半导体三极管及基本放大电路教案.docx

半导体三极管及基本放大电路教案 电路分析教案 第 电路分析教案 第 1 页，共 26 页 授 课 教 师 上 课时 间 ： 周次： 教 课型 第 2 章 半导体三极 学 对象 管及基本放大电路 章 双极型三极管 节 理论课 1.掌握：双极型三极管的电流分配方程和输入、输出曲线（截止区、放大区、 教 饱和区的特点）； 学 2.理解：双极型三极管的放大条件和放大原 目 理，三极管的直流参数和交流参 标 数； 3.了解：双极型三极管的结构和电路符号， 特殊三极管。 双极型三极管的电流分配方程； 教 双极型三极管的输入、输出曲线（截止区、 学 放大区、饱和区）； 重 双极型三极管的放大条件和放大原理； 点 三极管的直流参数和交流参数。 教 1.双极型三极管的放大原理； 学 2.双极型三极管输入、输出曲线（截止区、 难 放大区、饱和区）。点 教 学 多媒体教学，讨论 方 法 教学 学时 课 时 双极型三极管 半导体三极管有两大类型，一是双极型三极管，二是单极型场效应管。由于它有空穴和自由电子两种载流子参与导电，故称为 教 双极型。本讲讨论双极型半导体三极管，通学 常用 BJT 表示，以下简称三极管。 内 双极型三极管可以分为如下几种类型： 容 （1）按结构分——NPN 管和 PNP 管 按功率大小分——大、中、小功率 管 按材料分——硅管和锗管 按频率分——高频管和低频管 三极管的结构和符号 通过工艺的方法,把两个二极管背靠背的连接起来级组成了三极管。按 PN 结的组合方式有 PNP 型和 NPN 型，它们的结构示意图和符号图分别为：如图 2.1 所示。 NPN 管的结构及符号 PNP 管的结构及符号 图 2.1 三极管的结构示意图和符号 不管是什麽样的三极管，它们均包含三个区：发射区，基区，集电区，同时相应的 引出三个电极：发射极，基极，集电极。同时又在两两交界区形成 PN 结，分别是发射结和集电结。 双极型晶体管的常见外形如图2.2 所示。 图 2.2 三极管的外型和管脚排列 三极管的电流分配与放大原理（这一问题是重点） 三极管的结构特点 基区很薄，且掺杂浓度很低； 发射区掺杂浓度远大于基区和集电区掺杂浓度； 集电结的结面积很大。 上述结构特点构成了晶体管具有放大作用的内部条件。 三极管具有电流放大作用的外部条件三极管具有电流放大作用的外部条件 是：发射结正向偏置；集电结反向偏置。即对 NPN 管，要求 UBE>0 ， UBC<0 ，即： VC>VB>VE ；对 PNP 管，要求 UBE<0，UBC>0， 即：VC<VB<VE 。 三极管的三种组态 三极管有三个端子，一个可作为输入端， 另一个作为输出端，第三个作为输入和输出的公用端。在实现放大作用时，它有三种连接方式，称为三种组态即共基，共集和共射。如图 2.3 所示。 图 2.3 BJT 的三种组态4.晶体管内部载流子的运动 晶体管内部载流子的传输过程如图 2.4 所示。 图 2.4 载流子的传输过程 发射区：发射载流子；集电区：收集载流子；基区：传送和控制载流子。 ①发射结加正向电压，扩散运动形成发射极电流 IE ②扩散到基区的自由电子与空穴的复合 运动形成基极电流 IB ③集电极加反向电压，漂移运动形成集电极电流 IC 5.晶体管的电流分配关系 晶体管的电流分配关系如图 2.5 所示。 图 2.5 晶体管的电流分配关系 设发射极电流 IE；基极电流IB；集电极电流 IC；反向漂移电流ICBO；基区被复合掉的电子流 IB’ ；集电区收集到的电子流 InC E B C C nC根据传输过程可知：I =I + I ；I = I E B C C nC B B CBOICBO ；I = I ’ - I B B CBO 电流分配关系： I = CEO （1+β）ICBO ；α= I / I C E ； β= I / I 。 C B 放大系数有两种（直流和交流），但我们一般认为，它们二者是相等的，不区分它们。 三极管的特性曲线和主要参数 本节主要讨论 NPN 管的共射特性曲线。1.输入特性曲线 IB=f（UBE）|UCE=常数 它与 PN 结的正向特性相似，三极管的两 个 PN 结相互影响，因此，输出电压 U 对输 CE 入特性有影响，且 U CE >1,时这两个 PN 结的输 入特性基本重合。我们用 U CE =0 和 U CE >=1,两 条曲线表示，如图 2.6（a）所示。 （ a ） 输 入 特 性 曲 线 输出特性曲线 图 2.6 三极管特性曲线结论： 当 vCE=0V 时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。 当 vCE≥1V 时， vCB= vCE - vBE>0， 集电结已进入反偏状态，开始收集电子，基 区复合减少，同样的 vBE 下 IB 减小，特性曲线右移