3-三极管及放大电路基础(1)三极管基础

1、第三章(3-1)3.1 半导体三极管半导体三极管3.2 共射极放大电路共射极放大电路3.3 图解分析法图解分析法3.4 小信号模型分析法小信号模型分析法3.5 放大电路的工作点稳定问题放大电路的工作点稳定问题3.6 共集电极电路和共基极电路共集电极电路和共基极电路3.7 放大电路的频率响应放大电路的频率响应第三章第三章 半导体三极管及其放大电路半导体三极管及其放大电路第三章(3-2) 主要内容：主要内容： 半导体三极管（半导体三极管（BJT）的结构、工作原理、）的结构、工作原理、特性曲线和主要参数特性曲线和主要参数 BJT放大电路的分析方法：放大电路的分析方法：和和 BJT放大电路的三种组态及

2、其特点放大电路的三种组态及其特点 重点：重点： BJT电压放大电路、分析方法、主要技术指电压放大电路、分析方法、主要技术指标（标（AV、Ri、Ro、BW） 难点：难点： BJT放大电路的静态、动态分析与计算放大电路的静态、动态分析与计算第三章(3-3)一、结构一、结构 三极管通常三极管通常 又称为又称为晶体管晶体管，是通过一定的工，是通过一定的工艺将两个艺将两个PN结结合在一起的器件。结结合在一起的器件。按结构分：按结构分：NPN型，型，PNP型型按功率分：按功率分：小、中、大小、中、大功率管功率管按频率分：按频率分：高频高频管、管、低频低频管管按半导体材料分：按半导体材料分：锗锗(Ge)管、

3、管、硅硅(Si)管管 c：集电极：集电极 b：基极：基极 e：发射极：发射极 b b c e c e NPNPNP第三章(3-4)第三章(3-5)常见的BJT外形如图所示图图 几种半导体三极管的外形几种半导体三极管的外形 第三章(3-6)小功率管塑封管硅铜塑封三极管图图 几种半导体三极管的外形几种半导体三极管的外形第三章(3-7)NPN集电极 c b集电结发射结集电区基区发射区发射极 eebc(a)bPNPcbeebc(b)ceb图 晶体三极管的结构示意图和符号 发射区 基区 集电区 发射结 集电结发射极 e 基极 b集电极c第三章(3-8)第三章(3-9)要使三极管正常工作，要加上合适的要使

4、三极管正常工作，要加上合适的外加电压，称为外加电压，称为。 以以NPN管为例，为使发射区发射电子，管为例，为使发射区发射电子，集电区收集电子，必须具备的条件是：集电区收集电子，必须具备的条件是：发射结上加上正向电压发射结上加上正向电压（正向偏置）正向偏置） 0VVBE IIC C，U UCECE 0.3V0.3V (3) (3) 截止区截止区 U UBEBE 死区电压，死区电压， I IB B=0 =0 ， I IC C=I=ICEO CEO 0 0 第三章(3-17)第三章(3-18) 三极管的参数是用来表征其性能和适用范围的三极管的参数是用来表征其性能和适用范围的,也是评价三极管质量以及选

5、择三极管的依据。常也是评价三极管质量以及选择三极管的依据。常用的主要参数有用的主要参数有: 1）电流放大系数）电流放大系数 2）反向饱和电流）反向饱和电流 ICBO 3）穿透电流）穿透电流 ICEO 4）集电极最大允许电流）集电极最大允许电流 ICM 5）集电极）集电极发射极间的击穿电压发射极间的击穿电压 U(BR)CEO 6) 集电极最大耗散功率集电极最大耗散功率 PCM第三章(3-19) 1.共发射极直流电流放大系数共发射极直流电流放大系数 和交流电流和交流电流放大系数放大系数 和和分别由式分别由式(4.1.11a)、(4.1.13)定义，其定义，其数值可以从输出特性曲线上求出。数值可以从

6、输出特性曲线上求出。 2. 共基极直流电流放大系数共基极直流电流放大系数 和交流电流和交流电流放大系数放大系数 由式由式(4.1.12a)定义，而定义，而 定义为，定义为，uCB为为常数时，集电极电流变化量常数时，集电极电流变化量IC与发射极电流变与发射极电流变化量化量IE之比，即之比，即CBCuEii常数(4.1.14)第三章(3-20) 由于由于ICBO、ICEO都很小，在数值上都很小，在数值上 , 。所以在以后的计算中，。所以在以后的计算中，不再加以区分。不再加以区分。 应当指出，应当指出，值与测量条件有关。一般来值与测量条件有关。一般来说，在说，在 iC 很大或很小时，很大或很小时，值

7、较小。只有值较小。只有在在 iC 不大、不小的中间值范围内，不大、不小的中间值范围内，值才值才比较大，且基本不随比较大，且基本不随 iC 而变化。因此，在而变化。因此，在查手册时应注意查手册时应注意值的测试条件。尤其是值的测试条件。尤其是大功率管更应强调这一点。大功率管更应强调这一点。第三章(3-21) 1. ICBO ICBO指发射极开路时，集电极指发射极开路时，集电极基极间基极间的反向电流，称为集电极反向饱和电流。的反向电流，称为集电极反向饱和电流。 2. ICEO ICEO指基极开路时，集电极指基极开路时，集电极发射极间发射极间的反向电流，称为集电极穿透电流。的反向电流，称为集电极穿透电

8、流。 3. IEBO IEBO指集电极开路时，发射极指集电极开路时，发射极基极基极间的反向电流。间的反向电流。IICBOCEO)1 (第三章(3-22) U(BR)CBO指发射极开路时，集电极指发射极开路时，集电极基极间的反向击穿电压。基极间的反向击穿电压。 U(BR)CEO指基极开路时，集电极指基极开路时，集电极发发射 极 间 的 反 向 击 穿 电 压 。射 极 间 的 反 向 击 穿 电 压 。U(BR)CEOICM时，虽然管子不致于损坏，时，虽然管子不致于损坏，但但值已经明显减小。因此，晶体管线性值已经明显减小。因此，晶体管线性运用时，运用时， iC不应超过不应超过ICM 。第三章(3

9、-24) 集电极最大耗散功率是指三极管正常集电极最大耗散功率是指三极管正常工作时最大允许消耗的功率。工作时最大允许消耗的功率。 晶体管工作在放大状态时，晶体管工作在放大状态时，c结承受着较高结承受着较高的反向电压，同时流过较大的电流。因此，在的反向电压，同时流过较大的电流。因此，在c结上要消耗一定的功率，从而导致结上要消耗一定的功率，从而导致c结发热，结结发热，结温升高。当结温过高时，管子的性能下降，甚至温升高。当结温过高时，管子的性能下降，甚至会烧坏管子，因此需要规定一个功耗限额。会烧坏管子，因此需要规定一个功耗限额。 PCM与管芯的材料、大小、散热条件及环境与管芯的材料、大小、散热条件及环

10、境温度等因素有关。一个管子的温度等因素有关。一个管子的PCM如已确定，如已确定，则由则由PCM =iCuCE可知，可知， PCM在输出特性上为一在输出特性上为一条条IC与与UCE乘积为定值乘积为定值PCM的双曲线，称为集电的双曲线，称为集电极功耗曲线，极功耗曲线，第三章(3-25)uCE工iC0安ICMU(BR)CEOPCM极限损极限损耗线耗线PCM =iCuCE第三章(3-26)小练习：根据参数选择管子小练习：根据参数选择管子应选用=100，ICEO=10A的管子。因的管子。因为为值适中，值适中， ICEO小，温度稳定性好。小，温度稳定性好。有两只晶体管，一只的有两只晶体管，一只的=200，

11、ICEO=200A；另一只的；另一只的=100，ICEO=10A，其他参数大致相同。你认为应该选用哪只管子？其他参数大致相同。你认为应该选用哪只管子？为什么？为什么？第三章(3-27) 三极管的型号一般由五大部分组成三极管的型号一般由五大部分组成,如如3AX31A、3DG12B、3CG14G等。下面以等。下面以3DG110B为例说明各部分的命名含义。为例说明各部分的命名含义。1三极管型号的意义三极管型号的意义第三章(3-28) (1)第一部分由数字组成，表示电极数。第一部分由数字组成，表示电极数。“3”代表三极管。代表三极管。 (2)第二部分由字母组成，表示三极管的材料与类型。如第二部分由字母

12、组成，表示三极管的材料与类型。如A表示表示PNP型锗管，型锗管，B表示表示NPN型锗管，型锗管，C表示表示PNP型硅管，型硅管，D表表示示NPN型硅管。型硅管。 (3)第三部分由字母组成，表示管子的类型，即表明管子的第三部分由字母组成，表示管子的类型，即表明管子的功能功能 。 (4)第四部分由数字组成第四部分由数字组成,表示三极管的序号。表示三极管的序号。 (5) 第五部分由字母组成第五部分由字母组成,表示三极管的规格号表示三极管的规格号。 )1(3)2(D)3(G)4(110)5(B第三章(3-29) 1）三极管手册的基本内容）三极管手册的基本内容 (1)三极管的型号三极管的型号; (2)电

13、参数符号说明电参数符号说明; (3)主要用途主要用途; (4)主要参数。主要参数。2）三极管手册的查阅方法）三极管手册的查阅方法 （1）已知三极管的型号查阅其性能参）已知三极管的型号查阅其性能参数和使用范围。数和使用范围。 （2）根据使用要求选择三极管。）根据使用要求选择三极管。2三极管手册的查阅方法三极管手册的查阅方法第三章(3-30) (1）根据三极管外壳上的型号）根据三极管外壳上的型号,初判其类型。初判其类型。 (2）根据三极管的外形特点）根据三极管的外形特点,初判其管脚初判其管脚 3判别三极管的管型和管脚判别三极管的管型和管脚第三章(3-31) 典型三极管的管脚排列图典型三极管的管脚排

14、列图 bcebcecbecebecbcbecbeebc凸片凸片焊接片接管壳接管壳凸片距发射极引线45 角凸片距发射极引线45 角以色点辨认集电极以色点辨认集电极ebc以色点辨认集电极ecbbcbc第三章(3-32)cbe红笔红笔黑笔V 三极管基极的测试三极管基极的测试(3）用万用表判别三极管的管脚及管型。）用万用表判别三极管的管脚及管型。 基极的判别。基极的判别。 第三章(3-33) 判别原理：判别原理： 对于对于PNP型三极管，型三极管，C、E极分别为其内部两个极分别为其内部两个PN结结的正极，的正极，B极为它们共同的负极，而对于极为它们共同的负极，而对于NPN型三极管而型三极管而言，则正好

15、相反：言，则正好相反：C、E极分别为两个极分别为两个PN结的负极，而结的负极，而B极则为它们共用的正极，根据极则为它们共用的正极，根据PN结正向电阻小反向电阻结正向电阻小反向电阻大的特性就可以很方便的判断基极和管子的类型。大的特性就可以很方便的判断基极和管子的类型。 判别方法：判别方法： 将万用表拨在将万用表拨在R100或或R1K档上。黑笔接触某一档上。黑笔接触某一管脚，用红表笔分别接另外两个管脚，这样就可得到三组管脚，用红表笔分别接另外两个管脚，这样就可得到三组（每组两次）的读数，当其中一组二次测量都是几百欧的（每组两次）的读数，当其中一组二次测量都是几百欧的低阻值时，则黑表笔所接触的管脚就

16、是基极，且三极管的低阻值时，则黑表笔所接触的管脚就是基极，且三极管的管型为管型为NPN型；如用上述方法测得一组二次都是几十至上型；如用上述方法测得一组二次都是几十至上百千欧的高阻值时，则黑表笔所接触的管脚即为基极，且百千欧的高阻值时，则黑表笔所接触的管脚即为基极，且三极管的管型为三极管的管型为PNP 型。型。 第三章(3-34) 集电极和发射极的判别。集电极和发射极的判别。 具体测试方法如图所示具体测试方法如图所示,图（图（a）、（）、（b）为为PNP管的测试图管的测试图,图（图（c）为）为NPN管的测试图。管的测试图。 根据硅管的发射结正向压降大于锗管的根据硅管的发射结正向压降大于锗管的正向

17、压降的特点正向压降的特点,来判断其材料。一般常温下来判断其材料。一般常温下,锗管正向压降为锗管正向压降为0.20.3V,硅管的正向压降为硅管的正向压降为0.60.7V。根据图电路进行测量。根据图电路进行测量,由电压表的由电压表的读数大小确定是硅管还是锗管。读数大小确定是硅管还是锗管。第三章(3-35) 第三章(3-36) 以以NPN型管为例，型管为例，将将万用表万用表拨拨在在R1档档上。用手上。用手将将基基极与极与另一管脚捏在一起（注意不要另一管脚捏在一起（注意不要让电极让电极直接相直接相碰碰），），为为使使测测量量现现象明象明显显，可，可将将手指手指湿润湿润一下，一下，相当相当于在于在b、c

18、之间通过人体接入偏置电阻。之间通过人体接入偏置电阻。将将黑表黑表笔笔接在接在与与基基极极捏在一起的管脚上，捏在一起的管脚上，红红表表笔笔接另一管脚，注意接另一管脚，注意观观察万用表指察万用表指针针向右向右摆动摆动的幅度。然后的幅度。然后将两个将两个管脚管脚对对调调，重，重复复上述上述测测量步量步骤骤。比。比较两较两次次测测量中表量中表针针向右向右摆摆动动的幅度，找出的幅度，找出摆动摆动幅度大的一次。幅度大的一次。（对对PNP型三型三极极管，管，则将则将红红表表笔笔接在接在与与基基极极捏在一起的管脚上，重捏在一起的管脚上，重复复上述上述实验实验，找出表，找出表针摆动针摆动幅度大的一次幅度大的一次），这时这时黑表黑表笔笔接的是集接的是集电极电极，红红表表笔笔接的是接的是发发射射极极。 这种这种判判别电极别电极方法的原理是，利用万用表方法的原理是，利用万用表内内部的部的电电池，池，给给三三极极管的集管的集电极电极、发发射射极极加上加上电压电压，使其具，使其具有放大能力。有手捏其基有