模電學習筆記_雙極型半導體及其放大電路（1）

1 基本知識點

1.1 雙極型半導體

一.半導體的工作原理

1. 半導體具有放大作用所需的内部條件

           ①基區很薄,且摻雜濃度很低;

           ②發射區的摻雜濃度遠大于基區和集電區的摻雜濃度;

           ③集電結結面積大。

2. 半導體具有放大作用所需的外部條件

           發射結正偏、集電結反偏。(NPN下，VB>VE,VB<VE)

3. 半導體在放大狀态下的載流子傳輸過程和3個電極電流表達式

           IE = IC + IB

            α = IC/IE 取值0.95~0.99

            β = IC/IB 取值幾十到幾百

4. 根據電壓判斷三極管類型：
   1. B極的電壓位于中間

   2. E極與B極電壓相差0.7V或0.2V

      2.1 若相差0.7V，為矽管

      2.2 若相差0.2V，為鍺管

   3. PNP&&NPN

      3.1 VBE為正，NPN

      3.2 VBE為負，PNP

二.半導體的靜态特性曲線

1. 共射輸入特性曲線

   

   類似于二極管的伏安特性,隻是在Vce增加時,特性曲線會稍向右移動。

2. 共射輸出特性曲線

   輸出特性曲線分為四個工作區：

   

   （1）飽和區

           特點:iC受VCE影響,VCE略增,則iC增加很快。

   （2）放大區一曲線基本水準稍有上翹（原因：基區調寬效應）

           特點:滿足iC=βiB+ICEO,具有正向控制作用。由于基區寬度調制效應，曲線随vCE的增加而稍有上翹,其延長線交于厄爾利電壓VA,用輸出電阻rce來表示其上翹程度為

   

   

   （3）截止區一近似為 iB=0以下的區域。

   （4）擊穿區

           當vCE增大到一定值時，集電結發生雪崩擊穿。

三.溫度對半導體特性曲線的影響

        溫度上升時，發射結正向電壓降vBE 減小，反向飽和電流ICBO和電流放大系數β增大，使得半導體輸入特性曲線左移，輸出特性曲線上移且曲線間隔增大。

四.半導體的參數

1. 電流放大系數

   1.1 共射直流電流放大系數

   

   1.2 共射交流電流放大系數（又稱短路電流放大系數）

   

   1.3 共基直流電流放大系數

   

   1.4 共基交流電流放大系數

   

   ★工程上，通常不再區分交流電流放大系數和直流電流放大系數，都用α和β表示。

   1.5 α與β的關系

   

   

2. 極間反向電流

   2.1 反向飽和電流ICBO

           ICBO表示發射極開路時集電結的反向飽和電流

   2.2反向飽和電流IEBO

           IEBO表示集電極開路時發射結的反向飽和電流

   2.3穿透電流ICEO

           ICBO表示基極開路時集電極和發射極之間的穿透電流

   

3. 極限參數

   3.1 集電極最大允許電流ICM（工作時應小于其值）

           一般取β下降至最高值的2/3時所對應的集電極電流

   3.2 反向擊穿電壓：（工作的最高值應小于其70％）

           V(BR)CBO:發射極開路，集電極與基極之間允許加的最高反向電壓

           V(BR)CEO:基極開路，集電極與發射極之間允許加的最高電壓

           V(BR)EBO:集電極開路，發射極與基極之間允許加的最高反向電壓

   3.3 集電極最大允許功率損耗PCM（工作時應小于其值，必要時加散熱片、風冷、油冷等）

4. 高頻參數

   4.1 共基截止頻率fα

           α随工作頻率的升高而下降，當降為α0的0.707倍時所對應的頻率。

   4.2 共射截止頻率fβ

           β随工作頻率的升高而下降，當降為β0的0.707倍時所對應的頻率。

   4.3 特征頻率fT

           β随工作頻率的升高而下降，當降為1時所對應的頻率。

   

   準确：fα>fT>fβ

2 易錯點總結

1）有一PNP型三極管的發射結正偏、集電結正偏，則基極電位最低。

2）PNP型半導體工作在飽和區時，發射結和集電結都正偏。

3）厄爾利（Early）電壓反映的是半導體的基區調寬效應。

4）兩個三極管的β值的參數對稱性看二者比值與1比較，越接近于1，參數對稱性越好。

5）某放大電路在負載開路時的輸出電壓為12V，接入9k歐姆的負載電阻後輸出 電壓降為 9V，這說明放大電路的輸出電阻為3k歐姆，若将負載電阻改為21k歐姆，則負載上的電流大小為0.5mA。

6）有兩個放大倍數相同、輸入和輸出電阻不同的放大電路A和B，對同一個具有内阻的信号源電壓進行放大，在負載開路的條件下測得A的輸出電壓大，這說明A的輸入電阻大。

7）給放大電路設定合适直流工作點的目的是保證半導體始終工作在放大區。

8）三極管的結構特點有基區很薄、發射區的摻雜濃度很大、集電結結面積大。

9）設有一NPN型三極管的發射結正偏、集電結反偏，則集電極電位最高，發射極電位最低。

10）放大電路的有效輸入信号必須加在發射結上。

11）分析放大電路時，通常應該采用先直流後交流的方法。

12）雙極型半導體處于放大狀态時，iC和ib是線性關系；iC和VBE是指數關系；ΔiC和ΔVBE是線性關系。

13）通常的晶體三極管在集電極和發射極互換使用時，不再有較大的電流放大作用。

14）放大電路必須加上合适的直流電源才能正常工作。

15）在放大區内，共發射極輸出特性曲線基本水準略有上翹，說明此時輸出電壓VCE變化時，輸出電流iC基本不變。

後置：模電學習筆記_雙極型半導體及其放大電路（2）