模拟电子技术基础(高等教育出版社 第四版) 1.3晶体三极管

1.3晶体三极管1.3.1晶体管的结构和符号1.3.2晶体管的放大原理1.3.3晶体管的共射输入、输出特性1.3.5温度对晶体管特性的影响1.3.4晶体管的主要参数又称双极型晶体管(BJT)、晶体管、三极管1.3.1晶体管的结构和符号多子浓度高多子浓度很低，且很薄面积大晶体管有三个极、三个区、两个PN结。小功率管中功率管大功率管晶体管符号1.3.2晶体管的放大原理（集电结反偏），即（发射结正偏）放大的条件BECECBONBE0uuuUu扩散运动形成发射极电流IE，复合运动形成基极电流IB，漂移运动形成集电极电流IC。少数载流子的漂移因发射区多子浓度高使大量电子从发射区扩散到基区因基区薄且多子浓度低，使极少数扩散到基区的电子与空穴复合因集电区面积大，在外电场作用下大部分扩散到基区的电子漂移到集电区基区空穴的扩散•电流分配：IE＝IB＋ICIE－扩散运动形成的电流IB－复合运动形成的电流IC－漂移运动形成的电流CBOCEOBCBC)(1IIiiII穿透电流集电结反向电流直流电流放大系数交流电流放大系数ICEO:基极开路时,在VCC作用下的集电极与发射极之间形成的电流。ICBO:发射极开路时,集电结的反向饱和电流。1.3.3晶体管的共射输入特性和输出特性1.输入特性在管压降UCE一定时,基极电流iB与发射结压降uBE之间的关系曲线。CE)(BEBUufi对于小功率晶体管，UCE大于1V的一条输入特性曲线可以取代UCE大于1V的所有输入特性曲线。（1）UCE=0，集电极与发射极短路，集电结与发射结并联，输入特性类似PN结伏安特性，呈指数关系。类似PN结伏安特性,呈指数关系（2）UCE增大，集电结反偏，发射区注入的电子更多地被集电区收集，因此对于相同的uBE，流向基极的电流iB比原来UCE=0时减小了，特性曲线右移。UCE增大,特性曲线右移（3）UCE1V后，集电结的电场已足够强，可将绝大部分电子收集到集电区，再增大UCE，iB不再明显减小，特性曲线基本重合。UCE增大到一定值,曲线右移不明显,基本重合2.输出特性B)(CECIufi对应一个IB就有一条曲线，输出特性是一族曲线。uCE较小时iC随uCE变化很大,uCE增大进入放大状态曲线几乎是横轴的平行线。饱和区放大区截止区BiCi常量CEBCUii在基极电流IB为一常量时，集电极电流iC与管压降uCE之间的关系曲线。在理想情况下,当IB等差变化时,输出特性是一族与横轴平行的等距直线。晶体管的三个工作区域截止区、放大区、饱和区IB=0以下的区域称为截止区。IB=0，IC≤ICEO。通常ICEO很小，可以认为晶体管的集电极和发射极之间呈高阻态，iC≈0，晶体管截止，相当于开关断开。判断条件：1.截止区发射结反偏,集电结反偏BEONCEBEuUuu且2.放大区发射结正偏,集电结反偏晶体管的三个工作区域集电极电流iC几乎仅仅取决于由于基极电流IB，而与uCE无关。由于β=ΔiC/ΔiB，曲线的疏密反映了β的大小。表明集电极电流iC受基极电流IB的控制。判断条件：BEONCEBEuUuu且晶体管的三个工作区域3.饱和区发射结正偏,集电结正偏集电极电流iC不仅取决于与基极电流IB有关，而且明显随uCE增大而增大，iCβIB。晶体管饱和时的管压降用UCES表示，通常小功率硅管UCES≈0.3V;锗管UCES≈0.1V。所以晶体管饱和时，集电极和发射极之间呈低阻态，相当于开关闭合。判断条件：BEONCEBEuUuu且晶体管的三个工作区域晶体管工作在放大状态时，输出回路电流iC几乎仅仅决定于输入回路电流iB；即可将输出回路等效为电流iB控制的电流源iC。状态uBEiCuCE截止≤UonICEOVCC放大UonβiBuBE饱和Uon＜βiB＜uBE注意(1)晶体管三个工作区截止区：发射结反偏，集电结反偏；放大区：发射结正偏，集电结反偏；饱和区：发射结正偏，集电结正偏。(2)放大状态时三个极电位关系NPN：uCuBuE且uBEUonPNP：uCuBuE且uBEUon(3)小功率管处于临界状态（临界饱和或临界放大）uCE=uBE，即uCB=01.3.4晶体管的主要参数•直流参数：、、ICBO、ICEOc-e间击穿电压最大集电极电流最大集电极耗散功率，PCM＝iCuCE安全工作区•交流参数：β、α、fT（使β＝1的信号频率）•极限参数：ICM、PCM、U（BR）CEOECII1ECii晶体管安全工作条件：icICM;uCEU(BR)CEO;iCuCEPCM1.3.5温度对晶体管特性的影响输入特性左移不变时，即不变时输出特性间距少子℃BEBBBECEOCBO)(uiiuIIT温度升高，ICEO、β增大，且输入特性左移，导致集电极电流增大。讨论一1、分别分析uI=0V、5V时T是工作在截止状态还是导通状态；2、已知T导通时的UBE＝0.7V，若当uI=5V，则β在什么范围内T处于放大状态，在什么范围内T处于饱和状态？通过uBE是否大于Uon判断管子是否导通。uI=0V截止、uI=5V导通。μA431007.05bBEIBRUuimA4.2512cCCCmaxRVi56BCmaxii临界饱和时的讨论二由图示特性求出PCM、ICM、U（BR）CEO、β。CECCMuiP2.7ΔiCCEBCUiiuCE=1V时的iC就是ICMU（BR）CEO