双极性接面电晶体课件.ppt

1、第第4章雙極性接面電晶體章雙極性接面電晶體4-1PNP與與NPN電晶體之物理特性及架構電晶體之物理特性及架構4-2電晶體之電流成分電晶體之電流成分4-3共基極組態共基極組態4-4共射極組態共射極組態4-5共集極組態共集極組態總目錄總目錄節目錄節目錄4-1PNP與與NPN電晶體電晶體之之 物理特性及架構物理特性及架構1.電晶體的物理結構及電路符號電晶體的物理結構及電路符號節目錄節目錄(1)電晶體的三個接腳 射極（E）：發射載子的電極。集極（C）：收集載子的電極。基極（B）：控制載子多寡的電極。(2)分類多數載子電洞少數載子電子多數載子電子少數載子電洞PNP型NPN型節目錄節目錄CEBWWWEBC

2、2.電晶體的物理特性電晶體的物理特性 (1)摻入雜質的濃度比：(2)製造寬度比：(3)射極（E）與集極（C）對調使用，則增益 下降，耐壓也會下降。(4)不可以使用兩個背對背二極體來取代電晶體 ，因為它不具放大作用。節目錄節目錄4-2電晶體之電流成分電晶體之電流成分1.電晶體的偏壓接法電晶體的偏壓接法節目錄節目錄 (1)電晶體的二個PN接面JE：射、基極的PN接面JC：集、基極的 PN接面 (2)電晶體當放大器使用JE：施加順向偏壓JC：施加逆向偏壓節目錄節目錄 (3)工作原理空乏區寬度縮小多數載子自PN大量移動（PNP電晶體）多數載子流動為零造成少數載子的流動E、B順偏B、C逆偏節目錄節目錄2

3、.電晶體的電流放大作用電晶體的電流放大作用 (1)應用克希荷夫電流定律 IE=IC+IB IC約占IE之9099.8%IB約占IE之0.210%IC=IC多數+ICO少數 (2)電晶體為電流控制元 件，即 IC=f(IB)(3)欲提高電流放大率射極雜質濃度增加基極寬度WB變窄節目錄節目錄4-3共基極組態共基極組態1.電晶體放大器的種類電晶體放大器的種類節目錄節目錄 (1)電晶體E、B、C三隻腳，分別擔當輸入端、輸出端及接地端任務。(2)種類 (3)電晶體放大器三個不同端點之區分共基極接地式放大器（CB）共射極接地式放大器（CE）共集極接地式放大器（CC）節目錄節目錄2.共基極放大電路共基極放大

4、電路節目錄節目錄 (1)電流之符號，以流入電晶體者為正，流出 電晶體者為負。PNP電晶體：IE為正，IB與IC為負。NPN電晶體：IE為負，IB與IC為正。(2)共基極組態：訊號由E、B極輸入，C、B 極取出，B極為迴路所共有。(3)基極與其他電極的電壓分別為VEB與VCB。PNP電晶體：VEB為正，VCB為負。NPN電晶體：VEB為負，VCB為正。節目錄節目錄3.輸出輸出（集極集極）特性曲線特性曲線節目錄節目錄 (1)集極特性曲線：表示集極電流IC與VCB及IE之 間的關係。(2)三個工作區域 作用區指IE=0之曲線上方及VCB=0的垂直線右側。電晶體的射、基極接面加上順向偏壓，而集、基極接

5、面為逆向偏壓。電晶體是導通的，可以擔任放大工作。節目錄節目錄 截止區 飽和區指IE=0之曲線下方。電晶體的射、基極接面及集、基極接面皆為逆向偏壓。電晶體是截止的，可當開關（OFF）使用。指VCB的水平軸擴展到0V的左邊部分。電晶體的射、基極接面及集、基極接面皆為順向偏壓。電晶體相當於短路，可當開關（ON）使用。節目錄節目錄4.輸入輸入（射極射極）特性曲線特性曲線 (1)射極特性曲線：表示當VCB為固定值時，VEB 與IE的關係。(2)當VEB愈大時，IE隨 VEB的增加而增加。(3)當VEB固定時，若|VCB|愈大時，IE也 愈大，其曲線愈往 左移，但影響甚少。節目錄節目錄5.電流增益電流增益

6、 (1)公式 的典型值在0.900.998之間（其值近於1，但 小於1）。(2)考慮少數載子，則 IC=IE多數+ICO少數 ICO（或稱ICBO）表示射極開路（IE=0）時，集、基極之間的洩漏電流。CCBEIVI定值節目錄節目錄6.電路特性電路特性 (1)Ri甚小（約20200），Ro甚大（約100k1M）。(2)電流增益 ，通常小於1，但近於1。(3)電壓增益 (4)功率增益 Ap=AvAi=Av Ap(dB)=10 logAp (5)Vo與Vi同相位。(6)用途：用於極高頻放大 與振盪器。CEIIoCooviEiiVI RRA()VI RR節目錄節目錄4-4共射極組態共射極組態1.共射極

7、放大電路共射極放大電路 (1)共射極組態：以射極（E）擔任接地端，訊號 由B、E極輸入，C、E 極取出。(2)射極與其他電極的 電壓為VBE與VCE PNP電晶體：VBE與VCE均為負。NPN電晶體：VBE與VCE均為正。節目錄節目錄2.輸出輸出（集極集極）特性曲線特性曲線節目錄節目錄 (1)集極特性曲線：在一組輸入電流IB值之範圍 內，其VCE對IC的一組曲線。(2)三個工作區域 作用區指IB=0之曲線上方以及VCE=VCE(sat)的垂直線右側部分。電晶體的B、E接面為順向偏壓，C、B接面則為逆向偏壓。IC=IB+ICEO IB被用來作電流、電壓或功率放大之用。指VCE=VCE(sat)的

8、左邊部分。電晶體的B、E與C、B接面均為順向偏壓。電晶體是飽和的，可當開關（ON）使用。飽和區 截止區在共射極組態中，當IB=0時，IE0，因為 。電晶體的B、E與C、B接面均為逆向偏壓。ICEO表示在基極開路（IB=0）時，集、射極間的洩漏電流。電晶體是截止的，相當於開路，可當開關（OFF）使用。CBOCEOII1節目錄節目錄節目錄節目錄3.輸入輸入（基極基極）特性曲線特性曲線 (1)當VBE愈大時，IB隨VBE的增加而增加。(2)輸出電壓VCE的變化不致造成特性曲線有大 的遷移。節目錄節目錄4.電流增益電流增益 (1)公式 直流的dc則使用 典型的值自20變到600 (2)與之關係 Cac

9、feCEBIhVI定值CdcFEBIhI11 節目錄節目錄 (3)ICEO與ICBO之關係 ICEO=(+1)ICBO ICBO (4)電晶體的三種區域判斷法（以共射極組態為例）節目錄節目錄5.電路特性電路特性 (1)中等的Ri（約為1k5k）及 Ro（約為50k）。(2)Vo與Vi反相180。(3)順向電流轉移比（即電流增益）直流增益 交流增益 (4)電壓增益Av (5)功率增益Ap Ap=AvAi（是三種放大器中最高者）(6)用途：具有電流及電壓的雙重增益，是應 用最為廣泛的放大器。CdcFEBIhICacfeCEBIhVconstantI常數oCooviBiiVIRRAVIRR節目錄節目

10、錄節目錄節目錄1.共集極放大電路共集極放大電路 (1)共集極組態：訊號由基極輸入，從射極取出，集極是接地的（對交流訊號而言）。(2)它又稱射極隨耦器。(3)集極與其他電極的電壓為VBC與VEC PNP電晶體：VBC與VEC均為正。NPN電晶體：VBC與VEC均為負。4-5共集極組態共集極組態節目錄節目錄節目錄節目錄2.輸出（射極）特性曲線輸出（射極）特性曲線節目錄節目錄 (1)射極特性曲線：在一組IB值之範圍內，VEC對 IE的一組曲線。(2)三個工作區域指IB=0之曲線上方及VEC=VEC(sat)的垂直線右側部分。電晶體的B、E接面為順向偏壓，而C、B接面則為逆向偏壓。被用來電流放大或當作

11、緩衝器之用。作用區節目錄節目錄 截止區IB=0時，IE0。電晶體的B、E與C、B接面均為逆向偏壓。為了得到線性放大，此區域應該避免使用。電晶體是截止的，相當於開路，可當開關（OFF）使用。指VEC=VEC(sat)的左邊部分。電晶體的B、E與C、B接面均為順向偏壓。電晶體是飽和的，相當於短路，可當開關（ON）使用。飽和區節目錄節目錄3.輸入（基極）特性曲線輸入（基極）特性曲線 (1)IB隨著|VBC|之增加而增加。(2)|VEC|的變化不致造成特性曲線有大的遷移。節目錄節目錄4.電路特性電路特性節目錄節目錄1 (1)Ri很高，Ro很低。(2)電流增益 (3)電壓增益 (4)功率增益 (5)Vo與Vi同相位。(6)用途oEiiBIIA1II EEvBEEEI RAV+I RpviAAA1(1)1 適合高阻抗訊號源與低阻抗負載間的阻抗匹配。當作緩衝器。節目錄節目錄5.電晶體三種基本組態的特性比較電晶體三種基本組態的特性比較6.Ai、Av、Ap、Ri、Ro依大小次序，經整理為依大小次序，經整理為節目錄節目錄