Transcript 輸入／輸出

電子學(含實習)
奪分寶典Ⅰ
第四章
雙極性接面電晶體
P4-3 表4-1
電晶體基本組態特性的比較表
組態
共基極(C、B)
共射極(C、E)
共集極(C、C)
大小次序
項目
輸入阻抗(Zi)
最小
中等
最大
CC ＞CE＞ CB
輸出阻抗(Zo )
最大
中等
最小
CB ＞ CE ＞ CC
電流增益(Ai )
最小(α≦1)
中等(β)
最大(γ)
CC ＞ CE ＞ CB
電壓增益(AV )
最大
中等
最小(AV≦1)
CB ＞ CE ＞ CC
功率增益(AP )
中等
最大
最小
CE ＞ CB ＞ CC
相位關係
(輸入／輸出)
同相位(0°)
反相位(180°)
同相位(0°)
P4-3 表4-2
電晶體基本組態功能分析表
組態
功用
共基極(C、B)
共射極(C、E)
共集極(C、C)
高頻響應最佳
當作一般放大器使用
作阻抗匹配器使用
應用在高頻電路
功率增益最大，使用率最
高
又稱射極隨耦器
熱穩定度最佳
輸出電流易受溫度影響
作電流放大器用
P4-3 表4-3
α、β、γ的互換表
α
β
γ
β＝
β
γ－1
γ＝
1＋ β
γ
α＝
α
P4-4 圖4-1
NPN電晶體
P4-4 圖4-2
PNP電晶體
P4-4 圖4-3
接合面
P4-4 表4-4
接腳功用
接腳名稱
功用
E( Emitter )射極
發射多數載子之電極
C( Collector )集極
收集由射極發射穿越過基極的多數載
子之電極
B( Base )基極
控制由集極流出的多數載子流量之電
極
P4-5 表4-5
NPN、PNP的傳導載子比較
電晶體
多數載子流
少數載子流
速度
NPN
電子流
電洞流
較快
PNP
電洞流
電子流
較慢
P4-5 圖4-4
表4-6
射極(E) 、基極(B) 、集極(C)
面積比例關係
0.150in
0.001in
E、B、C三最
原因
射極(E)摻雜濃度最高
讓射極能產生較高的注射效率
集極(C)摻雜濃度最低
且面積最大
可有效提高輸出耐壓，且有足夠空間收集由射
極發射過來的載子
基極(B)最薄
僅允許通過少量射極發射的多數載子，使大量
的多數載子到達集極，藉著IC、IB 的比例，可
達到放大的作用
P4-7 表4-7
電晶體的工作原理(四種工作模式)
E、B接面
偏壓
C、B接面
偏壓
動作模式
功用
逆向
逆向
截止模式
模擬數位開關
OFF現象
順向
逆向
主動模式
(或工作模式)
線性放大
順向
順向
飽和模式
模擬數位開關
ON現象
逆向
順向
反向主動模式
不建議採用
P4-7 圖4-5
圖4-6
截止模式的偏壓方式
截止模式的
等效電路
P4-8 表4-8
截止模式
模式 接面
偏壓
方式
接面空乏區
變化
E-B
逆向
變寬
B-C
逆向
變寬
截
止
電流關係
射極電流無
法通過空乏
區到達基極
及集極
∴IE＝ 0，
IC＝ 0，
IB＝ 0
電晶體
作用
形同開路
OFF
P4-8 圖4-7
主動模式的偏壓方式
－
＋
VBE
－
＋
VCB
P4-9 圖4-8
主動模式的偏壓方式
－
＋
VBE
－
＋
VCB
P4-9 圖4-9
主動模式載子濃度分布圖
E-B 接面
（順向偏壓載子濃度高）
（順向偏壓）
B-C 接面
（逆向偏壓載子濃度幾近於0）
（逆向偏壓）
P4-9 圖4-10
主動模式的等效電路
P4-10 表4-9
主動模式
模式 接面
偏壓
方式
接面空乏區
變化
E-B
順向
變窄
B-C
逆向
主
動
變寬
電流關係
電晶體
作用
信號放大
IE＝ IB + IC
IC＝ β× IB
P4-10 圖4-11
飽和模式的偏壓方式
－
＋
VBE
＋
－
VCB
P4-11 圖4-12
飽和模式下，基極內載子濃度分布狀態
－
＋
VBE
＋
－
VCB
P4-11 圖4-13
圖4-14
▼主動模式載子濃度分布圖
▼基極電流提高時，兩個接
面的載子濃度差分布圖
接面位置
E-B 接面
（濃度高）
B-C 接面
（濃度低）
（順向偏壓）
（順向偏壓）
E-B 接面
（濃度高）
（順向偏壓）
B-C 接面
（濃度低）
（順向偏壓）
P4-11 圖4-15
飽和模式的等效電路
P4-12 表4-10
飽和模式
模式 接面
偏壓
方式
接面空乏區
變化
E-B
順向
變窄
B-C
順向
飽
和
變窄
電流關係
βIB ≧ IC(sat)
IC＝ IC(sat)
電晶體
作用
形同短路
ON
P4-12 圖4-16
NPN 型的偏壓方式
輸入信號(Vs)
輸入電流(IE)
輸出電流(IC) 輸出信號(Vo)
(Vo＝ VCC－ IC × RC)
( IE)
正半週
被Vs 抵銷下降
下降
VCC、RC 不變
IC 下降
∴Vo 上升
負半週
因Vs 增強上升
上升
VCC、RC 不變
IC 上升
∴Vo 下降
P4-15 圖4-17
表4-11
輸入、輸出
相位關係
同相位
P4-15 圖4-18
PNP 型的偏壓方式
P4-16 表4-12
各項參數值(共基極式放大組態)
輸入阻抗
(Zi )
非常小
輸出阻抗
(Zo )
電流增益
(Ai )
電壓增益
(AV )
功率增益
(AP )
輸入、輸出
相位關係
非常大
α≦1
非常大
中等
同相位
NPN 型的偏壓方式
輸入信號(Vs)
輸入電流(IB)
輸出電流(IC) 輸出信號(Vo)
(Vo＝ VCC－ IC × RC)
( βIB)
正半週
Vs 增強
IB上升
上升
VCC、RC 不變
IC 上升
∴Vo 下降
負半週
Vs 減少
IB下降
下降
VCC、RC 不變
IC 下降
∴Vo 上升
P4-16 圖4-19
表4-13
輸入、輸出
相位關係
反相位
P4-16 圖4-20
PNP 型的偏壓方式
P4-17 表4-14
各項參數值(共射極式放大組態)
輸入阻抗
(Zi )
中等
輸出阻抗
(Zo )
電流增益
(Ai )
電壓增益
(AV )
功率增益
(AP )
輸入、輸出
相位關係
中等
β(中)
中等
非常大
反相位
P4-17 圖4-21
P4-18 表4-15
NPN 型的偏壓方式
輸入信號(Vs)
輸入電流
(IB)
輸出電流(IE)
(
(1+β)IB)
輸出信號(Vo)
(Vo＝ IE × RE)
正半週
Vs 增強
IB上升
上升
上升
負半週
Vs 減少
IB下降
下降
下降
輸入、輸出
相位關係
同相位
P4-17 圖4-22
PNP 型的偏壓方式
P4-18 表4-16
各項參數值(共集極式放大組態)
輸入阻抗
(Zi )
非常大
輸出阻抗
(Zo )
電流增益
(Ai )
非常小
γ (大)
電壓增益
(AV )
功率增益
(AP )
輸入、輸出
相位關係
最小
同相位
P4-20 圖4-23
圖4-24
漏電流 ICBO 與 ICEO 的由來與影響
P4-20 圖4-25
圖4-26
漏電流 ICBO 與 ICEO 的由來與影響
共射極型(CE型)的
輸出電流