模电课件第二章-1.ppt
《模电课件第二章-1.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《模电课件第二章-1.ppt(97页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、第二章 双极型晶体管 及其放大电路,Bipolar Junction Transistor 缩写 BJT 简称晶体管或三极管 双极型 器件 两种载流子(多子、少子),(a) NPN管的原理结构示意图,(b) 电路符号,2.1 双极型晶体管的工作原理,base,collector,emitter,e,c,b,发射极,基极,集电极,基区,发射区,集电区,发射极箭头方向是指发射结正偏时的电流方向,2.1.1 结构,图2.1.2 平面管结构剖面图,发射区(重掺杂),基区(很薄),集电区(结面积大),e,c,b,发射极,基极,集电极,基区,发射区,集电区,晶体管具有信号放大作用的条件,内部条件 发射区重
2、掺杂 (故管子e、 c极不能互换) 基区很薄(几个m) 集电结面积大 外部条件 发射结正偏 集电结反偏,UC UB UE,UC UB UE,c区,b区,e区,2.1.2 双极性晶体管的工作原理,图2.1.3 晶体管内载流子的运动和各极电流,以NPN为例。,一、放大状态下晶体管中载流子的运动,(1)因为发射结正偏,所以发射区向基区注入电子 ,形成了扩散电流IEN 。同时从基区向发射区也有空穴的扩散运动,形成的电流为IEP。但其数量小,可忽略。 所以发射极电流I E I EN 。,(2)发射区的电子注入基区后,变成了少数载流子。少部分遇到的空穴复合掉,形成IBN。大部分到达了集电区的边缘。,(3)
3、因为集电结反偏,收集扩散到集电区边缘的电子,形成电流ICN 。,另外,集电结区和基区本身的少子形成漂移电流ICBO。,图22 晶体管内载流子的运动和各极电流,非平衡载流子传输三步曲,发射区向基区的多子注入 (扩散运动)为主;,集电结对非平衡载流子的收集作用(漂移为主)。,基区的 复合 和 继续扩散;,二 电流分配关系,c,I,C,e,I,E,N,P,N,I,B,R,C,U,CC,U,BB,R,B,I,CBO,15V,b,I,BN,I,EP,I,EN,I,CN,晶体管主要功能:,电流放大(current amplify),定义直流电流放大系数:,共基极,一般,共射极,一般,的物理意义:基区每复合
4、一个电子,就有个电子扩散到集电区去。,当IB=0时,,ICEO=0时称为穿透电流。,IC、 IE、 IB、三者关系:,若忽略 ICBO,IEP , 则,2.2 晶体管的特性曲线,全面描述晶体管各极电流与极间电压关系的曲线。,图2.2.1晶体管的三种基本接法(组态),(a)共发射极;,(b)共集电极;,(c)共基极,测量电路,共发射极输出特性曲线:输出电流iC与输出电压uCE的关系曲线(以iB为参变量),图2.2.3 共射输出特性曲线,u,C,E,/,V,5,10,15,0,1,2,3,4,i,C,/,m,A,动画演示,I,c,C,e,I,E,N,P,N,I,B,R,C,U,CC,U,BB,R,
5、B,b,2.2.1 共发射极输出特性曲线,图25 共射输出特性曲线,u,C,E,/,V,5,10,15,0,1,2,3,4,i,C,/,m,A,临界饱和点,图25 共射输出特性曲线,u,C,E,/,V,5,10,15,0,1,2,3,4,i,C,/,m,A,c,I,C,e,I,E,N,P,N,I,B,R,C,U,CC,U,BB,R,B,15V,b,I,BN,I,EN,I,CN,当 IB=0时, IC=ICEO 称为穿透电流。,图25 共射输出特性曲线,u,C,E,/,V,5,10,15,0,1,2,3,4,i,C,/,m,A,图25 共射输出特性曲线,u,C,E,/,V,5,10,15,0,1
6、,2,3,4,i,C,/,m,A,1. 放大区,发射结正偏, 集电结反偏,(1)iB 对iC 的控制作用很强。,用交流电流放大倍数来描述:,在数值上近似等于,问题:图2.2.3中=?,=100,(2)uCE 变化对 IC 的影响很小(恒流特性),即IC主要由IB决定,与输出环路的外电路无关。,基区宽度调制效应(厄尔利效应),uCE,c结反向电压,c结宽度,基区宽度,基区中电子与空穴复合的机会,iC ,基调效应表明:输出交流电阻rCE=uCE/iC,(1) i B 一定时,饱和区i C 比放大区的小,(2)U CE一定时, i B 增大,i C 基 本不变(饱和区),临界饱和:UCE = UBE
7、,即UCB=0(C结零偏)。,2. 饱和区,饱和时,c、e间的电压称为饱和压降,记作UCE(sat)。,(小功率Si管) UCE(sat) = 0.3V; (小功率Ge管) UCE(sat) = 0.1V。,三个电极间的电压很小,管子完全导通, 相当一个开关“闭合(Turn on)”。,3. 截止区,发射结和集电结均处于反向偏置,三个电极均为反向电流,所以数值很小。 管子不通,相当于一个“开关”打开(Turn off)。,i B = -i CBO (此时i E =0 )以下称为截止区。,工程上认为:i B =0 以下即为截止区。,c,I,C,e,I,E,N,P,N,I,B,R,C,U,CC,U
8、,BB,R,B,I,CBO,15V,b,I,CN,I,BEO,二、共发射极输入特性曲线,图26 共发射极输入特性曲线,(1)0 UCE 1 时,随着 UCE 增加,曲线右移,特别在 0 UCE UCE (SAT), 即工作在饱和区时,移动量将更大一些。,(2) UCE 1 时,进入放大区,曲线近似重合。,2.2.3 温度对晶体管特性的影响,T ,uBE:,T , ICBO :,T , :,2-2-2 晶体管的主要参数,1、电流放大系数,1. 共射直流放大系数,反映静态时集电极电流与基极电流之比。,2. 共射交流放大系数,反映动态时的电流放大特性。一般,在以后的计算中,不必区分。,4.共基交流放
9、大系数,3.共基直流放大系数,在以后的计算中,不必区分。,二、反向饱和电流,是指管子各电极之间的反向漏电流参数。,发射极开路时,集电极基极间的反向电流,称为集电极反向饱和电流。,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。, 管子C、E间反向饱和漏电流,基极开路时,集电极发射极间的反向电流,称为集电极穿透电流。,即输出特性曲线IB=0那条曲线所对应的Y坐标的数值。, 管子B、E间反向饱和漏电流,集电极开路时,基极发射极间的反向电流,称为集电极穿透电流-IEBO。,三、极限参数,使用时不应超过管子的极限参数值。否则使用时可能损坏。,
10、反向击穿电压表示三极管电极间承受反向电压的能力。,1、反向击穿电压,三极管击穿电压的测试电路,例如: U(BR)CBO =115V, U(BR)CEO =60V, U(BR)EBO=8V。,值与IC的关系,在输出特性曲线上决定,2、最大允许集电极电流ICM,ICM 留有一定的余量。 ICM 指下降到额定值的2/3时 的IC值。,3、集电极最大允许功耗PCM,图27 晶体管的安全工作区,功耗线,过流区,过压区,过耗区,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
11、率管、 G高频小功率管、A高频大功率管、K开关管,用字母表示材料,用字母表示器件的种类,用数字表示同种器件型号的序号,用字母表示同一型号中的不同规格,三极管,常用双极型晶体管的参数,注:*为 f,2.3 晶体管放大电路的放大原理,静态:ui=0,各点电压电流恒定。,2.3.1 放大电路的组成,符号规定,UBE:,大写字母、大写下标,表示直流分量。,uBE:,小写字母、大写下标,表示叠加量或瞬时量。,ube:,小写字母、小写下标,表示交流分量。,uBE,ube,叠加量,交流分量,UBE直流分量,Ube:,大写字母、小写下标,表示交流分量的有效值。,2.3.2 静态工作点的作用,电路处于静态时,三
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 课件 第二
链接地址:https://www.31doc.com/p-2138901.html