模拟电路-半导体器件

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1、§1.3双极型晶体管双极型晶体管的几种常见外形（a）小功率管（b）小功率管（c）中功率管（d）大功率管双极型晶体管又称三极管。电路表示符号：BJT。根据功率的不同具有不同的外形结构。12一.基本结构BECNNP基极发射极集电极NPN型PNP集电极基极发射极BCEPNP型由两个掺杂浓度不同且背靠背排列的PN结组成，根据排列方式的不同可分为NPN型和PNP型两种,每个PN结所对应区域分别称为发射区、基区和集电区。3BECIBIEICNPN型三极管BECIBIEICPNP型三极管制成晶体管的材料可以为Si或Ge。电路符号：4BECNNP基极发射极集电极基区：较薄，掺杂浓度低集电区：面积较大发

2、射区：掺杂浓度较高常用电路代号：T、N、BJT等。5BECNNP基极发射极集电极发射结集电结BJT是非线性元件，其工作特性与其工作模式有关：当EB结和CB结均加正偏时,BJT处于饱和模式;当EB结加零偏或反偏、CB结加反偏时,BJT处于截止模式。当EB结加正偏,CB结加反偏时,BJT处于放大模式;BJT主要用途是：对较小的电流、电压信号进行放大，饱和模式和截止模式主要用于数字电路中。6二.电流放大原理以NPN型BJT为例讨论，其结论同样适用于PNP型BJT，不同的是外加电压与前者相反。输入回路输出回路基本共射极放大电路工作的基本条件：EB结正偏；CB结反偏。VCC>VBB>VEE7BJ

3、T的放大作用可表现为：用较小的基极电流控制较大的集电极电流，或称将较小的电压按比例放大为较大的电压。a)．EB结加正偏，扩散运动形成IE；b)．扩散到基区的自由电子与空穴复合形成IB；c)．CB结加反偏，漂移运动形成IC。1．BJT内部载流子运动8基区空穴向发射区的扩散可忽略。进入P区的电子少部分与基区的空穴复合，形成电流IBE，多数电子扩散到集电结。BECNNPEBRBECIEIBE发射结正偏，发射区电子不断向基区扩散，形成发射极电流IE。RC9BECNNPEBRBECIE集电结反偏，有少子形成的反向电流ICBO。ICBOIC=ICE+ICBOICEIBEICE从发射区扩散来的多数

4、电子，在集电结反偏作用下漂移进入集电结而被收集，形成ICE。ICBO：发射极开路时集电结反向饱和电流ICEO：基极开路时集电极与发射极在VCC反偏作用下的电流，称为穿透电流。分析时可忽略，但可反映BJT的质量。IB=IBE-ICBOIBEIB102.电流分配关系忽略对极间电流影响较小的电子和空穴运动形成的电流，BJT中电流关系为：IE=IC+IB3.BJT电流放大系数β由BJT制造时材料掺杂浓度决定。共射极直流电流放大系数:共射极交流电流放大系数:11三.特性曲线实验线路ICmAAVVUCEUBERBIBECEB输入回路输出回路RC121.输入特性工作压降：硅管UBE0.7V,锗

5、管UBE0.2V。UCE1VIB(A)UBE(V)204060800.40.8UCE=0VUCE=0.5V开启电压，硅管0.5V，锗管0.1V。132.输出特性IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此区域满足IC=IB称为线性区（放大区）。当UCE大于一定的数值时，IC只与IB有关。14IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此区域中UCEUBE,集电结正偏，IB>IC，UCE≤临界饱和电压。称为饱和区。15IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40

6、A60A80A100A此区域中:IB=0,IC=ICEO,UBE<死区电压，称为截止区。16输出特性三个区域的特点:放大区：发射结正偏，集电结反偏。即：IC=IB,且IC=IB(2)饱和区：发射结正偏，集电结正偏。即：UCEUBE，IB>ICUCE≤临界饱和电压(3)截止区：UBE<死区电压，IB=0，IC=ICEO017电路共基极直流电流放大系数:或共基极交流电流放大系数:且18对共集电极电路有IE≈βIB+IB=(1+β)IB故共集电极电路又称为电流放大器。19四.BJT的主要参数1.电流放大系数a)对共射极电路接法:实际电路使用时一般采用β=30～200的B

7、JT作为放大管。b)对共基极电路接法:20a)C-B极反向饱和电流ICBO硅管小于锗管，而且受温度影响较大。应用时选用ICBO较小的BJT。2.极间反向电流b)C-E极反向饱和电流ICEOB极开路时，C-E极间的穿透电流有ICEO=(1+β)ICBO213.特征频率fTBJT工作在交流状态下，由于结电容的作用，信号频率增大使β下降并产生相移，使β下降为1时的信号频率称为特征频率fT。应尽量选用fT较高的BJT。224.极限参数a)集电极最大允许