第二章晶体三极管课件

第2章 晶体三极管(Bipolar Junction Transistor)内容:结构 BJT 工作原理(内部)直流 特性曲线(外部)电路模型 主要参数 小信号 图解法电路分析方法 工程近似分析法(直流)小信号等效电路分析法(交流)2.1 半导体三极管(BJT)一、结构内部结构特点：发射区掺杂浓度远大于基区掺杂浓度 基区宽度很小 集电结面积大于发射结工作模式：放大：发射结正偏，集电结反偏（正向受控作用）饱和：发射结集电结均正偏 截止：发射结集电结均反偏 开关特性二、放大模式下工作原理1、内部载流子传输过程（1）发射区向基区注入电子IE=IEn+IEp IEnIEp(2)电子在基区的扩散和复合IB=IEpIEn ICn1ICBO (3)集电区收集电子IC=ICn1ICBO 由得IE=IB+IC结论 发射结电压IEn转化ICn1(不受集电结反偏电压的影响)正向控制作用:用两端之间的电压控制第三端的电流2、电流传输方程(Current Transfer Equation)三种连接方式：(a)共发射极；(b)共集电极；(c)共基极 IE传输到集电极的电流分量 发射极电流IE 共基极电流传输系数（Common Base Current Gain）0.98 1 表示IE转化为ICn1的能力共基:简化为：IE传输到集电极的电流分量 基区复合电流 共射：共射电流放大系数（Common Emitter Current Gain）是基极开路时的 集电极电流，称为穿透电流（很小）共射电流方程简化为共集：其含义是：基区每复合一个电子，则有 个电子扩散到集电区去（控制能力）。值一般在20200之间。表示IB对IC的控制能力二、ICEO的物理含义如右图，此时，集电结反偏，发射结正偏放大模式当IB=0时，基区的复合电流等于ICBO，则扩散到集电区的电流为 ，因而常温下，ICEO很小，一般可忽略不计三、模型1、指数模型 IEBS为发射结的反向饱和电流相应的2、简化电路模型（共射）晶体管三种状态的直流模型(a)截止模型；(b)放大模型；(c)饱和模型 其中2.4 晶体三极管的伏安特性曲线一、输入特性曲线（Input Characteristics）（共射接法）(a)测试原理图;(b)输入特性曲线(1)VCE=0时,集电结正偏饱和，输入特性曲线和普通二极管的特性相似。(2)VCE=（00.3）V集电结正偏电压集电结吸引电子的能力（IE一定）IC（IB）特性曲线右移。(4)当VBEICM时，虽然管子不致于损坏，但值已经明显减小。因此，晶体管线性运用时，IC不应超过ICM。2、最大允许集电极耗散功率最大允许集电极耗散功率PCM 晶体管工作在放大状态时，集电结承受着较高的反向电压，同时流过较大的电流。因此，在集电结上要消耗一定的功率，从而导致集电结发热，结温升高。当结温过高时，管子的性能下降，甚至会烧坏管子，因此需要规定一个功耗限额PCM。3、击穿电压、击穿电压 V(BR)CEO指基极开路时，集电极发射极间的反向击穿电压。晶体管的安全工作区（Safe Operating Area）最大功耗线2.5 晶体三极管的小信号电路模型（放大模式下）一、小信号模型（线性电路）幂级数在Q点上对交流量展开放大模式下,不计基区宽度调制效应时输入电导 ,互导(跨导)表示正向控制作用晶体三极管的输入电阻re发射结增量结电阻(PN结电阻)跨导(互导)共基极交流电流传输系数 共发射极交流电流传输系数在线性区 则计基区宽度调制效应即考虑输出电导输出电阻很大(105106)反馈电导极小 ，不计 混合 型电路模型：考虑基区体电阻 几十欧，高频时考虑结电容2.6 晶体三极管电路分析方法一、图解分析法（采用曲线模型，作图进行直流和交流分析）1、直流分析（求静态工作点）输入回路负载线负载线与特性曲线的交点便是所求Q点(VBEQ，IBQ）输出回路斜率为负载线与特性曲线的交点便是所求Q点(VCEQ，ICQ）2、交流分析画各电极电压和电流波形在小信号范围内，特性看成直线（线性），则 为正弦波时，也为正弦。在输入特性上，画在输出特性上，画二、工程近似分析法（直流分析）采用器件的简化电路模型，进行近似分析。例例1 晶体管电路如图所示。若已知晶体管=100，试计算晶体管各极电压和电流的值IBQ,ICQ和VCEQ。解解 因为UBB使发射结正偏，UCC使集电结反偏，所以可以假设晶体管工作在放大状态。这时用简化电路模型代替晶体管，便得直流等效电路。由图可知结果表明：VCE大于0.3V，集电结反偏，满足放大模式工作条件。例2 已知=100，求电路中三极管各极电压和电流。用戴维宁定理等效后的电路RB=RB1RB2,VBB=VCCRB2/(RB1+RB2)如果 ，在估算工作点时，则ICQ可按下式直接求出：电路如上图(a)所示。已知=100,VCC=12V,RB1=39k,RB2=25k,RC=RE=2k，试计算工作点ICQ和VCEQ。解解 p经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量pStudyConstantly,AndYouWillKnowEverything.TheMoreYouKnow,TheMorePowerfulYouWillBe写在最后谢谢你的到来学习并没有结束，希望大家继续努力Learning Is Not Over.I Hope You Will Continue To Work Hard演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日