第四章半导体三极管及其放大电路本章内容简介本章首先讨论半导体三极管（BJT）的结构、工作原理、特性曲线和主要参数。随后着重讨论BJT放大电路的三种组态，即共发射极、共集电极和共基极三种放大电路。内容安排上是从共发射极电路入手，再推及其他两种电路，并将图解法和小信号模型法，作为分析放大电路的基本方法。（一）主要内容★★半导体三极管的结构及工作原理，放大电路的三种基本组态★静态工作点Q的不同选择对非线性失真的影响★?用H参数模型计算共射极放大电路的主要性能指标★★共集电极电路和共基极电路的工作原理★★三极管放大电路的频率响应（二）教学要点：从半导体三极管的结构及工作原理入手，重点介绍三种基本组态放大电路的静态工作点、动态参数（电压增益、源电压增益、输入电阻、输出电阻）的计算方法，H参数等效电路及其应用。（三）基本要求：★★了解半导体三极管的工作原理、特性曲线及主要参数★了解半导体三极管放大电路的分类★全掌握用图解法和小信号分析法分析放大电路的静态及动态工作情况★个理解放大电路的工作点稳定问题?★掌握放大电路的频率响应及各元件参数对其性能的影响3.1半导体三极管（BIT）3.1.1BJT的结构简介：半导体三极管有两种类型:NPN型和PNP型结构特点：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，一般在几个微米至几十个微米，且掺杂浓度最低。3.1.2BJT的电流分配与放大原理三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，通过载流子传输体现出来的
第四章 半导体三极管及其放大电路 本章内容简介 本章首先讨论半导体三极管（BJT ）的结构、工作原理、特性曲线和主要参 数。随后着重讨论 BJT 放大电路的三种组态，即共发射极、共集电极和共基极三 种放大电路。内容安排上是从共发射极电路入手，再推及其他两种电路，并将图 解法和小信号模型法，作为分析放大电路的基本方法。 （一）主要内容: 半导体三极管的结构及工作原理，放大电路的三种基 本组态 静态工作点 Q 的不同选择对非线性失真的影响 用 H 参数模型计算共射极放大电路的主要性能指标 共集电极电路和共基极电路的工作原理 三极管放大电路的频率响应 （二）教学要点： 从半导体三极管的结构及工作原理入手，重点介绍三种基本组态放大电路 的静态工作点、动态参数（电压增益、源电压增益、输入电阻、输出电阻） 的计算方法，H 参数等效电路及其应用。 （三）基本要求: 了解半导体三极管的工作原理、特性曲线及主要参数 了解半导体三极管放大电路的分类 掌握用图解法和小信号分析法分析放大电路的静态 及动态工作情况 理解放大电路的工作点稳定问题 掌握放大电路的频率响应及各元件参数对其性能的 影响 3.1 半导体三极管（BJT） 3.1.1 BJT 的结构简介：半导体三极管有两种类型:NPN 型和 PNP 型。 结构特点：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，一般在几个微米至几十个微米，且掺杂浓度最低。 3.1.2 BJT 的电流分配与放大原理 三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，通过载流子传输体现出来的
外部条件：发射结正偏，集电结反偏。1.内部载流子的传输过程发射区：发射载流子；集电区：收集载流子；O基区：传送和控制载流子（以NPN为例）I.-Ig-BobI-+00LB以上看出，三极管内有两种载流子I-I+I（自由电子和空穴）参与导电，故称为双极型三极管，载流子的传输过程或BJT (Bipolar Junction Transistor)。2.电流分配关系aic=αxieic=βxiBBig=(1-α)xig1-α3.三极管的三种组态共发射极接法，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。IEe输出端口输出端口输人端口输区人端口瑞部e6发CCCECBIe=8IBIc=al=/(1-)BJT的三种组态3.1.3BJT的特性曲线1.输入特性曲线's=f(VBE)Iver=const(1）当VcE=OV时，相当于发射结的正向伏安特性曲线
外部条件：发射结正偏，集电结反偏。 1. 内部载流子的传输过程 发射区：发射载流子； 集电区：收集载流子； 基区：传送和控制载流子（以 NPN 为例） 以上看出，三极管内有两种载流子 (自由电子和空穴)参与导电， 故称为双极型三极管， 或 BJT (Bipolar Junction Transistor)。 2. 电流分配关系 3. 三极管的三种组态 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。 4. 放大作用 综上所述，三极管的放大作用，主要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。实现这一传输过程的两个条件是：（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。 3.1.3 BJT 的特性曲线 1. 输入特性曲线 (1) 当 时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。 B BE V const CE i = f V = ( )| VCE = 0V C E i = i B E i = (1−)i − = = 1 C B i i 载流子的传输过程 BJT 的三种组态
IB/uAVCE=OVVCE≥IV100806040200.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Vez / v0(2)当Vaz≥1V时,Vca=Ve-Vae>0V，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VB下，Ib减小，特性曲线右移。(3）输入特性曲线的三个部分：死区；非线性区；线性区2.输出特性曲线Ic/mA1饱和区IB2=80MA放大区3IB1=40MAZg=0截止区1Hg/ic = f(Vce) lig=const放大区：ic平行于vce轴的区域，曲线基本平行等距。此时，发射结正偏，集电结反偏，截止区：ic接近零的区域，相当0的曲线的下方。此时，VBE小于死区电压，集电结反偏。饱和区：ic明显受vcE控制的区域，该区域内，一般VcE<0.7V(硅管)。此时，发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很小。3.1.4BJT的主要参数
(2) 当 ，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 ，特性曲线右移。 (3) 输入特性曲线的三个部分：死区；非线性区；线性区 2. 输出特性曲线 放大区：iC平行于 vCE轴的区域， 曲线基本平行等距。此时，发射结正偏，集电结反偏。 截止区：iC接近零的区域，相当 iB=0 的曲线的下方。 此时，vBE小于死区电压，集电结反偏。 饱和区：iC明显受 vCE控制的区域，该区域内， 一般 vCE＜0.7V(硅管)。此时，发射结正偏，集电结正偏 或反偏电压很小。 3.1.4 BJT 的主要参数 VCE 1V时,VCB =VCE −VBE 0V VBE下，Ｉb减小 vCE = 0V vCE 1V C CE i const B i = f V = ( ) |
lc/mAIc/mAVc=7V500MAB=lc/lB400LAid3030300MA2020200μAbIg=100MAia10H10OuA+IB/MAVCE/V1015201002003004005001.电流放大系数(1）共发射极直流电流放大系数(②）共发射极交流电流放大系数(3）共基极直流电流放大系数（4）共基极交流电流放大系数当IcBo和IcEo很小时，直流和交流可以不加区分。Ic/mARI-Alc+VCE/VVCEQ2.极间反向电流(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。(2）集电极发射极间的反向饱和电流IcEO:即输出特性曲线Is=0那条曲线所对应的Y坐标的数值。IcEo也称为集电极发射极间穿透电流。3.极限参数Ic/mAVCE=7V B=lc/lBIcM30F2010*B/μA0100200300400500(1）集电极最大允许电流IcM(2)集电极最大允许功率损耗PcM=IcVcE
1. 电流放大系数 (1) 共发射极直流电流放大系数 (2) 共发射极交流电流放大系数 (3) 共基极直流电流放大系数 (4) 共基极交流电流放大系数当 ICBO和 ICEO很小时，直流和交流可以不加区分。 2. 极间反向电流 (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。 (2) 集电极发射极间的反向饱和电流 ICEO： 即输出特性曲线 IB = 0 那条曲线所对应的 Y 坐标的数值。 ICEO也称为集电极发射极间穿透电流。 3. 极限参数 (1) 集电极最大允许电流 ICM (2) 集电极最大允许功率损耗 PCM = ICVCE
(3）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。V(BR)EBO—集电极开路时发射结的反向击穿电压。V(BR)CEO—基极开路时集电极和发射极间的击穿电压。几个击穿电压有如下关系：V(BR)CBO>V(BR)CEO>V(BR)EBO由PcM、Ic和V(BRCEo在输出特性曲线上可以确定过损耗区、过电流区和击穿区。小结：本节主要介绍了三极管的结构、工作原理和特性曲线。作业：3.1.1，3.1.2，3.1.4
(3) 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。 V(BR) EBO——集电极开路时发射结的反向击穿电压。 V(BR)CEO——基极开路时集电极和发射极间的击穿电压。 几个击穿电压有如下关系：V(BR)CBO＞V(BR)CEO＞V(BR) EBO 由 PCM、 ICM和 V(BR)CEO在输出特性曲线上可以确定过损耗区、过电流区和击穿 区。 小结：本节主要介绍了三极管的结构、工作原理和特性曲线。 作业：3.1.1，3.1.2，3.1.4