模拟电子线路辅导资料二
模拟电子线路辅导资料二主 题：第3章半导体三极管及放大电路基础第1-2节的辅导文章——半导体三极管、简单交流放大电路
学习时间：2010年10月25日－10月31日
内 容：
我们这周主要学习第3章半导体三极管及放大电路基础第1-2节的相关内容。希望通过下面的内容能使同学们加深对半导体三极管及放大电路基础相关知识的理解。
一、学习要求
1．熟练掌握半导体三极管的外特性及主要参数。
2．正确理解半导体三极管的工作原理。
3．会查阅电子器件手册。
4．掌握放大电路的性能指标。
重点难点分析：
1．重点：半导体三极管的外特性及主要参数；放大电路的性能指标。
2．难点：半导体三极管的工作原理。
二、主要内容
1．半导体三极管
BJT（双极结型三极管）因其有自由电子和空穴两种极性的载流子参与导电而得名。
（1）BJT的结构和符号
图1 BJT的结构和符号
晶体管有三个极、三个区、两个PN结。
BJT的结构特点：
①基区很薄且掺杂浓度很低。
②发射区的掺杂浓度＞＞集电区掺杂浓度。
③集电区面积大于发射区面积。
（2）晶体管的放大原理
下面以NPN管为例，分析在偏置电压作用下BJT内部载流子的传输过程。其结论对PNP管同样适用，只是两者所需偏压的极性相反，产生的电流方向相反。
图2 放大状态下BJT中载流子的传输过程
①发射区向基区扩散载流子，形成发射极电流
因为发射结正偏，所以发射区向基区注入电子，形成了扩散电流IEN。同时从基区向发射区也有空穴的扩散运动，形成的电流为IEP。但其数量小，可忽略。所以发射极电流IE≈IEN。
②发射区的电子注入基区后，变成了少数载流子。少部分遇到的空穴复合掉，形成IBN。所以基极电流IB≈IBN。大部分到达了集电区的边缘。
③因为集电结反偏，收集扩散到集电区边缘的电子，形成电流ICN。
另外，集电结区的少子形成漂移电流ICBO。
（3）电流分配关系
定义：
其值的大小约为0.9～0.99。
①IC与IE之间的关系：
所以:
②IC与IB之间的关系：
联立以下两式：
得
（4）BJT的特性曲线（共发射极接法）
①输入特性曲线
图3 NPN型硅BJT共射极连接及其输入特性曲线
1） 时，相当于两个PN结并联。
2）当 时，集电结已进入反偏状态，开始收集电子，所以基区复合减少，在同一电压 下， 减小。特性曲线将向右稍微移动一些。
3） ≥1V再增加时，曲线右移很不明显。
②输出特性曲线
现以 =60uA一条加以说明。
1）当 时，因集电极无收集作用， =0。
2） ↑→ ↑。
3）当 ＞1V后，收集电子的能力足够强。这时，发射到基区的电子都被集电极收集，形成 。所以 再增加， 基本保持不变。
同理，可作出 =其他值的曲线。
图4 NPN型硅BJT共射极连接时的输出特性曲线
输出特性曲线可以分为三个区域:
饱和区—— 受uCE显著控制的区域，该区域内 ＜0.7 V。此时发射结正偏，集电结也正偏。
截止区—— 接近零的区域，相当 =0的曲线的下方。此时，发射结反偏，集电结反偏。
放大区——曲线基本平行等距。 此时，发射结正偏，集电结反偏。该区中有：
（5）BJT的主要参数
①电流放大系数
1）共发射极电流放大系数：
2）共基极电流放大系数：
②极间反向电流
1）集电极基极间反向饱和电流
发射极开路时，在其集电结上加反向电压，得到反向电流。它实际上就是一个PN结的反向电流。其大小与温度有关。
2）集电极发射极间的穿透电流
基极开路时，集电极到发射极间的电流——穿透电流。其大小与温度有关。
③极限参数
1）集电极最大允许电流ICM
Ic增加时，b 要下降。当b值下降到线性放大区b值的70％时，所对应的集电极电流称为集电极最大允许电流ICM。
2）集电极最大允许功率损耗PCM
集电极电流通过集电结时所产生的功耗。
3）反向击穿电压
BJT有两个PN结，其反向击穿电压有以下几种：
U（BR）EBO——集电极开路时，发射极与基极之间允许的最大反向电压。其值一般几伏～十几伏。
U（BR）CBO——发射极开路时，集电极与基极之间允许的最大反向电压。其值一般为几十伏～几百伏。
U（BR）CEO——基极开路时，集电极与发射极之间允许的最大反向电压。
2．放大电路基础
（1）放大的概念
放大——把微弱的电信号的幅度放大。
一个微弱的电信号通过放大器后，输出电压或电流的幅度得到了放大，但它随时间变化的规律不能变，即不失真。
（2）性能指标
①放大倍数
1）电压放大倍数定义为:
2）电流放大倍数定义为:
3）互阻增益定义为:
4）互导增益定义为:
②输入电阻和输出电阻
一般来说， 越大越好。
1） 越大， 就越小，从信号源索取的电流越小。
2）当信号源有内阻时， 越大， 就越接近 。
输出电阻是表明放大电路带负载能力的， 越小，放大电路带负载的能力越强，反之则差。
（3）通频带
衡量放大电路对不同频率信号的适应能力。
下限频率：
上限频率：
通频带：
三、重要考点
1.测量三极管三个电极对地电位如图所示，则该三极管工作在（ ）。
A.饱和状态 B.截止状态 C.放大状态 D.击穿状态
答案：C
2.BJT处于放大状态的条件是（ ）。
A.发射结正偏，集电结反偏
B.发射结正偏，集电结正偏
C.发射结反偏，集电结正偏
D.发射结反偏，集电结反偏
答案：A
3.NPN型BJT处于放大状态时，各极电位关系为（ ）。
A.Vc>Vb>Ve B.Vc<Vb<Ve C.Vc>Vb<Ve D.Vc<Vb>Ve
答案：A
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