2022-2023学年高二物理竞赛课件：晶体管的电流放大作用

晶体管的电流放大作用 2 放大的条件：发射结正偏，集电结反偏 晶体管的电流放大作用 b（P） c（N） IB IE IC NPN型三极管 e（N） VC>VB >VE 3 IEN IEP IE IE=IEN + IEP 且IEN >> IEP 晶体管内部载流子的运动及电流分配关系 1.发射极加正向电压，扩散运动形成发射极电流IE（发射载流子） VBB VCC 4 IEN IEP IE IBN IE=IEN + IEP 且IEN >> IEP 2.扩散到基区的自由电子与空穴的复合运动形成基极电流IBN VBB VCC 复合电流IBN 小 晶体管内部载流子的运动及电流分配关系 5 IEN IEP IE IB IBN IE=IEN + IEP 且IEN >> IEP 3.集电结加反向电压，漂移运动形成集电极电流IC （收集载流子） VBB VCC IB= IEP + IBN - ICBO ICN ICBO IC IC= ICN +ICBO ICN= IEN - IBN 漂移电流ICN 大 反向饱和电流ICBO 极小 4.集电极的反向电流 晶体管内部载流子的运动及电流分配关系 6 定义： 称为共射直流电流放大系数 则： ICEO=(1+β)ICBO称为穿透电流 晶体管的共射电流放大系数 故： 一般 7 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 所以： 若穿透电流可忽略不计，且电流变化不大，则： 共射放大电路 8 测试线路 输入特性： 输出特性： 发射结电压uBE与基极电流iB的关系； 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 1.3.3 晶体管的共射特性曲线 e b c iB iC uCE V mA V μA uBE VBB VCC RC RBW RB1 9 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，与二极管的伏安特性曲线类似 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，要获得同样的IB ，就必须加大UBE ，使发射区向基区注入更多电子。 uBE  iB 10 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 11 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受IB的控制，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增加，iC增加很多；iC≦βIB， 因为uCE很小，故uCE增加时，集电极收集能力增强，iC增加很多；集电结正偏，集电极收集能力弱，集电极漂移电流小，故iC≦βIB。 饱和压降：UCE(sat)≈0.1V 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 临界饱和 12 输出特性三个区域的特点: 放大区：发射结正偏，集电结反偏。 即： IC=IB , 且 IC =   IB (2) 饱和区：发射结正偏，集电结正偏。 即：UCEUBE ， IB>IC，UCE0.3V (3) 截止区： UBE< 死区电压， IB=0 ， IC=ICEO 0 发射结反偏，集电结反偏。 $