西安交大模电课件第2章半导体三极管及其放大电路基础优质PPT.ppt

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上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础半导体三极管图片半导体三极管图片上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础2.1.1半导体三极管的结构半导体三极管的结构1.NPN型三极管结构示意图和符号型三极管结构示意图和符号

（2）根据使用的半导体材料分根据使用的半导体材料分:

硅管和锗管硅管和锗管

（1）根据结构分根据结构分:

NPN型和型和PNP型型三极管的主要类型三极管的主要类型上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础NN+P发射区发射区集电区集电区基区基区发射极发射极E（e）集电极集电极C（c）发射结发射结Je集电结集电结Jc基极基极B（b）上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础NPN型三极管符号型三极管符号B（b）E（e）TC（c）NN+P发射区发射区集电区集电区基区基区发射极发射极E（e）集电极集电极C（c）发射结发射结Je集电结集电结Jc基极基极B（b）上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础2、PNP型三极管结构示意图和符号型三极管结构示意图和符号PNP型三极管符号型三极管符号B（b）E（e）TC（c）E（e）发射区发射区集电区集电区基区基区PP+NC（c）B（b）JeJc上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础

（1）发射区小，掺杂浓度大发射区小，掺杂浓度大。

3、三极管的内部结构特点（具有放大作用的内部条件）三极管的内部结构特点（具有放大作用的内部条件）：

（2）集电区掺杂浓度低，集电结面积大。

集电区掺杂浓度低，集电结面积大。

（3）基区掺杂浓度很低，且很薄。

基区掺杂浓度很低，且很薄。

NN+P发射区发射区集电区集电区基区基区EBC上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础2.1.2三极管工作原理（以三极管工作原理（以NPN型管为例）型管为例）依据两个依据两个PN结的偏置情况结的偏置情况放大状态放大状态饱和状态饱和状态截止状态截止状态倒置状态倒置状态晶体管的工作状态晶体管的工作状态上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础1发射结正向偏置、集电结反向偏置发射结正向偏置、集电结反向偏置放大状态放大状态原理图原理图电路图电路图+上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础

（1）电流关系电流关系a.发射区向基区扩散电子发射区向基区扩散电子形成发射极电流形成发射极电流IE。

发射区向基区扩散电子发射区向基区扩散电子称扩散到基区的发射称扩散到基区的发射区多子为非平衡少子区多子为非平衡少子上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础基区向发射区扩散空穴基区向发射区扩散空穴基区向发射区扩散空穴基区向发射区扩散空穴发射区向基区扩散电子发射区向基区扩散电子形成空穴电流。

形成空穴电流。

上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础因为发射区的掺杂浓度远大于基区浓度，因为发射区的掺杂浓度远大于基区浓度，空穴电流忽略不记。

空穴电流忽略不记。

基区向发射区扩散空穴基区向发射区扩散空穴发射区向基区扩散电子发射区向基区扩散电子上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础b.基区电子扩散和复合基区电子扩散和复合非平衡少子在基区复非平衡少子在基区复合，形成基极电流合，形成基极电流IBIB非平衡少子向非平衡少子向集电结扩散集电结扩散上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础非平衡少子非平衡少子到达集电区到达集电区IBC.集电区收集从发射区扩散过来的电子集电区收集从发射区扩散过来的电子IC形成集电极电流形成集电极电流IC上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础形成反向饱和电流形成反向饱和电流ICBO集电区、基区少子相互漂移集电区、基区少子相互漂移少子相互漂移少子相互漂移ICBOICIB上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础三极管的电流分配关系动画演示三极管的电流分配关系动画演示上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础发射结回路为输入回路，集电结回路为输出回路。

发射结回路为输入回路，集电结回路为输出回路。

定义定义基极是两个回路的公共端，称三极管这种接法为基极是两个回路的公共端，称三极管这种接法为共基极接法。

共基极接法。

称为共基极直流电流放大系数称为共基极直流电流放大系数输入回路输入回路输出回路输出回路理解为电流分配关系理解为电流分配关系则发射则发射100个电子，扩个电子，扩散了散了99个，复合个，复合1个个上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础各电极电流之间的关系各电极电流之间的关系IE=IC+IBIBICICBO上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础晶体管共射极接法晶体管共射极接法原理图原理图电路图电路图IBICICBO上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础定义定义为三极管共射极直为三极管共射极直流电流放大系数流电流放大系数IBICICBO上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础得得或或的关系式的关系式由由由由及及的定义的定义与与上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础如果如果UBE0，那么那么IB0，IC0，IE0当输入回路电压当输入回路电压UBE=UBE+UBE那么那么IB=IB+IBIC=IC+ICIE=IE+IE如果如果UBE0，那么那么IB0，IC0，IEUBUEPNPPNP管管：

UCUBUBEb.IC=IBc.IC与与UCE无关无关饱和区饱和区放大区放大区iiB=20A04060801002468/VuCE01234C/mA截止区截止区a.UBE死区电压死区电压上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础NPN管与管与PNP型管的区别型管的区别iB、uBE、iC、iE、uCE的极性二者相反的极性二者相反PNP管电路管电路NPN管电路管电路上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础硅管与锗管的区别硅管与锗管的区别:

（3）锗管的锗管的ICBO比硅管大比硅管大

（1）死区电压约为死区电压约为硅管硅管00.5V锗管锗管0.1V

（2）导通压降导通压降|uBE|锗管锗管0.3V硅管硅管00.7V上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础2.1.4半导体三极管的主要电参数半导体三极管的主要电参数1.直流参数直流参数（3）发射极开路，集电极发射极开路，集电极基极间反向饱和电流基极间反向饱和电流ICBO

（1）共基极直流电流放大系数共基极直流电流放大系数

（2）共射极直流电流放大系数共射极直流电流放大系数（4）基极）基极开路，集电极开路，集电极发射极间反向饱和电流发射极间反向饱和电流ICEO上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础2.交流参数交流参数

（1）共基极交流电流放大系数共基极交流电流放大系数值与值与iC的的关系曲线关系曲线

（2）共射极交流电流放大系数共射极交流电流放大系数常数常数iC0上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础3.极限参数极限参数（4）集电极最大允许电流集电极最大允许电流ICM

（1）集电极开路时发射极集电极开路时发射极基极间反向击穿电基极间反向击穿电压压U（BR）EBO

（2）发射极开路时集电极发射极开路时集电极基极间反向击穿基极间反向击穿电压电压U（BR）CBO（3）基极开路时集电极基极开路时集电极发射极间反向击穿发射极间反向击穿电压电压U（BR）CEO上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础iCuCE0U（BR）CEOICMPCM不安全区不安全区安全区安全区（5）集电极最大允许功率耗散集电极最大允许功率耗散PCM晶体管的安全工作区晶体管的安全工作区等功耗线等功耗线PC=PCM=uCEiC上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础2.1.5温度对管子参数的影响温度对管子参数的影响1对对的影响的影响2对对ICBO的影响的影响3对对UBE的影响的影响上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础判别晶体管工作状态方法判别晶体管工作状态方法如果已知各极电位（如果已知各极电位（UB、UC、UE）直接判断直接判断UBE00求求IIBB及及IICSCS饱和饱和放大放大正偏正偏倒置倒置反偏反偏截止截止上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础思思考考题题2.为什么晶体管基区掺杂浓度小而且做的很薄？

为什么晶体管基区掺杂浓度小而且做的很薄？

1.晶体管的发射极和集电极是否可以调换使用？

晶体管的发射极和集电极是否可以调换使用？

3.晶体管在输出特性曲线的饱和区工作时，其电流放晶体管在输出特性曲线的饱和区工作时，其电流放大系数和在放大区工作时是否一样大？

大系数和在放大区工作时是否一样大？

上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础2.2共射极放大电路的组成和工作原理共射极放大电路的组成和工作原理2.2.1放大电路概述放大电路概述1放大电路的用途放大电路的用途:

把微弱的电信号不失真地放大到把微弱的电信号不失真地放大到负载所需的数值。

负载所需的数值。

应用举例应用举例放放大大器器直直流流电电源源话筒话筒输入输入喇叭喇叭输出输出上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础2放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标放大器性能指标测量原理方框图放大器性能指标测量原理方框图被被测测放放大大电电路路负负载载正正弦弦波波信信号号源源+直直流流电电源源+上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础互导放大倍数互导放大倍数Ag互阻放大倍数互阻放大倍数Ar电流放大倍数电流放大倍数AiioUUAu=电压放大倍数电压放大倍数Au+直直流流电电源源+

（1）放大倍数放大倍数A上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础

（2）输入电阻输入电阻RiRi越大，越大，Ui也就越大，电路的放大能力越强。

也就越大，电路的放大能力越强。

a.由于由于b.Ri越大，输入电流越大，输入电流ii越小，越小，信号源的负载越小。

信号源的负载越小。

+直直流流电电源源+Ri上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础（3）输出电阻输出电阻Ro定义：

定义：

测量电路测量电路被被+测测放放大大电电路路直直流流电电源源+Ro上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础对输出电压的电路对输出电压的电路即即Ro越小，输出电压越稳定，电路带载能力越强。

越小，输出电压越稳定，电路带载能力越强。

+直直流流电电源源+由于由于上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础测量测量Ro的一种方法的一种方法带负载时的输出电压带负载时的输出电压负载开路时的输出电压负载开路时的输出电压+直直流流电电源源+S上页上页下页下页后退后退模拟