模拟电子技术ch041ppt课件.ppt
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1、4.1 BJT4.3 放大电路的分析方法放大电路的分析方法4.4 放大电路静态工作点的稳定问题放大电路静态工作点的稳定问题4.5 共集电极放大电路和共基极放大电路共集电极放大电路和共基极放大电路4.2 基本共射极放大电路基本共射极放大电路4.6 组合放大电路组合放大电路4.7 放大电路的频率响应放大电路的频率响应*4.8 单级放大电路的瞬态响应单级放大电路的瞬态响应1 1主要内容主要内容半导体三极管的结构及工作原理,及其构成放大半导体三极管的结构及工作原理,及其构成放大电路的三种组态电路的三种组态放大电路的静态(直流工作状态)与动态(交流放大电路的静态(直流工作状态)与动态(交流工作状态)工作
2、状态)静态工作点对非线性失真的影响静态工作点对非线性失真的影响用用H H 参数小信号模型计算共射极放大电路的主要参数小信号模型计算共射极放大电路的主要性能指标性能指标共集电极电路和共基极电路的分析计算共集电极电路和共基极电路的分析计算三极管放大电路的频率响应三极管放大电路的频率响应2 2基本要求(本章重点)基本要求(本章重点)了解半导体三极管的工作原理、特性曲线及主要参了解半导体三极管的工作原理、特性曲线及主要参数数了解静态工作点与非线性失真的关系了解静态工作点与非线性失真的关系熟练掌握放大电路静态工作点的设置和估算,以及熟练掌握放大电路静态工作点的设置和估算,以及用小信号模型分析法求解放大电
3、路的动态指标用小信号模型分析法求解放大电路的动态指标掌握掌握BJT BJT 放大电路三种组态的结构及性能的特点放大电路三种组态的结构及性能的特点掌握放大电路的频率响应的基本概念掌握放大电路的频率响应的基本概念了解各元件参数对放大电路的频率响应性能的影响了解各元件参数对放大电路的频率响应性能的影响学时数学时数 153 34.1 BJT4.1.1 BJT的结构简介4.1.2 放大状态下BJT的工作原理4.1.3 BJT的V-I 特性曲线4.1.4 BJT的主要参数4.1.5 温度对BJT参数及特性的影响4 44.1.1 BJT的结构简介(a)小功率管小功率管 (b)小功率管小功率管 (c)大功率管
4、大功率管 (d)中功率管中功率管中国俗称:三极管中国俗称:三极管管的外面伸出三个电极管的外面伸出三个电极 由于三极管内有两种载流子由于三极管内有两种载流子(自由电子和空穴自由电子和空穴)参与导电,故称为参与导电,故称为双极型三极管或双极型三极管或BJTBJT(Bipolar Junction Transistor)。5 5第一个第一个BJT6 6集成电路中典型集成电路中典型NPNNPN型型BJTBJT的截面图的截面图4.1.1 BJT的结构简介在一个晶片(硅或锗)生成三个杂质半导体区管芯结构剖面图7 7该结构与原理结构类似该结构与原理结构类似8 84.1.1 BJT的结构简介三个极三个极两个结
5、两个结三个区三个区集电区集电区基区基区发射区发射区集电极(集电极(C C极)极)基极(基极(B B极)极)发射极(发射极(E E极)极)集电结集电结发射结发射结9 94.1.1 BJT的结构简介两种类型两种类型NPNNPN型型PNPPNP型型箭头表示发射箭头表示发射结正偏时。发结正偏时。发射结电流实际射结电流实际方向方向NPNNPN与与PNPPNP的区别:的区别:1.1.电源电压的极性相反电源电压的极性相反2.2.产生的电流方向相反产生的电流方向相反关于关于NPNNPN型型BJTBJT的讨论同的讨论同样适用于样适用于PNPPNP型型BJTBJT,只,只用作以上两项修改用作以上两项修改1010B
6、ECNNP基极基极发射极发射极集电极集电极基区:较薄,基区:较薄,掺杂浓度低掺杂浓度低集电区:集电区:面积较大面积较大发射区:掺发射区:掺杂浓度较高杂浓度较高 集电区掺杂浓度低于发射区集电区掺杂浓度低于发射区BJT结构特点不对称结构不对称结构11114.1.2 放大状态下BJT的工作原理组成四种工作状态:组成四种工作状态:BJTBJT内部状态:内部状态:两个结:两个结:集电结集电结发射结发射结两个态:两个态:正向正向反向反向工作状态工作状态发射结正向发射结正向发射结反向发射结反向集电结正向集电结正向饱和饱和倒置倒置集电结反向集电结反向放大放大截止截止主要讨论放大状态主要讨论放大状态12124.
7、1.2 放大状态下BJT的工作原理1.内部载流子的传输过程(以NPN为例)IE=IB+IC放大状态下放大状态下BJTBJT中载流子的传中载流子的传输过程输过程BJTBJT放大的外部条件:放大的外部条件:发射结正偏发射结正偏集电结反偏集电结反偏放大状态内部过程分析:放大状态内部过程分析:BJTBJT外部电流关系:外部电流关系:13134.1.2 放大状态下BJT的工作原理1.内部载流子的传输过程(以NPN为例)集电区:收集载流子集电区:收集载流子 发射区:发射载流子发射区:发射载流子基区:传送和控制载流子基区:传送和控制载流子对电子而言:(注意与电流方向相反)对电子而言:(注意与电流方向相反)I
8、 ICBOCBO集电结反向饱和电流集电结反向饱和电流不关联载流子不关联载流子红色箭头是关联载流子红色箭头是关联载流子多子电流多子电流少子变多电流少子变多电流14144.1.2 放大状态下BJT的工作原理1.内部载流子的传输过程(以NPN为例)集电区:流进基区的电流集电区:流进基区的电流 发射区:汇集基区和发射区:汇集基区和集电区电流集电区电流基区:基区电流会同集电区电流共同流进发射区基区:基区电流会同集电区电流共同流进发射区对电流而言:对电流而言:反着理解反着理解正着使用正着使用1515反着理解反着理解正着使用正着使用由于电子流动的方向与电流流动的方向由于电子流动的方向与电流流动的方向相反,顾
9、要:相反,顾要:1616电子流向电子流向电流流向电流流向少部分流向基极少部分流向基极电子由发射极发出电子由发射极发出大部分穿过基极被大部分穿过基极被集电极收集集电极收集集电极电流子穿过集电极电流子穿过基极流进发射极基极流进发射极少量基极电流会少量基极电流会同集电极电流流同集电极电流流进发射极。进发射极。一个单位基极电流引起,多个单位(一个单位基极电流引起,多个单位()集电极电流)集电极电流控制特性!控制特性!1717一个单位基极电流引起,多个单位(一个单位基极电流引起,多个单位()集电极电流)集电极电流好像基极电流,能够控制集电极电流的大小。好像基极电流,能够控制集电极电流的大小。控制特性!控
10、制特性!18182.电流分配关系根据传输过程可知根据传输过程可知 IC=ICN+ICBO通常通常 I IC C I ICBOCBO 为为共基极共基极电流放大电流放大系数。它只与管子的结构尺寸系数。它只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关,与外加电压和掺杂浓度有关,与外加电压无关。一般无关。一般 =0.9=0.9 0.990.99 。IE=IB+IC放大状态下放大状态下BJTBJT中载流子的传输过程中载流子的传输过程放大倍数等于放大倍数等于1 1,好像没放大?,好像没放大?集电结反向集电结反向饱和电流饱和电流集电中受发射结集电中受发射结电压控制的电流电压控制的电流表达发射到集电极电流的多少表达发射到集
11、电极电流的多少2323根据根据IE=IB+IC IC=ICN+ICBO2.2.电流分配关系电流分配关系得:得:得:得:(穿透电流)(穿透电流)2424 是另一个电流放大系数。同样,它也只与管是另一个电流放大系数。同样,它也只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关,与外加电压无关。子的结构尺寸和掺杂浓度有关,与外加电压无关。一般一般 1。2.电流分配关系发射区发射的电子有一个发射到基区就有 个电子到达集电区电流放大电流放大IB控制控制ICBJT放大的核心表达式!放大的核心表达式!牢牢记住!牢牢记住!25253.三极管的三种组态(c)(c)共集电极接法共集电极接法,集电极作为公共电极,用,集电极作为公共电
12、极,用CCCC表示。表示。(b)(b)共发射极接法共发射极接法,发射极作为公共电极,用,发射极作为公共电极,用CECE表示;表示;(a)(a)共基极接法共基极接法,基极作为公共电极,用,基极作为公共电极,用CBCB表示;表示;BJT的三种组态的三种组态以那个极为关于输入输出公共点,就是共那个极以那个极为关于输入输出公共点,就是共那个极。2727共基极放大电路共基极放大电路4.放大作用若若 vI=20mV电压放大倍数电压放大倍数使使 iE=-1 mA,?则则 iC=iE =-0.98 mA,vO=-iC RL=0.98 V,当 =0.98 时,时,1K 将将20电阻的电流转移到电阻的电流转移到1
13、000 电阻上电阻上恒流源恒流源输出电压和电压放大倍数输出电压和电压放大倍数都和负载电阻成正比都和负载电阻成正比2828 综上所述,三极管的放大作用,主要是综上所述,三极管的放大作用,主要是依靠它的发射极电流能够通过基区传输,然后到依靠它的发射极电流能够通过基区传输,然后到达集电极而实现的。达集电极而实现的。实现这一传输过程的两个条件是:实现这一传输过程的两个条件是:(1 1)内部条件:内部条件:发射区杂质浓度远大于发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度,且基区很薄。基区杂质浓度,且基区很薄。(2 2)外部条件:外部条件:发射结正向偏置,集电发射结正向偏置,集电结反向偏置。(结反向偏置。(集电极电位
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