低频电子线路第2章...ppt

1、概述，三极管结构和电路符号，发射极E，基极B，集电极C，发射极E，基极B，集电极C，发射极结，集电极结，三极管三种工作模式，发射极结正向偏置，集电极结反向偏置。放大模式：发射极结正偏置，集电极结正偏置。饱和模式：发射极结反向偏置，集电极结反向偏置。截止模式：注意：三极管具有正控制功能，除了满足内部结构特性外，还必须满足放大模式的外部工作条件。三极管内部结构特点，1)发射极高度掺杂(相对于基区而言)，2)基区很薄，3)集电极结面积大，2.1晶体三极管工作原理，2.1.1内部载流子传输过程，IEN、IEP、iCN1、ICBO、IE、集成电路，集成电路=iCN1ICBO、IB、iCN2、ICP、IC

2、BO=iCN2ICP，发射极发射效率，共基极电流传输系数，基极传输效率，发射极结正向偏置：保证发射极区向基区发射多个光子。发射极掺杂浓度基极掺杂浓度：减少从基极发射到发射极的光子数，提高发射效率。基极区的作用：将发射到基极区的子从发射极结传输到集电极结边界。基极区非常薄：它可以减少多光子传输过程中基极区中的复合机会，并确保大多数载流子扩散到集电极结边界。集电极结反向偏置，集电极结面积大于发射极结：确保扩散到集电极结边界的所有载流子漂移到集电极区，形成受控集电极电流。三极管特性具有正控制效果，即三极管输出的集电极电流集成电路主要由正向发射极结电压VBE控制，并且近似独立于反向集电极结电压VCB。

3、注：NPN型管和PNP型管具有相似的工作原理，但由于它们形成的电流的不同载流子特性，每个极的电流方向是相反的，施加到每个极的电压极性是相反的。观察输入信号在哪个电极上，输出信号来自哪个电极，除此之外其他电极都是组态形式。2.1.2电流转移方程，三极管的三种连接模式，三种配置，(共发射极)，(共基极)，(共集电极)，共基极DC电流转移方程，DC电流转移系数：DC电流转移方程：共发射极DC电流转移方程，DC电流转移方程：其中：共发射极电流放大系数，穿透电流：基极开路时集电极电流(IB=0)，如果忽略ICBO:ICEO物理意义：ICEO指基极开路时集电极到发射极的电流。因为IB=0，所以IEp (I

4、En- ICn1)=IE-ICn1=ICBO。因此，IB中的受控元件，共集电极DC电流转移方程，DC电流转移方程：三极管的正向受控作用遵循指数函数关系：2.2晶体三极管模型，2.2.1数学模型(指数模型)，IS指从发射极结反向饱和电流IEBS转换到集电极的电流值，这不同于二极管反向饱和电流IS。公式中，VBE(on)为发射极结的导通电压，一般取为：2.2.2三极管的共发射等效电路模型。三极管参数的温度特性每升高1摄氏度增加0.5% 1%，即每升高1摄氏度，VBE(on)降低(22.5)毫伏，即每升高10摄氏度，ICBO加倍，即饱和模式(e结正偏置，C结正偏置)，-，-，结论：三极管失去其正控制

5、效果。如果忽略饱和压降，三极管的输出近似短路。当三极管工作在饱和模式时，开关闭合。对于硅管，vbe (sat) vbe (on)=0.7 v，vbc (sat) vbc (on)=0.4 v，截止模式(e结反向偏置，c结反向偏置)，如果忽略反向饱和电流，晶体管ib 0，ic 0。当三极管工作在截止模式时，开关关闭。截止模式DC简化电路模型，放大电路小信号动作，在静态工作点附近的小范围内，特性曲线的非线性可以忽略，近似用直线代替，从而得到线性化电路模型，即小信号(或微变化)电路模型。晶体三极管小信号，混合电路模型推导，混合小信号电路模型，如果忽略rbc影响，整理后可以得到混合电路模型。当电路工作

6、在低频时，结电容的影响可以忽略，所以低频混合电路模型简化为：小信号电路参数，rbb值小，约几十欧姆，这是经常被忽略的。rbe三极管的输入电阻，大约在几千欧姆的数量级。跨导gm代表具有正控制效应的三极管的增量电导(晶体管的跨导), rce三极管的输出电阻相对较大。在额定电压为0.3伏后，曲线运动可以忽略不计。因此，当vBE不变时，vCEvCB,的复合机会IB曲线向右移动。约-6V，输出特性曲线，饱和区(vBE 0.7 V，vCE 0.3 V)，特性，条件，表明基极复合的减少导致并略微增加，vBE，当考虑三极管的基极宽度调制效应时，电流ic的校正方程，基极宽度WB越小，对iC的调制效应越大，VA.

7、越小，它在一定的ICc范围内大致保持不变。如果集成电路太小，则导致iB，如果集成电路太大，则导致发射效率。考虑到上述因素，当IB相等时，输出曲线将不再以相等的间隔平行向上移动。与iC的关系：截止区(vBE 0.3 V)，特性：条件：发射极结反向偏置，集电极结反向偏置。Ic0，Ib0，严格来说，截止面积应该是iE=0，即iB=-ICBO或更小。因为iB在0-iCBO时仍然满足，所以击穿区域、特性：vCE增加到一定值，集电极结反转击穿，并且集成电路急剧增加。集电极结的反向击穿电压随着iB的增加而降低。注：当iB=0时，击穿电压为伏(溴)CEO，当ie=0时，击穿电压为伏(溴)CBO，伏(溴)CBO

8、伏(溴)CEO，iB增加，iC增加，通过集电极结的载流子增加，碰撞几率增加，雪崩击穿电压降低。当基底宽度很小时，可能会发生击穿。三极管安全工作区、最大允许集电极电流ICM(如果IC ICM引起)、反向击穿电压V(BR)CEO(如果VCE V (BR) CEO管击穿)、VCE PCM管燃烧)、PC ,T是具有电流放大效应的三极管的最高极限角频率。和，上限角频率，T，根据，和，整理出来，其中，最广泛使用和代表性的三个频率参数是特征角频率，T。一般来说，T越高，三极管的高频性能越好，放大器的上限频率越高。由于交流信号叠加在静态工作点上，且交流信号的幅值很小，因此在分析放大模式下工作的电路时，应在交流

9、分析之前进行DC分析。2.3、晶体三极管的电路分析法、图解法，利用三极管的输入输出特性曲线和由管外电路确定的负载线，通过作图的方法来求解。要求：了解三极管的特性曲线和三极管外电路元件的参数。优点：方便直接观察Q点位置是否合适，输出信号波形是否会产生失真。(1) IBQ由电路输入特性决定，并写出外部输入回路的DC负载线方程。图形DC分析步骤：在输入特性曲线上画一条DC负载线。找到相应的交点，IBQ和VBEQ。(2) ICQ和VCEQ由电路输出特性决定，并写入管外输出环路的DC负载线方程(VCEQ集成电路)。在输出特性曲线上作为直流负载线。找出特征曲线中负荷线与IB=IBQ曲线的交点，即Q点，并得

10、到ICQ和VCEQ。例如，给定电路参数和三极管输入输出特性曲线，试着找出IBQ、ICQ和VCEQ。Q，输入回路DC负载线方程VBE=VBB-IBRB，VBEQ，IBQ，输出回路DC负载线方程VCE=VCC-ICRC，IB=IBQ，Q，ICQ，VCEQ，确定静态工作点(方法同上)。画出交流负载线。分析性能。图解法直观实用。很容易看出Q点是否设置正确，波形是否失真，但它不适合分析带有电抗元件的复杂电路。同时，当输入信号太小时，映射精度降低。例如，wVbe、ib、o、ibq、icq、vceq、等效电路法(直流分析)，即使用直流路径计算静态工作点。当输入信号为零且耦合和旁路电容开路时，直流路径指的是相

11、应的电路。分析步骤：确定三极管工作模式。晶体管被相应的简化电路模型代替。分析电路直流工作点。只要VBE 0.3 V，放大模式，如果VCE 0.3 v，那么三极管工作在放大模式。例如，如果前一个例子的电路中的电阻RB变为10 k，尝试重新判断三极管的工作状态并计算VC。解决方案：假设T工作在放大模式，因为VCEQ为0.3 V，假设不成立，所以三极管工作在饱和模式。例如，已知VBE(开)=0.7 V，VCE(星期六)=0.3 V，=30。尝试判断三极管的工作状态并计算VC。解决方案：所以三极管工作在截止模式，IBQ，那么，旁路电容：减少RE对交流信号的影响，有问题：在工程上，经常选择：re越大，VBEQ越大，q点越稳定，VCEQ越小，输出的动态范围越小，VEQ=0.2VCC，或者VEQ=1 3 V，RB1，RB2太大，如果I1 IBQ不满足，经常在工程上使用：I1=(5 10)IBQ，那么VBQ是不稳定的跨导环(TL环)，n放大模式的三极管发射极结成闭环；如果每个管的发射极结面积相等，则：如果每个管的发射极结面积不同，则：其中，发射极结面积因子，跨导环路应用电路，从图：从t1环路：可知，则：假设每个管的发射极结面积相等