射載流子集電區(qū)：收集載流子集電區(qū)：收集載流子基區(qū)：傳送和控制載流子基區(qū)：傳送和控制載流子 （以（以NPNNPN為例）為例

5、） IC= ICN+ ICBOIE=IB+ IC放大狀態(tài)下放大狀態(tài)下BJTBJT中載流子的傳輸過程中載流子的傳輸過程2. 電流分配關系電流分配關系發(fā)射極注入電流發(fā)射極注入電流傳輸?shù)郊姌O的電流傳輸?shù)郊姌O的電流設設 ECN II即根據(jù)傳輸過程可知根據(jù)傳輸過程可知 IC= ICN+ ICBO通常通常 IC ICBOECII 則有則有 為電流放大系數(shù)。它只為電流放大系數(shù)。它只與管子的結構尺寸和摻雜濃度與管子的結構尺寸和摻雜濃度有關，與外加電壓無關。一般有關，與外加電壓無關。一般 = 0.9 0.99 。IE=IB+ IC放大狀態(tài)下放大狀態(tài)下BJTBJT中載流子的傳輸過程中載流子的傳輸過程 1 又設

6、又設BCEOCIII 則則 是另一個電流放大系數(shù)。同樣，它也只與管是另一個電流放大系數(shù)。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。子的結構尺寸和摻雜濃度有關，與外加電壓無關。一般一般 1 。根據(jù)根據(jù)IE=IB+ IC IC= ICN+ ICBOECN II且令且令BCCEOCIIII 時，時，當當ICEO= (1+ ) ICBO（穿透電流）（穿透電流）2. 電流分配關系電流分配關系BECNNPVBBRBVCCIE基區(qū)空穴基區(qū)空穴向發(fā)射區(qū)向發(fā)射區(qū)的擴散可的擴散可忽略。忽略。IB進入進入P區(qū)的電子少部區(qū)的電子少部分與基區(qū)的空穴復分與基區(qū)的空穴復合，合，復合掉的空穴復合掉的空穴由由

7、 V VBB BB 補充，補充，形成形成電流電流IB （特?。ㄌ匦?；多；多數(shù)擴散到集電結。數(shù)擴散到集電結。發(fā)射結正發(fā)射結正偏，發(fā)射偏，發(fā)射區(qū)電子不區(qū)電子不斷向基區(qū)斷向基區(qū)擴散，形擴散，形成發(fā)射極成發(fā)射極電流電流IE。電流放大原理電流放大原理共發(fā)射極接法共發(fā)射極接法:發(fā)射結發(fā)射結Je0; 集電結集電結Jc0IB11BECNNPVBBRBECIE集電結反偏，有集電結反偏，有少子形成的反向少子形成的反向電流電流ICBO(可略可略)。ICBOICIBIC從基區(qū)擴散從基區(qū)擴散來的電子來的電子在在集電結反偏集電結反偏作用下作用下，漂，漂移進入集電移進入集電區(qū)而被收集，區(qū)而被收集，形成形成IC。由。由外接

8、電源外接電源 VCC 維持。維持。一、載流子傳輸過程一、載流子傳輸過程; ; 發(fā)射、復合、收集發(fā)射、復合、收集IB12三個極的電流之間滿足結點電流定律三個極的電流之間滿足結點電流定律KCLKCL，即，即IE = IC + IB2.三極管的電流分配關系三極管的電流分配關系其中，共射其中，共射直流直流電流放大系數(shù)：電流放大系數(shù)：共射直流電流放大系數(shù)共射直流電流放大系數(shù) 近似等于近似等于 IC 與與 IB 之比。之比。 一般一般 值約為幾十值約為幾十 幾百。幾百。13BECIBIEICNPN型三極管型三極管BECIBIEICPNP型三極管型三極管三極管的電流分配關系三極管的電流分配關系14三極管的電

9、流分配關系三極管的電流分配關系一組三極管電流關系典型數(shù)據(jù)一組三極管電流關系典型數(shù)據(jù)IB/mA 0.001 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05IC/mA 0.001 0.01 0.56 1.14 1.74 2.33 2.91 IE/mA 0 0.01 0.57 1.16 1.77 2.37 2.961. 任何一列電流關系符合任何一列電流關系符合 IE = IC + IB，IB IC0NNPVBB RB VCCRC b.集電結加反向電壓集電結加反向電壓(反向偏置反向偏置):Ubc019輸出輸出回路回路輸入輸入回路回路+UCE 1.3.31.3.3 晶體管的共射組態(tài)特性曲線晶體管的

10、共射組態(tài)特性曲線特性曲線是選用三極管的主要依據(jù)，從半導體器件手冊可查得特性曲線是選用三極管的主要依據(jù)，從半導體器件手冊可查得。IBUCE三極管共射特性曲線測試電路三極管共射特性曲線測試電路ICVCCRbVBBcebRcV V A mA 輸入特性：輸入特性：輸出特性：輸出特性：常數(shù)常數(shù) B)(CECIUfI常數(shù)常數(shù) CE)(BEBUUfI+UCE +UCE IBIBIBUBE這里，這里，b表示輸入電極，表示輸入電極，c表示表示輸出電極，輸出電極，e表示公共電極。表示公共電極。IB是輸入電流，是輸入電流，UBE是是輸入電壓輸入電壓，加在，加在b、e兩電極之間。兩電極之間。 IC是輸出電流，是輸出電

11、流，UCE是是輸出電壓輸出電壓，從，從c、e 兩電極取出。兩電極取出。20輸入特性輸入特性UCE 1VIB( A)UBE(V)204060800.40.8工作壓降：工作壓降： 硅管硅管UBE 0.7V,鍺管鍺管UBE 0.2V。UCE=0VUCE =0.5V 死區(qū)電壓死區(qū)電壓:硅管硅管0.5V，鍺管鍺管0.1V。思考：思考：UBE一定時，一定時，IB隨隨UCE 增加而減小，曲線右移，為什么增加而減小，曲線右移，為什么?UCE=0時，時，C結不通，隨結不通，隨UCE有利于電子進入有利于電子進入C區(qū)被收集，減弱區(qū)被收集，減弱P區(qū)復合，區(qū)復合，IB減減小，曲線右移。小，曲線右移。21二、二、輸出特性

12、輸出特性IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A觀觀:IB=40A曲線曲線上升段：上升段：UCEIC）平坦段平坦段:（UCE，IC基本不變）只有基本不變）只有IB控制控制IC對所有曲線而言，當對所有曲線而言，當UCE大于一定常數(shù)大于一定常數(shù)(0.3V)后，曲線平行等距。后，曲線平行等距。為常數(shù)，為常數(shù)， IC= IB常數(shù)常數(shù) B)(CECIUfI當當UCE為定值時，為定值時， IC= IB， IC隨隨IB正正比例增加？（在放比例增加？（在放大區(qū)）大區(qū)）22IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A1

13、00 AUBE 死區(qū)電死區(qū)電壓，稱截止區(qū)。壓，稱截止區(qū)。此區(qū)域中此區(qū)域中 : IB=0,IC=ICEO,硅管約等于硅管約等于 1 1 A A，鍺管約為，鍺管約為幾十幾十 到幾百到幾百 A A分區(qū)討論分區(qū)討論: 1.截止區(qū)截止區(qū)可靠截止，可靠截止，B極接極接“-”，UBE0時，時，Je、Jc兩結反兩結反均反偏均反偏。失去失去了放大能力：了放大能力：IC IB放大原則是什么？放大原則是什么？232.放大區(qū)放大區(qū)IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A發(fā)射結正偏發(fā)射結正偏 集電結反偏集電結反偏此區(qū)域滿足此區(qū)域滿足IC= IB稱為稱為線性區(qū)（放線性

14、區(qū)（放大區(qū)）。大區(qū)）。當當UCE大于一定大于一定的數(shù)值時，的數(shù)值時，IC只只與與IB有關，有關，IC= IB。24IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A特點特點:UCE特小特?。║CE 0.3V） 域中域中UCE UBE Jc、Je均正偏均正偏 IBIC失去放大能力失去放大能力稱為飽和區(qū)稱為飽和區(qū)3.3.飽和區(qū)飽和區(qū)25輸出特性三個區(qū)域的特點輸出特性三個區(qū)域的特點: :(1) 放大區(qū)：發(fā)射結正偏（放大區(qū)：發(fā)射結正偏（Je0,即即UBE=UB-UE0），）， 集電結反偏集電結反偏（Jc0,即即UBC=UB-UC0），）， 有：有： IC=

15、IB , 且且 IC = IB(2) 飽和區(qū)：飽和區(qū)： UCE特?。ㄌ匦。║CE 0.3V） （飽和壓降（飽和壓降UCES 0.3V) 發(fā)射結正偏發(fā)射結正偏（Je0 ）， 集電結正偏集電結正偏（Jc0 ）。 即：即：UCE UBE ， IC IB(3) 截止區(qū)：兩結均反偏截止區(qū)：兩結均反偏（Je0 ； Jc0 ）， UBE0集電結集電結Jc030三極管工作情況總結三極管工作情況總結(記錄記錄)狀狀態(tài)態(tài)發(fā)發(fā)射射結結集集電電結結IC截止反偏或零偏反偏0放大正偏反偏 IB飽和正偏正偏0集電結集電結Jc0321. 共射電流放大系數(shù)共射電流放大系數(shù) 2. 共射直流電流放大系數(shù)共射直流電流放大系數(shù)忽略穿透

16、電流忽略穿透電流 ICEO 時，時，3. 共基電流放大系數(shù)共基電流放大系數(shù) 4. 共基直流電流放大系數(shù)共基直流電流放大系數(shù)忽略反向飽和電流忽略反向飽和電流 ICBO 時，時， 和和 這兩個參數(shù)不是獨立的，而是互相聯(lián)系，關系為：這兩個參數(shù)不是獨立的，而是互相聯(lián)系，關系為：33二、反向飽和電流二、反向飽和電流1. 集電極和基極之間的反向飽和電流集電極和基極之間的反向飽和電流 ICBO2.集電極和發(fā)射極之間的反向飽和電流集電極和發(fā)射極之間的反向飽和電流 ICEO( (a) )ICBO測量電測量電路路( (b) )ICEO測量電測量電路路ICBOceb AICEO Aceb 小功率鍺管小功率鍺管 IC

17、BO 約為幾微約為幾微安；硅管的安；硅管的 ICBO 小，有的為納小，有的為納安數(shù)量級。安數(shù)量級。當當 b 開路時，開路時， c 和和 e 之間的電流。之間的電流。值愈大，則該管的值愈大，則該管的 ICEO 也愈大也愈大。34三、三、 極限參數(shù)極限參數(shù)1. 集電極最大允許電流集電極最大允許電流 ICM 當當 IC 過大時，三極管的過大時，三極管的 值要減小。在值要減小。在 IC = ICM 時，時， 值下降到額定值的三分之二。值下降到額定值的三分之二。2. 集電極最大允許耗散功率集電極最大允許耗散功率 PCM過過損損耗耗區(qū)區(qū)安安全全 工工 作作 區(qū)區(qū) 將將 IC 與與 UCE 乘積等于乘積等于

18、規(guī)定的規(guī)定的 PCM 值各點連接起值各點連接起來，可得一條雙曲線。來，可得一條雙曲線。ICUCE PCM 為過損耗區(qū)為過損耗區(qū)ICUCEOPCM = ICUCE安安全全 工工 作作 區(qū)區(qū)安安全全 工工 作作 區(qū)區(qū)過過損損耗耗區(qū)區(qū)過過損損耗耗區(qū)區(qū)353. 極間反向擊穿電壓極間反向擊穿電壓外加在三極管各電極之間的最大允許反向電壓。外加在三極管各電極之間的最大允許反向電壓。U(BR)CEO：基極開路：基極開路時，集電極和發(fā)射極之間時，集電極和發(fā)射極之間的反向擊穿電壓。的反向擊穿電壓。U(BR)CBO：發(fā)射極開：發(fā)射極開路時，集電極和基極之間路時，集電極和基極之間的反向擊穿電壓。的反向擊穿電壓。安全工

19、作區(qū)安全工作區(qū)同時要受同時要受 PCM、ICM 和和U(BR)CEO限制。限制。過過電電壓壓ICU(BR)CEOUCEO過過損損耗耗區(qū)區(qū)安安全全 工工 作作 區(qū)區(qū)ICM過流區(qū)過流區(qū)三極管的安全工作區(qū)三極管的安全工作區(qū)36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，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 必定導致結溫必定導致結溫 上升，所以上升，所以PC 有限制。有限制。PC PCMICUCEICUCE=PCMICMU(BR)CEO安全工作區(qū)安全工作區(qū)37練習：某晶體管的輸出特性曲線如圖所示，其集電極最大練習：某晶體管的輸出特

20、性曲線如圖所示，其集電極最大耗散功率耗散功率P PCMCM200mW200mW，試畫出它的過損耗區(qū)。，試畫出它的過損耗區(qū)。解：根據(jù)解：根據(jù)PCMICUCE=200mW可得：可得： UCE (V)40302010IC（mA）56.671020將各點連接成曲線，即為臨界過損耗線將各點連接成曲線，即為臨界過損耗線. (AND）38例：例：晶體管導通時晶體管導通時UBE0.7V， =50=50， V VCC CC =12V=12V， R RB B =70k=70k ， R RC C =6k=6k 當當V VBB BB = -2V= -2V，2V2V，5V5V時，時，晶體管的靜態(tài)工作點晶體管的靜態(tài)工作點

21、Q位位于哪個區(qū)？于哪個區(qū)？V VBB BB =-2V=-2V， I IB B=0 =0 ， I IC C= =0 0，Q Q位于截止區(qū)位于截止區(qū) V VBB BB =2V,=2V,I IB B= (V= (VBB BB -U-UBEBE)/ R)/ RB B =(2-0.7)/70=0.019 mA=(2-0.7)/70=0.019 mA=19=19A AI IC C最大飽和電流最大飽和電流I ICS CS = (V= (VCC CC -U-UCECE)/ R)/ RC C =(12-0)/6=2mA=(12-0)/6=2mA I IC C= = I IB B =50=50 0.019=0.9

22、5 0.019=0.95 mAmA 0集電結集電結Jc I ICS CS =2 mA=2 mA ， Q Q位于飽和區(qū)位于飽和區(qū)( (實際上，此時實際上，此時I IC C和和I IB B 已不是已不是 的關系）的關系）V VBB BB =-2V=-2V，Q Q位于截止區(qū)位于截止區(qū) V VBB BB =2V,=2V,I IB B=19A，ICS =2 mA I IC C= = I IB B =0.95 =0.95 mAmA， Q Q位于放大區(qū)位于放大區(qū) 40PNP 型三極管型三極管放大原理與放大原理與 NPN 型基本相同，但為了保證發(fā)射結型基本相同，但為了保證發(fā)射結正偏，集電結反偏，外加電源的極性

23、與正偏，集電結反偏，外加電源的極性與 NPN 正好相反。正好相反。三極管外加電源的極性三極管外加電源的極性( (a) ) NPN 型型VCCVBBRCRb N NP+ +uoui( (b) ) PNP 型型VCCVBBRCRb+ +uoui41 PNP 三極管電流和電三極管電流和電壓實際方向。壓實際方向。UCEUBE+ + IEIBICebCUCEUBE( (+) )( ( ) )IEIBICebC( (+) )( ( ) ) PNP 三極管各極電流三極管各極電流和電壓的規(guī)定正方向。和電壓的規(guī)定正方向。PNP 三極管中三極管中各極電流實際方向與規(guī)定正方向一致各極電流實際方向與規(guī)定正方向一致。計

24、算中計算中UBE 、UCE 為負值，為負值，電壓電壓(UBE、UCE)實際方實際方向與規(guī)定正方向相反向與規(guī)定正方向相反。輸入與輸出特性曲線橫軸為輸入與輸出特性曲線橫軸為(- UBE) 、(- UCE)。42 第一章第一章 作業(yè)：作業(yè)：1.書面（上交）：書面（上交）：P37：1-5(a)(b)(c)(d); 1-8; 1-9; 1-142.思考討論（做在書上）：思考討論（做在書上）：1-12； 1-13； 1-15 43第 一 章第 一 章小結：小結： 1. 雜質半導體的表示方法如下圖所示：雜質半導體的表示方法如下圖所示：( (b) ) P 型半導體（多子為空穴）型半導體（多子為空穴）（負離子和

25、等量的空穴）（負離子和等量的空穴）( (a) )N 型半導體（多子為電子）型半導體（多子為電子）(正離子和等量的自由電子正離子和等量的自由電子) 2. PN結單向導電性：結單向導電性：當當 PN PN 結正偏（結正偏（P P接接“+”+”；N N接接“-”-”）時，回路中將產生一）時，回路中將產生一個較大的正向電流，個較大的正向電流， PN PN 結處于結處于 導通狀態(tài)導通狀態(tài)；當；當 PN PN 結反偏結反偏（P接接“-”；N接接“+”）時，回路中反向電流非常小，幾乎時，回路中反向電流非常小，幾乎等于零，等于零， PN PN 結處于結處于截止狀態(tài)截止狀態(tài)?？梢姡?。可見， PN PN 結具有結

26、具有單向導電單向導電性性。443.二極管的伏安特性二極管的伏安特性二極管二極管(PN結結)端壓與流過管子的電流：端壓與流過管子的電流：I = f ( (U ) )之間之間的關系曲線：的關系曲線：604020 0.002 0.00400.5 1.02550I / mAU / V正向特性正向特性硅管的伏安特性硅管的伏安特性死區(qū)電壓死區(qū)電壓擊穿電壓擊穿電壓U(BR)反向特性反向特性 50I / mAU / V0.20.4 25510150.010.02鍺管的伏安特性鍺管的伏安特性0導通電壓導通電壓UD，硅管，硅管( (0.6 0.8) ) V,鍺管鍺管(0.2 0.3) V。45三極管結構示意圖和符

27、號三極管結構示意圖和符號( (a) )NPN 型型ecb符號符號集電區(qū)集電區(qū)集電結集電結（面積大）（面積大）基區(qū)基區(qū)發(fā)射結發(fā)射結發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)集電極集電極 c基極基極 b發(fā)射極發(fā)射極 eNNP4.三極管三極管46三極管內部結構要求：三極管內部結構要求：NNPebcN N NP P P1. 發(fā)射區(qū)高摻雜。發(fā)射區(qū)高摻雜。2. 基區(qū)做得很薄基區(qū)做得很薄。通常只有。通常只有幾微米到幾十微米，而且?guī)孜⒚椎綆资⒚?，而且摻雜較摻雜較少少。三極管放大的外部條件三極管放大的外部條件：外加電源的極性應使：外加電源的極性應使發(fā)射發(fā)射結處于正向偏置結處于正向偏置狀態(tài)，而狀態(tài)，而集電結處于反向偏置集電結處于反向偏置狀態(tài)

28、。狀態(tài)。3. 集電結面積大。集電結面積大。47三個極的電流之間滿足節(jié)點電流定律，即三個極的電流之間滿足節(jié)點電流定律，即IE = IC + IB三極管的電流分配關系三極管的電流分配關系其中，共射直流電流放大系數(shù)：其中，共射直流電流放大系數(shù)：共射直流電流放大系數(shù)共射直流電流放大系數(shù) 近似等于近似等于 IC 與與 IB 之比。之比。 一般一般 值約為幾十值約為幾十 幾百。幾百。48輸出輸出回路回路輸入輸入回路回路+UCE 5.5.三極管的特性曲線三極管的特性曲線特性曲線是選用三極管的主要依據(jù)，可從半導體器特性曲線是選用三極管的主要依據(jù)，可從半導體器件手冊查得。件手冊查得。IBUCE三極管共射特性曲線

29、測試電路三極管共射特性曲線測試電路ICVCCRbVBBcebRcV V A mA 輸入特性：輸入特性：輸出特性：輸出特性：常數(shù)常數(shù) B)(CECIUfI常數(shù)常數(shù) CE)(BEBUUfI+UCE +UCE IBIBIBUBE49輸入特性輸入特性UCE 1VIB( A)UBE(V)204060800.40.8工作壓降：工作壓降： 硅硅管管UBE 0.7V,鍺鍺管管UBE 0.2V。UCE=0VUCE =0.5V 死區(qū)電壓死區(qū)電壓:硅管硅管0.5V，鍺管鍺管0.1V。思考：思考：UBE一定時，一定時，IB隨隨UCE 增加而減小，曲線右移，為什么增加而減小，曲線右移，為什么?UCE=0時，時，C結不通

30、，隨結不通，隨UCE有利于電子進入有利于電子進入C區(qū)被收集，減弱區(qū)被收集，減弱P區(qū)復合，區(qū)復合，IB減減小，曲線右移。小，曲線右移。50二、輸出特性二、輸出特性NPN 三極管的輸出特性曲線三極管的輸出特性曲線IC / mAUCE /V100 A80A60 A40 A20 AIB = 0O 5 10 154321劃分三個區(qū)：截止區(qū)、劃分三個區(qū)：截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū)。放大區(qū)和飽和區(qū)。截止區(qū)截止區(qū)放放大大區(qū)區(qū)飽飽和和區(qū)區(qū)放放大大區(qū)區(qū)1. 截止區(qū)截止區(qū)IB 0 的的區(qū)域。區(qū)域。兩個結都處于反向偏兩個結都處于反向偏置置。IB= 0 時，時，IC = ICEO。 硅管約等于硅管約等于 1 A，鍺管，鍺管

31、約為幾十約為幾十 幾百微安。幾百微安。截止區(qū)截止區(qū)截止區(qū)截止區(qū)512. 放大區(qū)：放大區(qū)：條件：條件：發(fā)射結正偏發(fā)射結正偏集電結反偏集電結反偏特點特點：各條輸出特性曲各條輸出特性曲線比較平坦，近似為水平線，線比較平坦，近似為水平線，且等間隔。且等間隔。IC / mAUCE /V100 A80A60 A40 A20 AIB =0O 5 10 154321放放大大區(qū)區(qū)集電極電流和基極電流集電極電流和基極電流體現(xiàn)放大作用，即體現(xiàn)放大作用，即放放大大區(qū)區(qū)放放大大區(qū)區(qū)對對 NPN 管管 UBE 0，UBC 0 UBC 0 。 特點特點：IC 基本上不隨基本上不隨 IB 而變化，在飽和區(qū)三極管失而變化，在飽

32、和區(qū)三極管失去放大作用。去放大作用。 I C IB。 當當 UCE = UBE，即，即 UCB = 0 時，稱時，稱臨界飽和臨界飽和，UCE UBE時稱為時稱為過飽和過飽和。飽和管壓降飽和管壓降 UCES 0.4 V( (硅管硅管) )，UCES 0. 2 V( (鍺管鍺管) )飽飽和和區(qū)區(qū)飽飽和和區(qū)區(qū)飽飽和和區(qū)區(qū)53IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A特點特點:UCE特小特小（UCE 0.3V） 域中域中UCE UBE Jc、Je均正偏均正偏 IBIC失去放大能力失去放大能力稱為飽和區(qū)稱為飽和區(qū)解釋飽和壓降解釋飽和壓降U UCESCE

33、S=0.3V=0.3V放大區(qū)中，放大區(qū)中，IBIC CU URCRC（圖圖V VCCCC定）定）U UCECE, 當當UCEUBE時，時，Jc正偏正偏。54*練習：練習：電路如圖所示，晶體管導通時電路如圖所示，晶體管導通時U UBEBE0.7V0.7V，=50=50。試分析試分析V VBBBB為為0V0V、1V1V、2V2V三種情況下三種情況下T T的工作狀態(tài)及輸出電壓的工作狀態(tài)及輸出電壓u uO O的值的值。 ARUVI60bBEQBBBQ 解：（解：（1）當）當VBB0時，時，T截止，截止，uO12V。 （2）當）當VBB1V時，因為時，因為V9mA3 CCQCCOBQCQRIVuII所以

34、所以T處于放大狀態(tài)。處于放大狀態(tài)。 ARUVI260bBEQBBBQBECCQOBQCQ1mA13 UVRIVuIICC（3）當）當VBB2V時，因為時，因為所以所以T處于處于飽和狀態(tài)。飽和狀態(tài)。VBB=55附錄：附錄： 晶體管的主要參數(shù)：晶體管的主要參數(shù)：( (1)1)共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)共發(fā)射極直流電流放大系數(shù) =IC / IB vCE=const56(2) 共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)共發(fā)射極交流電流放大系數(shù) = IC/ IB vCE=const57 (3) 共基極直流電流放大系數(shù)共基極直流電流放大系數(shù) =IC/IE (4) 共基極交流電流放大系數(shù)共基極交流電流放大系數(shù) = IC/ IE

35、 VCB=const 當當BJT工作于放大區(qū)時工作于放大區(qū)時， 、 ，可以，可以不加區(qū)分。不加區(qū)分。58 (2) 集電極發(fā)射極間的反向飽和電流集電極發(fā)射極間的反向飽和電流ICEO ICEO=（1+ ）ICBO ICEO (1) 集電極基極間反向飽和電流集電極基極間反向飽和電流ICBO 發(fā)射極開發(fā)射極開路時，集電結的反向飽和電流。路時，集電結的反向飽和電流。 即輸出特性曲即輸出特性曲線線IB=0那條曲線所那條曲線所對應的對應的Y坐標的數(shù)值。坐標的數(shù)值。 ICEO也稱為集電極也稱為集電極發(fā)射極間穿透電流。發(fā)射極間穿透電流。+bce-uAIe=0VCCICBO+bce-VCCICEOuA59(1)

36、集電極最大允許電流集電極最大允許電流ICM(2) 集電極最大允許功率損耗集電極最大允許功率損耗PCM PCM= ICVCE 3. 極限參數(shù)極限參數(shù)60(3) 反向擊穿電壓反向擊穿電壓 V(BR)CBO發(fā)射極開路時的集電結反發(fā)射極開路時的集電結反 向擊穿電壓。向擊穿電壓。 V(BR) EBO集電極開路時發(fā)射結的反集電極開路時發(fā)射結的反 向擊穿電壓。向擊穿電壓。 V(BR)CEO基極開路時集電極和發(fā)射基極開路時集電極和發(fā)射 極間的擊穿電壓。極間的擊穿電壓。幾個擊穿電壓有如下關系幾個擊穿電壓有如下關系 V(BR)CBOV(BR)CEOV(BR) EBObceVCCICEO61 由由PCM、 ICM和

37、和V(BR)CEO在輸出特性曲線上可以在輸出特性曲線上可以確定過損耗區(qū)、過電流區(qū)和擊穿區(qū)。確定過損耗區(qū)、過電流區(qū)和擊穿區(qū)。 輸出特性曲線上的過損耗區(qū)和擊穿區(qū)輸出特性曲線上的過損耗區(qū)和擊穿區(qū)62建立小信號模型的意義建立小信號模型的意義建立小信號模型的思路建立小信號模型的思路 當放大電路的輸入信號電壓很小時，就可以把三當放大電路的輸入信號電壓很小時，就可以把三極管小范圍內的特性曲線近似地用直線來代替，從而極管小范圍內的特性曲線近似地用直線來代替，從而可以把三極管這個非線性器件所組成的電路當作線性可以把三極管這個非線性器件所組成的電路當作線性電路來處理。電路來處理。 由于三極管是非線性器件，這樣就使

38、得放大電路由于三極管是非線性器件，這樣就使得放大電路的分析非常困難。建立小信號模型，就是將非線性器件的分析非常困難。建立小信號模型，就是將非線性器件做線性化處理，從而簡化放大電路的分析和設計。做線性化處理，從而簡化放大電路的分析和設計。附錄：附錄：BJT的小信號建模的小信號建模631. H參數(shù)小信號模型參數(shù)小信號模型vBEvCEiBcebiCBJT雙口網絡雙口網絡vCE = 0VvCE 1V641. H參數(shù)小信號模型參數(shù)小信號模型vBEvCEiBcebiCBJT雙口網絡雙口網絡 = IC/ IB vCE=constic = ib651. H參數(shù)小信號模型參數(shù)小信號模型vBEvCEiBcebiC

39、BJT雙口網絡雙口網絡662、小信號模型的應用注意事項：、小信號模型的應用注意事項： H H參數(shù)都是小信號參數(shù)，即微變參數(shù)或交流參數(shù)。參數(shù)都是小信號參數(shù)，即微變參數(shù)或交流參數(shù)。 H H參數(shù)都是微變參數(shù)，所以只適合對交流信號的分析。參數(shù)都是微變參數(shù)，所以只適合對交流信號的分析。 H H參數(shù)與工作點有關。參數(shù)與工作點有關。67 3、 H參數(shù)的確定參數(shù)的確定 一般用測試儀測出；一般用測試儀測出； rbe 與與Q點有關，可用圖點有關，可用圖示儀測出。示儀測出。一般也用公式估算一般也用公式估算 rbe )()()(mAmV261200EQbeIr 684共射極連接方式的小信號分析共射極連接方式的小信號分

40、析 共發(fā)射極電共發(fā)射極電路以發(fā)射極作為路以發(fā)射極作為共同端，以基極共同端，以基極為輸入端，集電為輸入端，集電極為輸出端極為輸出端。 其信號放大的原理如下：其信號放大的原理如下： VBB+vi iB iC iEvo=iC*RL69從輸入特性看：從輸入特性看：uBE是是iB和和uCE的函數(shù)的函數(shù) uBE=f1(iB,uCE)從輸出特性看：從輸出特性看：iC是是iB和和uCE 的函數(shù)的函數(shù) iC=f2(iB,uCE)iBuBEiCuCEibicubeuce5 5、h h參數(shù)的導出參數(shù)的導出70從輸入特性看：從輸入特性看：uBE是是iB和和uCE的函數(shù)的函數(shù) uBE=f1(iB,uCE)從輸出特性看：

41、從輸出特性看：iC是是iB和和uCE 的函數(shù)的函數(shù) iC=f2(iB,uCE)對兩個表達式求全微分對兩個表達式求全微分 CEBCECBCEBCCCEBCEBEBCEBBEBEduiuidiuiididuiuudiuiuduCEoeBfeCCEreBieBEduhdihdiduhdihdui輸入輸入r反向傳輸反向傳輸f正向傳輸正向傳輸o輸出輸出e共射接法共射接法ibicubeuce5 5、h h參數(shù)的導出參數(shù)的導出71（1） uCE=常數(shù)，常數(shù)，iB=常數(shù)的意義常數(shù)的意義uCE=常數(shù)常數(shù)duCE=0即輸出端只有直流輸出，沒有交流輸出。即輸出端只有直流輸出，沒有交流輸出。相當于輸出端交流短路。相當

42、于輸出端交流短路。 iB=常數(shù)常數(shù)diB=0即輸入端只有直流電流輸入，沒有交流電流。即輸入端只有直流電流輸入，沒有交流電流。相當于輸入端交流開路。相當于輸入端交流開路。 因為此時只有直流電流和電壓，所以是在靜態(tài)工作點附因為此時只有直流電流和電壓，所以是在靜態(tài)工作點附近的情況。近的情況。 CEoeBfeCCEreBieBEduhdihdiduhdihduceoebfeccerebiebeuhihiuhihuibicubeuce6 6、 參數(shù)的意義和求法參數(shù)的意義和求法726、 參數(shù)的意義和求法參數(shù)的意義和求法（2）短路輸入阻抗）短路輸入阻抗 物理意義：反映了輸入電壓物理意義：反映了輸入電壓對輸入電流對輸入電流iB的控制能力。的控制能力。 幾何意義：表示輸入特性的幾何意義：表示輸入特性的Q點處的切線的斜率的倒數(shù)點處的切線的斜率的倒數(shù)單位：單位：， 102103 在小信號的情況下是常數(shù)。在小信號的情況下是常數(shù)。（常稱為輸入電阻）（常稱為輸入電阻） CEBBEieuiuhiBuBE uBE iB對輸入的小交流信號而言，三對輸入的小交流信號而言，三極管相當于電阻極管相當于電阻hierbe。ibicubeuce736、 參數(shù)的意義和求法參數(shù)的意義和求法（3）開路電壓反饋系數(shù)）開路電壓反饋系數(shù)物理意義：反映了輸