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1、 模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学第三节第三节 半导体三极管半导体三极管双极型晶体管双极型晶体管(BJT)一、三极管的结构与种类一、三极管的结构与种类 功率功率小功率管小功率管大功率管大功率管频率频率高频管高频管低频管低频管中中功率管功率管大功率管大功率管结构结构NPNPNP材料材料SiGe小功率管小功率管 模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学NPN型三极管型三极管(a)结构示意图(b)符号制造三极管时必须满足工艺要求：制造三极管时必须满足工艺要求：(1)(1)基区很薄，掺杂浓度最低。基区很薄，掺杂浓度最低。(2)(2)发射区的掺杂浓度远大于基区的掺杂浓度。
2、发射区的掺杂浓度远大于基区的掺杂浓度。(3)(3)集电区面积最大，且掺杂浓度低。集电区面积最大，且掺杂浓度低。集电区面集电区面积最大积最大基区最薄，掺基区最薄，掺杂浓度最低杂浓度最低发射区掺杂发射区掺杂浓度最高浓度最高 模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学PNP型三极管型三极管 箭头所在极为箭头所在极为e e极。极。箭头所指方向为电流方向。箭头所指方向为电流方向。规律规律箭头朝外箭头朝外NPN；箭头朝里箭头朝里PNP。模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学二、三极管的放大原理二、三极管的放大原理以共射电路以共射电路(CE)为例为例 三极管处于导通状态三极管处于导通
3、状态必须满足的条件必须满足的条件：E E结结C C结结正偏正偏 反偏反偏PNP：VcVbVbVe从电位的角度：从电位的角度：输入回路输入回路输出回路输出回路 模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学1 1、载流子的传输过程、载流子的传输过程如图可得收集电流收集电流 漂移电流漂移电流 复合电流复合电流 扩散运动形成发射极电流扩散运动形成发射极电流IE，复合运动形成基极电流复合运动形成基极电流IB，集电极电流集电极电流IC。模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学2 2 电流分配关系电流分配关系 共射直流电流放大系数共射直流电流放大系数(1)(2)(3)(4)穿透电流穿透电
4、流IE=IC+IB共射交流电流放大系数共射交流电流放大系数 一般情况下，直流电流放大系数与交流电流放大系数差别很小，在分析估算中常取在分析估算中常取 。与管子的结构有关电流分配电流分配关系关系 模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学结论 由基极电流的微小变化引起的集电极电流的较大变化由基极电流的微小变化引起的集电极电流的较大变化的特性称为的特性称为晶体管的晶体管的电流放大作用电流放大作用。1 1）三极管）三极管电极之间电流关系电极之间电流关系：IE=IB+IC2 2）ICIB，IC IE 3 3）IC IB，IE (1+)IB 模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学
5、psps：三极管的：三极管的三种组态三种组态(a)共发射极电路 (b)共基极电路 (c)共集电极电路共发射极电路共发射极电路；共基极电路共基极电路；共集电极电路共集电极电路。模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学共基电路共基电路（CBCB）共基电路直流电流放大系数直流电流放大系数 与 的关系共基电路交流电流放大系数交流电流放大系数 与 的关系 模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学三、三极管的输入特性与输出特性三、三极管的输入特性与输出特性以NPN管共射电路为例 1 1 输入特性曲线族输入特性曲线族 三极管的输入特性曲线与二极管相同，三极管的输入特性曲线与二极管相同
6、，表示以 为参变量时 和 的关系。(1)UCE=0V，两个PN结并联。(2)(2)UCE增大增大 对于小功率管，UCE=1V的输入特性曲线的输入特性曲线可以取代可以取代UCE大于大于1V的所有输入特性曲线。的所有输入特性曲线。UCE1V 模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学2 2 输出特性曲线族输出特性曲线族输出特性共分四个区：（1 1）放大区放大区 受控性与恒流性受控性与恒流性 三极管工作在该区三极管工作在该区E结正偏，结正偏，C结反偏结反偏。（2 2）截止区截止区 IB0 小功率管约为小功率管约为(0.30.5)V。（4 4）击穿区击穿区 （3 3）饱和区饱和区饱和压降饱和
7、压降UCES Uces是分隔放大区与饱和区的分隔线。发射结电压小于开启电压，集电结反偏。发射结电压小于开启电压，集电结反偏。ICICEO 发射结与集电结均正向偏置。发射结与集电结均正向偏置。IC不仅与IB有关，而且明显随 增大而增大。模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学四、三极管的主要参数四、三极管的主要参数1 1 电流放大系数电流放大系数（1 1）共射电路共射电路直流电流放大系数定义直流电流放大系数定义交流放大系数定义交流放大系数定义图解值（2 2）共基电路共基电路直流电流放大系数定义直流电流放大系数定义 交流电流放大系数定义为交流电流放大系数定义为 模拟电子技术模拟电子技术
8、哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学（1 1）反向饱和电流）反向饱和电流ICBO（2 2）穿透电流）穿透电流ICEO2 2 极间反向电流极间反向电流 指基极开路时集电极与发射极间的穿透电流指基极开路时集电极与发射极间的穿透电流，它，它与与 的关系是的关系是3 3 极限参数极限参数（1 1）集电极最大允许功耗）集电极最大允许功耗PCM 临界功耗线临界功耗线 集电极的功率功耗集电极的功率功耗 。要求。要求 ，否则管，否则管子会过热而烧毁。子会过热而烧毁。（2 2）集电极最大允许电流）集电极最大允许电流ICM（3 3）反向击穿电压）反向击穿电压U(BR)CEO的区域称过流区的区域称过流区。模拟电子技术模拟电
9、子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学4 4 频率参数频率参数 （1 1）共射截止频率共射截止频率当当 下降到下降到中频值中频值 的的0.7070.707倍倍时对应的频率称共射截止时对应的频率称共射截止频率频率 。（2 2）共射特征频率共射特征频率（3 3）共基截止频率共基截止频率 指当指当 时的频率。当时的频率。当 时，管子失去放大作用。时，管子失去放大作用。模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学五、环境温度对三极管参数的影响五、环境温度对三极管参数的影响 1 1 温度对温度对ICBO的影响的影响2 2 温度对温度对的影响的影响3 3 温度对温度对UBE的影响的影响 三极管的三极管
10、的 值随着温度的升高而增大。值随着温度的升高而增大。ICBO随温度的升高而增大。随温度的升高而增大。UBE随温度升高而降低。随温度升高而降低。模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学六、三极管的六、三极管的h h参数微变等效电路参数微变等效电路h 适用于中低频段适用于中低频段 晶体管在晶体管在中低频中低频、小信号小信号作用下等效。作用下等效。1.1.中低频段中低频段:kHz数量级以下数量级以下2.2.小信号：小信号：mv级级3.3.等效：线性化处理等效：线性化处理简化的简化的h h参数微变等效电路参数微变等效电路 模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学结论：基区的基区的区电阻区电阻发射结发射结结电阻结电阻 模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学练习练习:(P53 1-13)三极管的输出特性如图所示，试根据特性曲线求出三极管的输出特性如图所示，试根据特性曲线求出管子的下列参数：管子的下列参数：