半导体三极管及其应用课件

半導體三極管及其應用3.1.1半導體三極管的結構

雙極型半導體三極管的結構示意圖如圖所示。它有兩種類型:NPN型和PNP型。e-b間的PN結稱為發射結(Je)c-b間的PN結稱為集電結(Jc)

中間部分稱為基區，連上電極稱為基極，用B或b表示（Base）；

一側稱為發射區，電極稱為發射極，用E或e表示（Emitter）；

另一側稱為集電區和集電極，用C或c表示（Collector）。雙極型三極管的符號中，發射極的箭頭代表發射極電流的實際方向。半導體三極管的結構

從外表上看兩個N區,(或兩個P區)是對稱的，實際上發射區的摻雜濃度大，集電區摻雜濃度低，且集電結面積大。基區要製造得很薄，其厚度一般在幾個微米至幾十個微米。3.1.2

三極管內部的電流分配與控制

雙極型半導體三極管在工作時一定要加上適當的直流偏置電壓。

若在放大工作狀態：發射結加正向電壓，集電結加反向電壓，如圖所示。

現以

NPN型三極管的放大狀態為例，來說明三極管內部的電流關係。NPNRCRbVCCVBB+_IBICIEVo電流分配與控制

在發射結正偏，集電結反偏條件下，三極管中載流子的運動：(1)發射區向基區注入電子：在VBB作用下，發射區向基區注入電子形成IEN，基區空穴向發射區擴散形成IEP。IEN>>IEP方向相同VBBVCC電流分配與控制(2)電子在基區複合和擴散由發射區注入基區的電子繼續向集電結擴散，擴散過程中少部分電子與基區空穴複合形成電流IBN。由於基區薄且濃度低，所以IBN較小。(3)集電結收集電子由於集電結反偏，所以基區中擴散到集電結邊緣的電子在電場作用下漂移過集電結，到達集電區，形成電流ICN。VBBVCC電流分配與控制(4)集電極的反向電流集電結收集到的電子包括兩部分： 發射區擴散到基區的電子——ICN

基區的少數載流子——ICBOVBBVCC電流分配與控制（動畫2-1）電流分配與控制

IE=IEN+IEP

且有IEN>>IEP

IEN=ICN+IBN

且有IEN>>IBN

，ICN>>IBN

IC=ICN+ICBO

IB=IEP+IBN－ICBOIE=IC+IBVBBVCC3.1.3三極管各電極的電流關係(1)三種組態

雙極型三極管有三個電極，其中兩個可以作為輸入,兩個可以作為輸出，這樣必然有一個電極是公共電極。三種接法也稱三種組態，見下圖

共集電極接法，集電極作為公共電極，用CC表示;

共基極接法，基極作為公共電極，用CB表示。共發射極接法，發射極作為公共電極，用CE表示；(2)三極管的電流放大係數

對於集電極電流IC和發射極電流IE之間的關係可以用係數來說明，定義:

稱為共基極直流電流放大係數。它表示最後達到集電極的電子電流ICN與總發射極電流IE的比值。ICN與IE相比，因ICN中沒有IEP和IBN，所以的值小於1,但接近1，一般為0.98~0.999。由此可得:IC=ICN+ICBO=IE+ICBO=IC+IB+ICBO電流放大係數在忽略ICBO情況下，IC

、IE

和IB之間的關係可近似表示為：式中：稱為共發射極接法直流電流放大倍數。3.1.4三極管的共射極特性曲線

輸入特性曲線——iB=f(vBE)

vCE=const

輸出特性曲線——

iC=f(vCE)

iB=const共發射極接法三極管的特性曲線：這兩條曲線是共發射極接法的特性曲線。iB是輸入電流，vBE是輸入電壓，加在B、E兩電極之間。iC是輸出電流，vCE是輸出電壓，從C、E兩電極取出。RCRbVccBBV+_VoiBiCiE+_vBE+_vCEbce信號表示信號表示（對IC

、VBE

、VCE

等意義相同）：IB

表示直流量

Ib

表示交流有效值Ib

表示複數量

iB

表示交直流混合量

ib

表示交流變化量

IB

表示直流變化量

iB

表示iB的變化量1.輸入特性曲線VCE一定時，iB與vBE之間的變化關係：由於受集電結電壓的影響，輸入特性與一個單獨的PN結的伏安特性曲線有所不同。

在討論輸入特性曲線時，設vCE=const(常數)。(1)VCE=0時：b、e間加正向電壓，JC和JE都正偏，JC沒有吸引電子的能力。所以其特性相當於兩個二極管並聯PN結的特性。

VCE=0V：兩個PN結並聯輸入特性曲線(2)VCE>1V時，b、e間加正向電壓，這時JE正偏，JC反偏。發射區注入到基區的載流子絕大部分被JC收集，只有小部分與基區多子形成電流IB。所以在相同的VBE下，IB要比VCE=0V時小。

VCE>1V：iB比VCE=0V時小(3)VCE介於0~1V之間時，JC反偏不夠，吸引電子的能力不夠強。隨著VCE的增加，吸引電子的能力逐漸增強，iB逐漸減小，曲線向右移動。

0<VCE<1V:VCE

iB

2.輸出特性曲線表示IB一定時，iC與vCE之間的變化關係。放大區飽和區截止區0uA100uA80uA60uA40uA20uAICBOvCEic64224681012VCE=VBE0(1)放大區JE正偏，JC反偏，對應一個IB，iC基本不隨vCE增大，IC=

IB

。處於放大區的三極管相當於一個電流控制電流源。截止區：對應IB0的區域，JC和JE都反偏，IB=IC=0輸出特性曲線(3)飽和區 對應於vCE<vBE的區域，集電結處於正偏，吸引電子的能力較弱。隨著vCE增加，集電結吸引電子能力增強，iC增大。JC和JE都正偏，VCES約等於0.3V，IC<

IB飽和時c、e間電壓記為VCES，深度飽和時VCES約等於0.3V。飽和時的三極管c、e間相當於一個壓控電阻。放大區飽和區截止區0uA100uA80uA60uA40uA20uAICBOvCEic64224681012VCE=VBE0輸出特性曲線總結飽和區——iC受vCE顯著控制的區域，該區域內vCE的數值較小，一般vCE＜0.7

V(矽管)。此時

發射結正偏，集電結正偏或反偏電壓很小。截止區——iC接近零的區域，相當iB=0的曲線的下方。此時，發射結反偏，集電結反偏。放大區——iC平行於vCE軸的區域，曲線基本平行等距。此時，發射結正偏，集電結反偏，電壓大於0.7

V左右(矽管)。動畫2-2三極管工作情況總結三極管處於放大狀態時，三個極上的電流關係： 電位關係：3.溫度對三極管特性的影響溫度升高使： （1）輸入特性曲線左移 （2）ICBO增大，輸出特性曲線上移 （3）

增大2.1.5半導體三極管的參數半導體三極管的參數分為三大類:

直流參數交流參數極限參數1.直流參數

①直流電流放大係數

a.共基極直流電流放大係數

=IC/IE=IB/

1+

IB=/

1+

三極管的直流參數

在放大區基本不變。在共發射極輸出特性曲線上，通過垂直於X軸的直線(vCE=const)來求取IC/IB

，如下左圖所示。在IC較小時和IC較大時，會有所減小，這一關係見下右圖。b.共射極直流電流放大係數：

=（IC－ICEO）/IB≈IC/IB

vCE=const三極管的直流參數b.集電極發射極間的反向飽和電流ICEO

ICEO和ICBO之間的關係：

ICEO=（1+）ICBO相當於基極開路時，集電極和發射極間的反向飽和電流，即輸出特性曲線IB=0時曲線所對應的Y座標的數值,如圖所示。②極間反向電流a.集電極基極間反向飽和電流ICBO

ICBO的下標CB代表集電極和基極，O是Open的字頭，代表第三個電極E開路。它相當於集電結的反向飽和電流。

三極管的交流參數2.交流參數①交流電流放大係數

a.共發射極交流電流放大係數

=

IC/

IB

vCE=const在放大區

值基本不變，可在共射接法輸出特性曲線上通過垂直於X軸的直線求取

IC/

IB。或在圖上通過求某一點的斜率得到

。具體方法如圖所示。

三極管的交流參數

b.共基極交流電流放大係數α=

IC/

IE

VCB=const

當ICBO和ICEO很小時，≈

、≈

，可以不加區分。

②特徵頻率fT

三極管的

值不僅與工作電流有關，而且與工作頻率有關。由於結電容的影響，當信號頻率增加時，三極管的

將會下降。當

下降到1時所對應的頻率稱為特徵頻率，用fT表示。三極管的極限參數

如圖所示，當集電極電流增加時，

就要下降，當

值下降到線性放大區

值的70～30％時，所對應的集電極電流稱為集電極最大允許電流ICM。至於

值下降多少，不同型號的三極管，不同的廠家的規定有所差別。可見，當IC＞ICM時，並不表示三極管會損壞。

(3)極限參數①集電極最大允許電流ICM三極管的極限參數②集電極最大允許功率損耗PCM

集電極電流通過集電結時所產生的功耗，

PCM=ICVCB≈ICVCE，因發射結正偏，呈低阻，所以功耗主要集中在集電結上。在計算時往往用VCE取代VCB。三極管的極限參數③反向擊穿電壓:反向擊穿電壓表示三極管電極間承受反向電壓的能力，其測試時的原理電路如圖所示。BR代表擊穿之意，是Breakdown的字頭。幾個擊穿電壓在大小上有如下關係：

V(BR)CBO≈V(BR)CES＞V(BR)CER＞V(BR)CEO＞V(BR)EBO三極管的極限參數

a.V(BR)CBO——發射極開路時的集電結擊穿電壓。下標

CB代表集電極和基極，O代表第三個電極E開路。b.V(BR)EBO——集電極開路時發射結的擊穿電壓。c.V(BR)CEO——基極開路時集電極和發射極間的擊穿電壓。對於V(BR)CER表示BE間接有電阻，V(BR)CES表示BE間是短路的。三極管的安全工作區由PCM、ICM和V(BR)CEO在輸出特性曲線上可以確定過損耗區、過電流區和擊穿區，見下圖。三極管的參數參

數型

號

PCMmWICMmAVR

CBOVVR

CEO

VVR

EBO

VIC

BO

μAf

T

MHz3AX31D1251252012≤6*≥83BX31C1251254024≤6*≥83CG101C10030450.11003DG123C5005040300.353DD101D5A5A3002504≤2mA3DK100B100302515≤0.13003DKG23250W30A4003258注：*為f

3.1.6三極管的型號國家標準對半導體三極管的命名如下:3

D

G

110B

第二位：A鍺PNP管、B鍺NPN管、

C矽PNP管、D矽NPN管

第三位：X低頻小功率管、D低頻大功率管、

G高頻小功率管、A高頻大功率管、K開關管用字母表示材料用字母表示器件的種類用數字表示同種器件型號的序號用字母表示同一型號中的不同規格三極管3.1.7三極管應用Vi=5V時，IB=(5-0.7)/10K=0.43mAICS=10V/5K=2mA<IB=22mA三極管飽和，VO=0V;Vi=0V時，三極管截止,VO=10V。5V10VttViVOce10K5K10Vb+_+_ViVO例如：三極管用作可控開關(

=50)例3.1.1：判斷三極管的工作狀態

測量得到三極管三個電極對地電位如圖所示，試判斷三極管的工作狀態。

放大截止飽和例3.1.2：判斷三極管的工作狀態用數字電壓表測得VB=4.5V、VE=3.8V、VC=8V，試判斷三極管的工作狀態，設β=100，求IE和VCE。作業3.1.13.1.23.3.2 §3.2基本共射極放大電路電路分析

基本共射放大電路

放大原理

性能指標

放大電路的圖解分析法

直流通路與交流通路

靜態分析

動態分析

放大電路的小信號模型分析法

微變等效電路

指標計算

基本放大電路的三種組態3.2.1基本共射放大電路1.放大電路概念：基本放大電路一般是指由一個三極管與相應元件組成的三種基本組態放大電路。a.放大電路主要用於放大微弱信號，輸出電壓或電流在幅度上得到了放大，輸出信號的能量得到了加強。b.輸出信號的能量實際上是由直流電源提供的，經過三極管的控制，使之轉換成信號能量，提供給負載。2.基本共射放大電路電路組成:(1)三極管T;(3)RC：將iC的變化轉換為vo的變化，一般幾K~幾十K。

VCE=VCC-ICRCRC，VCC同屬集電極回路。(2)VCC：為JC提供反偏電壓，一般幾

~幾十伏;(4)VBB：為發射結提供正偏。ceRbRCVCCb+_+_VBBCb2++TvivoCb1基本共射放大電路(5)Rb：一般為幾十K~幾千K，

Rb,Vbb屬基極回路一般，矽管VBE=0.7V

鍺管VBE=0.2V當VBB>>VBE時：ceRbRCVCCb+_+_VBBCb2++TvivoCb1基本共射放大電路(7)vi：輸入信號(8)vo：輸出信號

公共地或共同端，電路中每一點的電位實際上都是該點與公共端之間的電位差。圖中各電壓的極性是參考極性，電流的參考方向如圖所示。(6)Cb1，Cb2：耦合電容或隔直電容，其作用是通交流隔直流。ceRbRCVCCb+_+_VBBCb2++TvivoCb1基本共射放大電路RL:負載電阻ceRbRCVCCb+_+_VBBCb2++TvivoCb1RLT++vivoRLTCb1VCCCb2+_+_RbRC3.共射電路放大原理++vivoCb1VCCCb2+_+_RbRC12V300K4K=40vi變化——

iB變化————

iC變化——————

vCE變化——vo變化Cb1iC=iBvCE=VCC-iCRC4.放大電路的主要技術指標(1)放大倍數(2)輸入電阻Ri(3)輸出電阻Ro(4)通頻帶(1)放大倍數

放大電路的輸出信號的電壓和電流幅度得到了放大，所以輸出功率也會有所放大。對放大電路而言有:

通常它們都是按正弦量定義的。放大倍數定義式中各有關量如圖所示。電壓放大倍數：電流放大倍數：功率放大倍數：(2)輸入電阻

Ri

輸入電阻是表明放大電路從信號源吸取電流大小的參數。Ri大，放大電路從信號源吸取的電流小，反之則大。

Ri的定義:(3)輸出電阻Ro(a)從假想的求Ro(b)從負載特性曲線求Ro輸出電阻是表明放大電路帶負載的能力，Ro大表明放大電路帶負載的能力差，反之則強。Ro的定義:則：Ro=

Vo/

Io=(V'o―Vo)/Io

=(V'o―Vo)RL/Vo=[(V'o/Vo)―1]RL輸出電阻Ro注意：放大倍數、輸入電阻、輸出電阻通常都是在正弦信號下的交流參數，只有在放大電路處於放大狀態且輸出不失真的條件下才有意義。(4)通頻帶

放大電路的增益A(f)是頻率的函數。在低頻段和高頻段放大倍數都要下降。當A(f)下降到中頻電壓放大倍數A0的1/時，即:相應的頻率:fL稱為下限頻率fH稱為上限頻率問題問題1：放大電路的輸出電阻小，對放大電路輸出電壓的穩定性是否有利？問題2：有一個放大電路的輸入信號的頻率成分為

100Hz~10kHz，那麼放大電路的通頻帶應如何選擇？

如果放大電路的通頻帶比輸入信號的頻帶窄，那麼輸出信號將發生什麼變化？通知1.答疑時間：週一下午3：00~4：40

週五下午3：00~4：40

答疑地點：01518以班為單位下週一下午到實驗室領取實驗元器件，每套5元3.2.2

放大電路的圖解分析法直流通路與交流通路靜態分析近似估算法圖解分析電路參數變化對Q點的影響動態分析截止失真飽和失真交流負載線最大不失真輸出輸出功率和功率三角形1.直流通路與交流通路靜態：只考慮直流信號，即vi=0，各點電位不變（直流工作狀態）。直流通路：電路中無變化量，電容相當於開路，電感相當於短路交流通路：電路中電容短路，電感開路，直流 電源對公共端短路

放大電路建立正確的靜態，是保證動態工作的前提。分析放大電路必須要正確地區分靜態和動態，正確地區分直流通道和交流通道。動態：只考慮交流信號，即vi不為0，各點電位變化（交流工作狀態）。直流通路TRRVb1b2bCCCCC++vovi電容Cb1和Cb2斷開TRRVbCCC直流通路

即能通過直流的通道。從C、B、E向外看，有直流負載電阻，Rc

、Rb

。交流通路TRRVvvb1b2bCCCCCio++vovi直流電源和耦合電容對交流相當於短路TRRbC+_+_vovi若直流電源內阻為零，交流電流流過直流電源時，沒有壓降。設C1、C2足夠大，對信號而言，其上的交流壓降近似為零。在交流通道中，可將直流電源和耦合電容短路。

交流通路：能通過交流的電路通道。從C、B、E向外看，有等效的交流負載電阻，Rc//RL和偏置電阻Rb

。2.靜態分析(1)靜態工作點的近似估算法已知矽管導通時VBE≈0.7V，鍺管VBE≈0.2V以及=40，根據直流通路則有：Q:（40uA，1.6mA，5.6V）RRbVCCC12V300K4K=40固定偏流電路RbRCvoviCb1Cb2VCC++Re0.5K330K4K15V=50例3.2.1：電路及參數如圖，求Q點值直流通路RbRCVCC330K4K15V=50Re0.5K例3.2.1直流通路RbRCVCC330K4K15V=50Re0.5K例3.2.2：電路及參數如圖，求Q點值固定偏壓電路，射極偏置電路（動畫3-5）Rb1RCvoviCb1Cb2VCC++Re0.5K68K4K15VRb212K=40直流通路Rb1RCVCCRe0.5K68K4K15VRb212K=40例3.2.2Rb1RCRe0.5K68K4KRb212K15VVCC15VVCC直流通路Rb1RCVCCRe0.5K68K4K15VRb212K=40例3.2.268KRb212K15VVCCRb2.25V10.2KRb1VBB

例3.2.2RCRe0.5K4K2.25VVBB15V10.2KRbVCC(2)靜態工作點的圖解分析I求VBE、IB的方法同二極體圖解分析輸入特性VBE=VBB-IBRb輸出特性VCE=VCC-ICRCb、e回路c、e回路(a)畫直流通路(b)把基極回路和集電極回路電路分為線性和非線性兩部分如圖IB=40uA、RC=4K、VCC=12V圖解分析vCE(v)iC(mA)32124680101220uA40uA60uA80uAIB=100uA(c)作非線性部分的伏安特性曲線=40uA(d)作線性部分的伏安特性曲線—直流負載線

VCE=12-4IC(VCC=12V,RC=4K)

用兩點法做直線M(12V,0)，N(0,3mA)MN(e)直線MN與IB=40uA曲線的交點(5.6V,1.6mA)

就是靜態工作點Q（5.6V，1.6mA）Q直流負載線IB=40uA、RC=4K、VCC=12V討論：電路參數變化對Q點的影響MNQRb改變：

Q點沿MN向下移動Q’RRbVCCC12V300K4K=40固定偏流電路電路參數變化對Q點的影響MNQRC改變：Q’RRbVCCC12V300K4K=40固定偏流電路電路參數變化對Q點的影響MNQVCC改變：Q’RRVIBVBBbCCCV+_+_CEBEVICiC(mA)32124680101220uA40uA60uA80uA100uA040vivoiB(uA)6020vi=0.02sint(V)vBE(V)vCE(V)2.動態分析vi=0.02sint(V)ib=20sint(uA)iB=20uA~60uARRVb1b2bCCCCC++voviβ=40iC=

iB=0.8~2.4(mA)

vCE=8.8V~2.4Vvo=vce=-3.2sintRRVb1b2bCCCCC++voviβ=404K動態分析（動畫）截止失真截止失真：由於放大電路的工作點達到了三極管的截止區而引起的非線性失真。對於NPN管，輸出電壓表現為頂部失真。截止失真（動畫）飽和失真飽和失真：由於放大電路的工作點達到了三極管的飽和區而引起的非線性失真。對於NPN管，輸出電壓表現為底部失真。注意：對於PNP管，由於是負電源供電，失真的表現形式，與NPN管正好相反。飽和失真（動畫）TRRbC+_+_voviRL交流通路交流負載線TRRVvvb1b2bCCCCCio+++vo-viRLRL’=RC//RL交流負載線交流負載線確定方法：通過輸出特性曲線上的Q點做一條直線，其斜率為-1/R'L

。R‘L=RL∥Rc

是交流負載電阻。c.交流負載線和直流負載線相交與

Q點。

b.交流負載線是有交流輸入信號時

Q點的運動軌跡。最大不失真輸出放大電路要想獲得大的不失真輸出幅度，需要：1.工作點Q要設置在輸出特性曲線放大區的中間部位；2.要有合適的交流負載線。Q位於交流負載線中間時，Vom≈ICQ×RL’交流動態範圍（動畫）

要想PO大，就要使功率三角形的面積大，即必須使Vom

和Iom

都要大。放大電路向電阻性負載提供的輸出功率：

在輸出特性曲線上，正好是三角形

ABQ的面積，這一三角形稱為功率三角形。輸出功率和功率三角形作業3.2.13.2.23.3.43.3.63.2.3放大電路的小信號模型分析法圖解法的適用範圍：信號頻率低、幅度較大的情況。

如果電路中輸入信號很小，可把三極管特性曲線在小範圍內用直線代替，從而把放大電路當作線性電路處理——微變等效電路。

1.三極管可以用一個模型來代替。

2.對於低頻模型可以不考慮結電容的影響。

3.小信號意味著三極管線上性條件下工作，微變也具有線性同樣的含義。1.h參數等效電路如果I1和V2是獨立源：I1I2+—雙端口網路+—V2V1h參數等效電路I1I2V1V2雙端口網路1222根據公式雙端口網路可等效為下圖所示電路。2.三極管共射h參數等效電路共射接法等效的雙端口網路：輸入特性運算式：vBE=f1(iB,vCE)輸出特性運算式：iC=f2(iB,vCE)+_+_三極管共射h參數等效電路求全微分：c+_+-參數的物理含義ebcb’rerb’erbb’rb’crcVCEQ時iB

對vBE的影響，是三極管在Q點附近b與e之間的動態電阻，用rbe表示。rbe的組成：rbe=rbb’+rb’ere

很小，忽略rbb’

：基區體電阻rb‘e：發射結正偏電阻參數的物理含義IBQ附近vCE

對vBE的影響：vCE>1V後，h12<10-2VCEQ附近iB

對iC的影響，即

參數的物理含義IBQ處vCE

對iC的影響，是IBQ這條曲線在Q點的導數通常用rce表示h22：一般

rce>105

三極管共射簡化h參數等效電路忽略h12和h22影響的簡化參數等效電路c3.2.3基本共射電路分析計算放大電路分析步驟：畫直流通路，計算靜態工作點Q計算rbe畫交流通路畫微變等效電路計算電壓放大倍數Av計算輸入電阻Ri計算輸出電阻Ro1.計算電壓放大倍數Avvovivovibce2.計算輸入電阻RiRi3.計算輸出電阻Ro方法一：Ro計算輸出電阻Ro方法二：把輸入信號源短路（Vs=0）但保留信號源內阻，在輸出端加信號Vo，求此時的Io，則：如圖，如果Vs＝0，則Ib=0，所以

Ib=0Ro例3.2.3：求Av，Ri，Ro電路及參數如圖，rbb’=100

，求Av，Ri，Ro=50vivo解：靜態工作點（40uA，2mA，6V)=100+51

26/2=0.763K例3.2.3=-7.62vivo例3.2.3=330K//26.263K=24.3KRiRo例3.2.4：電路及參數如圖，=40，

rbb’=100

，

(1)計算靜態工作點

(2)求Av，Ri，Ro解：(1)畫直流通路求靜態工作點vivo射極偏置電路穩定工作點（動畫）例3.2.4：直流通路例3.2.4：RbVBB例3.2.4：VBBRb例3.2.4：(2)畫微變等效電路，求Av，Ri，RoRiRo=RC=4KRo作業3.4.13.4.43.4.5§3.3基本放大電路的三種組態組態一：共射電路Ri=Rb//rbeRo=Rcvovivovibce組態二：共集電極電路共集電極組態基本放大電路如圖所示。(1)直流分析IB=(VBB－VBE)/[Rb+(1+

)Re]IC=

IBVCE=VCC－IERe=VCC－ICReRb=Rb1//Rb2直流通路交流通路交流通路：(2)交流分析微變等效電路如圖交流通路：放大倍數和輸入電阻①中頻電壓放大倍數

比較CE和CC組態放大電路的電壓放大倍數公式，它們的分子都是

乘以輸出電極對地的交流等效負載電阻，分母都是三極管基極對地的交流輸入電阻。②輸入電阻

Ri=Rb1//Rb2//[rbe+(1+

)R'L)]

R'L=RL//

Re輸出電阻③輸出電阻共集電極電路（動畫3-6）

將輸入信號短路，負載開路，加，信號源短路，內阻保留。組態三：共基極放大電路共基組態放大電路如圖交流、直流通路交流通路：微變等效電路共基極組態基本放大電路的微變等效電路Ie性能指標③輸出電阻

Ro≈RC①電壓放大倍數②輸入電阻三種組態電路比較共射電路：電壓和電流放大倍數均大，輸入輸出電壓相位相反，輸出輸出電阻適中。常用於電壓放大。共集電路：電壓放大倍數是小於且接近於1的正數，具有電壓跟隨特點，輸入電阻大，輸出電阻小。常作為電路的輸入和輸出級。共基電路：放大倍數同共射電路，輸入電阻小，頻率特性好。常用作寬頻放大器。作業3.5.33.5.43.6.23.6.5§3.4基本放大電路的頻率回應頻率失真：幅度失真和相位失真(p20-21圖1.2.9)相位頻率特性:幅度頻率特性:

幅頻特性是描繪輸入信號幅度固定，輸出信號的幅度隨頻率變化而變化的規律。即∣∣=∣∣=

相頻特性是描繪輸出信號與輸入信號之間相位差隨頻率變化而變化的規律。即3.4.1RC電路的頻率回應1.RC低通濾波電路其中，

是角頻率

=RC(1)分析RC低通濾波電路頻率回應幅頻特性相頻特性RC低通濾波電路頻率回應當f<<fH時當f=fH時當f>>fH時+5.7°0.1fHfH10fH0-20-40-45-900ff-20dB/十倍頻-3

0.1fHfH10fHRC低通濾波電路頻率回應(2)波特圖幅頻特性相頻特性-3dB-5.7°-5.7°幅頻特性的X軸採用指數座標，Y軸採用對數座標,fH稱為上限截止頻率。當

f>>fH

時，幅頻特性將以十倍頻20dB的斜率下降，或寫成-20dB/dec。在

f=fH處的誤差最大，有－3dB。當f=fH

時，相頻特性將滯後45°，並具有-45

/dec的斜率。在0.1fH

和10fH

處與實際的相頻特性有最大的誤差，其值分別為+5.7°和－5.7°。

這種折線化畫出的頻率特性曲線稱為波特圖，是分析放大電路頻率回應的重要手段。2.RC高通濾波電路(1)分析RC高通濾波電路頻率回應當f=fL時當f>>fL時當f<<fL時RC高通濾波電路頻率回應(2)波特圖φ幅頻特性相頻特性3.4.2三極管的高頻等效模型ebcrerb’erbb’rb’crc三極管結構：b’Cb’eCb’cCb’c:2~10pF(Cμ)幾十到幾百pF(Cπ)三極管的高頻等效模型

這一模型中用代替，這是因為β本身就與頻率有關，而gm與頻率無關。推導如下:三極管的高頻等效模型忽略rce和rb‘c對電路的影響的簡化等效模型：三極管的頻率參數fβ和fT三極管的頻率參數fβ和fT共射極截止頻率與RC低通濾波電路的頻響運算式相同三極管的頻率參數fβ和fTfT：頻率增大使|

|下降到0dB（|

|=1）時的 頻率，稱為特徵頻率。00三極管的頻率參數fβ和fT當β=1時對應的頻率稱為特徵頻率fT，且有fT≈β0f

當20lgβ下降3dB時,頻率f

稱為共發射極接法的截止頻率高頻等效模型的單向化

在簡化混合π型模型中，因存在Cb’c

，對求解不便，可通過單向化處理加以變換。密勒定理I+Vi-+Vo-KK+Vi-+Vo-II12密勒定理I+Vi-+Vo-KK+Vi-+Vo-II12高頻等效模型的單向化

可以用輸入側的C

’和輸出側的C

’’兩個電容去分別代替Cb’c

，但要求變換前後應保證相關電流不變，如圖所示。高頻等效模型的單向化利用米勒定理，高頻等效模型的單向化由於C

’’<<C

’,所以可忽略Cμ’’對電路的影響。圖中C'=Cb'e+C'。3.4.2基本共射電路的頻率回應

對於圖示的共發射極接法的基本放大電路，分析其頻率回應，需畫出放大電路從低頻到高頻的全頻段小信號模型。

然後分低、中、高三個頻段加以研究。1.中頻段中頻時:C1、C2、Ce容抗較小，可視為短路；Cπ’容抗較大，可視為開路。等效電路如圖。Rb’=Rb1//Rb2Ri=Rb‘//rbe

Ro=Rc2.高頻段等效電路顯然這是一個RC低通環節

將全頻段小信號模型中的C1、C2和Ce短路，即可獲得高頻段小信號模型微變等效電路，如圖所示。高頻段Rs’Vs’V’R’高頻段V’R’高頻段上限截止頻率高頻段頻響波特圖

其頻率特性曲線與RC低通電路相似。只不過其幅頻特性在Y軸方向上上移了20lgAvsM(dB)。-180o-225o-270o

相頻特性則在Y軸方向上向下移180

，以反映單級放大電路倒相的關係。3.低頻段等效電路

低頻段的微變等效電路如圖所示，C1、C2和Ce被保留，C'

被忽略。顯然，該電路有三個RC電路環節。當Re>>1/

Ce時，在射極電路中，可忽略Re，只剩下Ce低頻段當R‘b較大，可忽略Rb的影響。將Ce歸算到基極回路後與C1串聯，