《雙極型晶體管及其》PPT課件

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1、第2章雙極型晶體管及其放大電路2–1雙極型晶體管的工作原理2–2晶體管伏安特性曲線及參數(shù)2–3晶體管工作狀態(tài)分析及偏置電路2–4放大器的組成及其性能指標(biāo)2–5放大器圖解分析法2–6放大器的交流等效電路分析法2–7共集電極放大器和共基極放大器2–8放大器的級聯(lián)2–1雙極型晶體管的工作原理雙極型晶體管是由三層雜質(zhì)半導(dǎo)體構(gòu)成的器件。它有三個電極，所以又稱為半導(dǎo)體三極管、晶體三極管等，以后我們統(tǒng)稱為晶體管。晶體管的原理結(jié)構(gòu)如圖2–1(a)所示。由圖可見，組成晶體管的三層雜質(zhì)半導(dǎo)體是N型—P型—N型結(jié)構(gòu)，所以稱為N

2、PN管。圖2–1晶體管的結(jié)構(gòu)與符號(a)NPN管的示意圖；(b)電路符號；(c)平面管結(jié)構(gòu)剖面圖2–1–1放大狀態(tài)下晶體管中載流子的傳輸過程當(dāng)晶體管處在發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏的放大狀態(tài)下，管內(nèi)載流子的運(yùn)動情況可用圖2--2說明。我們按傳輸順序分以下幾個過程進(jìn)行描述。圖2–2晶體管內(nèi)載流子的運(yùn)動和各極電流一、發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子由于e結(jié)正偏，因而結(jié)兩側(cè)多子的擴(kuò)散占優(yōu)勢，這時發(fā)射區(qū)電子源源不斷地越過e結(jié)注入到基區(qū)，形成電子注入電流IEN。與此同時，基區(qū)空穴也向發(fā)射區(qū)注入，形成空穴注入電流IEP。因?yàn)榘l(fā)射區(qū)相對基

3、區(qū)是重?fù)诫s，基區(qū)空穴濃度遠(yuǎn)低于發(fā)射區(qū)的電子濃度，所以滿足IEP<

4、能擴(kuò)散到c結(jié)邊沿?；鶇^(qū)中與電子復(fù)合的空穴由基極電源提供，形成基區(qū)復(fù)合電流IBN，它是基極電流IB的主要部分。三、擴(kuò)散到集電結(jié)的電子被集電區(qū)收集由于集電結(jié)反偏，在結(jié)內(nèi)形成了較強(qiáng)的電場，因而，使擴(kuò)散到c結(jié)邊沿的電子在該電場作用下漂移到集電區(qū)，形成集電區(qū)的收集電流ICN。該電流是構(gòu)成集電極電流IC的主要部分。另外，集電區(qū)和基區(qū)的少子在c結(jié)反向電壓作用下，向?qū)Ψ狡菩纬蒫結(jié)反向飽和電流ICBO，并流過集電極和基極支路，構(gòu)成IC、IB的另一部分電流。2–1–2電流分配關(guān)系由以上分析可知，晶體管三個電極上的電流與內(nèi)部載

5、流子傳輸形成的電流之間有如下關(guān)系：(2–1a)(2–1b)(2–1c)式(2–1)表明，在e結(jié)正偏、c結(jié)反偏的條件下，晶體管三個電極上的電流不是孤立的，它們能夠反映非平衡少子在基區(qū)擴(kuò)散與復(fù)合的比例關(guān)系。這一比例關(guān)系主要由基區(qū)寬度、摻雜濃度等因素決定，管子做好后就基本確定了。反之，一旦知道了這個比例關(guān)系，就不難得到晶體管三個電極電流之間的關(guān)系，從而為定量分析晶體管電路提供方便。為了反映擴(kuò)散到集電區(qū)的電流ICN與基區(qū)復(fù)合電流IBN之間的比例關(guān)系，定義共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)為(2–2)其含義是：基區(qū)每復(fù)合一個電子，

6、則有個電子擴(kuò)散到集電區(qū)去。值一般在20~200之間。確定了值之后，由式(2–1)、(2–2)可得(2–3a)(2–3b)(2–3c)式中：(2–4)稱為穿透電流。因ICBO很小，在忽略其影響時，則有(2–5a)(2–5b)式(2–5)是今后電路分析中常用的關(guān)系式。為了反映擴(kuò)散到集電區(qū)的電流ICN與射極注入電流IEN的比例關(guān)系，定義共基極直流電流放大系數(shù)為(2–6)顯然，<1，一般約為0.97~0.99。由式(2–6)、(2–1)，不難求得(2–7a)(2–7c)(2–7b)由于,都是反映晶體管基區(qū)擴(kuò)散與復(fù)合的比

7、例關(guān)系，只是選取的參考量不同，所以兩者之間必有內(nèi)在聯(lián)系。由,的定義可得(2–8)(2–9)2–1–3晶體管的放大作用現(xiàn)在用圖2–2來說明晶體管的放大作用。若在圖中UBB上疊加一幅度為100mV的正弦電壓Δui，則正向發(fā)射結(jié)電壓會引起相應(yīng)的變化。由于e結(jié)正向電流與所加電壓呈指數(shù)關(guān)系，所以發(fā)射極會產(chǎn)生一個較大的注入電流ΔiE，例如為1mA。2–2晶體管伏安特性曲線及參數(shù)晶體管伏安特性曲線是描述晶體管各極電流與極間電壓關(guān)系的曲線，它對于了解晶體管的導(dǎo)電特性非常有用。晶體管有三個電極，通常用其中兩個分別作輸入、輸出端

8、，第三個作公共端，這樣可以構(gòu)成輸入和輸出兩個回路。實(shí)際中，有圖2–3所示的三種基本接法(組態(tài))，分別稱為共發(fā)射極、共集電極和共基極接法。其中，共發(fā)射極接法更具代表性，所以我們主要討論共發(fā)射極伏安特性曲線。圖2–3晶體管的三種基本接法(a)共發(fā)射極；(b)共集電極；(c)共基極2–2–1晶體管共發(fā)射極特性曲線因?yàn)橛袃蓚€回路，所以晶體管特性曲線包括輸入和輸出兩組特性曲線