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1、模 拟 电 子 技 术,Analog Electronic Technology,4 双极结型三极管及放大电路基础,4.1 BJT,4.3 放大电路的分析方法,4.4 放大电路静态工作点的稳定问题,4.5 共集电极放大电路和共基极放大电路,4.2 基本共射极放大电路,4.6 组合放大电路*,4.7 放大电路的频率响应*,4.1 半导体三极管BJT,4.1.1 BJT的结构简介,4.1.2 放大状态下BJT的工作原理,4.1.3 BJT的VI特性曲线,4.1.4 BJT的主要参数,4.1.1 BJT的结构简介,(a)小功率管(b)小功率管(c)大功率管(d)中功率管,4.1.1 BJT结构简介,
2、1.三极管的构造核心：一块有两个相互联系的PN结单晶；示意图如下:,4.1.1 BJT结构简介,2.NPN型,集电区,集电结,基区,发射结,发射区,集电极 c,基极 b,发射极 e,箭头方向指示了发射结正向偏置情况下的电流的方向,4.1.1 BJT结构简介,3.PNP型,集电区,集电结,基区,发射结,发射区,集电极 c,发射极 e,基极 b,发射区的掺杂浓度最高；,集电区掺杂浓度低于发射区，且面积大；,基区很薄，一般在12微米，且掺杂浓度最低。,结构特点：内部条件,4.1.2 放大状态下BJT的工作原理,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,4.1.2 放大状
3、态下BJT的工作原理,发射结正偏，集电结反偏,IE=IB+IC,外部条件：,4.1.2 放大状态下BJT的工作原理,电流分配关系,基极电流传输系数：集电极电流放大系数：,电流控制器件,共基极放大电路,放大作用,电压放大倍数,vO=-iC RL=0.98 V，,两个条件（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。,思考1：可否用两个二极管相连构成一个三极管？思考2：可否将e和c交换使用思考3：外部条件对PNP管和NPN管各如何实现？,综上所述，三极管的放大作用，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。,小结,
4、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,无论哪种连接方式，要使BJT有放大作用，,都必须保证发射结正偏，集电结反偏。,4.1.3 BJT的V-I 特性曲线,iB=f(vBE)vCE=const,(2)当vCE1V时，vCB=vCE-vBE0，集电结已进入反偏状态，开始收 集电子，基区复合减少，同样的vBE下 IB减小，特性曲线右移。,(1)当vCE=0V时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。,1.输入特性曲线,（以共射极放大电路为例）,共射极连接,工作在放大状态
5、的条件：vCE1V,饱和区：特征IC明显受VCE控制该区域内，IC和IB不服从倍关系。此时发射结正偏，集电结正偏。,截止区：特征IC接近零该区域相当IB=0的曲线下方。此时，发射结反偏或正偏电压很小，集电结反偏。,放大区：特征IC平行于VCE轴该区域内，曲线基本平行等距。此时，发射结正偏，集电结反偏。,2.输出特性曲线,4.1.3 BJT的V-I 特性曲线,iC=f(vCE)iB=const,共射极连接,放大：发射结正偏，集电结反偏,饱和：发射结正偏，集电结正偏,截止：发射结反偏，集电结反偏,倒置：发射结反偏，集电结正偏,小结,临界饱和（虚线）临界放大,测量某硅BJT各电极对地的电压值如下，试
6、判别管子工作在什么区域。,(1)VC6V VB0.7V VE0V,VBE0.7V VCB5.3V 放大区域,(2)VC6V VB2V VE1.3V,VBE0.7V VCB4V 放大区域,(3)VC6V VB6V VE5.4V,VBE0.6V VCB0V 饱和区域,VBE0.4V VCB2V 截止区域,(4)VC6V VB4V VE3.6V,(5)VC3.6V VB4V VE3.4V,VBE0.6V VCB-0.4V 饱和区域,练习：,放大：发射结正偏，集电结反偏,IE=IB+IC,恒流源,共基极连接时的V-I 特性曲线,1.电流放大系数,4.1.4 BJT的主要参数,与iC的关系曲线,2.极间
7、反向电流,(1)集电极基极间反向饱和电流ICBO 发射极开路时，集电结的反向饱和电流。,4.1.4 BJT的主要参数,(2)集电极发射极间的反向饱和电流ICEO,ICEO=（1+）ICBO,4.1.4 BJT的主要参数,2.极间反向电流,(1)集电极最大允许电流ICM,3.极限参数,4.1.4 BJT的主要参数,当iC过大时，值将下降。值下降到一定的iC即为ICM。,当工作电流iC大于ICM时，BJT不一定会烧坏，但值将过小，放大能力太差。,4.1.4 BJT的主要参数,(2)反向击穿电压,V(BR)CBO发射极开路时的集电结反 向击穿电压。（20120）,V(BR)EBO集电极开路时发射结的
8、反 向击穿电压。（大约7）,V(BR)CEO基极开路时集电极和发射 极间的击穿电压。（大约V(BR)CBO 的60%）,几个击穿电压有如下关系 V(BR)CBOV(BR)CEOV(BR)EBO,3.极限参数,(3)集电极最大允许功率损耗PCM,PC=ICVCE,3.极限参数,4.1.4 BJT的主要参数,BJT内的两个PN结都会消耗功率，其大小分别等于流过结的电流与结上电压降的乘积。一般情况下，集电结上的电压降远大于发射结上的电压降，于是：,为了使BJT能安全工作，在应用中必须使它的集电极工作电流小于ICM，集电极发射极间电压小于V(BR)CEO,集电极耗散功率小于PCM。,PC=ICVCE,
9、某BJT的极限参数ICM=100,PCM=150W,V(BR)CEO=30V,若它的工作电压VCE=10V,则工作电流IC不得超过多大？若工作电流IC=1,则工作电压的极限值应为多少？,ICICMVCEV(BR)CEOPC PCM,练习：,当VCE=10V,则：,IC15,当IC=1mA,则：,VCE30V,4.1.5 温度对BJT参数及特性的影响,(1)温度对ICBO的影响,温度每升高10，ICBO约增加一倍。,(2)温度对 的影响,温度每升高1，值约增大0.5%1%。,(3)温度对反向击穿电压V(BR)CBO、V(BR)CEO的影响,温度升高时，V(BR)CBO和V(BR)CEO都会有所提
10、高。,2.温度对BJT特性曲线的影响,1.温度对BJT参数的影响,温度升高使IC增加,如何判断三极管的三个电极,方法一：看、读,如何判断三极管的三个电极,方法二：数字万用表hFE,三极管档位,判断类型和各个引脚，如果插入正确，显示值，否则无显示值。,用指针式万用表判断基极 b 和三极管的类型:将万用表欧姆挡置 R 100 或Rlk 处,先假设三极管的某极为基极,并把黑表笔接在假设的基极上,将红表笔先后接在其余两个极上,如果两次测得的电阻值都很小(或约为几百欧至几千欧),则假设的基极是正确的,且被测三极管为 NPN 型管；同上,如果两次测得的电阻值都很大(约为几千欧至几十千欧),则假设的基极是正
11、确的,且被测三极管为 PNP 型管。如果两次测得的电阻值是一大一小,则原来假设的基极是错误的,这时必须重新假设另一电极为基极，再重复上述测试。,如何判断三极管的三个电极,方法三：模拟万用表测量,判断集电极c和发射极e:仍将指针式万用表欧姆挡置“R 100”或“R 1k”处,以NPN管为例,把黑表笔接在假设的集电极c上,红表笔接到假设的发射极e上,并用手捏住b和c极(不能使b、c直接接触),通过人体,相当b、c之间接入偏置电阻,读出表头所示的阻值,然后将两表笔反接重测。若第一次测得的阻值比第二次小,说明原假设成立,因为c、e 间电阻值小说明通过万用表的电流大，偏置正常。,如何判断三极管的三个电极,方法三：模拟万用表测量,如何判断三极管的三个电极,方法三：模拟万用表测量,作业：,P186：,
