《电工与电子技术基础（模拟部分）》课程教学资源（PPT课件讲稿）第四章 半导体三极管及放大电路基础

4半导体三极管 放大电路基础≈ 41半导体三极管(BJT) 42共射极放大电路 43图解分析法 44小信号模型分析法 4.5放大电路的工作点稳定问题 4.6共集电极电路和共基极电路 47放大电路的频率响应

4 半导体三极管 及放大电路基础 4.1 半导体三极管（BJT） 4.2 共射极放大电路 4.3 图解分析法 4.4 小信号模型分析法 4.5 放大电路的工作点稳定问题 4.6 共集电极电路和共基极电路 4.7 放大电路的频率响应

41半导体三极管(BJT) 411BJT的结构简介 412BJT的电流分配与放大原理 413BJT的特性曲线 414BJT的主要参数 图411几种BJT的外形

2 图4.1.1 几种BJT的外形 4.1 半导体三极管（BJT） 4.1.1 BJT的结构简介 4.1.2 BJT的电流分配与放大原理 4.1.3 BJT的特性曲线 4.1.4 BJT的主要参数

411BJT的结构简介 1、结构和符号 2、工作原理 由结构展开联想 集电极 NN。PNP!3、实现条件 Collector 集电结J0) 外部条件一内部条件 →Jc反偏 基极 结构特点 N →集电区 Base 收集载流子(电子)摻杂浓度低于发射 基区 区且面积大 复合部分电子掺杂浓度远低于发 控制传送比例 射区且很薄 发射区 发射载流子电子)掺杂浓度最高 发射极 Emitter e发射结(l)J正偏

→ Jc反偏 4.1.1 BJT的结构简介 N P N N P N c b e 基区 发射区 集电区 发射极 Emitter 集电极 Collector 基极 Base 1、结构和符号 发射结(Je) 集电结(Jc) c b PNP e c b NPN e 发射载流子(电子) 收集载流子(电子) 复合部分电子 控制传送比例 由结构展开联想… 2、工作原理 3、实现条件 外部条件 内部条件 结构特点： →Je正偏 掺杂浓度最高 掺杂浓度低于发射 区且面积大 掺杂浓度远低于发 射区且很薄

412BJT的电流分配与放大原理 1.内部载流子的传输过程本质:电流分配 2.电流分配关系 发射区发射载流子发射结正偏 3放大作用 4.三极管的三种组态 5.共射极连接方式 集电区收集载流子集电结反偏 基区:传送和控制载流子

4 4.1.2 BJT的电流分配与放大原理 1. 内部载流子的传输过程 2. 电流分配关系 4. 三极管的三种组态 3. 放大作用 发 射 结 正 偏 发 射 区 发 射 载 流 子 基区：传送和控制载流子 集 电 区 收 集 载 流 子 本质:电流分配 5. 共射极连接方式 集 电 结 反 偏

412BJT的电流分配 与放大原理 IC 1.内部载流子的传输过程 三极管的放大作用是通过载流 子传输体现出来的。 °lB=- IcBoh I-I+ 本质:电流分配关系 B 外部条件: 发射结正偏,集电结反偏。 l=日+c E+△iE C+△ 放大作用? (原理) EB+△v EB △v △v 关键: +△ B lkQ △iC与△i的关系 WE_放大电路c

5 4.1.2 BJT的电流分配 与放大原理 1. 内部载流子的传输过程 RL e c b 1k VEE VCC IB IE IC VEB+vEB 放大电路 +iE i i + - vI +iC +iB vO + - io 放大作用？ （原理） 关键： iC与iE的关系 三极管的放大作用是通过载流 子传输体现出来的。 本质：电流分配关系 外部条件： 发射结正偏，集电结反偏

上2电流分配关系·与的关 根据传输过程可知 l=+1 C cCB (2) 自自自自 e B-1B’CBO (3) 定义 I8-lg-IcB0'b I-InciBo 传输到集电极的电流 发射极注入电流 l…岬 所以 =+L nc CBO E E a为共基极电流放大系 数,它只与管子的结构尺 通常l>IBo硅:0.1uA 锗:10uA 寸和掺杂浓度有关,与外 加电压无关。一般a= C 则有a≈ 0.9~0.99

6 2. 电流分配关系 根据传输过程可知 IE =IB+ IC (1) IC= InC+ ICBO (2) IB= IB’ - ICBO (3) 发射极注入电流 传输到集电极的电流  = 定义 E C CBO E nC I I I I I −  = = 通常 IC >> ICBO 则有 E C I I   所以  为共基极电流放大系 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 硅: 0.1A 锗: 10A  IE与IC的关系：

3放大作用 c=0.98图415共基极放大电路 lC+△ic EB △vBb △ R △ B+△ lkQ E放大电路 E Es(e ,BE/T-1) △v=20mY非线性 △in=-1mA Δic=aAi△c=-0.98mA△v=△icR△o=0.98V △in=20uA △0.98V 电压放大倍数A 49 △v120mV 输入电阻R=△v1/△iE=202

7 3. 放大作用 vI = 20mV iE = -1mA RL e c b 1k VEE VCC IB IE IC VEB+vEB 放大电路 +iE i i + - vI +iC +iB vO + - io  = 0.98 图 4.1.5 共基极放大电路 iC =  iE vO = -iC•RL vO = 0.98 V ( 1) / E ES B E = − VT v i I e 非线性 iC = -0.98mA iB = -20A 电压放大倍数 49 20mV 0.98V I O V = =   = v v A Ri= vI / i 输入电阻 E =20

4.三极管(放大电略)的三种组态 输 输 输 端 端 CE CB C L=alE IF=IR/(1-a) 共发射极接法,发射极作为公共电极,用CE表示 共基极接法,基极作为公共电极,用CB表示。 共集电极接法,集电极作为公共电极,用CC表示; 外部条件:发结正偏,集电结反偏 如何判断组态?

8 4. 三极管（放大电路）的三种组态 共集电极接法，集电极作为公共电极，用CC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； 如何判断组态？ 外部条件：发射结正偏，集电结反偏

5共射极连接方式 C 问题(1):如何保证? lg+△iB 发射结正偏 E △UoR BE BB 集电结反偏 △U BE+△v BE E+△i BC BE VcrⅤBE BB 放大电路 CC 问题(2):信号通路?与共基有何区别? +△v1→+vB一+A+△i→+△vo本质相同! 但希望 +△ig △v1=20mV→△iB=20uA→△ic=0.98mA→△vo=-0.98V △ν 0.98V =-49R=△v1/△in=1kg △ 20mv

5.共射极连接方式 VBB VCC VBE IB IC c e + b – IE RL VCE + – 问题(1)：如何保证？ 发射结正偏 VBE =VBB VBC = VBE - VCE VBE + – I +vBE +iE +iC +iB +vI +vBE +iE +iB +iC +vO 本质相同！ 但希望… vI = 20mV iB = 20A iC =0.98mA vO = -0.98 V 49 20mV 0.98V I O V = − − =   = v v A Ri= vI / iB =1k + – O 放大电路

5共射极连接方式·l与lB的关系: 由的定y: C cCBO E E 即 IC=ae+IcBoa(b+Ic+IcBo 整理可得 B CBO 令:β= 1-a+a B 十 1-a CBO Ic=BlB+(1+ Blo CBO CBO lc=B3+lcEo(穿透电流) 砖:01A 锗:10uA Ic≈1B 1E=lc+lB≈(1+B/B β是共射极电流放大系数,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β>1(10~100)

5.共射极连接方式  IC与IB的关系： E C CBO E nC I I I I I − 由的定义：  = = 即 IC = IE + ICBO = (IB + IC) + ICBO C B CBO 1 1 1 I I I    − + − 整理可得: = −    = 1 令： IC = IB + (1+ )ICBO IC = IB + ICEO （穿透电流） IC  IB IE = IC + IB  (1+)IB  是共射极电流放大系数，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（10～100） C B CBO 1 1 1 I I I      − − + + − = ICBO 硅: 0.1A 锗: 10A