电子电路基础：Ch2 Bipolar Junction Transistors and Basic BJT Amplifiers

在电子电路领域，双极型结型晶体管（BJT）是极其重要的组件，它在基本的放大器设计中起到核心作用。本章主要探讨了BJT的结构、特性、直流偏置、交流分析以及基本的BJT放大器配置。 BJT有两种类型：NPN型和PNP型。每个BJT有三个端子，分别是发射极（Emitter, E）、基极（Base, B）和集电极（Collector, C）。发射极高度掺杂，基极非常窄且掺杂浓度最低，集电极则相对较低掺杂但具有较大的表面积。BJT内部包含两个p-n结：发射极-基极结和基极-集电极结。 BJT的特性体现在其工作模式中。在外部电源U EE 和U CC 的连接下，发射极-基极结正向偏置，基极-集电极结反向偏置。此时，集电极电流由两种电流组成：少数载流子电流ICO和多数载流子电流IC，发射极电流IE等于这两者的总和。发射极电流是集电极电流和基极电流之和，即IE = IC + IB。 BJT的工作模式主要有四种：活性区（线性放大）、饱和区、截止区和反向操作。在放大应用中，通常使用活性区，以保证信号无失真地放大。 接下来，我们讨论BJT的三种基本配置： 1. 共基极配置（Common-Base, CB）：输入端连接到基极，输出端分别连接到集电极和发射极。这种配置常用于电压增益较低，但电流增益较高的场合，也被称为电流镜像电路。 2. 共发射极配置（Common-Emitter, CE）：输入端连接到基极，输出端连接到集电极，发射极作为公共端。这是最常见的配置，因为它的电压和电流增益都相对较高，适合电压和功率放大。 3. 共集电极配置（Common-Collector, CC），也称为射极跟随器：输入端连接到基极，输出端连接到发射极，集电极为公共端。共集电极配置的电压增益接近于1，但具有很高的输入阻抗和低输出阻抗，因此常用于缓冲器或驱动负载。 在进行交流小信号分析时，BJT的直流偏置状态需要保持不变，然后通过等效电路模型来研究交流信号的放大。这涉及到交流开路电压增益、输入电阻和输出电阻等参数的计算。通过对这些基本配置的理解和分析，我们可以设计和优化BJT放大器，以满足特定的电路需求。