《极管放大电路基础》PPT课件

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1、第3章三极管放大电路基础二极管:Diode（晶体二极管、半导体二极管）主要特性是单向导通性；二端器件，它不能对信号进行放大。三极管：BipolarJunctionTransistors(BJT)（晶体三极管、半导体三极管）三端器件，应用时易于控制；用来实现受控源，它是放大器设计的基础。第3章三极管放大电路基础三极管是由两个靠得很近且背对背排列的PN结构成，它是由自由电子与空穴作为载流子共同参与导电的，因此三极管也称为双极型晶体管(BipolarJunctionTransistors)，简称BJT。第3章三极管放大电路基础3.1三极管的物理结构与工作模式3.2三

2、极管放大模式的工作原理3.3三极管的实际结构与等效电路模型3.4三极管的饱和与截止模式3.5三极管特性的图形表示3.6三极管电路的直流分析3.7三极管放大器3.8三极管的交流小信号等效模型3.9放大器电路的图解分析3.10三极管放大器的直流偏置3.11三极管放大器电路3.1.1物理结构与电路符号3.1三极管的物理结构与工作模式根据PN结的排列方式不同，三极管有NPN型和PNP型两种。NPN型三极管的物理结构和电路符号如图3-1-1所示。图3-1-1NPN型(a)物理结构(b)电路符号3.1.1物理结构与电路符号3.1三极管的物理结构与工作模式PNP型三极管的物

3、理结构和电路符号如图3-1-2所示。图3-1-2PNP型(a)物理结构(b)电路符号结构特点：基区的宽度很薄(μm级)，发射区的掺杂浓度远大于基区，集电结的面积大于发射结面积。3.1.2三极管的工作模式3.1三极管的物理结构与工作模式依据晶体管的发射结(EBJ)和集电结(CBJ)的偏置情况，晶体管的工作模式如表3-1-1所示：表3-1-1：晶体管的工作模式工作模式发射结（EBJ）集电结（CBJ）放大模式正偏反偏截止模式反偏反偏饱和模式正偏正偏3.2三极管放大模式的工作原理3.2.1三极管内部载流子的传递(以NPN为例)偏置电压VBE保证发射结正向偏置，偏置电压

4、VCB保证集电结反向偏置，放大模式时晶体管内部的载流子运动如图3-2-1所示。图3-2-13.2三极管放大模式的工作原理在发射结(正偏)：由两边的多子通过发射结扩散运动而形成的电流。包括：发射区中的多子(自由电子)通过发射结注入到基区而形成的电子电流IEN基区的多子(空穴)通过发射结注入到发射区而形成的空穴电流IEP(IB1)图3-2-1注意：注入到基区的自由电子边扩散边复合，同时向集电结边界行进。因基区很薄，绝大部分电子都到达了集电结边界，仅有很小部分被基区中的空穴复合掉（形成电流IB2）。3.2三极管放大模式的工作原理在集电结(反偏):两边的少子通过集电结

5、漂移而形成的。包括：集电区中少子(空穴)漂移而形成的漂移电流ICP基区中少子(自由电子)漂移而形成的漂移电流ICN2发射区注入的大量自由电子经集电结被集电区收集而形成的电流ICN1图3-2-13.2三极管放大模式的工作原理说明：发射区为高掺杂浓度、基区为低掺杂的浓度，因此有IEN>>IEP集电区中因ICN2、ICP由少数载流子形成的，因此有ICN1>>ICN2、ICP图3-2-1正向受控的电流：发射区中的自由电子通过发射结注入、基区扩散(复合)和集电区收集三个环节将发射区的注入电子转化为集电结电流，成为正向受控的电流，且其大小仅受发射结的正向偏置电压VBE控制

6、，而几乎与集电结反向偏置电压VCB无关。3.2三极管放大模式的工作原理寄生电流：其它载流子运动产生的电流对正向受控作用都是无用的，称为寄生电流。一般情况下，由少子形成的电流ICP、ICN2（表示为ICBO）可忽略不计。但随着温度升高，本征激发的增强，基区和集电区的少子剧增，则该电流显著增大。图3-2-13.2三极管放大模式的工作原理3.2.2三极管的各极电流集电极电流其中：为反向饱和电流，常温下很小，可忽略不计。但与温度密切相关，温度每升高10度，约增大一倍。因此，集电极的电流主要是，它主要受发射结正向偏置电压VBE影响。集电极的电流可表示为：其中IS为饱和电

7、流，与基区的宽度成反比，与发射结的面积成正比，也称为比例(刻度)电流。典型范围为：10-12——10-18A。它也与温度有关，温度每升高5度，约增大一倍。3.2三极管放大模式的工作原理3.2.2三极管的各极电流基极电流其中β称为共发射极的电流放大系数，反映了基极电流对集电极电流的控制能力。对于给定的晶体管，其β值为常数，一般在50到200之间，但会受温度影响。其中：IB1是由基区注入到发射区的空穴产生的电流，IB2是基区中的空穴与发射区注入的自由电子复合引起的电流。两者均与成比例关系。基极电流也与集电极电流成比例关系，它可表示为：3.2三极管放大模式的工作原理

8、3.2.2三极管的各极电流发射极电流其