模拟电子技术3.1半导体三极管(BJT).ppt

1、3.1.1 BJT的结构简介,3.1.2 BJT的电流分配与放大原理,3.1.3 BJT的特性曲线,3.1.4 BJT的主要参数,3.1 半导体三极管（BJT）,3.1.1 BJT结构简介,三极管的构造核心：一块有两个相互联系的PN结单晶；示意图如下,两种类型的三极管,两种BJT类型NPN型和PNP型及其符号,3.1.1 BJT简介,BJT制造工艺：合金法、扩散法,按材料：硅三极管、锗三极管 按用途：高频管、低频管、功率管、开关管 (国标) ：国产三极管的命名方案,3.1.1 BJT简介,BJT的分类,3.1.2 BJT的电流分配与放大原理,结构特点：, 发射区的掺杂浓度最高；, 集电区掺杂浓

2、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。,管芯结构剖面图,三极管的放大原理归结为 外部条件：发射结正偏，集电结反偏 内部机制：载流子传输,发射区：发射载流子（IE） 基 区：载流子复合（IB）与扩散 集电区：收集扩散载流子（InC）并存在反向漂移电流（ICBO）,载流子的传输过程,3.1.2 BJT的电流分配与放大原理,1. 内部载流子的传输过程,（以NPN为例）,载流子的传输过程,通常 inC ICBO,2. 电流分配关系,3.1.2 BJT的电流分配与放大原理,（2）基极电流传输系数,由,可得,3.1.2 BJT的电流分配与放大原理,和,所以,（3

3、）集电极电流放大系数,BJT的三种组态,3. 三极管的三种电路组态（原型电路）,3.1.2 BJT的电流分配与放大原理,电压增益（电压放大倍数）,电流增益,互阻增益,互导增益,3. 放大作用简释（1）模拟信号的放大（补1.2.1）,3.1.2 BJT的电流分配与放大原理,若,vI = 20mV,使,当,则,电压放大倍数,IB,iE = -1 mA，,iC = iE = -0.98 mA，,vO = -iC RL = 0.98 V，, = 0.98 时，,（2） 共基极放大,3.1.2 BJT的电流分配与放大原理,vI = 20mV,设,若,则,电压放大倍数,iB = 20 uA,vO = -i

4、C RL = -0.98 V, = 0.98,使,（3） 共射极放大,3.1.2 BJT的电流分配与放大原理,两个条件 （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。,思考1：可否用两个二极管相连构成一个三极管？ 思考2：可否将e和c交换使用 思考2：外部条件对PNP管和NPN管各如何实现？,综上所述，三极管的放大作用，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。,3.1.2 BJT的电流分配与放大原理,一组公式,iB=f(vBE) vCE=const,(2) 当VCE1V时，集电结进入反偏状态（ VCB= V

5、CEVBE 0）；集电结收集电子，使基区复合减少，达到相同的IB需要更大VBE，表现为特性曲线右移。这是正常使用状态,(1) 当VCE=0V时，相当于C和E短接，表现为PN结的正向伏安特性曲线。,1. 共射电路输入特性曲线,3.1.3 BJT的特性曲线,死区,非线性区,线性区,(3) 输入特性曲线分为三个部分,3.1.3 BJT的特性曲线,饱和区：特征IC明显受VCE控制该区域内，一般VCE0.7V(硅管)。即处于发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很小。,iC=f(vCE) iB=const,输出特性曲线的三个区域,截止区：特征IC接近零 该区域相当iB=0的曲线下方。 此时，发射结反偏或正偏电

6、压很小，集电结反偏。,放大区：特征IC平行于VCE轴 该区域内，曲线基本平行等距。此时，发射结正偏，集电结反偏。,2. 共射电路输出特性曲线,3.1.3 BJT的特性曲线,(1)共发射极直流电流放大系数 =IC / IB VCE=const,1. 电流放大系数,3.1.4 BJT的主要参数, =IC/IBvCE=const,3.1.4 BJT的主要参数,(2) 共发射极交流电流放大系数,=IC/IE VCB=const,(4) 共基极交流电流放大系数 =IC/IE VCB=const,当BJT工作于放大区时， 、 ，可以不加区分。,3.1.4 BJT的主要参数,(3) 共基极直流电流放大系数,

7、(2) 集射间反向饱和电流ICEO 基极开路时，晶体管的穿透电流。,(1) 集基间反向饱和电流ICBO 发射极开路时，集电结的反向饱和电流。,3.1.4 BJT的主要参数,2. 极间反向电流,ICEO=（1+ ）ICBO,3.1.4 BJT的主要参数,（3）穿透电流在特性曲线上表现,(1) 集电极最大允许电流ICM,(2) 集电极最大允许功率损耗PCM,注意：任何时候晶体管功耗 PC= ICVCE,3. 极限参数,3.1.4 BJT的主要参数, 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基极开路时集射间的击穿电压，它与穿透电流直接联系,几个击穿电压有如下关系 V(BR)CBOV(BR)CEOV(BR) EBO,3.1.4 BJT的主要参数3. 极限参数,(3) 反向击穿电压,极限参数决定晶体管是否能安全工作 由PCM、 ICM和V(BR)CEO在输出特性曲线上可以确定晶体管安全工作区。,(4) 晶体管安全工作区,3.1.4 BJT的主要参数3. 极限参数,输出特性曲线上的过损耗区和击穿区,BJT构造与BJT类型,BJT的电流分配关系,BJT的放大作用：条件、机理,BJT的主要工作参