5雙極結(jié)型三極管及其放大電路5.1雙極結(jié)型三極管（BJT）5.2BJT放大電路5.3FET和BJT及其基本放大電路性能的比較*5.4多級放大電路5.1.1BJT的結(jié)構(gòu)簡介5.1.2BJT的工作原理5.1.3BJT的I?V特性曲線

5.1.4BJT的主要參數(shù)

5.1雙極結(jié)型三極管（BJT）5.1.1BJT的結(jié)構(gòu)簡介外形(a)小功率管(b)大功率管(c)中功率管結(jié)構(gòu)示意圖NPN型管結(jié)構(gòu)示意圖5.1.1BJT的結(jié)構(gòu)簡介PNP型管電路符號PNP型管結(jié)構(gòu)示意圖NPN型管電路符號

半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示。它有兩種類型：NPN型和PNP型。CollectorBaseEmitter結(jié)構(gòu)示意圖5.1.1BJT的結(jié)構(gòu)簡介集成電路中典型NPN型BJT的截面圖

結(jié)構(gòu)特點：?發(fā)射區(qū)的摻雜濃度最高；?集電區(qū)摻雜濃度最低，且面積大；?基區(qū)很薄，一般在幾個微米至幾十個微米，且摻雜濃度低于發(fā)射區(qū)。5.1.1BJT的結(jié)構(gòu)簡介5.1.2BJT的工作原理5.1.3BJT的I-V特性曲線

5.1.4BJT的主要參數(shù)

5.1雙極結(jié)型三極管（BJT）

三極管的放大作用是在一定的外部條件控制下，通過載流子傳輸體現(xiàn)出來的。各區(qū)域作用發(fā)射區(qū)：發(fā)射載流子集電區(qū)：收集載流子基區(qū)：傳送和控制載流子

外部條件：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏5.1.2BJT的工作原理1.內(nèi)部載流子的傳輸過程（以NPN為例）

5.1.2BJT的工作原理vCB=-vDiC=-iD1.內(nèi)部載流子的傳輸過程5.1.2BJT的工作原理發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入載流子，基區(qū)有了大量與原基區(qū)少數(shù)載流子相同極性的載流子。從而集電區(qū)收集到大量載流子，形成較大的集電極電流。1.內(nèi)部載流子的傳輸過程5.1.2BJT的工作原理改變發(fā)射結(jié)正偏電壓，則有不同的iB和iE,從而導(dǎo)致不同的iC。1.內(nèi)部載流子的傳輸過程5.1.2BJT的工作原理發(fā)射結(jié)正偏電壓與發(fā)射極電流的關(guān)系就是PN結(jié)正向特性。IC=ICN+ICBOIE=IB+IC2.控制關(guān)系的實現(xiàn)通常

IC>>ICBO

為電流放大系數(shù)。它只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)，與外加電壓無關(guān)。一般

=0.90.99。

由于三極管內(nèi)有兩種載流子(自由電子和空穴)參與導(dǎo)電，故稱為雙極型三極管或BJT(BipolarJunctionTransistor)。

5.1.2BJT的工作原理

是另一個電流放大系數(shù)。同樣，它也只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)，與外加電壓無關(guān)。一般

>>1。根據(jù)IE=IB+ICIC=ICN+ICBO且令I(lǐng)CEO=(1+)ICBO（穿透電流）5.1.2BJT的工作原理2.控制關(guān)系的實現(xiàn)5.1.2BJT的工作原理

綜上所述，三極管的放大作用，主要是依靠它的發(fā)射極電流能夠通過基區(qū)傳輸，然后到達(dá)集電極而實現(xiàn)的。實現(xiàn)這一傳輸過程的兩個條件是：（1）內(nèi)部條件：發(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度遠(yuǎn)大于基區(qū)雜質(zhì)濃度，且基區(qū)很薄。（2）外部條件：發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置。3.三極管的三種組態(tài)（a）共基極（b）共發(fā)射極（c）共集電極iC

=

iE

iC

=

iB

iE

=(1+

)iB5.1.2BJT的工作原理5.1.1BJT的結(jié)構(gòu)簡介5.1.2BJT的工作原理5.1.3BJT的I?V特性曲線

5.1.4BJT的主要參數(shù)

5.1雙極結(jié)型三極管（BJT）5.1.3BJT的I-V特性曲線1.共基極連接時的I-V特性曲線輸入特性曲線基本關(guān)系

隨著vCB的增加，外加電壓增強了集電結(jié)內(nèi)電場，集電結(jié)收集載流子能力增強，使得在同樣的vBE下，iE略有增加，特性曲線左移。

1.共基極連接時的I-V特性曲線輸出特性曲線5.1.3BJT的I-V特性曲線1.共基極連接時的I-V特性曲線輸出特性曲線5.1.3BJT的I-V特性曲線2.共射極連接時的I-V特性曲線輸入特性曲線5.1.3BJT的I-V特性曲線2.共射極連接時的I-V特性曲線5.1.3BJT的I-V特性曲線輸出特性曲線vCE=vCB

+

vBEvCE=0V時，集電結(jié)正偏，無收集載流子能力2.共射極連接時的I-V特性曲線5.1.3BJT的I-V特性曲線輸出特性曲線2.共射極連接時的I-V特性曲線5.1.3BJT的I-V特性曲線輸出特性曲線飽和區(qū)：iC明顯受vCE控制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)，一般vCE＜0.7V(硅管)。此時，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏或反偏電壓很小。輸出特性曲線的三個區(qū)域:截止區(qū)：iC接近零的區(qū)域，相當(dāng)iB=0的曲線的下方。此時，vBE小于死區(qū)電壓。放大區(qū)：iC平行于vCE軸的區(qū)域，曲線基本平行等距。此時，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。vBE0.7V或0.2V，iC=

iB5.1.1BJT的結(jié)構(gòu)簡介5.1.2BJT的工作原理5.1.3BJT的I?V特性曲線5.1.4BJT的主要參數(shù)

5.1雙極結(jié)型三極管（BJT）自學(xué)5.1.4BJT的主要參數(shù)5雙極結(jié)型三極管及其放大電路5.1雙極結(jié)型三極管（BJT）5.2BJT放大電路5.3FET和BJT及其基本放大電路性能的比較*5.4多級放大電路5.2.1基本共射極放大電路5.2.2BJT放大電路的圖解分析5.2.3BJT的小信號模型5.2.4共射極放大電路5.2.5共集電極和共基極放大電路5.2

BJT放大電路5.2.1基本共射極放大電路1.發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏條件的建立直流通路靜態(tài)工作點（Q點）:一般硅管VBEQ=0.7V，鍺管VBEQ=0.2V，已知。5.2.1基本共射極放大電路2.動態(tài)工作過程5.2.1基本共射極放大電路5.2.2BJT放大電路的圖解分析5.2.3BJT的小信號模型5.2.4共射極放大電路5.2.5共集電極和共基極放大電路5.2

BJT放大電路5.2.2BJT放大電路的圖解分析1.靜態(tài)工作點vCE＝VCC－iCRc5.2.2BJT放大電路的圖解分析2.動態(tài)工作情況5.2.2BJT放大電路的圖解分析2.動態(tài)工作情況5.2.1基本共射極放大電路5.2.2BJT放大電路的圖解分析5.2.3BJT的小信號模型5.2.4共射極放大電路5.2.5共集電極和共基極放大電路5.2

BJT放大電路1.H參數(shù)的引出在小信號情況下，對上兩式取全微分得用小信號交流分量表示vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevce

對于BJT雙口網(wǎng)絡(luò)，已知輸入輸出特性曲線如下：iB=f(vBE)vCE=constiC=f(vCE)iB=const可以寫成：BJT雙口網(wǎng)絡(luò)5.2.3BJT的小信號模型1.H參數(shù)的引出輸出端交流短路時的輸入電阻；輸出端交流短路時的正向電流傳輸比或電流放大系數(shù)；vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevce5.2.3BJT的小信號模型1.H參數(shù)的引出vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevce輸入端交流開路時的反向電壓傳輸比；輸入端交流開路時的輸出電導(dǎo)。四個參數(shù)量綱各不相同，故稱為混合參數(shù)（H參數(shù)）。5.2.3BJT的小信號模型2.BJT的H參數(shù)小信號模型vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevce根據(jù)可得小信號模型BJT雙口網(wǎng)絡(luò)H參數(shù)都是小信號參數(shù)，即微變參數(shù)或交流參數(shù)。H參數(shù)與工作點有關(guān)。H參數(shù)都是微變參數(shù)，所以只適合對交流信號的分析。5.2.3BJT的小信號模型3.小信號模型的簡化即rbe=hie

=hfe

μT=hre

rce=1/hoe一般采用習(xí)慣符號則BJT的H參數(shù)模型為5.2.3BJT的小信號模型

μT很小，一般為10-310-4，

rce很大，約為100k，一般可忽略它們的影響，得到簡化電路。

ib

是受控源

，且為電流控制電流源(CCCS)；電流方向與ib的方向是關(guān)聯(lián)的。3.小信號模型的簡化5.2.3BJT的小信號模型4.H參數(shù)值的確定

一般用測試儀測出；rbe

與Q點有關(guān)，可用圖示儀測出。一般也用公式估算rbe

，即

rbb+(1+

)re其中對于低頻小功率管rbb≈200

則

而

(T=300K)

#

若用萬用表的“歐姆”檔測量b、e兩極之間的電阻，是否為rbe?5.2.3BJT的小信號模型5.2.1基本共射極放大電路5.2.2BJT放大電路的圖解分析5.2.3BJT的小信號模型5.2.4共射極放大電路5.2.5共集電極和共基極放大電路5.2

BJT放大電路5.2.4共射極放大電路例5.4.1已知圖示基極分壓式射極偏置共射極放大電路中，VCC=16V，Rb1=56k，Rb2=20k，Re=2k，Rc=3.3k，RL=6.2k，Rsi=500，BJT的=80，rce=100k，VBEQ=0.7V。設(shè)電容Cb1、Cb2對交流信號可視為短路。試計算Av、Ri、Avs=vo/vs、Ro

。解：①由直流通路求靜態(tài)工作點例5.4.1已知圖示基極分壓式射極偏置共射極放大電路中，VCC=16V，Rb1=56k，Rb2=20k，Re=2k，Rc=3.3k，RL=6.2k，Rsi=500，BJT的=80，rce=100k，VBEQ=0.7V。設(shè)電容Cb1、Cb2對交流信號可視為短路。試計算Av、Ri、Avs=vo/vs、Ro

。解：①由直流通路求靜態(tài)工作點求得IEQ1.76mA

5.2.4共射極放大電路與用戴維寧等效電路方法求得結(jié)果存在誤差②動態(tài)指標(biāo)分析畫小信號等效電路解：H參數(shù)

rbe5.2.4共射極放大電路電壓增益Av5.2.4共射極放大電路②動態(tài)指標(biāo)分析解：輸入電阻Ri5.2.4共射極放大電路②動態(tài)指標(biāo)分析解：輸入電阻Ri

式中(1+)Re是發(fā)射極支路電阻Re折算到基極支路時的等效電阻。

發(fā)射極支路電阻折算到基極支路需要將電阻擴大(1+)倍；反之，基極支路電阻折算到發(fā)射極支路需要將電阻縮小(1+)倍。

5.2.4共射極放大電路②動態(tài)指標(biāo)分析解：源電壓增益Avs5.2.4共射極放大電路②動態(tài)指標(biāo)分析解：輸出電阻Ro基極回路根據(jù)KVL得：集電極回路根據(jù)KVL得：其中得所以5.2.4共射極放大電路②動態(tài)指標(biāo)分析解：輸出電阻Ro通常所以=3.3k

5.2.4共射極放大電路②動態(tài)指標(biāo)分析解：③討論解：

放大電路的電壓增益Av很小，只有1.05倍，其原因是發(fā)射極接入了電阻Re。在兩端并聯(lián)一個大電容可以消除Re的影響。

5.2.4共射極放大電路穩(wěn)定靜態(tài)工作點③討論解：此時小信號等效電路電壓增益變?yōu)檩斎腚娮枳優(yōu)?.2.4共射極放大電路5.2.1基本共射極放大電路5.2.2BJT放大電路的圖解分析5.2.3BJT的小信號模型5.2.4共射極放大電路5.2.5共集電極和共基極放大電路5.2

BJT放大電路5.2.5共集電極和共基極放大電路1.共集電極放大電路由直流通路交流通路小信號等效電路5.2.5共集電極和共基極放大電路1.共集電極放大電路由得電壓增益其中通常有所以電壓跟隨器5.2.5共集電極和共基極放大電路1.共集電極放大電路輸入電阻輸入電阻大是發(fā)射極支路等效電阻折算到基極支路時的等效電阻。5.2.5共集電極和共基極放大電路1.共集電極放大電路輸出電阻其中得后一部分是基極支路電阻

折合到射極支路時的等效電阻。輸出電阻小5.2.5共集電極和共基極放大電路1.共集電極放大電路共集電極電路特點：◆電壓增益小于1但接近于1，vo與vi同相◆輸入電阻大，對電壓信號源衰減小◆輸出電阻小，帶電壓負(fù)載能力強5.2.5共集電極和共基極放大電路1.共集電極放大電路5.2.5共集電極和共基極放大電路2.共基極放大電路電壓增益：輸入電阻：輸出電阻：共射極電路共集電極電路共基極電路相位關(guān)系：反相同相同相用途：多級放大電路的中間級輸入級、中間級、輸出級高頻或?qū)掝l帶電路3.BJT放大電路三種組態(tài)的比較5雙極結(jié)型三極管及其放大電路5.1雙極結(jié)型三極管（BJT）5.2BJT放大電路5.3FET和BJT及其基本放大電路性能的比較*5.4