第二章 晶体三极管及基本放大电路ppt课件.ppt

第二章晶体三极管及基本放大电路 第一节晶体三极管 国家级骨干教师培训福建邮电学校邱红 知识目标 1 了解三极管的结构 并掌握电流的分配关系和放大原理 2 掌握三极管的输入和输出特性 理解其含义 了解主要参数 教学要求 技能目标 会查阅手册 能按要求选用 测量和检测三极管 掌握基本放大电路的焊接 会用万用表测量三极管静态工作点 并由此判断工作状态 会熟练使用示波器观察三极管放大电路的波形 测量电压 并计算电压放大倍数 会用估算法计算三极管的静态工作点 教学重点 1 晶体三极管的结构 2 电流的分配和放大作用 3 三极管的工作状态分析 教学难点 晶体三极管的状态分析 伏安特性曲线 课时 4课时 三极管的基本结构 三极管的电流放大作用 三极管管脚与管型的判别 三极管特性曲线 三极管手册使用 主要内容 复习二极管 构成 PN结 引线 管壳 二极管 符号 V 二极管的测试 正向电阻小 处导通状态 反向电阻大 处截止状态 第一节晶体三极管 晶体三极管是重要的一种半导体器件 广泛应用于各种电子电路中 一 基本结构 1 外形 塑料封装 金属封装小功率管 金属封装大功率管 N N P 集电结 发射结 集电区 基区 C集电极 b基极 b e c 2 结构与符号 三极管的是由两个互相联系的PN结组成 两个PN结的组合方式不同 可分为NPN型和PNP型 V V 发射区 e发射极 c b e 管芯结构剖面图 结构特点 发射区掺杂浓度高 基区薄且掺杂浓度低 集电区面积大 通过实验找找答案 问 二极管具有单向导电性 三极管有何特性 实训目的 1 练习根据电路图 选择元件并焊接电路 2 学会分析实验数据 3 通过实训掌握三极管的主要特性 4 了解三极管的三种工作状态 实训三 三极管放大电路的安装与测试 实训器材 1 直流稳压电源1台2 万用表1架3 三极管9013 9012各1个 电位器1个 电阻若干 万能电路板1块 4 焊接工具一套 实训要求 1 检查实验仪器设备和元器件 并填写实验记录 2 每位同学独立焊接一块电路板 5分 3 以小组为单位 三人一组 测试一组数据 5分 实训步骤 1 焊接电路 按电路图所示 选择元件 并在万能板上焊接好电路 约20分钟完成 注意 1 选择NPN三极管 管脚焊接正确 2 以小组为单位互相焊接检查电路 注意电源正负极 三极管型号的判别 1 确定基极b 用黑表笔与假定的b极相接 红表笔分别与另两个电极相接 两次测得电阻均很小 则黑表所接的是b极 并确定为NPN管 若红表笔与假定的b极相接 两次测得电阻均很小 则经表所接的是b极 并确定为PNP管 2 测量内容 可用实物投影仪 实训时间约定20分钟 焊接电路正确 直流稳压电源输出5V电压接电路 5V 9013 2 测量内容 分别用万用表测出URB为0 05V 0 1V和0 15V时对应的URC VB和VC的值 5V URB 3 测量数据记录 4 观察现象 RP电位器的阻值增大 电阻RB两端电压如何变化 当RB两端电压一直减小 最后VRC VC如何变化 当RB两端电压一直增大 最后VRC VC如何变化 数据分析 根据实验数据分析三极管的主要特性 0 65 0 025mA 6 5mA 4 1 3 1 95 0 05mA 0 075mA 13mA 19 5mA 0 7 0 5 3 5 2 4 0 68 三极管的基极电流IB和集电极电流IC关系 交流电流放大倍数 直流电流放大倍数 IC IB具有电流放大作用放大倍数相近 三极管的各极电位 VC VB VE 即发射结正偏 集电结反偏反射结电压大于硅管的死区电压 5V 三极管处于放大状态 发射结正偏 集电结反偏 二 三极管的电流放大作用 V Rb RC VCC VE VC VB IC IE IB N P N Rb RC VCC VC VE VB VC 满足电流放大作用的外部条件是 三极管发射结正偏 集电结反偏 IE IB ICIE IC 三极管具有电流放大作用 三极管的直流放大系数 IC IB三极管的交流放大系数 IC IB V 问 1 PNP管各引脚的电流关系怎样 2 处于电流放大作用的外电压条件是什么 IE IB IC而且IC IB IE流入三极管 IB和IC流出三极管 P N P Rb RC VCC VC VE VB VC 满足电流放大作用的外部条件是 三极管发射结正偏 集电结反偏 对于集电极电位最低 发射极电位最高 NPN V Rb RC VCC VE VC VB 在以后的计算中 一般作近似处理 练习 电路如下图所示已知 UCE 6V时 IB 40 A IC 1 5mA IB 60 A IC 2 3mA 求三极管的电流放大倍数 和 解 练习 图1 2两三极管都工作在放大状态 分别根据两个电极电流方向和大小 确定第三个电极的电流方向和大小 标出b c e极和管型 NPN或PNP 估算 值 c b e 解 图1 IE 3 0 5 3 5mA IC IB 3 0 05 60 图2 IB 4 3 4 2 0 1mA b e c IC IB 4 2 0 1 42 三极管的三种基本联接方式 三极管外加电压 问 若外加电压不满足发射结正偏 集电结反偏 三极管又处于何种状态 实验观察现象 RP电位器的阻值增大 RB电阻两端电压如何变化 发射结正偏 集电结反偏 RP VRB IB VB 处放大状态 当RB两端电压减小 VB小于0 5V后 VRC VC如何变化 当RB两端电压增大 VB大于0 7V后 VRC VC如何变化 VRB IB 0 VC 5V VB小于0 5V硅管发射结处于死区状态 发射结截止 IC很小 0 集电结反偏 三极管处于截止状态 相当于开关断开 VRB IB VRB IC VC 当VC小到一定值时 三极管的集电结也正偏 IC集不受IB控制 而由外接电路决定 此时三极管处于饱和状态 相当于开关闭合 三 三极管的特性曲线 特性曲线 描述各电极电流和极间电压的关系 有输入和输出曲线 输入回路 反映输入回路电压和电流关系 即 设VCE为定值 IB与VBE对应关系的曲线 1 输入特性曲线 与二极管的伏安特性曲线相似 输出回路 2 输出特性曲线 反映输出回路电压和电流关系 即 设IB为定值 IC与VCE之间的关系 1 8 2 6 20 A 40 60 80 100 IB 0 ICEO 饱和区 截止区 iC iB 放大区 Q 输出特性曲线 1 8 2 6 20 A 40 60 80 100 IB 0 ICEO 饱和区 截止区 iC iB 放大区 Q 输出特性曲线 饱和区的特点 发射结和集电结均正偏 相当于开关的闭合 如同短路 晶体管失去放大能力 UCE UBE UCE 0 3V 临界饱和 深度饱和 UCE SAT 0 1V 锗管 uCE uBE UCE SAT 0 3V 硅管 返回 20 A 40 60 80 100 IB 0 饱和区 放大区的特点 发射结正偏 集电结反偏 晶体管具有恒流特性 此区域内 IC IB 且 IC IB具有电流放大作用 20 A 40 60 80 100 IB 0 放大区 返回 截止区的特点 集电结和发射结均反偏 相当于开关的断开状态 此区域无电流放大能力 UBE 死区电压 IB 0 IC ICEO 0 20 A 40 60 80 100 IB 0 ICEO 截止区 由特性曲线分析知 三极管工作在饱和与截止区时 具有 开关 特性 可应用于脉冲数字电路中 起开关作用 三极管工作在放大区时 可应用在模拟电路中 起放大作用 所以三极管具有 开关 和 放大 两大功能 工程应用 测量三极管引脚对地电压 可判断管子的工作状态 NPN管 VC VB VE PNP管 VC VB VE 处于放大状态 若测的三极管的集电极对地电压VC接近电源电压VCC 则表明管子处于截止状态 若测的三极管的集电极对地电压VC接近零 硅管小于0 7V 锗管小于0 3V 则表明管子处于饱和状态 练习 1 判断下列各管的工作状态 放大状态 饱和状态 截止状态 答案 锗管 NPN管 3脚为基极 2脚为发射极 1脚为集电极 练习 2 放大电路中某三极管各极对地电位为V2 4 7V V1 10V V3 5V 判断该管的材料 管型 管脚的极性 四 三极管器件手册的使用 一 三极管型号 二极管的符号由五部分组成 国产 3三极管 ABCD材料性质 XGDA类型 数字序号 字母规格 材料 A为PNP型锗管 B为NPN型锗管 C为PNP型硅管 D为NPN型硅管 类型 X低频小功率管 G高频小功率管 D低频大功率管 A高频小功率管 序号 序号不同特性不同 规格 规格不同 是某个或某几个参数有所不同 国外如9013 9018 按材料分 硅管 锗管 按结构分 NPN PNP 按使用频率分 高频管 低频管 按功率分 小功率管 500mW 中功率管500mW 1W 大功率管 1W 三极管的分类 按用途不同 普通放大管 开关管 ICE与IBE之比称为电流放大倍数 1 直流电流放大系数hFE 二 主要参数 1 直流参数反映三极管在直流状态下的特性 2 集 基极反向饱和电流ICBO ICBO 3 集 射极反向饱和电流ICEO 穿透电流 ICEO受温度影响很大 当温度上升时 ICEO增加很快 所以IC也相应增加 三极管的温度特性较差 2 共发射极特征频率fT三极管的 值下降到1时 所应对的信号频率 它是表征三极管高频特性的重要参数 2 交流参数反映三极管在交流特性的主要指标 1 交流电流放大倍数 hfe 1 集电极最大允许电流ICM 集电极电流IC上升会导致三极管的 值的下降 当 值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为ICM 2 集 射极反向击穿电压 当基极开路时 集 射极之间的电压UCE超过一定的数值时 三极管就会被击穿 手册上给出的数值是25 C 基极开路时的击穿电压U BR CEO UCE U BR CEO 3 极限参数 3 集电极最大允许功耗PCM 集电极电流IC流过三极管 所发出的焦耳热为 PC ICUCE 必定导致结温上升 所以PC有限制 PC PCM 20 A 40 60 80 100 IB 0 ICEO 安全工作区 ICUCE PCM ICUCE PCM 五 三极管管脚与管型的判别 1 确定基极b 用黑表笔与假定的b极相接 红表笔分别与另两个电极相接 两次测得电阻均很小 则黑表所接的是b极 并确定为NPN管 若红表笔与假定的b极相接 两次测得电阻均很小 则经表所接的是b极 并确定为PNP管 确定集电极c和发射极e 已确定为NPN管 黑表笔和红表笔接两个待定的电极相接 用手指捏紧黑表笔与b极 观察表针摆动幅度 若为PNP管 上述过程红表与黑表笔对调 红表笔接的是c极 黑表笔接的是e极 对调表笔再测一次 比较两次测量