极管及其基本放大电路

1、(1-1) 2 半导体三极管及基本放大电路 2.1 基本结构 2.2 电流放大原理 2.3 特性曲线 2.4 主要参数 2.6 基本放大电路 退出 (1-2) 教学目的： 1了解三极管的结构，认识三极管的电流放大特性和电流分配 关系、外部工作条件，了解三极管的输入输出特性曲线； 2了解三极管的主要参数和类型； 3掌握简单偏置放大电路的结构、建立交直流通路概念； 教学内容： 1三极管的结构、电流放大特性、电流分配关系、外部工作条 件； 2简单偏置放大电路，说明直流通路和交流输入与输出通路； 3从三极管的输入、输出特性曲线并指出和说明温度和各级电 压/电流对特性曲线的影响，饱和区、放大去和截止区以

2、及对应的 工作状态； 4三极管的主要参数，类型。 (1-3) (1-4) (1-5) (1-6) (1-7) (1-8) (1-9) (1-10) (1-11) (1-12) (1-13) (1-14) (1-15) (1-16) (1-17) (1-18) (1-19) (1-20) (1-21) (1-22) (1-23) (1-24) (1-25) B E C IB IE IC NPN型三极管 B E C IB IE IC PNP型三极管 (1-26) 管子各极的电流及方向如图所示。PNP型管的各极电 流方向与NPN型管相反，但电流分配关系完全相同。 三极管三个电极的电流中，IB 最小，

3、IE最大，IC IE , 即 IEICIB 。 （a） （b） 三极管各极的电流及方向 （a）NPN型 （b）PNP型 c b e IE IB IC= I B B+ I=IC c b e IE IB IC= IB B+ I=IC (1-27) 2.1.3 三极管的特性曲线 IC mA A VVUCEUBE RB IB EC EB 实验线路（共射级接法） (1-28) (1-29) (1-30) (1-31) 发射结正偏，集电结正偏 (1-32) (1-33) (1-34) (1-35) 输出特性三个区域的特点: (1)放大区：发射结正偏，集电结反偏。 即： IC=IB , 且 IC = IB

4、(2) 饱和区：发射结正偏，集电结正偏。 即：UCEUBE（称过饱和） ， IBIC，UCE0.3V (3) 截止区： UBE 死区电压， IB=0 ， IC=ICEO 0 发射结、集电结均反偏 UCE=UBE 称临界饱和 (1-36) 例： =50， USC =12V， RB =70k， RC =6k 当USB = -2V，2V，5V时， 晶体管的静态工作点Q位 于哪个区？ 当USB =-2V时： IC UCE IB USC RB USB C B E RC UBE mA2 6 12 max C SC C R U I IB=0 ， IC=0 IC最大饱和电流： Q位于截止区 (1-37) 例：

5、 =50， USC =12V， RB =70k， RC =6k 当USB = -2V，2V，5V时， 晶体管的静态工作点Q位 于哪个区？ IC Icmax(=2 mA)， Q位于饱和区。(实际上，此时IC和IB 已不是的关 系） mA0610 70 705 . . R UU I B BESB B 5mA03mA061050.II BC (1-39) 1.2.4主要参数 前面的电路中，三极管的发射极是输入输出的 公共点，称为共射接法，相应地还有共基、共 集接法。共射直流电流放大倍数： B C I I _ 工作于动态的三极管，真正的信号是叠加在 直流上的交流信号。基极电流的变化量为IB， 相应的集

6、电极电流变化为IC，则交流电流放 大倍数为： B I IC 1. 电流放大倍数和 _ (1-40) 例：UCE=6V时：IB = 40 A, IC =1.5 mA； IB = 60 A, IC =2.3 mA。 5 .37 04. 0 5 . 1 _ B C I I 40 04. 006. 0 5 . 13 . 2 B C I I 在以后的计算中，一般作近似处理： = (1-41) 2.集-基极反向饱和电流ICBO A ICBO ICBO是集 电结反偏 由少子的 漂移形成 的反向电 流，受温 度的变化 影响。 (1-42) B E C N N P ICBO IBE IBE 3. 集-射极反向截

7、止电流ICEO 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。 ICEO= (1+ )ICBO 注：极间反向饱和电流是衡量三 极管质量的重要参数，其值越小， 受温度影响越小，管子工作越稳 定。 (1-43) 4.集电极最大电流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。 5.集-射极反向击穿电压 当集-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25C、 基极开路时的击穿电压U(BR)CEO。 (1-44) 6. 集电极最大允许功耗PCM 集电

8、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。 PCPCM IC UCE ICUCE=PCM ICM U(BR)CEO 安全工作区 (1-45) 2.2 基本放大电路 2.2.1 放大的概念 2.2.2 放大电路的性能指标放大电路的性能指标 符号规定符号规定 2.3基本放大电路的组成和工作原理基本放大电路的组成和工作原理 2.3.1 共射放大电路的基本组成共射放大电路的基本组成 2.3.2 基本放大电路的工作原理基本放大电路的工作原理 (1-46) 2.1 放大的概念 电子学中放大的目的是将微弱的变化信号放大 成较大的信号。这里所讲的

9、主要是电压放大电路。 电压放大电路可以用有输入口和输出口的四 端网络表示，如图： ui uoAu (1-47) 2.2 放大电路的性能指标 一、电压放大倍数Au i o u U U A | Ui 和Uo 分别是输入和输出电压 的有效值。 二、输入电阻ri 放大电路一定要有前级（信号源）为其提供信号， 那么就要从信号源取电流。输入电阻是衡量放大 电路从其前级取电流大小的参数。输入电阻越大， 从其前级取得的电流越小，对前级的影响越小。 Au Ii US Ui i i i I U r (1-48) 三、输出电阻ro AuUS 放大电路对其负载而言，相当于信号源，我们 可以将它等效为戴维南等效电路，这

10、个戴维南 等效电路的内阻就是输出电阻。 ro US (1-49) 如何确定电路的输出电阻ro ？ 步骤： 1. 所有的电源置零 (将独立源置零，保留受控源)。 2. 加压求流法。 U I I U r o 方法一：计算。 (1-50) 方法二：测量。 Uo 1. 测量开路电压。 ro Us 2. 测量接入负载后的输出电压。 L o o o R) U U (r1 ro UsRLUo 步骤： 3. 计算。 (1-51) 2.3 基本放大电路的静态分析 三极管放 大电路有 三种形式 共射放大器 共基放大器 共集放大器 以共射放 大器为例 讲解工作 原理 1. 放大电路的三种形式 (1-52) 2 共射

11、放大电路的基本组成 放大元件iC= iB，工作在 放大区，要保证集电结反 偏，发射结正偏。 ui uo 输入 输出 参考点 RB +EC EB RC C1 C2 T (1-53) 集电极电源，为电路提 供能量。并保证集电结 反偏。 RB +EC EB RC C1 C2 T (1-54) 集电极电阻，将变化的 电流转变为变化的电压。 RB +EC EB RC C1 C2 T (1-55) 使发射结正偏，并提供 适当的静态工作点。 基极电源与基极电 阻 RB +EC EB RC C1 C2 T (1-56) 耦合电容 隔离输入输出与电路 直流的联系，同时能 使信号顺利输入输出。 RB +EC EB

12、 RC C1 C2 T (1-57) 可以省去 电路改进：采用单电源供电 RB +EC EB RC C1 C2 T (1-58) 单电源供电电路 +EC RC C1 C2 T RB (1-59) (1-60) 1、 静态分析 静态：把uI=0时放大电路的状态。 此时分析的电路各量均为直流量有IBQ、ICQ、UBEQ、UCEQ=VCC-ICQRC 称静态工作 点。 2、 动态分析 动态：把uI不为0时放大电路的状态。 此时分析的电路各量是在直流量的基础上再加上 交流量。 输入端加入一个微小的变化量信号，在输出端 得到一个较大的变化量信号，实现放大。 3 放大电路的分析 (1-61) (1-62)

13、 符号规定 UA大写字母、大写下标，表示直流量。 uA 小写字母、大写下标，表示全量。 ua 小写字母、小写下标，表示交流分量。 uAua 全量 交流分量 t UA直流分量 (1-63) (1-64) (1-65) (1-66) (1-67) (1-68) (1-69) (1-70) (1-71) (1-72) (1-73) (1-74) (1-75) (1-76) (1-77) (1-78) (1-79) (1-80) (1-81) (1-82) (1-83) (1-84) (1-85) (1-86) (1-87) (1-88) 各点波形 RB +EC RC C1 C2 ui t iB t

14、iC t uC t uo t ui iC uC uo iB (1-89) (1-90) (1-91) (1-92) (1-93) (1-94) (1-95) (1-96) (1-97) 实现放大的条件 1. 晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结 反偏。 2. 正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。 3. 输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。 4. 输出回路将变化的集电极电流转化成变化的集电 极电压，经电容滤波只输出交流信号。 (1-98) (1-99) (1-100) (1-101) (1-102) (1-103) USB =5V时: 例： =50， USC =12V， RB =70k， RC =6k 当USB = -2V，2V，5V时， 晶体管的静态工作点Q位 于哪个区？ IC