2022-2023学年高二物理竞赛课件：晶体管电路的三种组态

晶体管电路的三种组态 2 晶体管电路的三种组态 双极型晶体管有三个电极，其中两个可以作为输入, 两个可以作为输出，这样必然有一个电极是公共电极。三种接法也称三种组态，如共发射极接法，也称共发射极组态，简称共射组态，见下图。 共发射极接法，发射极作为公共电极； 共集电极接法，集电极作为公共电极； 共基极接法，基极作为公共电极； e b c IB IC IE 共射 c b e IB IE IC 共集 c b e IB IE IC 共基 3 设输入△uI，则产生△iB 和△iC 定义： 称为共射交流电流放大系数 的关系： 和 设集电极电流由IC变化到IC+ΔiC时， β基本不变 则： 所以： 注意：β与β在概念上不同，在数值上近似相等。 4 共基电流放大系数： 定义： 称为共基直流电流放大系数 的关系： 和 称为共基交流电流放大系数 得 或 5 晶体管的共射特性曲线 测试线路 （共发射极电路） 输入特性： 输出特性： UCE一定的情况下，发射结电压uBE与基极电流iB的关系； IB一定的情况下，集电极电流iC与管压降uCE的关系。 e(N) c(N) b(P) + + - uO △uI - VBB Rb Rc VCC mA A V V uCE uBE RB iB EC EB RC iC 输入回路 输出回路 6 1.3.3 晶体管的共射特性曲线 一、输入特性曲线 ≥1V ③UCE≥1V，曲线基本重合 原因：UCE增大到一定程度，集电区收集载流子能力足够强，再增加UCE，IC亦不再增加，曲线基本不变。 iB uBE O E C B iB uBE + - UCE=0 ①UCE=0，与二极管的正向特性曲线类似 原因：相当于两个二极管并联。 0.5V ②UCE增大，曲线右移 原因：UCE增大，集电区收集载流子能力增强，IC增加，相应地，基区复合掉的载流子数量减少，IB减少，曲线右移。要获得同样的IB，必须加大UBE，使发射区向基区注入更多电子 开启电压与导通电压的概念同二极管 uBE   iB 7 二、输出特性曲线 ①取IB=IB2，起始部分很陡， UCE≥1V后，较平坦。 原因：UCE较小时， UCE增加，集电区收集能力增强，使IC增强；UCE≥1V后，集电区收集能力足够大，IC不再增强。 ②IB取不同的值，可得到一组曲线。 原因： 相同UCE下，IB增加， IC增加，曲线上移。 iC uCE E C B + - uCE iC 0 IB=0 IB1 IB2 IB3 IB4 IB5 8 晶体管的三个工作区域 ②放大区：发射结正偏，集电结反偏 特点：iC=βIB； uCE增加，iC基本不变 ①截止区：发射结电压小于开启电 压Uon且集电结反偏。 特点：IB=0，iC≤ICEO ③饱和区：发射结正偏，集电结正偏 特点：uCE< uBE ，iC<βIB 深度饱和压降：UCE(sat)≈0.3V， iC取决于外电路。 uCE iC 0 IB=0 IB1 IB2 IB3 IB4 IB5 放 大 区 截止区 饱和区 IB iC iC=0 uCE E C B iC uCE ≈0 E C B 晶体管的开关特性：T截止，开关断开； T饱和，开关闭合 9 输出特性三个区域的特点: 放大区：发射结正偏，集电结反偏。uBE>Uon且 uBE<uCE IC=IB , 且 IC =   IB (2) 饱和区：发射结正偏，集电结正偏。uBE>Uon且 uBE>uCE IC <IB，UCE(sat)0.3V (3) 截止区：发射结反偏，集电结反偏。 uBE≤Uon且 uBE<uCE IB=0 ， IC=ICEO 0 10 1.3.4 晶体管的主要参数 一、直流参数 1.共射直流电流放大系数 2.共基直流电流放大系数 3.极间反向电流ICBO和ICEO 二、交流参数 1.共射交流电流放大系数β 2.共基交流电流放大系数α 3.特征频率fT：信号频率增加，β下降，当β=1时对应的频率。 11 ICBO是集电结反偏由少子的漂移形成的反向电流，受温度的变化影响。 ICBO— e极开路时bc结的反向饱和电流 e b c ICBO μA VCC RC e b c ICEO VCC RC μA ICEO— b极开路时c极与e极间的穿透电流 ICEO受温度影响很大，当温度上升时，ICEO增加很快，所以IC也相应增加。三极管的温度特性较差。 12 三、极限参数 安全工作区 2.最大集电极电流ICM 集电极电流IC上升会导致三极