《极管共射放大特性》PPT课件.ppt

三极管共射放大特性曲线 许青平 三极管的共射特性曲线三极管的特性曲线是描述三极管各个电极之间电压与电流关系的曲线 它们是三极管内部载流子运动规律在管子外部的表现 三极管的特性曲线反映了管子的技术性能 是分析放大电路技术指标的重要依据 三极管特性曲线可在晶体管图示仪上直观地显示出来 也可从手册上查到某一型号三极管的典型曲线 三极管共发射极放大电路的特性曲线有输入特性曲线和输出特性曲线 下面以NPN型三极管为例 来讨论三极管共射电路的特性曲线 1 输入特性曲线输入特性曲线是描述三极管在管压降UCE保持不变的前提下 基极电流iB和发射结压降uBE之间的函数关系 即三极管的输入特性曲线如下图所示 由图可见NPN型三极管共射极输入持性曲线的特点是 UBE虽己大于零 但iB几乎仍为零 只有当uBE的值大于开启电压后 iB的值与二极管一样随uBE的增加按指数规律增大 硅晶体管的开启电压约为0 5V 发射结导通电压Von约为0 6 0 7V 锗晶体管的开启电压约为0 1V 发射结导通电压约为0 2 0 3V 的情况 CE 0V UCE 0 5V和UCE 1V 当UCE 0V时 相当于集电极和发射极短路 即集电结和发射结并联 输入特性曲线和PN结的正向特性曲线相类似 当UCE 1V 集电结已处在反向偏置 管子工作在放大区 集电极收集基区扩散过来的电子 使在相同uBE值的情况下 流向基极的电流iB减小 输入特性随着UCE的增大而右移 当UCE 1V以后 输入特性几乎与UCE 1V时的特性曲线重合 这是因为Vcc lV后 集电极已将发射区发射过来的电子几乎全部收集走 对基区电子与空穴的复合影响不大 iB的改变也不明显 UCE必须大于l伏 所以 只要给出UCE 1V时的输入特性就可以了 2 输出特性曲线输出特性曲线是描述三极管在输入电流iB保持不变的前提下 集电极电流iC和管压降uCE之间的函数关系 即三极管的输出特性曲线如下图所示 由图可见 当IB改变时 iC和uCE的关系是一组平行的曲线族 并有截止 放大 饱和三个工作区 1 截止区IB 0特性曲线以下的区域称为截止区 此时晶体管的集电结处于反偏 发射结电压uBE 0 也是处于反偏的状态 由于iB 0 在反向饱和电流可忽略的前提下 iC iB也等于0 晶体管无电流的放大作用 处在截止状态下的三极管 发射结和集电结都是反偏 在电路中犹如一个断开的开关 实际的情况是 处在截止状态下的三极管集电极有很小的电流ICE0 该电流称为三极管的穿透电流 它是在基极开路时测得的集电极 发射极间的电流 不受iB的控制 但受温度的影响 截止区 e结 c结均为反偏 BJT无放大作用 这时IB 0 IC 0 UCE UCC ICRC UCC 三极管c e间承受的电压较高 而管子中流过的电流却很少 也即c e间的阻抗很大 如同开关的断开 2 饱和区在如图的三极管放大电路中 集电极接有电阻RC 如果电源电压VCC一定 当集电极电流iC增大时 uCE VCC iCRC将下降 对于硅管 当uCE降低到小于0 7V时 集电结也进入正向偏置的状态 集电极吸引电子的能力将下降 此时iB再增大 iC几乎就不再增大了 三极管失去了电流放大作用 处于这种状态下工作的三极管称为饱和 规定UCE UBE时的状态为临界饱和态 如上图中的虚线为临界饱和线 在临界饱和态下工作的三极管集电极电流和基极电流的关系为 式中的ICS IBS UCES分别为三极管处在临界饱和态下的集电极电流 基极电流和管子两端的电压 饱和管压降 当管子两端的电压UCE UCES时 三极管将进入深度饱和的状态 在深度饱和的状态下 iC iB的关系不成立 三极管的发射结和集电结都处于正向偏置会导电的状态下 在电路中犹如一个闭合的开关 三极管截止和饱和的状态与开关断 通的特性很相似 数字电路中的各种开关电路就是利用三极管的这种特性来制作的 饱和区 e结 c结均为正偏 UCE UCES很小 UCE的减小使C结收集电子的能力减弱 也即e区发射有余 而c极收集不足 以致IC几乎不再随IB的增大而增大 BJT失去放大作用 因为UCES最小只能接于零 所以由UCE UCC ICRC 可求出集电极饱和电流为ICS Icmax ucc UCES RC UCC RC 基极临界饱和电流为IBS ICS UCC RC当基极注入电流IB超过其临界值时 晶体管呈饱和状态 故判断管子饱和状态的方法为 若IB IBS UCC RC时 则晶体管饱和 3 放大区三极管输出特性曲线饱和区和截止区之间的部分就是放大区 工作在放大区的三极管才具有电流的放大作用 此时三极管的发射结处在正偏 集电结处在反偏 由放大区的特性曲线可见 特性曲线非常平坦 当iB等量变化时 iC几乎也按一定比例等距离平行变化 由于iC只受iB控制 几乎与uCE的大小无关 说明处在放大状态下的三极管相当于一个输出电流受IB控制的受控电流源 上述讨论的是NPN型三极管的特性曲线 PNP型三极管特性曲线是一组与NPN型三极管特性曲线关于原点对称的图像 放大区 e结正偏 c结反偏 对于NPN型管 VC VB VB VE 对于PNP型管 VC0 IC IB UCE UCC ICRC 小结 放大区 三极管正常工作 ic ib 饱和区 uce很小的时候 就进入饱和区了 在饱和区ic不等于 ib 不是线性增加的 而且由于uce分压很小 所以视为三极管导通 截止区 ib很小的时候就进入截止区了 因为ib很小的时候等价于vb很小 vb如果不足以达到0 7v PN结就不会导通 所以三极管就相当于一个很大的电阻 课堂讨论 饱和是指什么饱和 它是如何变到饱和的 它是放大的极限吗 iB增大的时候 UCE会减小 VCC ic Rc UCE UBE时进入饱和区 从图上可以看出 UCE越小 iC会越小 饱和需要分两种情况来考虑 其一是管子自身放大倍数小达到极限能力后 无法再继续放大 通俗说就是小马拉大车 还有一种就是电源能量提供不足 管子放大能力却很强 从而造成另一种大马拉小车的情况 这两种情况都会使得管子处于饱和状态 在本图中这个饱和的确是电流被放到最大的情况 此时即便输入电流继续增加输出也不会增加 而是最大值输出 这样流过集电极电阻的电流就是最大值 使得Vc电压几乎接近于电源电压 Uce几乎为0