晶體三極管及其基本放大電路(一)
晶體三極管主要分三個部分學習,第一,掌握三極管的基礎知識,包括其電流分配原理、主要參數、模型分析和伏安特性曲線;第二,掌握放大電路的主要性能指標及分析方法;第三,結合實際放大電路,計算分析放大電路的各種參數,結合實例分析共發射級電路和共集電極放大電路兩種。集成放大器芯片,一般作為理想器件分析,但器件總不會是理想器件,學會分析基本的放大電路,可以對集成芯片的放大器做出各種補償對策,以便於更好的把控器件的使用。
一.三極管基礎知識
1.本征半導體
2.雜質半導體(P型和N型)
3.半導體導電的機理
半導體中有兩種載流子,電子和空穴,其對應的運動也有兩種,擴散運動和漂移運動,分別形成擴散電流和漂移電流。
擴散運動:外電場的作用;漂移運動:濃度差
二.放大電路概述
1.工藝過程
通過摻雜工藝將本征矽或者鍺片的一邊做成P型半導體,另一邊做成N型半導體,這樣它們的表面會形成很薄的特殊物理層,稱為PN結。根據P區和N區摻雜濃度的不同可以分為對稱結和非對稱結,非對稱結包括。
2.形成過程及原理
P區空穴多,N區電子多,形成了載流子濃度差,空穴和電子做擴散運動形成擴散電流,擴散運動後的電子和空穴分別在其對立區內與空穴和電子復合,在交界面的P區和N區分別留下了不能夠移動的等量受主離子和等量施主離子,通常把這個區域叫做空間電荷區,又叫做勢壘區。
在交界面形成了勢壘電壓
當=時,通過空間電荷區的凈載流子為0,平衡狀態下,空間電荷區的寬度一定,的值也保持不變。
為施主離子濃度,受主離子濃度。
一般情況,矽的勢壘電壓為0.5~0.7V,鍺的勢壘電壓為0.2~0.3V,溫度升高1℃,勢壘電壓降低0.25mV。
3.特性
(1)正向特性
外加電壓加在阻擋層上面時,方向與勢壘電壓相反,則阻擋層的電壓減小為,阻擋層減小,擴散運動增強,P區的空穴源源不斷的通過阻擋層到達N區,N區的電子不斷的擴散到P區,形成了由P到N的正向電流。
(2)反向特性
反加電壓加在阻擋層上面時,方向與勢壘電壓相同,則阻擋層的電壓減小為,阻擋層增大,只有P區的少數載流子通過阻擋層到達N區,N區的少數空穴到P區,形成了由N到P的反向電流,又叫做反向飽和電流。
矽:
鍺:
(3)伏安特性
(4)擊穿特性
雪崩擊穿:
齊納擊穿:
(5)溫度特性
(6)電容特性
三.共射級放大電路分析
1.晶體二極管的特性
(1)正相特性
(2)反向特性
(3)溫度特性
(4)反向擊穿性
2.二極管的主要參數
直流參數:
(1)最大整流電流IF:長期運行時允許通過的最大電流
(2)反向擊穿電壓VBR:二極管反向擊穿時的電壓
(3)最大反向工作電壓VRM:工作時允許的最大電壓,一般為擊穿電壓的一半。
(4)反向電流IR(反向飽和電流Is):二極管未擊穿時候的反向電流,其值越小說明單向導電性越好。
(5)直流電阻RD:直流電壓與電流之比,其值是一個變量,靜態在工作點斜率的倒數。
交流參數:
- 交流電阻rd:Q點附近電壓變化量與電流變化量之比。
(2)結電容Cj:勢壘電容和擴散電容總效果。
(3)最高工作頻率fM:超過此頻率,單向導通性惡化。
2.幾種特殊的二極管
(1)穩壓二極管
(2)變容二極管
(3)肖特基二極管
(4)發光二極管
(5)光電耦合器
四.共集電極電路分析
晶體三極管及其基本放大電路(一)