2022-2023学年高二物理竞赛课件：放大状态下BJT的工作原理

放大状态下BJT的工作原理 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，然后到达集电极而实现的。 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。 放大状态下BJT的工作原理 2 此页是对3.1.2节的小结，内容还可优化 三极管（放大电路）的三种组态 共集电极接法，集电极作为公共电极，用CC表示; 共基极接法，基极作为公共电极，用CB表示。 共发射极接法，发射极作为公共电极，用CE表示； 外部条件：发射结正偏，集电结反偏 放大作用 vI = 20mV iE = -1mA RL e c b 1k VEE VCC IB IE IC VEB +vEB 放大电路 +iE ii + - vI +iC +iB vO + - io 图 4.1.5 共基极放大电路  = 0.98 iC =  iE vO = -iC• RL vO = 0.98 V 非线性 iC = -0.98mA iB = -20A 电压放大倍数 Ri= vI / iE =20 输入电阻 5.共射极连接方式 问题(1)：如何保证？ 发射结正偏 VBE =VBB VBC = VBE - VCE <0 问题(2)：信号通路？与共基有何区别？ 集电结反偏 或 VCE > VBE +vBE +iE +iC +iB +iE +vBE +vI +iB +iC +vO 本质相同！ 但希望… vI = 20mV iB = 20A iC =0.98mA vO = -0.98 V Ri= vI / iB =1k 放大电路 5.共射极连接方式  IC与IB的关系： 由的定义： 即 IC = IE + ICBO = (IB + IC) + ICBO 整理可得: 令： IC =  IB + (1+  )ICBO IC =  IB + ICEO （穿透电流） IC   IB IE = IC + IB  (1+ )IB  是共射极电流放大系数，只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关， 与外加电压无关。一般  >> 1（10～100） ICBO 硅: 0.1A锗: 10A 即管子各电极电压与电流的关系曲线，是管子内部载流子运动的外部表现，反映了晶体管的性能，是分析放大电路的依据。 为什么要研究特性曲线： 1）直观地分析管子的工作状态 2）合理地选择偏置电路的参数，设计性能良好的电路 重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线 4.1.3 BJT的V-I 特性曲线 实验线路 共发射极电路 发射极是输入、输出回路的公共端 (2) 当vCE≥1V时， vCB= vCE - vBE>0，集电结已进入反偏状态，开始收集电子，基区复合减少，同样的vBE下IB减小，特性曲线右移。 (1) 当vCE=0V时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。 1. 输入特性曲线 vCE = 0V vCE = 0V vCE  1V 工作压降： 硅uBE 0.6~0.7V 锗uBE 0.2~0.3V 死区电压：硅管0.5V，锗管0.1V。 编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 2、输出特性曲线（硅管） 共发射极接法的输出特性曲线如图所示，它是以iB为参变量的一族特性曲线。 当vCE=0 V时，因集电极无收集作用，iC=0。 当vCE 稍增大时，发射结虽处于正向电压之下，但集电结反偏电压很小时，如： vCE < 1 V, vBE =0.7 V vCB= vCE- vBE= <0.7 V 集电区收集电子的能力很弱，iC主要由vCE决定。 图共发射极接法输出特性曲线 图共发射极接法输出特性曲线 当vCE增加到使集电结反偏电压较大时，如：vCE ≥1V,vBE ≥0.7V 运动到集电结的电子基本上都可以被集电区收集，此后vCE再增加，电流也没有明显的增加，特性曲线进入与vCE轴基本平行的区域 ( 这与输入特性曲线随vCE增大而右移的原因是一致的) 。图所示为共发射极接法输出特性曲线。 动画 2、输出特性曲线（硅管） iC(mA ) 2 4 6 8 uCE(V) 2 6 8 10 4 iB=0 20A 40A 60A 80A 100A 放大区：iC平行于vCE轴的区域，曲线基本平行等距。此时，发射结正偏，集电结反偏。 c – – VBB RL e VBE b + VCC I