《模拟电子电路》课程PPT教学课件：第二章 双极型晶体管及其放大电路（1/5）

TH HD 第2章双极型晶体管及其放大申路 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 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 HD 2章双极型晶体管及其放大申路 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

第2章双极型晶体管及其放大申路 发射结基区集电结 发射极发射区 集电区集电极 发射区 SiO 绝缘层 b基极 P c 集电结 发射结 N型外延 b 集电区 基区 N+衬底 e 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 HD 第2章双极型晶体管及其放大申路 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 HD 第2章双极型晶体管及其放大申路 BO CN P 15V B EP 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 HD 章双极型晶体管及其放大申路 、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lp。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 EP s N,可忽略不计。因此,发射极电流 ENy 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

第2章双极型晶体管及其放大申路 电子在基区中边扩散边复 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/N,它是基极 电流/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 HD 第2章双极型晶体管及其放大申路 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lcN。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 HD 第2章双极型晶体管及其放大申路 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 lC E EM BM CBO CN R CBO(2-1 M +l CBO P 15V BB

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 BN CBO E EN BN CN I I I I I I I I I I = + = −  = + (2―1) 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 HD 2章双极型晶体管及其放大申路 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