2022-2023学年高二物理竞赛课件：半导体三极管及其放大电路

半导体三极管及其放大电路 本章的重点是掌握三极管的结构和基本特 性，理解三极管放大的工作原理；在此基础上能 够进一步理解三极管放大电路的结构和工作原 理，并能对放大电路的性能进行分析。 半导体三极管及其放大电路 电路（RF）），三极管仍具有不可替代的作用。 在许多模拟电路应用（包括分立电路和集成电 路）中，三极管都是重要的器件之一；此外，在 一些恶劣条件下的应用电路中（如汽车电子电 路）和一些超高频应用（如无线系统中的射频 引言 三极管是电子技术中常用的基本元器件之 一，主要作用是电流放大，是放大电路的核心元 件，同时也是大规模集成电路的基本组成部分。 北华航天工业学院 2 3 实例图解1：三极管 低频小功率三极管 高频小功率三极管 大功率三极管 复合管(达林顿管) 北华航天工业学院 4 + – b c + – + + e 实例图解2：三极管在放大电路中的应用 T 0 t 输入交流小信号 输出放大了的交流信号 在三极管放大电路的作 用下，实现了微弱交流信 号的幅值放大，信号的频 率保持不变，相位相反。 北华航天工业学院 5 三极管共射极放大电路 第三章 半导体三极管及其放大电路 3.2 三极管放大电路的分析 3.3 三极管放大电路的稳定问题 3.4 共集电极和共基极放大电路 3.5 主要内容 多级放大电路和放大电路的频率响应 3.6 半导体三极管 3.1 北华航天工业学院 6 第三章 半导体三极管及其放大电路 三端器件比二端器件(如二极管)在使用时更为 灵活。我们可以用其中两个端子之间的电压去控制 流过第三个端子的电流，这一点对于放大是很有用 的。因此，要想了解放大电路是如何工作的，就必 须先对三极管这样的放大器件的结构加以介绍。 导引： 北华航天工业学院 7 第三章 半导体三极管及其放大电路 1 三极管的符号和结构 基区 发射区 集电区 发射结Je 集电结Jc PNP型 NPN型 3.1 半导体三极管 N N P 集电极(c) 基极(b) 发射极(e) 北华航天工业学院 8 2.三极管放大的条件 ：掺杂浓度最高 ：掺杂浓度低于发射区且面积大 ：掺杂浓度远低于发射区且很薄 内部条件 第三章 半导体三极管及其放大电路 基区 发射区 集电区 N N P 集电极(c) 基极(b) 发射极(e) 发射结 集电结 外部条件 ：正向偏置 ：反向偏置 北华航天工业学院 9 发射区向基区注入电子； 电子在基区中扩散和复合 三极管的放大作用是通过其内部载流子的传输体现出来的。其本质是电流分配！ 集电区收集扩散来的电子 第三章 半导体三极管及其放大电路 3.三极管放大的基本原理 N N P c b e 北华航天工业学院 10 根据传输过程可知 IE =IB+ IC (1) IC= ICN+ ICBO (2) IB= IB’ - ICBO (3) 通常 IC >> ICBO 则有 硅：0.1A 锗：10A 第三章 半导体三极管及其放大电路 N N P c b e 北华航天工业学院 11 RL e c b 1k VEE VCC IB IE IC VEB +vEB 放大电路 +iE ii + - vI +iC +iB vO + - io vI = 20mV iE = 1mA 非线性 iC = 0.98mA iB = 20A vO = 0.98 V （设 = 0.98） 电压放大倍数： 放大的实例——共基极组态 第三章 半导体三极管及其放大电路 北华航天工业学院 12 结论： 1.三极管的放大作用，主要是依靠它的发射极电流能够通过基区传输，然后到达集电极而实现的。 2.实现这一传输过程的两个条件是： （1）内部条件：发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，且基区很薄。 （2）外部条件：发射结正向偏置，集电结反向偏置。 第三章 半导体三极管及其放大电路 北华航天工业学院 c b e c b e $