模拟电路网络课件 第八节:半导体BJT 比较vCE31V和vCE=0V的两条输入特性曲线可见,vCE=1V的一条特性向右移动了一段距离,这是由于当vCE=1V时,集电结加反向电压后,集电结吸引电子的能力加强,使得从发射区进入基区的电子更多地流向集电区,因此对应相同的vBE,流向基极的电流iB比原来vCE=0时减小了,特性曲线也就相应地向右移动了。 严格地说,vCE不同,所得的输入特性应有所不同,但实际上vCE>1V以后的输入特性与vCE31V的特性曲线非常接近。这是因为当vCE>1V以后,只要vBE保持不变,则从发射区发射到基区的电子一定,而集电结所加的反向电压大到1V以后已能把这些电子中的绝大部分拉到集电结了,以至vCE再增加,iB也不再明显减小,故vCE>1V后的输入特性基本重合。通常只要画出vCE31V以后的任何一条输入特性就可代表vCE>1V以后的各种情况了。 二、输出特性曲线
输出特性曲线是在基极电流iB一定的情况下,BJT的输出回路中,集电极与发射极之间的电压vCE与集电极电流iC之间的关系曲线。其函数式为
NPN型硅BJT的输出特性如图所示。由图可见,在输出特性的起始部分曲线很陡,当vCE超过某一数值(约1V)后,特性曲线变得比较平坦,且间隔基本均匀。输出特性是形状基本相同的曲线族。 在输出特性的起始部分曲线很陡,vCE略有增加时,iC增加很快,这是由于在vCE很小时(约1V以下),集电结的反向电压很小,对到达基区的电子吸引力不够,这时iC受vCE的影响很大。vCE稍有增加,iC随vCE的增加而增加。 当vCE超过某一数值(约1V)后,特性曲线变得比较平坦。这是由于vCE大于1V以后,集电结的电场已足够强,它能将发射区扩散到基区的电子几乎都收集到集电区,故vCE再增加,iC就增加不多了,曲线变的平坦。 改变iB的值,即可得到一组输出特性曲线。由式iC=biB可知,在vCE大于零点几伏以后,输出特性是一组间隔基本均匀,比较平坦的平行直线。 三、BJT的三个工作区 根据工作条件的不同,BJT在输出特性曲线上可划分三个主要的工作区域,其的特点及条件如下:
1、截止区: 工作条件:发射极电压小于导通电压Vth, 对于共射电路有:vBE< Vth,vCE> vBE。 特点:IB=0,iC?0。 2、放大区 工作条件:发射结正向偏置且大于导通电压、集电结反向偏置。对共射电路而言,vBE>Vth,vCE>vBE。于是导,
。iC的值与vCE无关,仅受IB控制。 特点:DiC=bDIB。 3、饱和区: 工作条件:
。(ICS是集电极最大电流,对于共射电路有
) 特点:发射结与集电结均处与正向偏置,即vBE >Vth,vCE>vBE 此时iC不仅与IB有关且与vCE有关,iC随vCE的增加而增加。DiC≠bDIB,
。 3.1.4 BJT的主要参数 BJT的参数是用来表明其性能的优劣和电流、电压工作范围的。它可作为我们在设计电路时选用BJT的依据。 一、直流参数 1.共射直流电流放大系数 (
)
, 2.共基直流电流放大系数(
)
3.极间反向电流ICBO和ICEO ICBO是发射极开路时,集电结的反向饱和电流,ICEO是基极开路时,集电极与发射极间的穿透电流,
。 选用BJT时要选择ICBO、ICEO尽可能小,
、
不要过大的管子。硅管的ICBO和ICEO比锗管小,所以硅管的温度稳定性比锗管好。 二、交流参数 1.共射交流电流放大系数(b )
。 2.共基交流电流放大系数(a )
。 在近似分析时,可认为
,
。 3.特征频率fT:当考虑BJT的结电容影响时,BJT的电流放大系数b 随工作频率f 的升高而下降。当b下降为1时所对应的信号频率为特征频率fT。 三、极限参数 1.集电极最大允许电流ICM ICM是指BJT的参数变化不超过允许值时集电极允许的最大电流。 2.集电极最大允许功率损耗PCM PCM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或烧毁。 PCM= iCvCE 3.反向击穿电压 ① V(BR)EBO V(BR)EBO是指集电极开路时发射极-基极间的反向击穿电压。 ② V(BR)CBO V(BR)CBO是指发射极开路时集电极-基极间的反向击穿电压。 ③ V(BR)CEO V(BR)CEO是指基极开路时集电极-发射极间的反向击穿电压。V(BR)CEO<< V(BR)CBO。 各击穿电压大小之间有如下的关系: V(BR)CBO> V(BR)CES> V(BR)CER> V(BR)CEO
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