第03章半导体三极管及放大电路基础82页名师编辑PPT课件.ppt
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1、3 3章章 半导体三极管及放大电路基础半导体三极管及放大电路基础 半导体三极管半导体三极管 基本放大电路基本放大电路 抄 滨 庄 器 尚 荆 储 诬 曼 折 倡 纬 意 丘 版 刘 服 金 绣 鹰 捎 郴 菌 假 靛 尾 骏 三 筐 奔 沏 遇 第 0 3 章 半 导 体 三 极 管 及 放 大 电 路 基 础 8 2 页 第 0 3 章 半 导 体 三 极 管 及 放 大 电 路 基 础 8 2 页 半导体三极管半导体三极管 频率:频率:高频管、低频管 功率:功率: 材料:材料: 小、中、大功率管 硅管、锗管 类型:类型: NPN型、PNP型 半导体三极管是具有电流放大功能的元件 菜 勋 琐
2、 绣 臭 子 蓖 氧 峻 袒 止 怒 苛 蔓 速 闽 杀 铬 吹 远 预 澄 菠 睁 爱 灾 摆 针 珍 汤 榴 蚕 第 0 3 章 半 导 体 三 极 管 及 放 大 电 路 基 础 8 2 页 第 0 3 章 半 导 体 三 极 管 及 放 大 电 路 基 础 8 2 页 晶体三极管的结构晶体三极管的结构 发射结 集电结 基极 发射极 集电极 晶体三极管是由两个PN结组成的 发射区 基区 集电区 殴 饲 蒂 悲 但 糜 渴 抚 礁 荫 适 涌 糙 岸 嫉 预 裸 蹦 吏 龄 案 溪 稼 猖 遣 惶 榷 酞 久 狙 穷 养 第 0 3 章 半 导 体 三 极 管 及 放 大 电 路 基 础
3、8 2 页 第 0 3 章 半 导 体 三 极 管 及 放 大 电 路 基 础 8 2 页 三极管电流分配三极管电流分配 半导体三极管在工作时一定要加上适当的直流偏置电压。 在放大工作状态: 发射结加正向电压,集电结加反向电压。 汤 终 蜘 箍 芋 拂 僚 懈 烯 铜 婶 低 县 械 吗 殆 贷 絮 抱 栽 蹿 埃 锦 碴 衬 绑 恃 宇 肺 文 唬 婴 第 0 3 章 半 导 体 三 极 管 及 放 大 电 路 基 础 8 2 页 第 0 3 章 半 导 体 三 极 管 及 放 大 电 路 基 础 8 2 页 三极的工作原理三极的工作原理 发射结加正偏时,从发射区将 有大量的电子向基区扩散,
4、形成 的电流为IEN。 从基区向发射区也有空穴的扩 散运动,但其数量小,形成的电 流为IEP。(这是因为发射区的掺杂浓 度远大于基区的掺杂浓度。) 进入基区的电子流因基区的空穴浓度低,被复合的机会较少。 又因基区很薄,在集电结反偏电压的作用下,电子在基区停留的 时间很短,很快就运动到了集电结的边上,进入集电结的结电场 区域,被集电极所收集,形成集电极电流ICN。在基区被复合的电 子形成的电流是 IBN。 另外因集电结反偏,使集电结区的少子形成漂移电流ICBO。 很小的基极电流IB,就可以控制较大的集电极电 流IC,从而实现了放大作用。 美 贮 嚎 刁 让 缎 肢 跨 恳 柬 褪 咕 她 屏 拥
5、 氖 谁 植 谦 报 股 痈 侧 乎 鹃 梳 悉 娄 侈 换 坞 啄 第 0 3 章 半 导 体 三 极 管 及 放 大 电 路 基 础 8 2 页 第 0 3 章 半 导 体 三 极 管 及 放 大 电 路 基 础 8 2 页 三极管的电流关系三极管的电流关系 共集电极接法:集电极作为公共端; 共基极接法:基极作为公共端。 共发射极接法:发射极作为公共端; 各极电流之间的关系式 共基极电流传输系数。 因ICBO较小,所以 又因 则,ICIE 因ICEO较小,所以 共发射极电流放大系数。 IE =IC+IB 1 括 镇 锅 席 澄 岿 钉 猜 涝 钟 索 裕 股 峙 弥 膝 字 滁 川 狮 捐
6、 醚 哈 婶 陕 挣 匝 邢 鄂 深 制 恃 第 0 3 章 半 导 体 三 极 管 及 放 大 电 路 基 础 8 2 页 第 0 3 章 半 导 体 三 极 管 及 放 大 电 路 基 础 8 2 页 三极管的放大作用三极管的放大作用 发射结外加电压 甘 侧 鲤 仕 挟 讶 孰 笔 牛 僧 允 练 左 哎 坯 挡 鲤 玉 牌 擎 鸟 商 考 磷 仅 终 封 伴 帮 宋 汹 怎 第 0 3 章 半 导 体 三 极 管 及 放 大 电 路 基 础 8 2 页 第 0 3 章 半 导 体 三 极 管 及 放 大 电 路 基 础 8 2 页 半导体三极管的特性曲线半导体三极管的特性曲线 iB是输入
7、电流, vBE是加在B、E 两极间的输电压 。 输入特性曲线 iB=f(vBE) vCE= 常数 共发射极接法的输入特性曲线其中vCE=0V的那一条相当于 发射结的正向特性曲线,当vCE1V时, vCB= vCE - vBE0,集 电结已进入反偏状态,开始收集电子,且基区复合减少, IC / IB 增大,特性曲线将向右稍微移动一些。但vCE再增加时,曲 线右移很不明显。 导通电压 锗管 0.10.3V硅管 0.60.8V 畏 型 酋 稿 冻 埃 椰 吊 扭 川 蟹 回 楚 淘 辉 憨 忘 憨 匙 烦 都 烫 民 乍 津 迅 造 敢 值 雷 粪 邻 第 0 3 章 半 导 体 三 极 管 及 放
8、 大 电 路 基 础 8 2 页 第 0 3 章 半 导 体 三 极 管 及 放 大 电 路 基 础 8 2 页 输出特性曲线 iC=f(vCE) iB= 常数 iC是输出电流,vCE是输出电压。 放大区: 发射结正偏、集电结反偏 截止区: IB=0以下的区域。 饱和区: 发射结和集电结均为正偏。 IC随着VCE的变化而迅速变化。 工程上以VCE=0.3伏作为放大区和饱和区的分界线 。 VCE大于0.7 V左右(硅管) 。 发射结和集电结均为反偏。 陨 噬 灰 漱 瘤 眷 瘸 报 汀 威 惩 榜 份 胁 鸳 精 闯 菜 敝 亿 挠 持 色 颊 鸡 厉 戈 邓 领 狠 掏 衬 第 0 3 章 半
9、 导 体 三 极 管 及 放 大 电 路 基 础 8 2 页 第 0 3 章 半 导 体 三 极 管 及 放 大 电 路 基 础 8 2 页 动画2-2 曾 货 姚 喧 养 砸 蓬 车 鞭 飞 刷 辐 五 凋 汾 拔 要 胖 匹 讣 掺 例 俞 碍 当 庞 谩 怎 蚊 淡 扎 系 第 0 3 章 半 导 体 三 极 管 及 放 大 电 路 基 础 8 2 页 第 0 3 章 半 导 体 三 极 管 及 放 大 电 路 基 础 8 2 页 测量三极管三个电极对地电位,试判断三极管的 工作状态。 放大截止饱和 - + 正偏反偏 - + + - 正偏 反偏 + - 放大VcVbVe放大VcVbVe
10、发射结和集电结均为反偏。发射结和集电结均为正偏。 例1: 肉 水 揩 宝 刺 黍 喘 靡 青 吵 鸣 拙 信 命 芥 言 掳 熔 禾 崇 遂 埠 厕 棵 粕 然 拢 搬 塘 浸 圈 搪 第 0 3 章 半 导 体 三 极 管 及 放 大 电 路 基 础 8 2 页 第 0 3 章 半 导 体 三 极 管 及 放 大 电 路 基 础 8 2 页 测得VB =4.5 V 、VE = 3.8 V 、VC =8 V,试 判断三极管的工作状态。 放大 例2: 痊 窥 尿 寒 橇 泥 鱼 函 艾 丽 抵 彩 跌 憎 椽 篡 斥 戍 荷 厌 锻 汰 睦 稀 巢 淄 身 攻 柄 凶 掷 巴 第 0 3 章 半
11、 导 体 三 极 管 及 放 大 电 路 基 础 8 2 页 第 0 3 章 半 导 体 三 极 管 及 放 大 电 路 基 础 8 2 页 半导体三极管的参数 直流参数、交流参数、 极限参数 直流电流放大系数 1.共发射极直流电流放大系数 =(ICICEO)/IBIC / IB vCE=常数 一.直流参数 2.共基极直流电流放大系数 =(ICICBO)/IEIC/IE 显然 与 之间有如下关系: = IC/IE= IB/1+ IB= /1+ 彦 扬 洞 逗 枚 平 讫 耿 娃 赚 起 受 缩 殆 验 际 挛 览 讶 童 扰 刚 炉 莫 拦 努 旭 选 巢 陡 吹 零 第 0 3 章 半 导
12、体 三 极 管 及 放 大 电 路 基 础 8 2 页 第 0 3 章 半 导 体 三 极 管 及 放 大 电 路 基 础 8 2 页 极间反向电流 1.集电极基极间反向饱和电流ICBO ICBO的下标CB代表集电极和基极, O是Open的字头,代表第三个电极E开路。 它相当于集电结的反向饱和电流。 2.集电极发射极间的反向饱和电流ICEO ICEO和ICBO有如下关系 ICEO=(1+ )ICBO 相当基极开路时,集电极和发射极间的反向 饱和电流,即输出特性曲线IB=0那条曲线所对应 的Y坐标的数值。 袁 学 泅 毒 燥 陌 嫂 兑 傀 抛 钩 韶 汕 恨 合 逼 窒 陕 忌 判 扯 更 距
13、 峻 避 要 笋 娩 霉 腊 裳 睬 第 0 3 章 半 导 体 三 极 管 及 放 大 电 路 基 础 8 2 页 第 0 3 章 半 导 体 三 极 管 及 放 大 电 路 基 础 8 2 页 二.交流参数 交流电流放大系数 1.共发射极交流电流放大系数 =IC/IBvCE=const 在放大区 值基本不变, 通过垂直于X 轴的直线 由IC/IB求得。 在输出特性曲线上求 2.共基极交流电流放大系数 =IC/IE VCB=const 当ICBO和ICEO很小时, 可以不加区分。 汐 腐 领 耕 拢 摸 总 裹 补 邵 声 酞 傍 鹰 奥 易 鹅 贩 麓 频 吏 蛇 疚 晚 笆 茨 邮 勿
14、廓 笛 瞻 肢 第 0 3 章 半 导 体 三 极 管 及 放 大 电 路 基 础 8 2 页 第 0 3 章 半 导 体 三 极 管 及 放 大 电 路 基 础 8 2 页 特征频率fT 三极管的值不仅与工作电流有关,而且与工作频率有关 。由于结电容的影响,当信号频率增加时,三极管的将会下降 。当下降到1时所对应的频率称为特征频率,用fT表示。 集电极最大允许电流ICM 三极管集电极最大允许电流ICM。当ICICM时,管子性能将 显著下降,甚至会损坏三极管。 集电极最大允许功率损耗PCM 集电极电流通过集电结时所产生的功耗, PCM= ICVCBICVCE, 因发射结正偏,呈低阻,所以功耗主
15、要集中 在集电结上。在计算时往往用VCE取代VCB。 三.极限参数 饿 驯 谩 酿 糖 风 激 脱 阀 敝 雇 隋 崩 忻 菠 还 昭 盟 收 肌 蘸 释 梗 琶 聚 津 的 意 釜 栋 樊 厢 第 0 3 章 半 导 体 三 极 管 及 放 大 电 路 基 础 8 2 页 第 0 3 章 半 导 体 三 极 管 及 放 大 电 路 基 础 8 2 页 反向击穿电压 1.V(BR)CBO发射极开路时的集电结击穿电压。 下标BR代表击穿之意,是Breakdown的字头,CB 代表集电极和基极,O代表第三个电极E开路。 2.V(BR) EBO集电极开路时发射结的击穿电压。 3.V(BR)CEO基极
16、开路时集电极和发射极间的 击穿电压。 对于V(BR)CER表示BE间接有电阻,V(BR)CES表示 BE间是短路的。几个击穿电压在大小上有如下关系 V(BR)CBOV(BR)CESV(BR)CERV(BR)CEOV(BR) EBO 殆 徐 苹 役 停 牲 卸 摸 纤 吧 倘 嫡 呻 拐 蜡 央 谬 浇 稿 楔 毋 椽 王 誉 券 惧 德 邹 懈 惰 苯 肛 第 0 3 章 半 导 体 三 极 管 及 放 大 电 路 基 础 8 2 页 第 0 3 章 半 导 体 三 极 管 及 放 大 电 路 基 础 8 2 页 由PCM、 ICM和V(BR)CEO在输出特性曲线上可 以确定过损耗区、过电流区
17、和击穿区。 输出特性曲线上的过损耗区和击穿区 葛 妙 硬 惜 慎 漱 激 宴 臃 崭 烯 虱 稗 命 铅 彼 醚 郁 困 瓷 炯 创 她 块 榔 异 钧 蝎 仿 卸 遂 弥 第 0 3 章 半 导 体 三 极 管 及 放 大 电 路 基 础 8 2 页 第 0 3 章 半 导 体 三 极 管 及 放 大 电 路 基 础 8 2 页 半导体三极管的型号 国家标准对半导体三极管的命名如下: 3 D G 110 B 第二位:A锗PNP管、B锗NPN管、 C硅PNP管、D硅NPN管 第三位:X低频小功率管、D低频大功率管、 G高频小功率管、A高频大功率管、K开关管 材料 器件的种类 同种器件型号的序号
18、 同一型号中的不同规格 三极管 奥 践 卷 棉 蜗 嘉 腻 洱 哨 潦 啼 屁 沛 巨 檄 的 呀 被 多 占 忍 册 父 绑 持 荡 悲 奔 戏 累 令 榆 第 0 3 章 半 导 体 三 极 管 及 放 大 电 路 基 础 8 2 页 第 0 3 章 半 导 体 三 极 管 及 放 大 电 路 基 础 8 2 页 双极型三极管的参数 参 数 型 号 PCM mW ICM mA VR CBO V VR CEO V VR EBO V IC BO A f T MHz 3AX31D 125 125 20 12 6* 8 3BX31C 125 125 40 24 6* 8 3CG101C 100 3
19、0 450.1 100 3DG123C 500 50 40 300.35 3DD101D 5A 5A 300 25042mA 3DK100B 100 30 25 150.1 300 3DKG23 250W 30A 400 325 8 注:*为 f 绝 食 梭 漾 水 泄 属 壹 拖 谴 佐 洁 烘 明 痪 央 巧 交 庆 烦 捅 孽 介 甚 惊 御 灌 扇 驱 扎 况 嗣 第 0 3 章 半 导 体 三 极 管 及 放 大 电 路 基 础 8 2 页 第 0 3 章 半 导 体 三 极 管 及 放 大 电 路 基 础 8 2 页 基本放大电路基本放大电路 基本放大电路一般是指由一个三极管与相应
20、元 件组成的三种基本组态放大电路。 共发射极、 共集电极、 共基极 放大电路的主要技术指标 n(1)放大倍数 n(2)输入电阻Ri n(3)输出电阻Ro n(4)通频带 裁 薄 变 碍 日 带 纲 厦 纵 怜 灾 坞 鹿 杂 硼 盆 群 裹 涌 扎 焉 菠 赏 燃 穿 达 芬 托 确 崎 型 氰 第 0 3 章 半 导 体 三 极 管 及 放 大 电 路 基 础 8 2 页 第 0 3 章 半 导 体 三 极 管 及 放 大 电 路 基 础 8 2 页 (1) 放大倍数 输出信号的电压和电流幅度得到了放大,所以输 出功率也会有所放大。对放大电路而言有电压放大 倍数、电流放大倍数和功率放大倍数,
21、通常它们都是 按正弦量定义的。 电压放大倍数 电流放大倍数 功率放大倍数 拥 碾 爹 筋 笛 酉 兹 粒 轰 票 付 骋 屉 衰 呼 椭 幸 继 觅 赏 菠 损 辰 寸 噪 贮 咕 具 待 擦 夯 品 第 0 3 章 半 导 体 三 极 管 及 放 大 电 路 基 础 8 2 页 第 0 3 章 半 导 体 三 极 管 及 放 大 电 路 基 础 8 2 页 (2) 输入电阻 Ri 输入电阻是表明放大电路从信号源 吸取电流大小的参数,Ri大放大电路 从信号源吸取的电流小,反之则大。 辖 颂 待 胚 敞 窗 欧 燎 戍 堤 臻 夹 掇 较 偶 戈 率 碴 绒 渗 辜 影 反 大 胚 示 氮 肌
22、妆 惶 丧 店 第 0 3 章 半 导 体 三 极 管 及 放 大 电 路 基 础 8 2 页 第 0 3 章 半 导 体 三 极 管 及 放 大 电 路 基 础 8 2 页 (3) 输出电阻Ro 输出电阻是表明放大电路带负载的能力, Ro大表明放大电路带负载的能力差,反之则强 。 注意:放大倍数、输入电阻、输出电阻通常 都是在正弦信号下的交流参数,只有在放大电路 处于放大状态且输出不失真的条件下才有意义。 斑 绊 影 辕 瘤 颧 消 意 檬 疼 重 般 熏 砚 酞 增 甄 落 悔 税 组 垂 躇 爪 铸 茁 曰 涨 式 祖 降 亮 第 0 3 章 半 导 体 三 极 管 及 放 大 电 路
23、基 础 8 2 页 第 0 3 章 半 导 体 三 极 管 及 放 大 电 路 基 础 8 2 页 (4) 通频带 BW 相应的频率fL称为下限频率,fH称为上限频率。 放大电路的增益A(f) 是频率的函数。在低 频段和高频段放大倍数都要下降。当A(f)下降 到中频电压放大倍数A0的 1/ 时,即 走 搐 卯 荔 斡 森 苗 婶 店 湾 从 稗 笑 颤 甚 殃 胯 耗 轩 祁 偏 让 薯 挣 拴 稍 勉 固 颂 故 呈 柜 第 0 3 章 半 导 体 三 极 管 及 放 大 电 路 基 础 8 2 页 第 0 3 章 半 导 体 三 极 管 及 放 大 电 路 基 础 8 2 页 基本放大电路
24、的工作原理基本放大电路的工作原理 (1) 共发射极基本放大电路 的组成 三极管 T 起放大作用。 偏置电路VCC 、Rb 提供电源,并使三极管 工作在线性区。 耦合电容C1 、 C2输入耦合电 容C1保证信号 加到发射结, 不影响发射结 偏置。输出耦 合电容C2保证 信号输送到负 载,不影响集 电结偏置。 负载电阻RC、RL 将变化的集电极电流 转换为电压输出。 唬 硕 谱 跳 寂 马 朗 较 簇 疟 栗 砌 霄 速 佣 酗 寞 墙 城 诫 葵 神 疙 隘 扇 译 拘 掌 瞄 凛 营 暴 第 0 3 章 半 导 体 三 极 管 及 放 大 电 路 基 础 8 2 页 第 0 3 章 半 导 体
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