半导体三极管及放大电路..ppt

第三章 半导体三极管及放大电路 武汉理工大学 信息工程学院 电子技术基础课程组 本章主要内容 介绍半导体的基本知识； 半导体器件的核心环节——PN结的形成及其特性； 简介半导体二极管的结构及主要参数； 半导体二极管的几种常用等效电路及其应用； 简介几种特殊二极管（除“稳压管”外均作为一般了解内容） 本章主要内容 半导体三极管（BJT）的结构、工作原理、特性曲线和主要参数； 共射极放大电路的结构、工作原理和改进电路； 放大电路的两种分析方法 本章主要内容 放大电路工作点稳定问题及常用稳定工作点的电路； 介绍共基极放大电路和共集电极放大电路，并将三种组态的放大电路进行比较； 放大电路的频率响应（这部分内容推导过程 不要求必须掌握，记住最终结果会求fH和fL即可） 3.1 半导体BJT 半导体三极管，也叫晶体三极管。由于工作时，多数载流子和少数载流子都参与运行，因此，还被称为双极结型晶体管（Bipolar Junction Transistor，简称BJT）。 BJT是由两个PN结组成的。 一.BJT的结构简介 【分类】 NPN型 PNP型 结构制作要求： 晶体管的几种常见外形 几种常见三极管实物图 半导体三极管的型号 即在满足内部结构要求的前提下，三极管要实现放大，必须连接成如下形式： 三极管内部载流子运动分为三个过程： 三极管内部载流子运动分为三个过程： 三极管内部载流子运动分为三个过程： 三极管内部载流子运动分为三个过程： 三极管内部载流子运动分为三个过程： 三极管内部载流子运动分为三个过程： 电流分配关系 注： α和β是两种电流放大系数，它们的值主要取决于基区、集电区和发射区的杂质浓度以及器件的几何结构。 利用BJT组成的放大电路，其中一个电极作为信号输入端，一个电极作为输出端，另一个电极作为输入、输出回路的共同端。根据共同端的不同，BJT可以有三种连接方式（称三种组态）： 三.BJT的特性曲线 BJT的特性曲线是指各电极电压与电流之间的关系曲线，它是BJT内部载流子运动的外部表现。 以共射放大电路为例： 共射极电路特性曲线的实验线路 输入特性曲线 简单地看，输入特性曲线类似于发射结的伏安特性曲线，现讨论iB与vBE之间的函数关系。因为有集电结电压的影响，它与一个单独的PN结的伏安特性曲线不同。为了排除vCE的影响，在讨论输入特性曲线时，应使vCE=常数。 BJT共射接法的输入特性曲线 输出特性曲线 现以iB=40uA一条加以说明： 现以iB=40uA一条加以说明： 输出特性曲线可以划分为三个区域： 输出特性曲线可以划分为三个区域： 输出特性曲线可以划分为三个区域： 四.BJT的主要参数 电流放大系数 极间反向电流 （1）ICBO：集电极－基极反向饱和电流 （2）ICEO：集电极－发射极反向饱和电流 极限参数 极限参数 （3）反向击穿电压 一．电子系统与信号 放大的本质：是实现能量的控制和转换。 三．放大电路的基本知识 放大是最基本的模拟信号处理功能。 一般来说，放大电路就是一个双端口网络。 四.共射放大电路的构成 共射极基本放大电路 （1）输入部分 （2）输出部分 （2）输出部分 （3）工作原理 （3）工作原理 共射放大电路改进电路 本节小结 根据本节内容的分析可以归纳组成放大电路时必须遵循的原则应该有： 本节小结 3.3 图解分析法 为解决放大器件的非线性问题，常用的方法有两个： 一.静态工作情况分析 画直流通路 近似估算Q点 用图解法确定Q点 用图解法确定Q点 为什么要设置静态工作点？ 二.动态工作情况分析（即求交流量） 动态分析讨论的对象：交流成分（即变化的量） （1）根据vi在输入特性上求iB （2）根据iB在输出特性上求iC和vCE 交流负载线 动态时负载电阻RL对Q点会产生影响。 交流负载线与直流负载线 交流负载线与直流负载线 3.4 小信号模型分析法 一. 三极管的等效电路 分析输出特性 综上分析，可得三极管等效模型如下： rbe的计算 由PN结的电流公式： 而 二.用H参数小信号模型分析共射极基本放大电路 即：利用简化的H参数小信号模型（或称微变等效电路）来计算单管共射放大电路的以下三个参数 画出放大电路的微变等效电路 画出放大电路的微变等效电路 画出放大电路的微变等效电路 画出放大电路的微变等效电路 小信号等效电路（微变等效电路）如下： 求输入电阻Ri 分析时为什么要讨论Ri和Ro？ 分析时为什么要讨论Ri和Ro？ 三. 归纳等效电路法的步骤 三. 等效电路法的步骤 本节小结 本节小结 本节小结 本节小结 本节小结 本节小结 本节小结 本节小结 3.5 放大电路的静态工作点稳定问题 影响静态工作点稳定的因素 电源电压波动、元件老化、环境温度变化等，都会引起三极管和电路元件参数的变化，造