《模擬電子技術(shù)0》課件第4講 三極管

第2章三極管及其放大電路2.1三極管2.1.1三極管的結(jié)構(gòu)2.1.2三極管的電流放大作用2.1.3三極管的特性曲線2.1.4三極管的參數(shù)2.2共射極放大電路及其靜態(tài)分析2.2.1共射極放大電路組成原理2.2.2直流通路與交流通路 2.2.3靜態(tài)工作點(diǎn)的解析法分析2.3共射極放大電路圖解法分析2.3.1圖解法分析2.3.2靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置對(duì)放大器的影響2.3.3輸出帶載時(shí)的動(dòng)態(tài)分析2.4微變等效電路分析法2.4.1微變等效電路模型2.4.2共射極放大電路微變等效電路分析2.5其它放大電路分析2.5.1共集電極放大電路分析2.5.2共基極放大電路分析2.5.3基本放大電路比較2.6靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定放大電路2.6.1溫度對(duì)放大電路工作點(diǎn)的影響2.6.2分壓式靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定放大電路2.7多級(jí)放大器2.7.1級(jí)間耦合方式2.7.2多級(jí)放大器分析2.8三極管及其放大電路仿真2.8.1三極管特性測試2.8.2三極管放大電路仿真

本章目錄及內(nèi)容：本章內(nèi)容要求：本章首先介紹三極管的結(jié)構(gòu)及放大的基本原理；其次，介紹三極管放大電路的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)分析方法及三種典型的三極管放大電路；最后，通過靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定放大電路說明改善三極管放大電路性能的方法，并且說明了多級(jí)放大器組成原理及分析方法。2.1三極管三極管也稱雙極型三極管（BipolarJunctionTransistor-BJT），三極管的種類繁多，按照三極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可分為NPN型和PNP型，按照三極管PN結(jié)的材料可分為硅管和鍺管，按照三極管的工作頻率范圍可分為低頻管、中頻管及高頻管，按照三極管的功率可分為小功率管、中功率管和大功率管等。圖2-1三極管的結(jié)構(gòu)與符號(hào)2.1.1三極管的結(jié)構(gòu)集電區(qū)：摻雜濃度較低；基區(qū)：摻雜濃度低，且非常??；發(fā)射區(qū)：摻雜濃度高發(fā)射結(jié)集電結(jié)基極（base---簡稱b極集電極（collector---簡稱c極）發(fā)射極（emitter---簡稱e極）2.1.2三極管的電流放大作用三極管的工作狀態(tài)：放大狀態(tài)、截止?fàn)顟B(tài)和飽和狀態(tài)。放大狀態(tài)是三極管最主要的工作狀態(tài)，對(duì)于小信號(hào)的放大及傳遞通常都是通過放大狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)的。圖2-2三極管電流放大示意圖1.放大狀態(tài)條件三極管要進(jìn)入放大狀態(tài)必須滿足的條件：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。2.放大狀態(tài)下載流子的運(yùn)動(dòng)分析1）發(fā)射極發(fā)射及多子的復(fù)合發(fā)射：發(fā)射區(qū)在發(fā)射結(jié)正偏情況下向基區(qū)因擴(kuò)散而注入大量電子的過程；多子復(fù)合：注入基區(qū)的電子與基區(qū)空穴復(fù)合，復(fù)合后仍有大量的電子剩余。2）集電極收集及少子的復(fù)合集電極收集：基區(qū)的這些電子在集電結(jié)反偏電場的作用下順利漂移到集電區(qū)，被集電區(qū)收集，這個(gè)過程就稱為集電區(qū)的收集作用。少子復(fù)合：基區(qū)和集電區(qū)本來就有的少子也彼此漂移并相互復(fù)合。3.放大狀態(tài)下的電流關(guān)系分析基區(qū)復(fù)合電流：基區(qū)與發(fā)射區(qū)多子之間復(fù)合形成的電流。收集電流：發(fā)射區(qū)注入到基區(qū)的電子擴(kuò)散到集電結(jié)并被集電區(qū)收集的電子形成的電流。發(fā)射極電流：反向飽和電流：基區(qū)和集電區(qū)少子在集電結(jié)反偏情況下形成的漂移電流可得如下關(guān)系共基直流電流放大倍數(shù)反映了三極管把射極電流轉(zhuǎn)換為集電極收集電流的能力，范圍在0.95~0.995之間定義共射直流電流放大倍數(shù)定義三極管的穿透電流共射直流電流放大倍數(shù)反映了三極管基極電流對(duì)集電極電流的控制能力。當(dāng)三極管處于放大狀態(tài)時(shí)，基極有一個(gè)電流IB，則集電極就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)倍的電流IC，這就是三極管的電流放大作用的體現(xiàn)，應(yīng)用三極管進(jìn)行信號(hào)放大實(shí)際上就是基于它的電流放大原理工作的。

1.三極管按照結(jié)構(gòu)可以分為[填空1]和[填空2]兩種。2.三極管的電流放大作用是在[填空3]狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)的，在該狀態(tài)下基極電流對(duì)集電極電流具有控制作用，可表示為。作答正常使用填空題需3.0以上版本雨課堂填空題3分關(guān)于三極管結(jié)構(gòu)的描述不正確的是基區(qū)很薄,摻雜濃度低；發(fā)射區(qū)摻雜濃度高；集電區(qū)摻雜濃度不高,但與基區(qū)的接觸面積大；發(fā)射區(qū)和集電區(qū)是同樣材質(zhì)的半導(dǎo)體。ABCD提交單選題1分2.1.3三極管的特性曲線1.輸入特性曲線死區(qū)電壓導(dǎo)通后基極電流隨UBE近似按照指數(shù)規(guī)律上升UCE增加輸入曲線繼續(xù)右移2.輸出特性曲線三極管的輸出特性是指保持三極管的發(fā)射結(jié)偏置電壓或基極輸入電流不變的情況下，三極管集電極電流iC與三極管管壓降uCE之間的函數(shù)關(guān)系，即當(dāng)三極管的發(fā)射極正偏，集電結(jié)也正偏就進(jìn)入飽和工作狀態(tài)。集電結(jié)正偏意味著集電極的電壓很低，低于基極的電壓，此時(shí)集電極相對(duì)于基極的電壓為負(fù)，管壓降uCE很小，在該狀態(tài)下集電極電流iC隨管壓降uCE的增加近似成線性增加，這是由于在飽和狀態(tài)下，集電結(jié)的收集作用由于集電結(jié)正偏大大減弱，在管壓降很小時(shí)，集電結(jié)完全正偏，收集作用很弱，隨著管壓降uCE的增大集電結(jié)正偏程度減弱，并逐漸轉(zhuǎn)向反偏，收集作用增強(qiáng)，電流iC增加。在飽和狀態(tài)下，三極管的集電極電流與基極電流之間沒有線性的關(guān)系，基極電流的上升并不會(huì)引起集電極電流成比例的上升。飽和區(qū)和飽和狀態(tài)截止區(qū)與三極管的截止?fàn)顟B(tài)相對(duì)應(yīng)，當(dāng)三極管的發(fā)射結(jié)與集電結(jié)均處于反偏狀態(tài)時(shí)，三極管即處在截止?fàn)顟B(tài)，在該狀態(tài)下基極電流為零，發(fā)射結(jié)不能向基區(qū)注入電子，集電極電流近似為零，并且不會(huì)隨管壓降的變化而變化。此時(shí)的三極管沒有電流放大作用，集電極與射極之間幾乎截止，實(shí)際上此時(shí)從集電極到發(fā)射極之間有很小的漏電流，該電流就是截止區(qū)和截止?fàn)顟B(tài)2.1.4三極管的參數(shù)1.集電極-基極擊穿電壓U(BR)CBO指三極管發(fā)射極開路情況下集電極與基極之間的反向擊穿電壓，是集電極與基極之間能夠承受反向電壓的最大值。2.集電極-發(fā)射極擊穿電壓U(BR)CEO指三極管基極開路情況下集電極與發(fā)射極之間的擊穿電壓，是集電極與發(fā)射極之間能夠承受電壓的最大值。3.發(fā)射極-基極擊穿電壓U(BR)EBO指三極管集電極開路情況下基極與發(fā)射極之間的反向擊穿電壓，是基極與發(fā)射極之間能夠承受的最大反向電壓。4.集電極-基極漏電流ICBO指三極管發(fā)射極開路的情況下，集電極與基極之間施加反偏電壓時(shí)集電極與基極之間的漏電流。正常情況下該參數(shù)值很小，只有微安級(jí)。5.集電極-發(fā)射極漏電流ICEO指三極管基極開路的情況下，集電極與發(fā)射極之間的漏電流，即集電極到發(fā)射極之間的穿透電流，通常也只有微安級(jí)。6.直流電流增益hEF該參數(shù)實(shí)際上就是前面提到的共射極直流電流放大倍數(shù)，通常中小功率的三極管的hEF在幾十到幾百之間，低頻大功率三極管的hEF通常較低，只有十幾。7.飽和管壓降UCE(sat)指三極管飽和導(dǎo)通時(shí)集電極與發(fā)射極之間的壓降，通常為零點(diǎn)幾伏左右。8.集電極最大電流ICM指三極管工作時(shí)集電極允許流過的連續(xù)電流平均值的最大值，該電流是三極管工作時(shí)集電極電流的上限。9.最大耗散功率PCM指三極管工作時(shí)自身允許消耗功率的最大平均值。10.特征頻率fT指三極管共射極交流電流放大倍數(shù)降低到1時(shí)所加輸入信號(hào)的頻率，用fT表示。低頻管：fT<3MHz高頻管：fT>30MHz中頻管：3MHz<fT<30MHz三極管處于放大狀態(tài)的條件是（）發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏；發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)正偏；發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏；發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏；ABCD提交單選題1分三極管處于飽和狀態(tài)的條件是（）發(fā)