双极结型三极管及放大电路基础

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1、第4章双极结型三极管及放大电路基础4.1晶体管半导体三极管（BJT），又称双极结型晶体管，通常称晶体管。(a)小功率管(b)小功率管(c)大功率管(d)中功率管4.1.1结构简介(a)NPN型管结构示意图NPN管的电路符号基极集电极发射极4.1.1结构简介(b)PNP型管结构示意图PNP管的电路符号集电极基极发射极工艺特点：发射区为高浓度参杂区，基区很薄且掺杂浓度很低，集电结面积大且掺杂浓度低。集成电路中典型NPN型BJT的截面图条件：集电结反偏4.1.2放大状态下BJT的工作原理1．BJT内部载流子的传输过程三个区的作用（NP

2、N）：发射区：多子（电子）浓度高，负责向基区发射电子载流子。基区：薄、掺杂浓度很低；负责传送和控制从发射区来的电子载流子。集电区：掺杂浓度低，负责收集经基区传输而来的发射区发射的电子载流子。发射结正偏三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，通过载流子传输体现出来的。外部条件：发射结正偏集电结反偏放大状态下BJT中载流子的传输过程发射区：向基区发射载流子。基区：传送和控制从发射区来的载流子。集电区：收集经基区传输来载流子。IE=IB+IC（1）发射区向基区扩散载流子形成发射极电流IE发射结正偏、内电场减小，E区多子（电子）扩散

3、b区，形成IE；同时B区多子（空穴）E区，形成IEP。放大状态下BJT中载流子的传输过程故，IE=IEN+IEP（2）载流子在基区扩散与复合，形成复合电流IBN放大状态下BJT中载流子的传输过程电子载流子经B区向C区扩散，其中一部分与b区的空穴复合，形成基极电流IBN。（2）载流子在基区扩散与复合，形成复合电流IBN放大状态下BJT中载流子的传输过程基极电流IBN，就是电子在基区中与空穴复合的电流，即有部分电子未达到C结，对C极收集电子载流子不利。措施：基区薄，减小复合机会；掺杂低，即空穴少，使大部分电子到达集电结。（3）集电

4、区收集载流子，形成集电极电流IC放大状态下BJT中载流子的传输过程集电结反偏，内电场加大，对电子有很强的吸引力，使其很快地漂移过集电结为集电区收集，形成集电极电流ICN。（3）集电区收集载流子，形成集电极电流IC放大状态下BJT中载流子的传输过程集电结反偏，b区少子（电子）和C区的少子（空穴）在结电场的作用下，形成反向漂移电流ICBO。故，IC=ICN+ICBOIB=IEP+IBN+ICBO=IEP+IEN-ICN+ICBO=IE－IC放大状态下BJT中载流子的传输过程注：①C区面积大、掺杂低。与e区差别很大，故e极和C极不可互

5、换。②BJT中有两种载流子参与导电，故称为双极型晶体管2.电流分配关系根据传输过程可知IC=ICN+ICBO通常IC>>ICBO为电流放大系数。它只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。一般=0.90.99。IE=IB+IC放大状态下BJT中载流子的传输过程是另一个电流放大系数。同样，它也只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。一般>>1。根据IE=IB+ICIC=ICN+ICBO且令ICEO=(1+)ICBO（穿透电流）2.电流分配关系3.三极管的三种组态共集电极接法，集电极作为公共电极，用CC

6、表示。共基极接法，基极作为公共电极，用CB表示；共发射极接法，发射极作为公共电极，用CE表示；BJT的三种组态共基极放大电路4.放大作用若vI=20mV电压放大倍数使iE=-1mA，则iC=iE=-0.98mA，vO=-iC•RL=0.98V，当=0.98时，综上所述，三极管的放大作用，主要是依靠它的发射极电流能够通过基区传输，然后到达集电极而实现的。实现这一传输过程的两个条件是：（1）内部条件：发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，且基区很薄。（2）外部条件：发射结正向偏置，集电结反向偏置。1．共射极电路的特性曲线

7、1）输入特性以vCE为参变量时，iB和vBE间的关系函数关系：iB=f(vBE)vCE=常数说明：①vCE=0，b-e极相当于二极管;②vCE≥1V，集电极反偏，吸引电子强，且集电结的空间电荷区变宽，基区变薄，复合机会减少，在同等vbe下，iB减小，曲线右移；vCE再，曲线基本不变。4.1.3晶体管的V-I特性曲线表示各极电压与电流之间的关系曲线,是内部载流子运动的外部表现,更重要。常用的有输入、输出特性曲线（可测量）共射极连接2）输出特性输入电流iB一定，vCE与iC的关系。即：iC=f(vCE)iB=常数vCE1V，为非

8、线性区域；vCE≥1V，为线性区域，模拟信号放大选用这一区域，但放大信号幅度过大，峰落在非线性区域，即造成“非线性失真”。共射极连接说明：①曲线的起始部分很陡，受vCE的影响大。当vCE1V后，曲线变得较平坦，符合电流分配原则。②输出曲线随iB的不同由多条基本