西安电子科技大学出版社：高等学校电子信息类系列教材《模拟电子技术基础》教学资源（PPT课件）第2章 双极型晶体管及其放大电路

TH H 2章双极型晶体管及其放大电路 第2章双极型晶体管及其放大电路 2-1双极型晶体管的工作原理 2-2晶体管伏安特性曲线及参数 2-3晶体管工作状态分析及偏置电路 2-4放大器的组成及其性能指标 25放大器图解分析法 2-6放大器的交流等效电路分析法 2-7共集电极放大器和共基极放大器 2-8放大器的级联 Back

第2章 双极型晶体管及其放大电路 第2章 双极型晶体管及其放大电路 2–1 双极型晶体管的工作原理 2–2 晶体管伏安特性曲线及参数 2–3 晶体管工作状态分析及偏置电路 2–4 放大器的组成及其性能指标 2–5 放大器图解分析法 2–6 放大器的交流等效电路分析法 2–7 共集电极放大器和共基极放大器 2–8 放大器的级联

TH H 2章双极型晶体管及其放大电路 2-1双极型晶体管的工作原理 双极型晶体管是由三层杂质半导体构成的器件。 它有三个电极,所以又称为半导体三极管、晶体三极 管等,以后我们统称为晶体管 晶体管的原理结构如图2-1(a)所示。由图可见,组 成晶体管的三层杂质半导体是N型一P型一N型结构 所以称为NPN管

第2章 双极型晶体管及其放大电路 2–1 双极型晶体管的工作原理 双极型晶体管是由三层杂质半导体构成的器件。 它有三个电极，所以又称为半导体三极管、晶体三极 管等，以后我们统称为晶体管。 晶体管的原理结构如图2–1(a)所示。由图可见，组 成晶体管的三层杂质半导体是N型—P型—N型结构， 所以称为NPN管

TH H 2章双极型晶体管及其放大电路 发射结基区集电结 e P 发射极发射区 集电区集电极 发射区 b SiO 绝缘层 bo基极 NN NW (a) P 集电结 发射结 N型外延 集电区 基区 N+衬底 e NPN PNP 图2-1晶体管的结构与符号 (a)NPN管的示意图;(b)电路符号;(c)平面管结构剖面图

第2章 双极型晶体管及其放大电路 P 集电极 基 极 发射极 发射结 集电结 发射区 集电区 (a) NPN c e b PNP c e b b 基 区 e c (b) N ＋ 衬 底 N型外延 P N＋ c e b SiO2 绝缘层 集电结 基 区 发射区 发射结 集电区 (c) N N 图2–1 (a)NPN管的示意图；(b)电路符号；(c)平面管结构剖面图

TH H 2章双极型晶体管及其放大电路 2-1-1放大状态下晶体管中载流子的传输过程 当晶体管处在发射结正偏、集电结反偏的放大状 态下,管内载流子的运动情况可用图2-2说明。我们按 传输顺序分以下几个过程进行描述

第2章 双极型晶体管及其放大电路 2–1–1放大状态下晶体管中载流子的传输过程 当晶体管处在发射结正偏、集电结反偏的放大状 态下，管内载流子的运动情况可用图2--2说明。我们按 传输顺序分以下几个过程进行描述

TH H 2章双极型晶体管及其放大电路 CBO CN R BN 15V B R ●●●● EN BB 图2-2晶体管内载流子的运动和各极电流

第2章 双极型晶体管及其放大电路 图2–2晶体管内载流子的运动和各极电流 c I C e I E N P N I B RC UCC UBB RB I CBO 15V b I BN I EP I EN I CN

TH H 2章双极型晶体管及其放大电路 发射区向基区注入电子 由于e结正偏,因而结两侧多子的扩散占优势,这 时发射区电子源源不断地越过e结注入到基区,形成电 子注入电流/N。与此同时,基区空穴也向发射区注入, 形成空穴注入电流lEp。因为发射区相对基区是重掺杂, 基区空穴浓度远低于发射区的电子浓度,所以满足 1p<<lN,可忽略不计。因此,发射极电流l≈lN, 其方向与电子注入方向相反

第2章 双极型晶体管及其放大电路 一、发射区向基区注入电子 由于e结正偏，因而结两侧多子的扩散占优势，这 时发射区电子源源不断地越过e结注入到基区，形成电 子注入电流IEN。与此同时，基区空穴也向发射区注入， 形成空穴注入电流IEP。因为发射区相对基区是重掺杂， 基区空穴浓度远低于发射区的电子浓度，所以满足 IEP << IEN ，可忽略不计。因此，发射极电流IE≈IEN， 其方向与电子注入方向相反

TH H 2章双极型晶体管及其放大电路 、电子在基区中边扩散边复合 注入基区的电子,成为基区中的非平衡少子,它在e结 处浓度最大,而在c结处浓度最小(因c结反偏,电子浓 度近似为零)。因此,在基区中形成了非平衡电子的浓 度差。在该浓度差作用下,注入基区的电子将继续向c 结扩散。在扩散过程中,非平衡电子会与基区中的空 穴相遇,使部分电子因复合而失去。但由于基区很薄 且空穴浓度又低,所以被复合的电子数极少,而绝大 部分电子都能扩散到c结边沿。基区中与电子复合的空 穴由基极电源提供,形成基区复合电流/BN,它是基极 电流/B的主要部分

第2章 双极型晶体管及其放大电路 二、电子在基区中边扩散边复合 ，成为基区中的非平衡少子，它在e结 处浓度最大，而在c结处浓度最小(因c结反偏，电子浓 度近似为零)。因此，在基区中形成了非平衡电子的浓 度差。在该浓度差作用下，注入基区的电子将继续向c 结扩散。在扩散过程中，非平衡电子会与基区中的空 穴相遇，使部分电子因复合而失去。但由于基区很薄 且空穴浓度又低，所以被复合的电子数极少，而绝大 部分电子都能扩散到c结边沿。基区中与电子复合的空 穴由基极电源提供，形成基区复合电流IBN，它是基极 电流IB的主要部分

TH H 2章双极型晶体管及其放大电路 、扩散到集电结的电子被集电区收集 由于集电结反偏,在结内形成了较强的电场,因 而,使扩散到c结边沿的电子在该电场作用下漂移到集 电区,形成集电区的收集电流lN。该电流是构成集电 极电流lc的主要部分。另外,集电区和基区的少子在c 结反向电压作用下,向对方漂移形成c结反向饱和电流 lcBo,并流过集电极和基极支路,构成l、lB的另一部 分电流

第2章 双极型晶体管及其放大电路 三、扩散到集电结的电子被集电区收集 由于集电结反偏，在结内形成了较强的电场，因 而，使扩散到c结边沿的电子在该电场作用下漂移到集 电区，形成集电区的收集电流ICN。该电流是构成集电 极电流IC的主要部分。另外，集电区和基区的少子在c 结反向电压作用下，向对方漂移形成c结反向饱和电流 ICBO，并流过集电极和基极支路，构成IC 、IB的另一部 分电流

TH H 2章双极型晶体管及其放大电路 2-1-2电流分配关系 由以上分析可知,晶体管三个电极上的电流与内 部载流子传输形成的电流之间有如下关系 N=lout BN (2-1a CBO (2-1b) 1=1x+l CBO (2-1c)

第2章 双极型晶体管及其放大电路 2–1–2 由以上分析可知，晶体管三个电极上的电流与内 部载流子传输形成的电流之间有如下关系： C CN CBO B CN CBO E EN BN CN I I I I I I I I I I = + = −  = + (2–1a) (2–1b) (2–1c)

TH H 2章双极型晶体管及其放大电路 式(2-1)表明,在e结正偏、c结反偏的条件下,晶 体管三个电极上的电流不是孤立的,它们能够反映非 平衡少子在基区扩散与复合的比例关系。这一比例关 系主要由基区宽度、掺杂浓度等因素决定,管子做好 后就基本确定了。反之,一旦知道了这个比例关系, 就不难得到晶体管三个电极电流之间的关系,从而为 定量分析晶体管电路提供方便

第2章 双极型晶体管及其放大电路 式(2–1)表明，在e结正偏、c结反偏的条件下，晶 体管三个电极上的电流不是孤立的，它们能够反映非 平衡少子在基区扩散与复合的比例关系。这一比例关 系主要由基区宽度、掺杂浓度等因素决定，管子做好 后就基本确定了。反之，一旦知道了这个比例关系， 就不难得到晶体管三个电极电流之间的关系，从而为 定量分析晶体管电路提供方便