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 以 NPN 型三极管为例讨论 c N N P e b 　　三极管若实现放大，必须从三极管内部结构和外部所加电源的极性来保证。 　不具备放大作用 晶体管的电流放大作用 三极管内部结构要求： N N P e b c N N N P P P 　　1. 发射区高掺杂。 　　2. 基区做得很薄。通常只有几微米到几十微米，而且掺杂较少。 　　三极管放大的外部条件： 外加电源的极性应使发射结处于正向偏置状态，而集电结处于反向偏置状态。 3. 集电结面积大。 晶体管的电流放大作用 b e c Rc Rb 一、晶体管内部载流子的运动 I E IB 发射结加正向电压，扩散运动形成发射极电流 　　 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　 　复合掉的　空穴由 VBB 补充。 多数电子在基区继续扩散，到达集电结的一侧。 晶体管内部载流子的运动 b e c I E I B Rc Rb 3.集电结加反向电压，漂移运动形成集电极电流Ic 　 其能量来自外接电源 VCC 。 I C 另外，集电区和基区的少子在外电场的作用下将进行漂移运动而形成反向饱和电流，用ICBO表示。 ICBO 晶体管内部载流子的运动 b e c e Rc Rb 二、晶体管的电流分配关系 IEp ICBO IE IC IB IEn IBn ICn IC = ICn + ICBO IE=ICn + IBn + IEp = IEn+ IEp IE =IC+IB 图1.3.4晶体管内部载流子的运动与外部电流 IB=IEp+ IBn－ICBO ~ IBn－ICBO ~ 三、晶体管的共射电流放大系数 整理可得： ICBO 称反向饱和电流 ICEO 称穿透电流 1. 共射直流电流放大系数 2. 共射交流电流放大系数 VCC Rb + VBB C1 T IC IB C2 Rc + 共发射极接法 3. 共基直流电流放大系数 或 4.共基交流电流放大系数 　　直流参数 与交流参数 、  的含义是不同的，但是，对于大多数三极管来说， 与 ， 与的数值却差别不大，计算中，可不将它们严格区分。 5. 与 的关系　 IC IE + C2 + C1 VEE Re VCC Rc 共基极接法 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。 BJT的三种组态 饱和区：iC明显受uCE控制的区域，该区域内，一般uCE＜0.7V(硅管)。此时，发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很小。 iC=f(uCE) IB=const 二、输出特性曲线 输出特性曲线的三个区域: 截止区：iC接近零的区域，相当iB=0的曲线的下方。此时， uBE小于死区电压，集电结反偏。 放大区：iC平行于uCE轴的区域，曲线基本平行等距。此时，发射结正偏，集电结反偏。 BJT的三个工作区域 饱和区特点： iC不再随iB的增加而线性增加，即 此时 截止区特点：iB=0， iC= ICEO。当工作点进入饱和区或截止区时，将产生 非线性失真。 uCE= UCES ，典型值为0.3V。 放大区特点：BJT输出特性比较平坦，接近于恒流特性，在这个区域符合 iB=βiC的规律，是放大器的工作部分。 1.最大集电极耗散功率PCM PCM= iCuCE 三、 极限参数 2.最大集电极电流ICM 3. 反向击穿电压  UCBO——发射极开路时的集电结反 　　　　　向击穿电压。  U EBO——集电极开路时发射结的反 　向击穿电压。  UCEO——基极开路时集电极和发射 极间的击穿电压。 几个击穿电压有如下关系 UCBO＞UCEO＞UEBO 80uA iB=40uA 0 放大区 iC/mA uCE/V Q2 Q1 Q 120uA 160uA 200uA 饱和区 截止区 $