模拟电子电路21.pptx

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1、集电区集电区基区基区发射区发射区1.BJT结构：由两个PN结和三个电极构成。有两个基本类型：NPN型 PNP型基 区（B）区：薄、低渗杂三个电极：发射极（Emitter）:E(e)基 极（Base）:B(b)集电极（Collctor）:C集电区（C）区：渗杂适中的工作原理E 发射极B 基极C 集电极发射结集电结(1)NPN 型 三个区域：发射区（E区）：高渗杂两个PN结：发射结（BE结）集电结（CB结）E 发射极B 基极C 集电极发射结集电结N NP PN N+(2)PNP型N NP PP P+返回bcebce第1页/共37页2.BJT三种基本组态共射极(CE)组态,共基极(CB)组态,共集电

2、极(CC)组态返回 BJT三极管是三端器件，作为双口器件来使用(二极管是单口器件)。在接入工程电路的具体应用中，往往将其中的某一个电极作输入端，另一个电极作输出端，第三个电极作为输入、输出端口的公共端。BJT的接法又称为组态。三极管BJT作为双口器件接入电路的实用方式有三种：第2页/共37页3BJT的偏置方式：发射结正偏、集电结反偏，BJT处于放大状态发射结反偏、集电结正偏，BJT处于反向应用状态，（一般不宜反向应用）二个PN结均正偏，晶体管处于饱合状态二个PN结均反偏，晶体管处于截至状态集电区集电区基区基区发射区发射区E 发射极B 基极C 集电极发射结集电结N NP PN N+E 发射极B

3、基极C 集电极发射结集电结N NP PP P+返回UBUCUEUCUBUEUCUBUE ,UB UCUBUE ,UB UT ,发射结正偏 易于E区多子扩散 uCB0 ，集中结反偏 易于B区少子漂移 127345仿真第4页/共37页 多子通过EB(发射)结注入B区EBECRCbRbceiEPib1icn1 ieniEiEiE返回 127345(iEP)注入E区的空穴是E区的非平衡少数载流子 第5页/共37页 由浓度差引起基区非平衡少数载流子的扩散与复合。EBECRCbRbceib1icn1 ien返回 127345第6页/共37页EBECRCbRbce iEPib1icn1 ieniCiEiBi

4、EiEiCiCiBiBicn2icp返回 127345 集电极对载流子的收集第7页/共37页返回 载流子的传输过程小结：将NPN BJT接成共射极型：以射极为输入和输出回路的公共端 即：UBEUT ,发射结正偏 易于E区多子扩散 UCB0 ，集中结反偏 易于B区少子漂移127345EBECRCbRbce iEiBiCiEPib1icn1 ieniCiEiBien=icn1+ib1iE=ien+iEP ienICBO=icn2+icpiEiEiCiCiBiBiC=ICBO+icn1 ;iB=ib1+iEP-ICBOicn2icp 第8页/共37页(2)放大偏置时的电流关系 EBECRCbRbce

5、 iEPib1icn1 ieniCiEiBiEiEiCiCiBiBicn2icp127345返回 iE与iC的关系集电极电流 iC由 icn1和 ICBO两部分组成：iC=icn1+ICBO 第9页/共37页电流分配关系小结：返回 iC与iB的关系 将关系式(5)代入式(2)定义共发射极直流电流放大系数为：127345共发射极电流分配关系：I ICEOCEO=I ICBO CBO /(1-/(1-)=（1+）I ICBO CBO I ICBOCBOBJT的穿透电流 第10页/共37页(3)BJT的截止与饱和工作状态 127345返回 当BJT的发射结与集电结均加反向偏置电压时，称BJT偏置于截

6、止状态 截止状态 晶体管两个PN结的电流只有反向饱和电流。如果忽略反向饱和电流不计，可以认为：偏置于截止状态的晶体管三个电极的电流均近似为零，即三电极相当开路。当BJT的发射结与集电结均加正向偏置电压时，称BJT偏置于饱和状态 饱和状态 正偏PN结的外电压都只有零点几伏，故在大信号电路中三电极相当短路。第11页/共37页4.BJT偏置电压与电流的关系 127345返回 传统的观点：双极型晶体管是电流控制器件。但是，控制各极电流变化的真正原因是发射结正偏电压uBE的变化。此外，集电结反偏电压uCB的变化对各极电流也有影响。(1)发射结正向电压uBE对各极电流的控制作用 BJT的正向控制作用 发射

7、极电流iE，实际上就是正偏发射结的正向电流。根据正偏PN结的伏安特性关系可知 iE与uBE成指数关系，而iE、iB、iC之间近似成线性关系，所以，iE、iB、iC均与uBE近似成指数关系。即晶体管BJT放大偏置时，各极电流与发射结电压uBE是按指数规律变化的非线性伏安特性关系。第12页/共37页4.BJT偏置电压与电流的关系 127345返回（2）集电结反向电压uCB 对各极电流的影响 基区宽度调制效应 当uCE增加时，集电结会变宽，使得基区的宽度减小。基区少子浓度线下的面积小，表明iB会减小。一般当发射结正偏电压uBE一定时，iB的大小与基区非平衡少子浓度分布曲线下的面积S近似成正比。这种反

8、偏集电结电压uCB（相当于uCE）的变化引起基区宽度的变化，从而影响各极电流的现象称为基区宽度调制效应，简称基区宽调效应。由 iC=iE-iB，所以iC会增加。（3）共射BJT的大信号特性方程 考虑到BJT的基区宽度调制效应后，经过修正后的BJT的大信号特性方程Ebers Moll模型 式中UA称为厄尔利（Early）电压，它是BJT基区宽度调制效应的参数。UA的的参考值在70130V，典型值为100V。当UAuCE时，集电极电流iC与uCE基本无关 发射区集电区基区nb(x)W集电结发射结x图29 基区非平衡少子的浓度分布曲线WS第13页/共37页2.1.2 BJT的静态特性曲线iB=iB2

9、iB=iB3饱和区击穿区截止区临界饱和线uCEiCU（BR）CEOiB=-ICBOiB=iB1iB=iB4iB=iB5ib(A)u uBEBEU（BR）EBOICBOICEOUCE=0UCE=1UCE=10127345返回第14页/共37页1.共射BJT的输入特性曲线BJT的输入特性曲线为一组曲线ib(A)u uBEBUEBOUCE=0UCE=1VUCE=10V返回第15页/共37页iB(A)u uBEBEUCE=0UCE=1UCE=10V127345返回1.共射BJT的输入特性曲线BUEBO第16页/共37页iB=-ICBO2.共射BJT的输出特性曲线：饱和区BUCEO击穿区截止区UCB=0

10、 临界饱和线uCEiCiB=iB5iB=iB4iB=iB3iB=iB2iB=iB1返回放大区第17页/共37页EC2.共射BJT的输出特性曲线：ICBOiB=-ICBOBUCEO击穿区截止区uCEiCiB=iB5iB=iB4iB=iB3iB=iB2iB=iB1返回127345第18页/共37页2.共射BJT的输出特性曲线：iB=-ICBOU（BR）CEO击穿区截止区uCEiCiB=iB5iB=iB4iB=iB3iB=iB2iB=iB1临界饱和线饱和区返回127345第19页/共37页iB=-ICBOU（BR）CEO击穿区截止区uCEiCiB=iB5临界饱和线饱和区iB=iB1iB=iB2iB=

11、iB3iB=iB4iC1iC2iC3iC4返回127345EBECRCbRbce第20页/共37页1.4.3 BJT的主要参数127345返回第21页/共37页ECEC ICBO1.4.3 BJT的主要参数ICEO127345返回EBECRCbRbce iEPib1icn1 ieniCiEiBiEiEiCiCiBiBicn2icp第22页/共37页1.4.3 BJT的主要参数1fTfiB=-ICBOU（BR）CEO击穿区截止区uCEiCiB=iB5iB=iB4iB=iB3iB=iB2iB=iB1127345返回休息1f第23页/共37页ECEBusiBu uBEBEECEBus2.1.4 BJ

12、T的小信号模型+uCE _IBi Ci EUBEIBUBEubeib Q(uBE,iB)127345返回+ib+ube休息1第24页/共37页b=be=c1 晶体管的混合型等效电路及参数rbbrbegmube第25页/共37页=e=g mube1 1 型等效电路及参数意义rbcb crbbrbe brce 返回第26页/共37页=e=g muberbcb crbbrbe b rce CbeCbcrccree1 型等效电路及参数意义返回第27页/共37页小结：四个物理效应 cb=be=rbbrberccreerbcCbcCbercegmube第28页/共37页简化型低频等效电路 cb=be=rb

13、brberccreerbcCbcCbercegmube第29页/共37页2 H参数等效电路返回休息1第30页/共37页2 H参数等效电路返回Qubeibhie：输出端交流短路（uCE常数）时的输入阻抗，即为输入特性曲线工作点Q上切线斜率的倒数。0第31页/共37页2 H参数等效电路ubeibIBuBEuCE返回0第32页/共37页2 H参数等效电路UCEuCEicib1ib2=ib1+iBiC返回输出端交流短路时（UCE=常数）时，正向电流放大倍数,反映了输出特性曲线的间距。0第33页/共37页2 H参数等效电路icuCEuCE iCIB返回000第34页/共37页2 H参数等效电路127345返回第35页/共37页参数等效电路与H参数等效电路的关系返回继续hie=rbb+rbe hfe=hfeib=gmube=gmi b rbe hfe=gm rbe 第36页/共37页2023/3/25137感谢您的观看！第37页/共37页