D06_BJT特性及应用.ppt

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1、Chapter6BJT特性及應用本章重點一覽6.1理想三端元件四種不同特性的三端元件工程師最想要的三端元件6.2BJT特性npn：三種工作模式6.3pnp電晶體pnp：三種工作模式2本章重點一覽6.4BJT電路幾種典型BJT電路的分析6.5BJT開關電路開關元件設計範例6.6結語36.1理想三端元件BJT是一顆三端元件下圖是一顆三端元件，為簡單起見，我們將端點3當參考點(接地)，而以端點1作為輸入端，端點2作為輸出端。圖6.1I1I2V13V23346.1理想三端元件此處我們考慮四種不同特性的理想三端元件：電壓控制電壓源(VoltageControlledVoltageSource,VC

2、VS)V23=kV13電壓控制電流源(VoltageControlledCurrentSource,VCCS)I2=kV1356.1理想三端元件電流控制電壓源(CurrentControlledVoltageSource,CCVS)V23=kI1電流控制電流源(CurrentControlledCurrentSource,CCCS)I23=kI166.1理想三端元件四種理想三端元件中，何者會是電子工程師的最佳選擇？工程師通常比較喜歡以電壓而不是電流來當控制信號(示波器上看到的是電壓而非電流)。故由輸入端的觀點而言，VCVS/VCCS顯然較CCVS/CCCS符合工程師的設計習慣

3、。VCVS和VCCS皆以輸出電壓控制輸出端，何者會是最佳選擇？76.1理想三端元件由輸出端判斷VCVS與VCCS何者是較好的選擇。對於VCVS，V23=kV13，因為k是個常數，所以放大倍率(gain，增益)是由元件特性(k)而非使用者決定。在實際應用中，增益從幾倍到幾萬倍都有可能，而VCVS僅能作單一倍率放大，用途將非常有限。實用上許多元件需要電流推動(例如警報器、喇叭、LED等)，此時VCVS也不適用。86.1理想三端元件VCCS的特性是利用輸入電壓控制輸出電流，將一個小信號(VS)加到VCCS的輸入端，並且將電源(VCC)及一顆電阻(R)加到其輸出端，圖6.2V1V2RVCCVCC

4、S由微積分基本定理，我們得到V2的變動量與Vs的變動量之間的關係式為因此其比例常數(即增益)G=kR。R由使用者決定，因此我們可利用適當的電阻獲得所要的增益。96.1理想三端元件VCCS也可以輕易應用在需要電流推動的控制電路上(例如警報器、喇叭、LED等電路)，故實用性遠比VCVS好。所以VCCS是最理想的三端元件，也是電子工程師的最佳選擇。106.2BJT特性下圖是npn型BJT的電路符號，三個端點分別是Emitter(E極)、Base(B極)和Collector(C極)。圖6.3BCE電流IB及IC的方向是流入B極和C極，而IE則是流出E極。事實上BJT就是一顆VCCS，主要利用輸

5、入電壓(VBE)控制輸出電流(IC)，只是它的特性不像理想的VCCS那麼單純在不同的工作模式下，VBE與IC的關係不同。116.2BJT特性截止模式(cutoffmode)VBEVcut-in且0VCE<0.3VB-E界面導通，Emitter開始發射電子進入Base。IC受VBE和VCE控制，但三者之間並無明確數學關係式存在。為了簡化分析，我們通常作以下兩個假定：

6、136.2BJT特性主動模式(activemode)VBE>Vcut-in且VCE0.3VIC單獨由VBE控制，兩者呈指數關係：IB和IC呈比例關係：在主動模式時，我們一般假定VBE=0.7V，再利用以上的關係，便可以分析電路得到各電壓電流。146.2BJT特性以上說明顯示BJT是一顆以電壓(VBE)控制電流(IC)的三端元件，這顆元件將非常有用：利用VBEVcut-in則IC=0或IC≠0的特性，使BJT成為一顆很好的開關元件(switchingdevice)，可以用在許多開關電路上。當BJT處於主動模式時，利用VBE可以控制IC，特性與理想VCCS類似，是

7、很好的放大元件，可用來製作放大器。156.3pnp電晶體pnp電晶體和npn電晶體的工作原理相同，只是pnp電晶體的主要載子是電洞而非自由電子。右圖是pnp電晶體的電路符號，同樣有E、B、C三極，它們的角色與npn電晶體相同：E極負責發射電洞，數量由VEB所決定，而電洞由B極和C極流出的多寡則決定於VEC。BEC166.3pnp電晶體因為電洞帶正電，正常情況下E極在高電位而B、C極在低電位，故習慣上以VEB、VEC來表示端電壓以避免