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第三章 半导体三极管及放大电路基础; 教学要求： 本章需重点掌握三极管的模型与特性；并能熟练进行基本放大电路静态工作点的确定，估算法和微变等效电路法的掌握，以及输入电阻、输出电阻、电压放大倍数的计算。; 3.1 半导体三极管 3.2 共射极放大电路 3.3 放大电路的性能指标 3.4 放大电路的静态分析 3.5 放大电路的动态分析 3.6 放大电路的工作点稳定情况 3.7 共集电极电路和共基极电路 3.8 多级放大电路 ; 3.1 半导体BJT;3.1.1 BJT的结构 当两块不同类型的半导体结合在一起时， 它们的交界处就会形成PN结，因此BJT有两 个PN 结：发射区与基区交界处的PN结称为 发射结，集电区与基区交界处的 PN结称为 集电结，两个PN 结通过很薄的基区联系着。 同样，PNP型与 NPN型相似，特性几乎相同， 只不过各点极端的电压极性和电流流向不同 而已。 ;图3.1.1 NPN型三极管的结构示意图及其在电路中的符号; 3.1.2 BJT的电流放大原理 通过改变加在晶体管三个极上的电压可以改变两个PN结的偏置电压，从而使晶体管有三种工作状态： 当发射结和集电结均反偏时，处于截至状态； 当发射结正偏、集电结反偏时，处于放大状态； 当发射结和集电结均正偏时，处于饱和状态。 当晶体管处于放大状态时，能将基极的小电流放大为集电极的大电流，现以NPN型晶体管为例分析其放大原理。 1. BJT内部载流子的运动 为使发射区发射电子，集电区收集电子， 必须具备的条件是:发射结加正向电压(正向 偏置 )，集电结加反向电压(反向偏置)，在 这些外加电压的条件下，管内载流子的传输 将发生下列过程，如图2-2所示: ;图3.1.2 三极管内部载流子的运动情况 ? ; (1)发射区向基区注入电子 由于发射结外加正向电压，发射区的多数载流子电子不断通过发射结扩散到基区，同时基区的多子-空穴越过发射结进入发射区。因为基区很薄，掺杂浓度又较低，所以空穴数目较少，因此由空穴形成的电流可以忽略。故可认为主要有发射区电子形成发射极电流?E ，其方向与电子流动方向相反。 (2)电子在基区中的扩散和复合 电子到达基区后，由于基区中空穴浓度低，只有很少一部分电子与基区中的空穴复合。复合掉的空穴由外电源补充，这样就形成了较小的电流IBN， IBN的方向由外电源流入基区。剩下的大部分电子扩散到集电结。 ; (3) 集电区收集扩散过来的电子 由于集电结处于反偏状态，扩散到集电结的电子很快漂移到集电区，形成电流ICN。由于集电结反偏，使集电区的多子电子和基区的少子空穴不能向对方扩散；而集电区中的少子空穴和基区中的少子电子可以漂移到对方，形成反向饱和电流ICBO，ICBO值很小，但由于它是由少子形成的，容易受温度的影响，对三极管性能影响较大。ICN的方向由外电源流入集电区（与扩散到集电结的电子漂移到集电区的方向相反），ICBO的方向从集电区流向基区。经以上分析和图2-2可知，由ICN与ICBO构成集电极电流IC。IBN和ICBO构成基极电流IB。根据KCL（Kirchhoff’s Current Law,基尔霍夫电路定律）得出电流分配关系如下： ; 我们定义 为共射直流电流放大系数 则 将 带入上式得 令 则 上式中 称作穿透电流，或集电极-发射极极间反向饱和电流 ; 一般为计算方便而忽略 ，那么 值一般远大于1。IC与IE值相差不大，但它们都远大于IB值。 由此可见当UBE有微小变化即IB有微小变化时，IE和IC有较大变化，这种情况称为电流放大。实用电路中，晶体管主要用于放大动态信号。衡量三极管放大能力的指标是共射交流放大系数 ，其定义为 一般在放大状态下， 和 差别较小，可以认为两者近似相 等，故在以后的分析中取 ，其值为几十到一百左右。 ; 3. 放大作用分析 (1) BJT的放大作用，主要是依靠它的发射极 电流能通过基