第3章半导体三极管及其放大电路1讲述.ppt

第3章 3　半导体三极管及其放 大 电 路 本章学习要点 1.　半导体三极管(BJT)的结构、工作原理、特性曲线和主要参数。 2.　着重讨论BJT放大电路的三种组态，即： 　　a.　共发射极放大电路 　　b.　共集电极放大电路 　　c.　和共基极放大电路。 　从共发射极电路入手，推及其他两种电路。 　分析放大电路的基本方法： 　　a.　图解法 　　b.　小信号模型法(微变等效电路分析法) 分析的步骤： 　　a.首先是电路的静态工作点(Q点)， 　　b.然后分析其动态技术指标。 　对于电压放大电路来说，主要的技术指标有：电压增益、输入阻抗、输出阻抗和频响带宽，这在第一章已作过简要的介绍。 单极型器件[场效应管(FET)]及其放大电路将在第4章讨论。 由于集成电路制造工艺的迅速发展，从使用的角度来考虑，电子设计主要是选用集成电路构件来作系统设计，但是分立元件电路是基础，这里仍然予以足够的重视。 3.1　半导体BJT 3.1.1　BJT的结构简介 BJT通常称为晶体三极管，简称为三极管或晶体管。 1.　分类： 　　按频率分：有高频管、低频管； 　　按功率分：有大、中、小功率管； 　　按材料分：有硅管、锗管。 其外型如图3.1.1所示(实物对照)。 　2.　BJT 的结构 ⑴　组成：BJT有两个PNJ，三个接触电极，三根引线及其外壳组成。 (2)　BJT的制造工艺特点： 　　a.　e区掺杂浓度最高，以有效的发射载流子； 　　b.　b区掺杂浓度最低且最薄，以有效的传输载流子； 　　c.　c区掺杂浓度适中，面积最大，以有效的收集载流子。 　(3)　NPN型BJT的结构 如图3.1.2所示。 　(4)　PNP型BJT的结构 如图3.1.3所示。 3.1.2　BJT的电流分配关系与放大作用 1.　BJT内部载流子的传输过程( 运动规律)(观看课件) 为了使BJTe区能有效的发射载流子、c区有效的收集载流子，必须具备的条件： 发射结正偏　集电结反偏 BJT内部载流子的传输过程分三步(如图3.1.4所示)： 　　　(1)　发射区向基区注入载流子 　　　(2)　载流子在基区的扩散与复合 　　　(3)　集电区收集载流子 有上分析可知，BJT内部有两种载流子参与导电，故称之为双极型晶体管。 　2.　三极管的电流分配关系 　　　　　IE＝IC+IB 　　　　　IC＝ I B+I CEO≈ IB 　　　　　ICEO＝(1+β )ICBO 以上式子，也适用于三极管纯交流电流或交直流共存的情况，即： 纯交流时： 　　　　　　i e＝i c+ i b 　　　　　　i c＝βi b 交直流共存时： 　　　　　　i E＝iC + iB 　　　　　　( ie+ IE )＝( ic+ IC )+( ib+ IB) 　　　　　( ic+ IC )＝(βib+ IB)+(1+β )ICBO 　3.　放大作用 晶体管最基本的一种应用，就是把微弱的电信号加以放大。简单的放大电路如图3.1.5所示。 输入电压：　　　　　Δv I＝20mV 晶体管eJ电压：　　　vEB ＝VEE+ΔvI e极电流：　　　　　 iE＝IE + ΔiE c极电流：　　　　　 iC＝IC + ΔiC 输出电压：　　　　 Δvo＝ΔiC R L 　综上所述： (1)　要使晶体管具有放大作用必须保证： 　　a.　内部条件：e区的掺杂浓度要远大于b区的掺杂浓度，且b区的厚度要很薄。 　　b.　外部条件：eJ正偏，cJ反偏。 (2)　当晶体管制成之后，晶体管各极之间的电流关系是确定的： 　　　　　 IE＝IC+IB 　　　　　 IC＝β I B+I CEO≈ IB 　 或　　　 　　　　　 i E＝iC + iB 　4.　共发射极连接方式 (1)　三种连接方式： 以三极管的某一个极为公共端可组成三种基本放大电路，即：共基极、共发射极、共集电极放大电路，如下图所示。 　(2)　共发射极放大电路 如图3.1.6所示。由图可以看出，在输入端加入一个待放大的信号Δv I时，则有： 　　　　　vBE＝VBE +Δv I， 　　　　　iB＝IB +ΔiB， 　　　　　iC＝IC+ΔiC，　　 　　　　　iE＝I E+ΔiE。 共射极电路与共基极电路的异同： 相同之处：放大信号的物理本质是相同的。 (1)　共射极电路的输入电流是 iB，共基极电路的输入电流是iE，iB作为输入控制电流时信号源消耗功率小。 (2)　对于共射极电路，研究放大过程主要是分析集电极电流(输出电流)与基极电流(输入电流)之间的关系。 (3)　因为β1，α1，所以iCiB，故共发射极放大电路不但能放大电压，而且还能放大电流。 共发射极放大电路是目前应用最广泛的一种组态。 　3.1.3　BJT的特性曲线 晶体管特