1
3 半导体三极管及放大电路基础
3.1 半导体三极管（ BJT）
3.2 共射极放大电路
3.3 图解分析法
3.4 小信号模型分析法
3.5 放大电路的工作点稳定问题
3.6 共集电极电路和共基极电路
3.7 放大电路的频率响应
2
图 3.1.1 几种 BJT的外形
3.1 半导体三极管（ BJT）
3.1.1 BJT的结构简介
3.1.2 BJT的电流分配与放大原理
3.1.3 BJT的特性曲线
3.1.4 BJT的主要参数
3
3.1.1 BJT的结构简介
N
P
N
c
b
e
基区
发射区
集电区
发射极
Emitter
集电极
Collector
基极
Base
1、结构和符号
发射结 (Je)
集电结 (Jc)
c
b
e PNP
c
b
e NPN
发射载流子 (电子 )
收集载流子 (电子 )
复合部分电子
控制传送比例
由结构展开联想 …
2、工作原理
3、实现条件
外部条件 内部条件
结构特点,
Je正偏
Jc反偏
掺杂浓度最高
掺杂浓度低于发射区
且面积大
掺杂浓度远低于发射区
且很薄
4
3.1.2 BJT的电流分配与放大原理
1,内部载流子的传输过程
2,电流分配关系
4,三极管的三种组态
3,放大作用
外部条件,发射结正偏，集电结反偏
发射区：
发射
载流子
基区：传
送和控制
载流子
集电区：
收集
载流子
本质,
电流分配
5,共射极连接方式
5
3.1.2 BJT的电流分配
与放大原理
1,内部载流子的传输过程
三极管的放大作用是通过载流子
传输体现出来的。
本质：电流分配关系
外部条件,
发射结正偏, 集电结反偏 。
RL
e c
b
1k?
VEE VCC
IB
IE IC
VEB +?vEB
放大电路
+?iE ii
+
-
?vI
+?iC
+?iB
?vO
+
-
io 放大作用？
（原理）
关键,
?iC与 ?iE的关系
6
2,电流分配关系 根据传输过程可知
IE=IB+ IC (1)
IC= InC+ ICBO (2)
IB= IB’ - ICBO (3)
发射极注入电流
传输到集电极的电流??
定义
E
C B OC
E
nC
I
II
I
I ????
通常 IC >> ICBO
则有
E
C
I
I??
所以
? 为共基极电流放大系数，
它只与管子的结构尺寸和掺杂浓
度有关,与外加电压无关 。一般
? = 0.9?0.99
硅,0.1?A；
锗,10?A
7
3,放大作用
?vI = 20mV ?iE = -1mA
RL
e c
b
1k?
VEE VCC
IB
IE IC
VEB +?vEB
放大电路
+?iE ii
+
-
?vI
+?iC
+?iB
?vO
+
-
io
图 3.1.5 共基极放大电路 ? = 0.98
?iC = ? ?iE ?vO = -?iC? RL ?vO = 0.98 V
)1( /ESE BE ?? TVveIi
非线性
?iC = -0.98mA
?iB = -20?A
电压放大倍数 49
2 0 m V
V98.0
I
O
V ???
??
v
vA
Ri= ?vI / ?iE =20? 输入电阻
8
4,三极管（放大电路）的三种组态
共集电极接法,集电极作为公共电极，用 CC表示 ;
共基极接法, 基极作为公共电极，用 CB表示。
共发射极接法,发射极作为公共电极，用 CE表示；
如何判断组态？
外部条件,发射结正偏，集电结反偏
9
5.共射极连接方式
V BB V CC
V B E
I B
I C
c
e
+ b
–
I E
R L
V CE
+
–
问题 (1)：如何保证？
发射结正偏
VBE =VBB
VBC = VBE - VCE <0
问题 (2)：信号通路？与共基有何区别？
集电结反偏
或 VCE > VBE
+
–
??I
+?vBE +?i
E
+?iC
+?iB
+?iE +?vBE +?vI
+?iB
+?iC +?vO 本质相同！
但希望 …
?vI = 20mV ?iB = 20?A ?iC =0.98mA ?vO = -0.98 V
49980vvA ??????? 2 0 m VV.
I
O
V
Ri= ?vI / ?iB =1k?
+
–
??O
放大电路
10
5.共射极连接方式 ? IC与 IB的关系,
E
C B OC
E
nC
I
II
I
I ????
由 ?的定义,
即 IC = ?IE + ICBO = ?(IB + IC) + ICBO
C B OBC I1
1I
1I ??
?
????
整理可得,
??
???
1
令,
IC = ?IB + (1+ ?)ICBO
IC = ?IB + ICEO （穿透电流）
IC ? ?IB IE = IC + IB ? (1+?)IB
? 是共射极电流放大系数,只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关,
与外加电压无关。一般 ? >> 1（ 10～ 100）
C B OBC 1
1
1 III ?
??
?
?
?
???
??
ICBO
硅,0.1?A；
锗,10?A
11
综上所述，三极管的放大作用，主要是依
靠它的发射极电流能够通过基区传输，然后到
达集电极而实现的。
实现这一传输过程的两个条件是,
（ 1） 内部条件,发射区杂质浓度远大于基区
杂质浓度，且基区很薄。
（ 2） 外部条件,发射结正向偏置，集电结反
向偏置。
3.1.2 BJT的电流分配与放大原理
12
vCE = 0V
+
-
b
c
e
共射极放大电路
VBB
VCC vBE
iC i
B +
-
vCE
iB=f(vBE)? vCE=const
(2) 当 vCE≥1V时,vCB= vCE - vBE>0，集电结已进入反偏状态，开始收
集电子，基区复合减少，同样的 vBE下 IB减小，特性曲线右移。
vCE 0 vCE ? 1V
(1) 当 vCE=0V时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。
1,输入特性曲线
3.1.3 BJT的特性曲线 （以共射极放大电路为例）
iC=f(vCE)? iB=const
2,输出特性曲线
13
iC=f(vCE)? iB=const 2,输出特性曲线
14
饱和区,iC明显受 vCE控
制的区域，该区域内，
一般 vCE＜ 0.7V(硅管 )。
此时,发射结正偏，集
电结正偏或反偏电压很
小 。
iC=f(vCE)? iB=const
2,输出特性曲线
输出特性曲线的三个区域,
3.1.3 BJT的特性曲线
截止区,iC接近零的
区域，相当 iB=0的曲
线的下方。此时,
vBE小于死区电压 。
放大区,iC平行于 vCE轴的
区域，曲线基本平行等距。
此时,发射结正偏，集电
结反偏 。
15
3.1.4 BJT的主要参数
交流参数
直流参数
极限参数
结电容 Cb’c, Cb’e
集电极最大允许电流 ICM
集电极最大允许功率损耗 PCM
反向击穿电压
极间反向电流 ICBO, ICEO
交流电流放大系数 ?, ?
直流电流放大系数 ?, ?
特征频率 fT
16
3.1.4 BJT的主要参数
(1)共发射极直流电流放大系数
=（ IC－ ICEO） /IB≈IC / IB ??
1,电流放大系数
(2) 共发射极交流电流放大系数 ?
? =?IC/?IB?vCE=const
(3) 共基极直流电流放大系数
=（ IC－ ICBO） /IE≈IC/IE ?
?
(4) 共基极交流电流放大系数 ?
?=?IC/?IE? VCB=const
在放大区且当 ICBO和 ICEO很小时,≈?,≈?，可以不加区分。 ? ?
17
(2) 集电极发射极间的反向饱和电流 ICEO
ICEO=（ 1+ ） ICBO ?
2,极间反向电流
ICEO
(1) 集电极基极间反向饱和电流 ICBO
发射极开 路时，集电结的反向饱和电流。
3.1.4 BJT的主要参数
即输出特性曲
线 IB=0那条曲线所
对应的 Y坐标的数
值。 ICEO也称为集
电极发射极间穿透
电流。
+
b
c
e
-
uA
I
e
=0
V
CC
I
C B O
+
b
c
e
-
V
CC
I
C E O
uA
18
(1) 集电极最大允许电流 ICM
(2) 集电极最大允许功率损耗 PCM = iCvCE
3,极限参数
3.1.4 BJT的主要参数
(3) 反向击穿电压
? V(BR)CBO——发射极开路时的集电结反向击穿电压。
? V(BR) EBO——集电极开路时发射结的反向击穿电压。
? V(BR)CEO——基极开路时集电极和发射极间的击穿电压。
（ 思考题 ）
3 半导体三极管及放大电路基础
3.1 半导体三极管（ BJT）
3.2 共射极放大电路
3.3 图解分析法
3.4 小信号模型分析法
3.5 放大电路的工作点稳定问题
3.6 共集电极电路和共基极电路
3.7 放大电路的频率响应
2
图 3.1.1 几种 BJT的外形
3.1 半导体三极管（ BJT）
3.1.1 BJT的结构简介
3.1.2 BJT的电流分配与放大原理
3.1.3 BJT的特性曲线
3.1.4 BJT的主要参数
3
3.1.1 BJT的结构简介
N
P
N
c
b
e
基区
发射区
集电区
发射极
Emitter
集电极
Collector
基极
Base
1、结构和符号
发射结 (Je)
集电结 (Jc)
c
b
e PNP
c
b
e NPN
发射载流子 (电子 )
收集载流子 (电子 )
复合部分电子
控制传送比例
由结构展开联想 …
2、工作原理
3、实现条件
外部条件 内部条件
结构特点,
Je正偏
Jc反偏
掺杂浓度最高
掺杂浓度低于发射区
且面积大
掺杂浓度远低于发射区
且很薄
4
3.1.2 BJT的电流分配与放大原理
1,内部载流子的传输过程
2,电流分配关系
4,三极管的三种组态
3,放大作用
外部条件,发射结正偏，集电结反偏
发射区：
发射
载流子
基区：传
送和控制
载流子
集电区：
收集
载流子
本质,
电流分配
5,共射极连接方式
5
3.1.2 BJT的电流分配
与放大原理
1,内部载流子的传输过程
三极管的放大作用是通过载流子
传输体现出来的。
本质：电流分配关系
外部条件,
发射结正偏, 集电结反偏 。
RL
e c
b
1k?
VEE VCC
IB
IE IC
VEB +?vEB
放大电路
+?iE ii
+
-
?vI
+?iC
+?iB
?vO
+
-
io 放大作用？
（原理）
关键,
?iC与 ?iE的关系
6
2,电流分配关系 根据传输过程可知
IE=IB+ IC (1)
IC= InC+ ICBO (2)
IB= IB’ - ICBO (3)
发射极注入电流
传输到集电极的电流??
定义
E
C B OC
E
nC
I
II
I
I ????
通常 IC >> ICBO
则有
E
C
I
I??
所以
? 为共基极电流放大系数，
它只与管子的结构尺寸和掺杂浓
度有关,与外加电压无关 。一般
? = 0.9?0.99
硅,0.1?A；
锗,10?A
7
3,放大作用
?vI = 20mV ?iE = -1mA
RL
e c
b
1k?
VEE VCC
IB
IE IC
VEB +?vEB
放大电路
+?iE ii
+
-
?vI
+?iC
+?iB
?vO
+
-
io
图 3.1.5 共基极放大电路 ? = 0.98
?iC = ? ?iE ?vO = -?iC? RL ?vO = 0.98 V
)1( /ESE BE ?? TVveIi
非线性
?iC = -0.98mA
?iB = -20?A
电压放大倍数 49
2 0 m V
V98.0
I
O
V ???
??
v
vA
Ri= ?vI / ?iE =20? 输入电阻
8
4,三极管（放大电路）的三种组态
共集电极接法,集电极作为公共电极，用 CC表示 ;
共基极接法, 基极作为公共电极，用 CB表示。
共发射极接法,发射极作为公共电极，用 CE表示；
如何判断组态？
外部条件,发射结正偏，集电结反偏
9
5.共射极连接方式
V BB V CC
V B E
I B
I C
c
e
+ b
–
I E
R L
V CE
+
–
问题 (1)：如何保证？
发射结正偏
VBE =VBB
VBC = VBE - VCE <0
问题 (2)：信号通路？与共基有何区别？
集电结反偏
或 VCE > VBE
+
–
??I
+?vBE +?i
E
+?iC
+?iB
+?iE +?vBE +?vI
+?iB
+?iC +?vO 本质相同！
但希望 …
?vI = 20mV ?iB = 20?A ?iC =0.98mA ?vO = -0.98 V
49980vvA ??????? 2 0 m VV.
I
O
V
Ri= ?vI / ?iB =1k?
+
–
??O
放大电路
10
5.共射极连接方式 ? IC与 IB的关系,
E
C B OC
E
nC
I
II
I
I ????
由 ?的定义,
即 IC = ?IE + ICBO = ?(IB + IC) + ICBO
C B OBC I1
1I
1I ??
?
????
整理可得,
??
???
1
令,
IC = ?IB + (1+ ?)ICBO
IC = ?IB + ICEO （穿透电流）
IC ? ?IB IE = IC + IB ? (1+?)IB
? 是共射极电流放大系数,只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关,
与外加电压无关。一般 ? >> 1（ 10～ 100）
C B OBC 1
1
1 III ?
??
?
?
?
???
??
ICBO
硅,0.1?A；
锗,10?A
11
综上所述，三极管的放大作用，主要是依
靠它的发射极电流能够通过基区传输，然后到
达集电极而实现的。
实现这一传输过程的两个条件是,
（ 1） 内部条件,发射区杂质浓度远大于基区
杂质浓度，且基区很薄。
（ 2） 外部条件,发射结正向偏置，集电结反
向偏置。
3.1.2 BJT的电流分配与放大原理
12
vCE = 0V
+
-
b
c
e
共射极放大电路
VBB
VCC vBE
iC i
B +
-
vCE
iB=f(vBE)? vCE=const
(2) 当 vCE≥1V时,vCB= vCE - vBE>0，集电结已进入反偏状态，开始收
集电子，基区复合减少，同样的 vBE下 IB减小，特性曲线右移。
vCE 0 vCE ? 1V
(1) 当 vCE=0V时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。
1,输入特性曲线
3.1.3 BJT的特性曲线 （以共射极放大电路为例）
iC=f(vCE)? iB=const
2,输出特性曲线
13
iC=f(vCE)? iB=const 2,输出特性曲线
14
饱和区,iC明显受 vCE控
制的区域，该区域内，
一般 vCE＜ 0.7V(硅管 )。
此时,发射结正偏，集
电结正偏或反偏电压很
小 。
iC=f(vCE)? iB=const
2,输出特性曲线
输出特性曲线的三个区域,
3.1.3 BJT的特性曲线
截止区,iC接近零的
区域，相当 iB=0的曲
线的下方。此时,
vBE小于死区电压 。
放大区,iC平行于 vCE轴的
区域，曲线基本平行等距。
此时,发射结正偏，集电
结反偏 。
15
3.1.4 BJT的主要参数
交流参数
直流参数
极限参数
结电容 Cb’c, Cb’e
集电极最大允许电流 ICM
集电极最大允许功率损耗 PCM
反向击穿电压
极间反向电流 ICBO, ICEO
交流电流放大系数 ?, ?
直流电流放大系数 ?, ?
特征频率 fT
16
3.1.4 BJT的主要参数
(1)共发射极直流电流放大系数
=（ IC－ ICEO） /IB≈IC / IB ??
1,电流放大系数
(2) 共发射极交流电流放大系数 ?
? =?IC/?IB?vCE=const
(3) 共基极直流电流放大系数
=（ IC－ ICBO） /IE≈IC/IE ?
?
(4) 共基极交流电流放大系数 ?
?=?IC/?IE? VCB=const
在放大区且当 ICBO和 ICEO很小时,≈?,≈?，可以不加区分。 ? ?
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(2) 集电极发射极间的反向饱和电流 ICEO
ICEO=（ 1+ ） ICBO ?
2,极间反向电流
ICEO
(1) 集电极基极间反向饱和电流 ICBO
发射极开 路时，集电结的反向饱和电流。
3.1.4 BJT的主要参数
即输出特性曲
线 IB=0那条曲线所
对应的 Y坐标的数
值。 ICEO也称为集
电极发射极间穿透
电流。
+
b
c
e
-
uA
I
e
=0
V
CC
I
C B O
+
b
c
e
-
V
CC
I
C E O
uA
18
(1) 集电极最大允许电流 ICM
(2) 集电极最大允许功率损耗 PCM = iCvCE
3,极限参数
3.1.4 BJT的主要参数
(3) 反向击穿电压
? V(BR)CBO——发射极开路时的集电结反向击穿电压。
? V(BR) EBO——集电极开路时发射结的反向击穿电压。
? V(BR)CEO——基极开路时集电极和发射极间的击穿电压。
（ 思考题 ）
