授课教师 上课时间： 周次： 教学章节 教学目标 第2章 半导体三极管及基本放大电路 课型 理论课 对象 2.1 双极型三极管 1.掌握：双极型三极管的电流分配方程和输入、输出曲线（截止区、放大区、饱和区的特点）； 2.理解：双极型三极管的放大条件和放大原理，三极管的直流参数和交流参数； 3.了解：双极型三极管的结构和电路符号，特殊三极管。 1.双极型三极管的电流分配方程； 2.双极型三极管的输入、输出曲线（截止区、放大区、饱和区）； 3.双极型三极管的放大条件和放大原理； 4.三极管的直流参数和交流参数。 1.双极型三极管的放大原理； 2.双极型三极管输入、输出曲线（截止区、放大区、饱和区）。 多媒体教学，讨论 教学重点 教学难点 教学方法 教学课时 2学时 2.1 双极型三极管 半导体三极管有两大类型，一是双极型三极管，二是单极型场效应管。由于它有空穴和自由电子两种载流子参与导电，故称为双极型。本讲讨论双极型半导体三极管，通常用BJT表示，以下简称三极管。 双极型三极管可以分为如下几种类型： （1）按结构分——NPN管和PNP管 （2）按功率大小分——大、中、小功率管 （3）按材料分——硅管和锗管 教学内容 （4）按频率分——高频管和低频管 2.1.1 三极管的结构和符号 通过工艺的方法,把两个二极管背靠背的连接起来级组成了三极管。按PN结的组合方式有PNP型和NPN型，它们的结构示意图和符号图分别为：如图2.1所示。 电路分析教案 第1页，共81页
（a）NPN管的结构及符号 （b）PNP管的结构及符号 图2.1 三极管的结构示意图和符号 不管是什麽样的三极管，它们均包含三个区：发射区，基区，集电区，同时相应的引出三个电极：发射极，基极，集电极。同时又在两两交界区形成PN结，分别是发射结和集电结。 双极型晶体管的常见外形如图2.2所示。 图2.2 三极管的外型和管脚排列 2.1.2 三极管的电流分配与放大原理（这一问题是重点） 1.三极管的结构特点 （1）基区很薄，且掺杂浓度很低； （2）发射区掺杂浓度远大于基区和集电区掺杂浓度； （3）集电结的结面积很大。 上述结构特点构成了晶体管具有放大作用的内部条件。 2.三极管具有电流放大作用的外部条件 三极管具有电流放大作用的外部条件是：发射结正向偏置；集电结反向偏置。即对NPN管，要求UBE>0，UBC<0，即：VC>VB>VE ；对PNP管，要求UBE<0，UBC>0，即：VC 图2.4载流子的传输过程 发射区：发射载流子；集电区：收集载流子；基区：传送和控制载流子。 ①发射结加正向电压，扩散运动形成发射极电流IE 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IB ③集电极加反向电压，漂移运动形成集电极电流IC 5.晶体管的电流分配关系 晶体管的电流分配关系如图2.5所示。 图2.5 晶体管的电流分配关系 设发射极电流IE；基极电流IB；集电极电流IC；反向漂移电流ICBO；基区被复合掉的电子流IB’ ；集电区收集到的电子流InC 根据传输过程可知：IE=IB+ IC ；IC= InC+ ICBO ；IB= IB’ - ICBO 。 电流分配关系： ICEO= （1+β）ICBO ；α= IC / IE ；β= IC / IB 。 放大系数有两种（直流和交流），但我们一般认为，它们二者是相等的，不区分它们。 2.1.3 三极管的特性曲线和主要参数 本节主要讨论NPN管的共射特性曲线。 1.输入特性曲线 IB=f（UBE）|UCE=常数 它与PN结的正向特性相似，三极管的两个PN结相互影响，因此，输出电压UCE电路分析教案 第3页，共81页 对输入特性有影响，且UCE>1,时这两个PN结的输入特性基本重合。我们用UCE=0和UCE>=1,两条曲线表示，如图2.6（a）所示。 （a）输入特性曲线 （b）输出特性曲线 图2.6 三极管特性曲线 结论： (a) 当vCE=0V时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。 (b) 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。 2.输出特性曲线 IC=f（UCE）|IB=常数 三极管的输出特性曲线如图2.6（b）所示。 输出特性曲线有三个区域: (1)截止区：IB<=0时，此时的集电极电流近似为零，管子的集电极电压等于电源电压，发射结和集电结均反偏。 (2)饱和区：此时发射结和集电结均处于正向偏置，UCE=0.3V。 (3)放大区：此时IC=?IB，IC基本不随UCE变化而变化，此时发射结正偏，集电结反偏。 三个区域的特点也是用来判断三极管工作区域的依据。 3.三极管的主要参数 （1）放大系数 它主要是表征管子放大能力。它有共基极的放大系数和共发射极的放大系数。二者的关系是： ???1?? ???1?? （2）极间的反向电流（它们是有少数载流子形成的） a.基电极--基极的反向饱和电流。 b.穿透电流ICEO：它与ICBO关系为：ICEO=（1+?）ICBO （3）极间反向击穿电压 指三极管某一个极开路时，另两个极间的最大允许的反向电压。超过这个电压，管子会击穿。 （a）集电极开路时，发射极与基极间的反向击穿电压VBR(EBO)。 （b）基极开路时，集电极与发射极间的反向击穿电压VBR(CEO)。 电路分析教案 第4页，共81页 （c）发射极开路，集电极与基极间的反向击穿电压为VBR(CBO)。 （4）集电极最大允许功率损耗PCM=iCvCE 它表示集电结上允许损耗功率的最大值，超过此值就会使管子性能变坏甚至烧毁。 2.1.4特殊三极管简介 1. 光电三极管 光电三极管依照光照的强度来控制集电极电流的大小，其功能等效于一只光电二极管与一只晶体管相连。其外形与符号如图2.7所示。 图2.7 光电三极管外形与符号 2.光电耦合器 光电耦合：以光信号为媒质来实现电信号的耦合与传递。 图2.8 光电耦合器符号 本讲重点讲解了双极型三极管的电流分配方程和输入、输出曲线（截止区、放大区、饱 和区的特点）；讲解了双极型三极管的放大条件和放大原理，三极管的直流参数和交流参 数；简要介绍了双极型三极管的结构和电路符号，特殊三极管。 教材第46页思考题与习题的第1题（1）～（5），第2题（1）、（2） 课后总结 作业布置 备注 电路分析教案 第5页，共81页
半导体三极管及基本放大电路教案
