第二章 晶体管

1、第二章 双极型三极管及其放大电路2.1 双极型三极管双极型三极管2.2 基本共射放大电路基本共射放大电路2.3 基本共射放大电路的图解分析法基本共射放大电路的图解分析法2.4 放大电路的小信号模型分析法放大电路的小信号模型分析法2.5 放大电路的静态工作点稳定问题放大电路的静态工作点稳定问题2.6 共集电极放大电路和共基极放大电路共集电极放大电路和共基极放大电路2021-12-28- 由一种载流子参与导电的半导由一种载流子参与导电的半导体器件，是一种体器件，是一种VCCS器件。器件。- 由两种载流子参与导电的半导由两种载流子参与导电的半导体器件，它由两个体器件，它由两个 PN 结组合而成结组合

2、而成，是一种，是一种CCCS器件。器件。场效应半导体三极管（场效应管）场效应半导体三极管（场效应管）2.1 双极型三极管双极型三极管半导体三极管半导体三极管双极型半导体三极管（双极型晶体双极型半导体三极管（双极型晶体管、晶体管、管、晶体管、BJT）2021-12-282.1 双极型三极管双极型三极管半导体三极管的应用：半导体三极管的应用：在模拟电路中，作为放大元件；在模拟电路中，作为放大元件；在数字电路中，作为开关元件。在数字电路中，作为开关元件。2021-12-282.1.1 晶体管的结构及类型晶体管的结构及类型2.1.2 晶体管的电流放大作用晶体管的电流放大作用2.1.3 晶体管的共射特性

3、曲线晶体管的共射特性曲线2.1.4 晶体管的主要参数晶体管的主要参数2.1 双极型三极管双极型三极管小功率管小功率管中功率管中功率管大功率管大功率管为什么有孔？为什么有孔？2.1.1 晶体管的结构及类型晶体管的结构及类型晶体管有三个极、三个区、两个晶体管有三个极、三个区、两个PN结。结。多子浓度高多子浓度高多子浓度很多子浓度很低，且很薄低，且很薄面积大面积大箭头代表发射箭头代表发射结正偏时的电结正偏时的电流方向流方向2.1.1 晶体管的结构及类型晶体管的结构及类型uI+-IEIBIC输输入入电电路路输输出出电电路路公共端公共端发射结正向偏置发射结正向偏置集电结反向偏置集电结反向偏置NPN 管：

4、管： UBE0 UBCVBVE共发射极放大电路共发射极放大电路 UBE0即即V VCVB uBE ICEO放大放大正偏正偏 Uon反偏反偏 uBEiB饱和饱和正偏正偏 Uon正偏正偏IBQ 则则 I2 I1 基极电位基极电位 VBQ Rb1+Rb2 Rb1 VCC 晶体管的基极电位晶体管的基极电位VBQ几乎仅决定于几乎仅决定于 电阻电阻Rb1与与Rb2对直流电源对直流电源VCC的分压，的分压，而与晶体管的参数无关，而与晶体管的参数无关， 基本上不受基本上不受分压式偏置放大电路。分压式偏置放大电路。 温度的影响。温度的影响。TcR2bR1bReR2I1IBQIQCIEQICCV BQBVQEU2

5、.5.2 典型的静态工作点稳定电路典型的静态工作点稳定电路一、电路组成和Q点稳定原理(2) 射极电阻射极电阻Re的作用的作用由直流通路：由直流通路：VBQ=UBEQ+VEQ =UBEQ+ReIEQ 若若 VBQUBEQ 则则 IEQ VBQ Re ICQ 晶体管的集电极电流晶体管的集电极电流ICQ几乎仅几乎仅决定于基极电位决定于基极电位VBQ与射极电阻与射极电阻Re，而与晶体管的参数无关，而与晶体管的参数无关， 基本上不基本上不受温度的影响。受温度的影响。 射极偏置放大电路。射极偏置放大电路。 1、电路、电路+ui-T+uo-2C cR2bR1bR1C eRLRCCV TcR2bR1bReR2

6、I1IBQIQCIEQICCV BQBUQEU则则 IEQ=VBQ-UBEQ Re 2.5.2 典型的静态工作点稳定电路典型的静态工作点稳定电路一、电路组成和Q点稳定原理理论上：理论上：I1IBQ VBQUBEQ 越大越好。越大越好。 实际上：实际上： 硅硅 I1=(510)IBQ VBQ(35)UBEQ 锗锗 I1=(1020)IBQ VBQ(13)UBEQ 1、电路、电路+ui-T+uo-2C cR2bR1bR1C eRLRCCV TcR2bR1bReR2I1IBQIQCIEQICCV BQBUQEU2.5.2 典型的静态工作点稳定电路典型的静态工作点稳定电路一、电路组成和Q点稳定原理2、

7、Q点稳定原理点稳定原理+ui-T+uo-2C cR2bR1bR1C eRLRCCV T IC IE VE UBE IB IC T IC IE VE UBE IB IC 在在Q点稳定的过程中，点稳定的过程中， 电阻电阻Re 起着重要的作用。起着重要的作用。 它将输出端电它将输出端电流流IC的变化转换成电压，的变化转换成电压， 引回到引回到输入端，输入端， 影响输入回路影响输入回路b-e之间的之间的电压，电压， 从而使从而使IB向相反的方向变向相反的方向变化。化。 负反馈负反馈、分压式电流负反馈分压式电流负反馈Q点稳定电路。点稳定电路。 VBQ2.5.2 典型的静态工作点稳定电路典型的静态工作点稳

8、定电路二、静态工作点和动态参数的估算 例题例题在图所示电路中在图所示电路中, 已知已知VCC=12V, Rb1=5k , Rb2=15k , Re=2.3k , Rc=5.1k , RL=5.1k ; 晶体管晶体管 =100, rbe=1.5k , UBE=0.7V。 (1)估算静态工作点估算静态工作点Q；(2)分别求出有发射极电容和无分别求出有发射极电容和无 发射极电容两种情况下的电压发射极电容两种情况下的电压放大倍数和输入、输出电阻。放大倍数和输入、输出电阻。+ui-T+uo-2C cR2bR1bR1C eRLRCCV 2.5.2 典型的静态工作点稳定电路典型的静态工作点稳定电路例题例题在

9、图所示电路中在图所示电路中, 已知已知VCC=12V, Rb1=5k , Rb2=15k , Re=2.3k , Rc=5.1k , RL=5.1k ; 晶体管晶体管 =100, rbe=1.5k , UBE=0.7V。 解：解： (1) 静态分析静态分析 VBQ Rb1+Rb2 Rb1 VCC = 5+15 5 12 =3V IEQ= VBQ UBEQ Re (30.7)V 2.3k =1mAICQ IEQ =1mA UCEQ= VCC RcICQ ReIEQ VCC (Rc+Re)ICQ =121 (5.1+2.3)=4.6VIBQ = ICQ 1mA 100 =10 A 因为因为2b1b

10、eR/RR)1( 所以所以TcR2bR1bReRBQICQIEQICCV +ui-T+uo-2C cR2bR1bR1C eRLRCCV 例题例题 在图所示电路中在图所示电路中, 已知已知VCC=12V, Rb1=5k , Rb2=15k , Re=2.3k , Rc=5.1k , RL=5.1k ; 晶体管晶体管 =100, rbe=1.5k , UBE=0.7V。 +ui-T+uo-2C cR2bR1bR1C eRLRCCV 解：解： (2) 动态分析动态分析 (不接电容不接电容) TeR1bR2bR+ui-cRLR+uo-berbIbI ReRb1Rb2+-iURcRL+-oU例题例题 在

11、图所示电路中在图所示电路中, 已知已知VCC=12V, Rb1=5k , Rb2=15k , Re=2.3k , Rc=5.1k , RL=5.1k ; 晶体管晶体管 =100, rbe=1.5k , UBE=0.7V。 解：解： (2) 动态分析动态分析 (不接电容不接电容) berbIbI ReRb1Rb2+-iURcRL+-oUiouUUA )R/R(LcbI bbeIrebRI )1 ( ebeLR)1 (rR LcLR/RR 1 . 51 . 51 . 51 . 5 k55. 23 .2)1001 (5 .155.2100Au 1 .1 例题例题 在图所示电路中在图所示电路中, 已知

12、已知VCC=12V, Rb1=5k , Rb2=15k , Re=2.3k , Rc=5.1k , RL=5.1k ; 晶体管晶体管 =100, rbe=1.5k , UBE=0.7V。 解：解： (2) 动态分析动态分析 (不接电容不接电容) berbIbI ReRb1Rb2+-iURcRL+-oUiRiR biiIUR bbeIrebRI )1 ( bIebeR)1 (r iR1bR2bR/R)1 (r/ebe 3 . 2)1001 (5 . 1/15/5 k75. 30Ib 0Ib coRR k1 . 5OR例题例题 在图所示电路中在图所示电路中, 已知已知VCC=12V, Rb1=5k

13、 , Rb2=15k , Re=2.3k , Rc=5.1k , RL=5.1k ; 晶体管晶体管 =100, rbe=1.5k , UBE=0.7V。 解：解： (2) 动态分析动态分析 +ui-T+uo-2C cR2bR1bR1C eRLRCCV (接电容接电容) Ce+T1bR2bR+ui-cRLR+uo-berbIbI Rb1Rb2+-iURcRL+-oU例题例题 在图所示电路中在图所示电路中, 已知已知VCC=12V, Rb1=5k , Rb2=15k , Re=2.3k , Rc=5.1k , RL=5.1k ; 晶体管晶体管 =100, rbe=1.5k , UBE=0.7V。

14、解：解： (2) 动态分析动态分析 (接电容接电容) berbIbI Rb1Rb2+-iURcRL+-oUiouUUA )R/R(LcbI bbeIrbeLrR LcLR/RR k55. 25 .155.2100Au 170 iR iR1bR2bR/ber/5 . 1/15/5 k07. 10Ib 0Ib coRR k1 . 5OR比较比较+ui-T+uo-2C cR2bR1bR1C eRLRCCV ebeLuR)1 (rRA 1 . 1 R)1 (r/R/RRebe2b1bi k75.3coRR k1 . 5+ui-T+uo-2C cR2bR1bR1C eRLRCCV Ce+beLurRA

15、170 be2b1bir/R/RR k07. 1coRR k1 . 5比较比较+ui-T+uo-2C cR2bR1bR1C eRLRCCV +ui-T+uo-2C cR2bR1bR1C eRLRCCV Ce+ 引入发射极电阻引入发射极电阻Re的目的是为了的目的是为了 稳定静态工作点。稳定静态工作点。 由于由于Re折算到输折算到输 入回路的等效电阻为入回路的等效电阻为(1+ )Re， 远大远大 于原输入回路的输入电阻，于原输入回路的输入电阻， 所以在所以在 在稳定静态工作点的同时，在稳定静态工作点的同时， 却大大却大大 降低了电路的电压放大倍数。降低了电路的电压放大倍数。 在发射极电阻两端并联一

16、个较大在发射极电阻两端并联一个较大 的电容，的电容， 对直流近似于开路，对直流近似于开路， 不影不影 响静态工作点；响静态工作点； 对交流近似于短路，对交流近似于短路，消除对交流参数的影响。消除对交流参数的影响。 发射极交流旁路电容发射极交流旁路电容 比较比较+ui-T+uo-2C cR2bR1bR1C eRLRCCV +ui-T+uo-2C cR2bR1bR1C eRLRCCV Ce+ 发射极电阻发射极电阻Re虽然降低了电压放虽然降低了电压放 大倍数，大倍数， 却提高了输入电阻。却提高了输入电阻。 发射极交流旁路电容发射极交流旁路电容 +ui-T+uo-2C cR2bR1bR1C eR LR

17、CCV Ce+eR 发射极电阻发射极电阻Re不影响放大电路的不影响放大电路的 输出电阻。输出电阻。 2021-12-282.6.1 共集电极放大电路共集电极放大电路2.6.2 共基极放大电路共基极放大电路2.6 共集电极放大电路和共基极放大电路共集电极放大电路和共基极放大电路2.6.3 三种接法的比较三种接法的比较2.6.4 晶体管基本放大电路的派生电路晶体管基本放大电路的派生电路 晶体管有三个电极，晶体管有三个电极， 在构成放大电路时有三种不同的在构成放大电路时有三种不同的 接法。接法。 共发射极共发射极(共射共射)放大电路：放大电路： 固定偏置放大电路；固定偏置放大电路； 分压式偏置放大电

18、路；分压式偏置放大电路； 信号从基极输入，信号从基极输入， 从集电极输出，从集电极输出， 发射极作为公共极；发射极作为公共极； 通过基极电流通过基极电流 iB 对集电极电流对集电极电流 iC 的控制，的控制， 实现电流放大实现电流放大 和电压放大。和电压放大。 若信号从基极输入，若信号从基极输入， 从发射极输出，从发射极输出， 集电极作为公共集电极作为公共 极，极， 则为共集电极则为共集电极(共集共集)放大电路；放大电路；通过基极电流通过基极电流 iB 对对 发射极电流发射极电流 iE 的控制实现电流放大。的控制实现电流放大。 2.6 共集电极放大电路和共基极放大电路共集电极放大电路和共基极放

19、大电路 若信号从发射极输入，若信号从发射极输入， 从集电极输出，从集电极输出， 基极作为公共基极作为公共 极，极， 则为共基极则为共基极(共基共基)放大电路；放大电路；通过发射极电流通过发射极电流 iE 对对 集电极电流集电极电流 iC 的控制实现电压放大。的控制实现电压放大。 共射、共集、共基是单管放大电路的三种基本接法。共射、共集、共基是单管放大电路的三种基本接法。 无论哪种接法，无论哪种接法， 都必须满足都必须满足发射结正偏、集电结反偏。发射结正偏、集电结反偏。 2.6 共集电极放大电路和共基极放大电路共集电极放大电路和共基极放大电路2.6.1 共集电极放大电路一、电路的组成 +ui-T

20、+uo-2C bR1C eRLRCCV +-susRTeRLR+uo-bR+-susR+ui-TbR+-susR+ui-eRLR+uo-二、静态分析 +ui-T+uo-2C bR1C eRLRCCV +-susRTbReRCCV ICIBIE CCVBbIRBEU EeIR BbIR BEU eR BI )1 ( BIBECCUV ebR)1 (R BEI )1 (I CEUCCV EeIR 2.6.1 共集电极放大电路三、动态分析 +ui-T+uo-2C bR1C eRLRCCV +-susRTbR+-susR+ui-eRLR+uo-becbecberbIbRsR+sUiU+eRLR+oUb

21、I 2.6.1 共集电极放大电路共集电极放大电路 )R/R(Le时，时，当当beLrR 三、动态分析 +ui-T+uo-2C bR1C eRLRCCV +-susRiouUUA bI )1 ( bbeIrbLeI )1)(R/R( LbeLR)1 (rR)1 ( LbeLRrR LeLR/RR 交流负载交流负载 (2)uo ui ，只有电流放大作用只有电流放大作用 ，IeIb。uA(1) 恒小于恒小于1，输出电压，输出电压与输入电压同相位。与输入电压同相位。射极跟随器。射极跟随器。becberbIbRsR+sUiU+eRLR+oUbI 接近接近于于1，uA(3) 没有电压放大作用，没有电压放大

22、作用，1Au 2.6.1 共集电极放大电路三、动态分析 +ui-T+uo-2C bR1C eRLRCCV +-susRbiiIUR bbeIr)R/R(Le bI )1 ( bI)R/R)(1(rLebe R)1 (r/RRLbebi LeLR/RR 折算到输入回路的等效电阻；折算到输入回路的等效电阻； 共集放大电路的共集放大电路的输入电阻比较高，输入电阻比较高，可达到可达到几十到几百几十到几百千欧姆。千欧姆。iRiU+iIiR becberbIbReRLR+oUbI 2.6.1 共集电极放大电路三、动态分析 +ui-T+uo-2C bR1C eRLRCCV +-susRoooIUR oUbe

23、r ()R/Rbs bI bsbeobR/RrUI bIbI eoRU oI 0 )1R/Rr(R)1R/Rr(RIUbsbeebsbeeOo 1R/Rr/Rbsbee折算到输出回路的等效电阻；折算到输出回路的等效电阻； 共集放大电路的输出电阻共集放大电路的输出电阻很低，很低， 通常只有通常只有几十欧姆。几十欧姆。+oUOIORbecberbIbRsReRbI eRI2.6.1 共集电极放大电路共集放大电路的特点：共集放大电路的特点： 电压放大倍数接近但小于电压放大倍数接近但小于1， 输出与输入同相位；输出与输入同相位； 输入电阻高；输入电阻高； 输出电阻低；输出电阻低；在多级放大电路中：在多

24、级放大电路中：共射共射放大放大电路电路共射共射放大放大电路电路信号源信号源负载负载共集共集放大放大电路电路 作输入级作输入级共集共集放大放大电路电路 作输出级作输出级共集共集放大放大电路电路 作中间隔离级作中间隔离级2.6.1 共集电极放大电路 例题例题 ,k2R,k200R,V12VebCC ,60,V7 . 0U,100R,k2RBEsL 求求 (1) 静态值；静态值；(2) Au, Ri, Ro。 ,k2rbb +ui-T+uo- +-RsusC1RbReC2RL+VCC解：解：IBIE CCVBbIRBEU EeIR BIBECCUV BReR)1 ( k2)601 (k200V)7

25、. 012(A35 BEI )1 (I mA1 . 2A35)601 ( CEUCCVEeIR V8 . 7mA14. 2k2V12 2.6.1 共集电极放大电路 例题例题 ,k2R,k200R,V12VebCC ,60,V7 . 0U,100R,k2RBEsL 求求 (1) 静态值；静态值；(2) Au, Ri, Ro。 ,k2rbb +ui-T+uo- +-RsusC1RbReC2RL+VCC解：解：EbbbeImV26)1 (rr mA1 . 2mV26)601 (200 k955. 0LeLR/RR k1LbeLuRrRA )()( 11 k1)601 (k955. 0k1)601 (

26、985. 0 R)1 (r/RRLbebi 1)601 (955. 0/200 k7 .46 1R/Rr/RRbsbeeo601200/1 . 0955. 0/2 017. 0/2 17 bsbeR/Rr2.6.1 共集电极放大电路一、电路的组成 +ui-T+uo-2C eR1C 1bRLRCCV +susR bC2bRcRTeR+susR+ui-cRLR+uo-二、静态分析 TeR1bRCCV 2bRcRTeR1bR2bRCCV cR2.6.2 共基极放大电路三、动态分析 TeR+susR+ui-cRLR+uo-bececbberbIeR+sUsR+iUcRLR+oUiouUUA )R/R(

27、LcbI bbeIr beLrR LcLR/RR 电压放大倍数较大，电压放大倍数较大，输出电压与输入电压同相位，输出电压与输入电压同相位，没有电流放大作用，没有电流放大作用，电流跟随器。电流跟随器。bI 2.6.2 共基极放大电路三、动态分析 iRiR eiiIUR bbeIr bI )1 ( 1rbe 1r/RRbeei 共基放大电路的输入共基放大电路的输入电阻很小，电阻很小，只有几欧姆只有几欧姆几十欧姆。几十欧姆。0Ib 0Ib coRR 共基极电路的输出电共基极电路的输出电阻比较大。阻比较大。ecbberbIeR+iUcRLR+oUeIbI ecbberbIeR+iUcRLR+oUeIb

28、I OR2.6.2 共基极放大电路(1) 共发射极放大电路共发射极放大电路即有电压放大能力，又有电流放大能力；即有电压放大能力，又有电流放大能力；电压放大倍数较大，电压放大倍数较大，输出电压与输入电压反相；输出电压与输入电压反相；输入电阻较低，输入电阻较低，输出电阻较高；输出电阻较高；频带较窄。频带较窄。(2) 共集电极放大电路共集电极放大电路只有电流放大能力，没有电压放大能力；只有电流放大能力，没有电压放大能力；电压放大倍数小于但接近于电压放大倍数小于但接近于1， 输出与输入电压同相，输出与输入电压同相， 电压跟随器；电压跟随器；输入电阻很高，输入电阻很高，输出电阻很低。输出电阻很低。(3)

29、 共基极放大电路共基极放大电路只有电压放大能力，没有电流放大能力，只有电压放大能力，没有电流放大能力，电流跟随器；电流跟随器；电压放大倍数较大，电压放大倍数较大，输出电压与输入电压同相；输出电压与输入电压同相；输入电阻很低，输入电阻很低，输出电阻较高；输出电阻较高；频带较宽。频带较宽。2.6.3 三种接法的比较共射共射 共集共集 共基共基 放大电压放大电压 放大电流放大电流 放大电流放大电流 放大电压放大电压 Au大大 Au 1 Au大大 反相反相 同相同相 同相同相 Ri较小较小 Ri很大很大 Ri很小很小 Ro较大较大 Ro很小很小 Ro较大较大 频带窄频带窄 频带窄频带窄 频带宽频带宽 2.6.3 三种接法的比较 在实际应用中，在实际应用中， 可以用多只晶体管