模拟电路基础:BJT晶体管的工作原理与放大效应
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更新于2024-07-09
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"《模拟电路基础》20090922 第七次课.ppt-教程与笔记习题"
本次课程主要讲解了模拟电路基础中的双极型晶体三级管(BJT)的相关知识。BJT是模拟电路中常用的放大元件,其内部结构包括发射极(E)、基极(B)和集电极(C),由NPN或PNP型材料构成。在NPN型BJT中,发射区和集电区由N型半导体材料构成,基区则由P型半导体材料构成。
课程中强调了BJT的工作原理,指出电子在发射区向基区扩散,并在基区与空穴复合,部分电子能穿过薄的基区到达集电区,形成集电极电流IC。同时,基区的空穴也会向发射区扩散,形成空穴注入电流IEP。此外,集电结上的少子漂移运动导致了基区集电区的电流ICBO。这些电流之间的关系可以表示为:IE = IB + IC,且IE = IEN + IEP,其中IEN为发射极的本征发射电流。
BJT的放大作用关键在于发射区的高掺杂浓度、基区的薄层以及发射结正偏、集电结反偏的外部偏置条件。输入电压vBE的改变会直接影响基区电流IB,进而通过基区电流控制集电极电流IC,这是因为BJT被视为一种电流控制器件。输出特性曲线显示了BJT在不同集电极电压vCE下的工作状态,主要包括放大区、饱和区、截止区和击穿区。在放大区,iC几乎不受vCE的影响,表现出良好的电流放大效应。
共射输入特性曲线描绘了基极电流iB与发射结电压vBE之间的关系,当集电结反偏电压vCE变化时,输入特性曲线会受到基区宽度调制效应的影响,即VCE增大时,iB因基区拓宽而减小。然而,在放大区,由于输入特性曲线族密集在一起,通常可以简化为一条曲线处理。
输出特性曲线的四个区域定义了BJT的不同工作模式:放大区、饱和区、截止区和击穿区。在放大区,iC与vCE基本保持平行,表现出电流放大特性;饱和区中,iC受vCE控制,电流不再随vCE增加而增加;截止区,BJT不导通;而击穿区则表示BJT超过其工作极限,可能造成损坏。
通过学习这部分内容,学生应理解BJT的基本结构、工作原理以及如何通过调整偏置电压来控制其电流放大效果,这为后续的模拟电路设计和分析奠定了基础。
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