模电第三章03半导体三极管

1、(2-1) 第三章第三章 半导体三极管半导体三极管及其放大电路基础及其放大电路基础 (2-2)3.1 半导体三极管半导体三极管 BJT3.1.1 BJT基本结构基本结构BECNNP基极基极发射极发射极集电极集电极NPN型型PNP集电极集电极基极基极发射极发射极BCEPNP型型(2-3)三极管外形三极管外形(2-4)BECNPN型三极管型三极管BECPNP型三极管型三极管三三极管符号极管符号NPNCBEPNPCBE(2-5)BECIBIEICNPN型三极管型三极管BECIBIEICPNP型三极管型三极管(2-6)BECNNP基极基极发射极发射极集电极集电极基区：较薄，基区：较薄，掺杂浓度低掺杂浓

2、度低集电区：集电区：面积较大面积较大发射区：掺发射区：掺杂浓度较高杂浓度较高 结构特点：结构特点：(2-7)发射结发射结集电结集电结BECNNP基极基极发射极发射极集电极集电极+ + + + + + + + + + + + + _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ + + + + + + + + + + + + + (2-8) 三极管内有两种载流子三极管内有两种载流子(自由电子和空穴自由电子和空穴)参与导电，参与导电，故称为双极型三极管。或故称为双极型三极管。或BJT (Bipolar Junction Transistor)。

3、 (2-9)1. 内部载流子的传输过程内部载流子的传输过程 三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，通过载三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，通过载流子传输体现出来的。流子传输体现出来的。 外部条件：外部条件：发射结正偏，集电结反偏。发射结正偏，集电结反偏。发射区：发射载流子发射区：发射载流子集电区：收集载流子集电区：收集载流子基区：基区： 传送和控制传送和控制 载流子载流子 （以（以NPN为例）为例） 3. 1. 2 晶体管的电流放大作用晶体管的电流放大作用+-bceRL1k(2-10) ICmA ARBIBECEB 实验线路实验线路mAIEBCEEC EB(2-11)IB/mA -

4、0.00100.010.020.030.040.05IC/mA0.0010.010.561.141.742.332.91IE/mA00.010.571.161.772.372.96表：表： 三极管的电流分配三极管的电流分配从上表可知：从上表可知：1、 IB+ IC= IE 2、 IE IC IB 3、 IB 较小的变化能引起较小的变化能引起IE 和和IC较大的变化较大的变化 这就是这就是 输入电流输入电流IB对输出电流对输出电流IC的控制作用的控制作用即小电流控制大电流即小电流控制大电流(2-12) 电流放大原理电流放大原理BECNNPEBRBEc发射结正偏，发射发射结正偏，发射区电子不断向基

5、区区电子不断向基区扩散，形成发射极扩散，形成发射极电流电流IE。IE基区空穴基区空穴向发射区向发射区的扩散可的扩散可忽略。忽略。IBE进入进入P区的电子少区的电子少部分与基区的空穴部分与基区的空穴复合，形成电流复合，形成电流IBE ，多数扩散到，多数扩散到集电结。集电结。(2-13)BECNNPEBRBEcIE集电结反偏，有少集电结反偏，有少子形成的反向电流子形成的反向电流ICBO。ICBO从基区扩散从基区扩散来的电子作来的电子作为集电结的为集电结的少子，漂移少子，漂移进入集电结进入集电结而被收集，而被收集，形成形成ICE。IC=ICE+ICBO ICEIBEICE(2-14)ICE与与IBE

6、之比称为电流放大倍数之比称为电流放大倍数 BCCBOBCBOCBECEIIIIIIII 要使三极管能放大电流，必须使要使三极管能放大电流，必须使发射结正偏，集电结反偏。发射结正偏，集电结反偏。(2-15)3.1.3 BJT的特性曲线的特性曲线ICmA AVVUCEUBERBIBECEB 实验线路实验线路(2-16)1.输入特性输入特性 当当不变时不变时, 输输入回路中的电流入回路中的电流与电压与电压之间的关之间的关系曲线称为输入特性系曲线称为输入特性, 即即 常常数数 CEUBEB)U(fIIB / mAUB E / V00.20.40.6UCE0 VUCE2 V 三极管的输入特性三极管的输入

7、特性 (2-17) IB( A)UBE(V)204060800.40.8UCE 1V 死区电压，死区电压，硅管硅管0.5V，锗管锗管0.2V。工作压降：工作压降： 硅管硅管UBE 0.60.7V,锗锗UBE 0.20.3V。(2-18) 2.输出特性输出特性 当当不变时不变时, 输出输出回路中的电流回路中的电流与电与电压压之间的关系曲之间的关系曲线称为输出特性线称为输出特性, 即即常常数数 BICEC)U(fIUCE / V5101501234饱和区截止区IB80 A60 A放大区IC / mA40 A20 A0 A 三极管的输出特性三极管的输出特性 (2-19) 在一定的在一定的IB 下下

8、，IC与与UCE的关系曲线的关系曲线IC(mA )1234UCE(V)3691240 A60 AQQ = IC / IB =2 mA/ 40 A=50 = IC / IB =(3-2)mA/(60-40) A=50 = IC / IB =3 mA/ 60 A=50(2-20) IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A此区域满此区域满足足IC= IB称为线性称为线性区（放大区（放大区）。区）。当当UCE大于一大于一定的数值时，定的数值时，IC只与只与IB有关有关IC= IB。(2-21)IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020

9、 A40 A60 A80 A100 A此区域中此区域中UCE UBE,集电结正偏，集电结正偏， IBIC，UCE 0.3V称称为饱和区。为饱和区。(2-22)IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A此区域中此区域中 : IB=0,IC=ICEO,UBEIC，UCE 0.3V (3) 截止区截止区 UBE 死区电压，死区电压， IB=0 ， IC=ICEO 0 (2-24) (1) 截止区。截止区。 一般将一般将的区域称为截止区的区域称为截止区, 在图中为在图中为的一条曲的一条曲线的以下部分。此时线的以下部分。此时也近似为零。由于各极电流都基

10、本上等也近似为零。由于各极电流都基本上等于零于零, 因而此时三极管没有放大作用。因而此时三极管没有放大作用。 其实其实时时, 并不等于零并不等于零, 而是等于穿透电流而是等于穿透电流ICEO。 一般硅三极管的穿透电流小于一般硅三极管的穿透电流小于A, 在特性曲线上无法表示在特性曲线上无法表示出来。锗三极管的穿透电流约几十至几百微安。出来。锗三极管的穿透电流约几十至几百微安。 当发射结反向偏置时当发射结反向偏置时, 发射区不再向基区注入电子发射区不再向基区注入电子, 则三极管则三极管处于截止状态。所以处于截止状态。所以, 在截止区在截止区, 三极管的两个结均处于反向偏三极管的两个结均处于反向偏置

11、状态。对三极管置状态。对三极管, , BC。 (2-25) (2) 放大区。放大区。 此时发射结正向运用此时发射结正向运用, 集电结反向运用。集电结反向运用。 在曲线上是比较在曲线上是比较平坦的部分平坦的部分, 表示当表示当一定时一定时, 的值基本上不随的值基本上不随CE而变化。而变化。在这个区域内在这个区域内,当基极电流发生微小的变化量当基极电流发生微小的变化量时时, 相应的集相应的集电极电流将产生较大的变化量电极电流将产生较大的变化量, 此时二者的关系为此时二者的关系为 该式体现了三极管的电流放大作用。该式体现了三极管的电流放大作用。 对于三极管对于三极管, 工作在放大区时工作在放大区时.

12、V, 而而。 (2-26) (3) 饱和区。饱和区。 曲线靠近纵轴附近曲线靠近纵轴附近, 各条输出特性曲线的上升部分属于饱和区。各条输出特性曲线的上升部分属于饱和区。 在这个区域在这个区域, 不同不同值的各条特性曲线几乎重叠在一起值的各条特性曲线几乎重叠在一起, 即当即当较小时较小时, 管子的集电极电流管子的集电极电流基本上不随基极电流基本上不随基极电流而变化而变化, 这这种现象称为饱和。此时三极管失去了放大作用种现象称为饱和。此时三极管失去了放大作用, 或或关系不成立。关系不成立。 一般认为一般认为CENE, 即即CB时时, 三极管处于临界饱和状态三极管处于临界饱和状态, 当当CEBE时称为

13、过饱和。三极管饱和时的管压降用时称为过饱和。三极管饱和时的管压降用CES表示。表示。在深度饱和时在深度饱和时, 小功率管管压降通常小于小功率管管压降通常小于.V。 三极管工作在饱和区时三极管工作在饱和区时, 发射结和集电结都处于正向偏置状态。发射结和集电结都处于正向偏置状态。对对NPN三极管三极管, 。 (2-27)例例1 1：测量三极管三个电极对地电位如图：测量三极管三个电极对地电位如图 所示，试判断三极管的工作状态。所示，试判断三极管的工作状态。 三极管工作状态判断 放大截止饱和(2-28)例：例： =50， USC =12V，RB =70k ， RC =6k 当当USB = -2V，2V

14、，5V时，时， 晶体管的静态工作点晶体管的静态工作点Q 位于哪个区？位于哪个区？USB =-2V， IB=0 IC=0，Q位于截止区位于截止区 USB =2V， IB= (USB -UBE)/ RB =(2-0.7)/70=0.019 mA IC= IB =50 0.019=0.95 mA ICS =2 mA ， Q位于饱和区位于饱和区(实际上，此时实际上，此时IC和和IB 已不是已不是 的关系）的关系）(2-30)（3）主要参数）主要参数前面的电路中，三极管的发射极是输入前面的电路中，三极管的发射极是输入输出的公共点，称为共射接法，相应地还有输出的公共点，称为共射接法，相应地还有共基、共集接

15、法。共基、共集接法。共射共射直流电流放大倍数直流电流放大倍数：BC_II 1.电流放大倍数电流放大倍数 和和 = IC / IB(2-31)静态电流放大倍数静态电流放大倍数静态电流放大倍数，动态电流放大倍数静态电流放大倍数，动态电流放大倍数 = IC / IBIC = IB动态电流放大倍数动态电流放大倍数IB ： IB + IBIC ： IC + IC = IC / IB一般认为：一般认为： = = ，近似为一常数，近似为一常数， 值范围：值范围：20100 IC = IB(2-32)例：例：UCE=6V时时：IB=40 A, IC=1.5mA； IB=60 A, IC=2.3mA。5 .37

16、04. 05 . 1IIBC_ 4004. 006. 05 . 13 . 2IIBC 在以后的计算中，一般作近似处理：在以后的计算中，一般作近似处理： = (2-33) 三极管的三种组态三极管的三种组态共集电极接法共集电极接法，集电极作为公共电极，用，集电极作为公共电极，用CC表示表示;共基极接法共基极接法，基极作为公共电极，用基极作为公共电极，用CB表示。表示。共发射极接法共发射极接法，发射极作为公共电极，用，发射极作为公共电极，用CE表示；表示；BJT的三种组态的三种组态(2-34) 综上所述，三极管的放大作用，主要是依靠综上所述，三极管的放大作用，主要是依靠它的发射极电流能够通过基区传输

17、，然后到达集它的发射极电流能够通过基区传输，然后到达集电极而实现的。电极而实现的。实现这一传输过程的两个条件是：实现这一传输过程的两个条件是：（1）内部条件：内部条件：发射区杂质浓度远大于基区杂质发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，且基区很薄。浓度，且基区很薄。（2）外部条件：外部条件：发射结正向偏置，集电结反向偏发射结正向偏置，集电结反向偏置。置。晶体管放大信号需要满足的条件晶体管放大信号需要满足的条件 (2-35) 3 . 2 共射极放大电路共射极放大电路三极管放三极管放大电路有大电路有三种形式三种形式共射放大器共射放大器共基放大器共基放大器共集放大器共集放大器以共射放以共射放大器为例大器为

18、例讲解工作讲解工作原理原理(2-36)基本放大电路的工作原理(1) (1) 共发射极组态交流基本放大电路的组成共发射极组态交流基本放大电路的组成(2) (2) 静态和动态静态和动态(3) (3) 直流通道和交流通道直流通道和交流通道(4) (4) 放大原理放大原理(2-37)RB+ECEBRCC1C2T共射放大电路共射放大电路的组成的组成放大元件放大元件iC= iB，工，工作在放大区，要保作在放大区，要保证集电结反偏，发证集电结反偏，发射结正偏。射结正偏。uiuo输入输入输出输出参考点参考点(2-38)使发射结正偏，使发射结正偏，并提供适当的静并提供适当的静态工作点。态工作点。基极电源与基基极

19、电源与基极电阻极电阻RB+ECEBRCC1C2T共射放大电路组成共射放大电路组成(2-39)耦合电容耦合电容隔离输入输出隔离输入输出与电路直流的与电路直流的联系，同时能联系，同时能使信号顺利输使信号顺利输入输出。入输出。RB+ECEBRCC1C2T(2-40)共射放大电路的共射放大电路的进一步强调进一步强调集电极电源，集电极电源，为电路提供能为电路提供能量。并保证集量。并保证集电结反偏。电结反偏。RB+ECEBRCC1C2T(2-41)共射放大电路的共射放大电路的进一步强调进一步强调集电极电阻，将集电极电阻，将变化的电流转变变化的电流转变为变化的电压。为变化的电压。RB+ECEBRCC1C2T

20、(2-42)单电源供电单电源供电可以省去可以省去RB+ECEBRCC1C2T(2-43)RB单电源供电单电源供电+VCCRCC1C2T(2-44) 静态和动态静态和动态 静态静态 时，放大电路的工作状态，时，放大电路的工作状态，也称也称直流工作状态直流工作状态。0iv 放大电路建立正确的静态，是保证动态工作的放大电路建立正确的静态，是保证动态工作的前提。分析放大电路必须要正确地区分静态和动态，前提。分析放大电路必须要正确地区分静态和动态，正确地区分直流通道和交流通道正确地区分直流通道和交流通道。 动态动态 时，放大电路的工作状态，时，放大电路的工作状态，也称也称交流工作状态交流工作状态。0iv

21、(2-45)3.1.1 静态工作情况分析静态工作情况分析 （Q点）点）RB+ECRCC1C2Tui=0时时由于电源由于电源的存在的存在IB 0IC 0IBQICQIEQ=IBQ+ICQ3.3 图解分析法图解分析法(2-46)基本放大电路的工作原理基本放大电路的工作原理RB+ECRCC1C2TIBQICQUBEQUCEQ( ICQ,UCEQ )(IBQ,UBEQ)(2-47)(IBQ,VBEQ) 和和( ICQ,VCEQ )分别对应于输入输出分别对应于输入输出特性曲线上的一个点称为特性曲线上的一个点称为静态工作点静态工作点,即即IBUBEQIBQVBEQICUCEQVCEQICQQ点点Q点点包含

22、了包含了3个参数：个参数：IB, (VBE), IC , VCE(2-48)RB+VCCRCC1C2例：例：静态时（只有静态时（只有+VCC）开路开路开路开路(2-49)RB+ECRC直流通道直流通道(2-50) 1、估算法：、估算法：（1） 根据直流通道估算根据直流通道估算IBRB+ECRCIBUBEBBECBRUEI BCR7 . 0E BCRE RB称为称为偏置电阻偏置电阻，IB称为称为偏置电流偏置电流。(2-51)（2）根据直流通道估算根据直流通道估算UCE、ICRB+ECRCICUCECEOBCIII CCCCERIEU CI (2-52)例例 ：用估算法计算静态工作点。：用估算法计

23、算静态工作点。已知：已知：EC=12V，RC=4K ，RB=300K ， =37.5。解：解：A40mA04. 030012REIBCB mA5 . 104. 05 .37IIBC V645 . 112RIUUCCCCCE 请注意电路中请注意电路中IB和和IC的数量级的数量级(2-53) 图解法：图解法：先估算先估算IB，然后在输出特性曲线上作出直，然后在输出特性曲线上作出直流负载线，与流负载线，与IB对应的输出特性曲线与直流对应的输出特性曲线与直流负载线的交点就是负载线的交点就是Q点。点。ICUCEBBECBRUEI QCCREEC(2-54)图解法图解法: 已知输出特性曲线，电路及元件参数

24、做出已知输出特性曲线，电路及元件参数做出直流负载线。直流负载线。RB+ECRCICUCEUCEIC满足什满足什么关系？么关系？1、输出特性。、输出特性。2、UCE=ECICRC。(2-55)1.在输入回路在输入回路 列方程式列方程式VBE =VCCIBRb可确定可确定IB 2.在输出回路在输出回路 列出方程列出方程 VCE=VCCICRc 直流负载线的确定方法直流负载线的确定方法：VCE 、 IC3.在输出特性曲线上确定在输出特性曲线上确定两个特殊点两个特殊点,即可即可 画出直流负载线。画出直流负载线。4. 两线的交点即是两线的交点即是Q。5. 从图中可得到从图中可得到Q点的参数点的参数IBQ

25、、ICQ和和VCEQ。(2-56)例：在例：在基本交流放大电路中，基本交流放大电路中，已知已知 VCC = 12V, RC = 4k ， RB =280k ，三极管的特性曲线如图所示，试求静态值。，三极管的特性曲线如图所示，试求静态值。 解：解： 先估算先估算 IB12 - 0.6280= 40A将方程将方程 UCE = VCC - IC RC所表示的直线画在所表示的直线画在三极管输出三极管输出特性曲线的坐标平面上特性曲线的坐标平面上 直线上的两点直线上的两点:N点点 : UCE =0 IC = VCC / RC = 3mA , M点点 : IC = 0 , UCE = VCC = 12VIB

26、=VCCUBERB(2-57)0IB = 0 A20A40 A60 A80 A1231.5VCCRCN24681012VCCMQ求得静态值为求得静态值为 : IC = 1.5mA , UCE = 6V , IB = 40A图解过程图解过程:IC / mAUCE /VN点点 : UCE =0 IC = VCC / RC = 3mA , M点点 : IC = 0 , UCE = VCC = 12V(2-58)0IB = 4 0 A6080123Q246810120M1. .Vcc和和RC不变不变, , RB增大为增大为RB，IB减小为减小为IB QIBVCCRCNIC / mAUCE /VVCCI

27、B=VCCUBERB(2-59)0IB = 4 0 A2060801231.5246810120MQ Q2、Vcc和和RB不变不变, Rc增大为增大为RcVCCRCNIC / mAUCE /VVCCN VCCRC UCE = VCC - IC RCIB=VCCUBERB(2-60)0206080123VCC246810120MQ3、Rc和和RB不变不变, Vcc减小为减小为Vcc时时IBVCC QMIB = 4 0 AVCCRCNNVCC RCIC / mAUCE /VIB=VCCUBERBUCE = VCC - IC RC(2-61)IBUBEQICUCEuiibibicuCE怎么变化怎么变

28、化交流放大原理交流放大原理假设假设uBE有一微小的变化有一微小的变化3.3.2 动态工作情况分析动态工作情况分析(2-62)ICUCEicuCE的变化沿一的变化沿一条直线条直线ucuCE相位如何相位如何uCE与与uBE反相！反相！(2-63)RB+ECRCC1C2uiiBiCuCuo各点波形各点波形(2-64)通过图解分析，可得如下结论：通过图解分析，可得如下结论： 1. 1. vi vBE iB iC vCE |-vo| 2. 2. vo与与vi相位相反；相位相反； 3. 3. 可以测量出放大电路的电压放大倍数；可以测量出放大电路的电压放大倍数； 4. 4. 可以确定最大不失真输出幅度可以确

29、定最大不失真输出幅度。(2-65)实现放大的条件实现放大的条件1、晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，集、晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结反偏。电结反偏。2、正确设置静态工作点，使整个波形处于放大、正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。区。3、输入回路将变化的电压转化成变化的基极电、输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。流。4、输出回路将变化的集电极电流转化成变化的、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。集电极电压，经电容滤波只输出交流信号。(2-66) 直流通道和交流通道直流通道和交流通道 放大电路中各点的电压或电流都是在静态放大电路中

30、各点的电压或电流都是在静态直流上附加了小的交流信号。直流上附加了小的交流信号。但是但是,电容对交、直流的作用不同。如果电电容对交、直流的作用不同。如果电容容量足够大，可以认为它对交流不起作用，容容量足够大，可以认为它对交流不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路，这样，即对交流短路。而对直流可以看成开路，这样，交直流所走的通道是不同的。交直流所走的通道是不同的。这样就有了这样就有了交流通道交流通道（只考虑交流信号的（只考虑交流信号的分电路）和分电路）和直流通道直流通道（只考虑直流信号的分电（只考虑直流信号的分电路）。不同的信号可以分别在不同的通道分析。路）。不同的信号可以分别在不同的通道分

31、析。(2-67)RB+ECRCC1C2对交流信号对交流信号(输入信号输入信号ui)短路短路短路短路置零置零(2-68)RBRCRLuiuo交流通道交流通道(2-69) 2. 交流负载线交流负载线RBRCRLuiuoicuce其中：其中：CLLR/RR uce=-ic（RC/RL） = -ic RL(2-70)交流量交流量ic和和uce有如下关系：有如下关系：这就是说，交流信号的变化沿着斜率为：这就是说，交流信号的变化沿着斜率为：LR1 的直线。的直线。这条直线通过这条直线通过Q点，称为点，称为交流负载线交流负载线。uce=-ic（RC/RL） = -ic RL或或ic=（-1/ RL） uce

32、(2-71)交流负载线的作法交流负载线的作法ICUCEECCCREQIB过过Q点作一条直线点作一条直线,斜率为斜率为:LR1 交流负载线交流负载线直流负载线直流负载线(2-72)交流负载线的作法交流负载线的作法ICUCEECCCREQIB过过Q点作一条直线点作一条直线,斜率为斜率为:LR1 交流负载线交流负载线直流负载线直流负载线(2-73)iCuCEuo可输出可输出的最大的最大不失真不失真信号信号合适的静态工作点合适的静态工作点ib(2-74)iCuCEuoQ点过低，信号进入截止区点过低，信号进入截止区称为截止失真称为截止失真信号波形信号波形(2-75)iCuCEuoQ点过高，信号进入饱和区

33、点过高，信号进入饱和区称为饱和失真称为饱和失真信号波形信号波形(2-76)波形的失真饱和失真截止失真 由于放大电路的工作点达到了三极管由于放大电路的工作点达到了三极管的饱和区而引起的非线性失真。对于的饱和区而引起的非线性失真。对于NPN管，管，输出电压表现为底部失真。输出电压表现为底部失真。 由于放大电路的工作点达到了三极管由于放大电路的工作点达到了三极管的截止区而引起的非线性失真。对于的截止区而引起的非线性失真。对于NPN管，管，输出电压表现为顶部失真。输出电压表现为顶部失真。(3) 最大不失真输出幅度 注意：对于PNP管，由于是负电源供电，失真的表现形式，与NPN管正好相反。(2-77)放

34、大电路的最大不失真输出幅度 放大电路要想获得大的不失真输出幅度，需要：放大电路要想获得大的不失真输出幅度，需要： 1.工作点工作点 Q 要设置在输出特性曲线放要设置在输出特性曲线放 大区的中间部位；大区的中间部位； 2.要有合适的交流负载线要有合适的交流负载线。 放大器的最大不失真输出幅放大器的最大不失真输出幅度度(2-78)3.4 小信号模型分析法小信号模型分析法 （）模型的建立（）模型的建立 （）主要参数（）主要参数 （）（）h h参数参数 （）（）h h参数微变等效电路简化模型参数微变等效电路简化模型(2-79)等效等效弄清楚等效的概念：弄清楚等效的概念：A、对谁等效。、对谁等效。B、怎

35、么等效。、怎么等效。ebcbec(2-80)3.4 小信号模型分析法小信号模型分析法1、 三极管的三极管的微变等效电路微变等效电路首先考察输入回路首先考察输入回路iBuBE当信号很小时，将输入当信号很小时，将输入特性在小范围内近似线特性在小范围内近似线性性。 uBE iBbbeBBEbeiuiur 对输入的小交流信对输入的小交流信号而言，三极管号而言，三极管BE间等效于电阻间等效于电阻rbe。(2-81)对输入的小交流信对输入的小交流信号而言，三极管号而言，三极管BE间等效于电阻间等效于电阻rbe。becrbeibbeubeubeib(2-82)对于小功率三极管：对于小功率三极管：)mA(I)

36、mV(26)1()(200rEbe rbe的量级从几百欧到几千欧。的量级从几百欧到几千欧。(2-83)考察输出回路考察输出回路iCuCE)iI (iIibBcCC bBiI 所以：所以：bcii 输出端相当于一个受输出端相当于一个受 ib控制的电流源。控制的电流源。近似平行近似平行且且电流源电流源两端还要并联两端还要并联一个大电阻一个大电阻rce。(2-84)iCuCE iC uCEcceceiur rce的含义的含义(2-85)ubeibuceicuberbe ibib rceuceicrce很大，一般忽略。很大，一般忽略。(2-86)等效等效三极管的三极管的微变等效电路微变等效电路ebcb

37、ecrbeic = ib(2-87)RB1.共射基本放大(固定固定)偏置电路(共射放大电路共射放大电路)+ECRCC1C2T(2-88)RB+ECRCC1C2 交流计算交流计算对交流信号对交流信号(输入信号输入信号ui) 短路短路短路短路置零置零(2-89)RBRCRLuiuo交流通道交流通道(2-90)RBRCRLuiuorbe ibibiiicuiuoRBRCRL交流通道交流通道微变等效电路微变等效电路(2-91)简单(固定固定)偏置电路将晶体管用简化将晶体管用简化h参数参数等效电路取代等效电路取代,放放大电路的大电路的微变等效电路为微变等效电路为:rbe ibibrceiiicuiuoR

38、BRCRL(2-92)2、电压放大倍数的计算：、电压放大倍数的计算：bebirIU LboRIU beLurRA LCLR/RR 负载电阻越小，放大倍数越小。负载电阻越小，放大倍数越小。rbeRBRCRLiU iI bI cI oU BI (2-93)3、输入电阻的计算：、输入电阻的计算：对于为它提供信号的信号源来说，电路是负载对于为它提供信号的信号源来说，电路是负载，这个负载的大小可以用输入电阻来表示。，这个负载的大小可以用输入电阻来表示。输入电阻的定义：输入电阻的定义：iiIUri 输入电阻是动态电阻。输入电阻是动态电阻。(2-94)iiIUri beBr/R ber 电路的输入电阻越大，

39、从信号源取得的电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，因此一般总是希望得到较大的的电流越小，因此一般总是希望得到较大的的输入电阻。输入电阻。rbeRBRCRLiU iI bI cI oU BI (2-95)4、输出电阻的计算：、输出电阻的计算：对于负载而言，放大电路相当于信号源，可以对于负载而言，放大电路相当于信号源，可以将它进行戴维南等效，戴维南等效电路的内阻就将它进行戴维南等效，戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。是输出电阻。计算输出电阻的方法：计算输出电阻的方法：1、所有电源置零，然后计算电阻（对有受、所有电源置零，然后计算电阻（对有受控源的电路不适用）。控源的电路不适用）。2、所有独

40、立电源置零，保留受控源，加压求流、所有独立电源置零，保留受控源，加压求流法。法。(2-96)oU oI 0rbeRBRCiI bI cI bI 0coooRIUr 所以：所以：用加压求用加压求流法求输流法求输出电阻：出电阻：(2-97) 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为了保证放大电路的稳定工作，必须有合适为了保证放大电路的稳定工作，必须有合适的、稳定的静态工作点。但是，温度的变化严的、稳定的静态工作点。但是，温度的变化严重影响静态工作点。重影响静态工作点。对于前面的电路（固定偏置电路）而言，静态对于前面的电路（固定偏置电路）而言，静态工作点由工作点由UBE、 和和IC

41、EO决定，这三个参数随温度决定，这三个参数随温度而变化，温度对静态工作点的影响主要体现在这而变化，温度对静态工作点的影响主要体现在这一方面。一方面。Q变变UBE ICEO变变T变变IC变变(2-98)温度对温度对UBE的影响的影响iBuBE25 C50CTUBEIBICBBECBRUEI (2-99)温度对温度对 值及值及ICEO的影响的影响T 、 ICEOICiCuCEQQ 总的效果是：总的效果是：温度上升时温度上升时，输出特性，输出特性曲线上移，曲线上移，造成造成Q点上移点上移。(2-100)总之：总之：TIC常采用常采用分压式偏置电路分压式偏置电路来稳定静态工作点。电路来稳定静态工作点。

42、电路见下页。见下页。为此，需要改进偏置电路，当温度升高时为此，需要改进偏置电路，当温度升高时,能够能够自动减少自动减少IB， IB IC ，从而抑制从而抑制Q点的变化点的变化。保持。保持Q点基本稳定。点基本稳定。(2-101)I1I2IB2B1RC21RBEII 2B2BRIU C2B1B2BERRR 静态工作点稳定的放大器静态工作点稳定的放大器UBE=UB-UE =UB - IE REI2=（510）IBI1= I2 + IB I2RB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuoBECIE = IC +IB IC分压式偏置电路分压式偏置电路RE射极直流射极直流负反馈电阻负反馈电阻CE 交流

43、交流旁路旁路电容电容ICIE(2-102)RB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuoI1I2IB静态工作点稳定过程静态工作点稳定过程TUBEICICIEUEC2B1B2BERRR UBUBE=UB-UE =UB - IE REUB被认为较稳定被认为较稳定ICIEIB由输入特性曲线由输入特性曲线本电路稳压的本电路稳压的过程实际是由过程实际是由于加了于加了RE形成形成了了负反馈负反馈过程过程ECB(2-103)直流通道及静态工作点估算直流通道及静态工作点估算C2B1B2BERRR UBIB=IC/ UCE = EC - ICRC - IEREIC IE =UE/RE = （UB- UBE）

44、/ RE UBE 0.7V +ECRB1RCRB2REICIEIBUCE电容开路电容开路,画出直流通道画出直流通道(2-104)RB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuo电容短路电容短路,直流电源短路，直流电源短路，画出交流通道画出交流通道交流通道及微变等效电路交流通道及微变等效电路BEC(2-105)交流通道交流通道RB1RCRB2RLuiuoBECibiciii2i1微变等效电路微变等效电路rbeRCRLiU oU bI RB1RB2iI bI cI BECI1I2(2-106)微变等效电路及电压放大倍数、输入电阻、输微变等效电路及电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的计算出电阻的计算

45、beLurRA ri= RB1/ RB2/ rbero= RCrbeRCRLiU oU bI RB1RB2iI bI cI BECI1I2RL= RC / RL)mA(I)mV(26)1()(300rEbe (2-107)例：上述静态工作点稳定的放大器，各参数如下例：上述静态工作点稳定的放大器，各参数如下： RB1=100k ， RB2=33k ， RE=2.5k ， RC=5k ， RL=5k ， =60。 求：（求：（1）估算静态工作点；）估算静态工作点； （2）空载电压放大倍数、带载电压放大倍）空载电压放大倍数、带载电压放大倍 数、输入电阻、输出电阻；数、输入电阻、输出电阻； （3）若信

46、号源有）若信号源有RS=1 k 的内阻，带载电的内阻，带载电 压放大倍数将变为多少？压放大倍数将变为多少？(2-108)RB1=100k RB2=33k RE=2.5k RC=5k RL=5k =60EC=15V解：解：(1)估算静态工作点估算静态工作点C2B1B2BERRR UB=（33 15）/（100+33）=3.7VIC IE =UE/RE = (UB- UBE)/ RE = (3.7-0.7)/2.5 =1.2mAIB=IC/ =1.2/60=0.02mA=20 AUCE = EC - ICRC - IERE =12-1.2 (5+2.5)=6V(2-109)RB1=100k RB2

47、=33k RE=2.5k RC=5k RL=5k =60EC=15V解：解：(2)空载电压放大倍数、带载电压空载电压放大倍数、带载电压 放大倍数、输入电阻、输出电阻放大倍数、输入电阻、输出电阻)mA(I)mV(26)1()(300rEbe =300+61 (26/1.2)=1622 =1.62 k ri= RB1/ RB2/ rbe =100/33/1.62=1.52 k ro= RC =5k Au空空= - RC /rbe=-60 5/1.62=-186 Au载载= - RL /rbe=-60 (5/5)/1.62=-93(2-110)RB1=100k RB2=33k RE=2.5k RC=

48、5k RL=5k =60EC=15V解：解：(3)信号源有信号源有RS=1 k 的内阻时，带载电压放大倍数为的内阻时，带载电压放大倍数为Aus载载rbeRCRLiU oU bI RB1RB2iI bI cI BECI1I2RSUSRSUSriiU oU iI cI BECRLri=RB1/ RB2/ rbeRL= RC / RL(2-111)RSUSri=RB1/ RB2/ rbeiU oU iI cI BECRLriUi=Usriri + RS信号源内阻为信号源内阻为0时的电压放大倍数：时的电压放大倍数：Au载载=UoUi信号源内阻为信号源内阻为RS时的电压放大倍数：时的电压放大倍数：Aus

49、载载=UoUsUs = Uiri + RSriRL= RC / RLri + RSriAus载载=UoUs=Uo= Au载载riri + RSUi(2-112)RSUSri=RB1/ RB2/ rbeiU oU iI cI BECRLriAus载载= Au载载riri + RS=-93 1.52/(1.52+1)=-56ri= RB1/ RB2/ rbe =1.52 k RS =1 k 信号源有内阻时，电压放大倍数信号源有内阻时，电压放大倍数Aus减小。输减小。输入电阻越大，若入电阻越大，若ri RS ，则，则Aus AuAu载载= - RL /rbe=-93RL= RC / RL(2-113

50、)RB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuoBEC静态工作点稳定且具有静态工作点稳定且具有射极交流负反馈电阻射极交流负反馈电阻的放的放大器大器RB1=100k RB2=33k RE=2.5k RC=5k RL=5k =60EC=15VRFRECERE=2.4k RF=100 (2-114)静态工作点稳定且具有静态工作点稳定且具有射极交流负反馈电阻射极交流负反馈电阻的放的放大器大器 直流通道及静态工作点直流通道及静态工作点+ECRB1RCRB2REICIEIBUCERFR RE E和和R RF F共同起直流负反馈的作共同起直流负反馈的作用，用，稳定静态工作点稳定静态工作点因因R RE E

51、+R+RF F= =2.5k ，所以，所以较上述电路较上述电路静态工作静态工作点点不变不变(2-115)静态工作点稳定且具有静态工作点稳定且具有射极交流负反馈电阻射极交流负反馈电阻的放的放大器大器 微变等效电路及电压放大倍数微变等效电路及电压放大倍数rbeRCRLiU oU bI RB1RB2iI bI cI BECI1I2IeRFRB1=100k RB2=33k RE=2.4k RF=100 RC=5k RL=5k =60EC=15VUi=Ibrbe+IeRF= Ibrbe +（1+ ）IbRF = Ibrbe +（1+ ）RFUo=-Ic（RC/RL）=- Ib RL (2-116)米勒定

52、律 大电流处的电阻折合到小电流处，电阻扩大（大电流小电流）倍。 小电流处的电阻折合到大电流处，电阻缩小（大电流小电流）倍。(2-117)Ui=Ibrbe+IeRF= Ibrbe +（1+ ）IbRF = Ibrbe +（1+ ）RFUo=-Ic（RC/RL）=- Ib RL Au=UoUi=- Ib RLIbrbe +（1+ ）RF=- RLrbe +（1+ ）RF=-60 （5/5）/1.62+(1+60) 0.1=-19RB1=100k RB2=33k RE=2.4k RF=100 RC=5k RL=5k =60EC=15VbeLurRA =-93(2-118)静态工作点稳定且具有静态工作

53、点稳定且具有射极交流负反馈电阻射极交流负反馈电阻的放大的放大器器 微变等效电路及输入电阻输出电阻微变等效电路及输入电阻输出电阻rbeRCRLiU oU bI RB1RB2iI bI cI BECI1I2IeRFUi= Ibrbe +（1+ ）RFIb = Ui /rbe +（1+ ）RF Ii = I1 +I1 +Ib= Ui /RB1 + Ui /RB2+Ui /rbe +（1+ ）RF输出电阻输出电阻RO=RC输出电阻输出电阻(2-119)静态工作点稳定且具有静态工作点稳定且具有射极交流负反馈电阻射极交流负反馈电阻的放大器的放大器 微变等效电路及输入电阻输出电阻微变等效电路及输入电阻输出电

54、阻Ui= Ibrbe +（1+ ）RFIb = Ui /rbe +（1+ ）RF Ii = I1 +I1 +Ib= Ui /RB1 + Ui /RB2+Ui /rbe +（1+ ）RF ri = RB1 / RB2 / /rbe +（1+ ）RF=5.9k ri = Ui /Ii = Ui Ui /RB1 + Ui /RB2+Ui /rbe +（1+ ）RF 对比对比 ri = RB1 / RB2 / /rbe =1.52k (2-120) 3.5 射极输出器射极输出器RB+ECC1C2RERLuiuo特点：同相放大，放大倍数约为特点：同相放大，放大倍数约为1，输入电阻大，输入电阻大， 输出电

55、阻小输出电阻小RB=570k RE=5.6k RL=5.6k =100EC=12V(2-121)直流通道及静态工作点分析：直流通道及静态工作点分析：EBBECBR)1(RUEI BEI )1(I EECCERIEU EC=IBRB+ UBE +IERE =IBRB+ UBE +(1+ ）IBRE =IB RB+ (1+ ）RE + UBE RB+ECREIBIEUBEUCEIC= IB 或或 IC IE(2-122)静态工作点估算举例：静态工作点估算举例：RB=570k RE=5.6k RL=5.6k =100EC=12VRB+ECREIBIEUBEUCEEBBECBR)1(RUEI =12-

56、0.7570+(1+100) 5.6=0.01(mA)BEI )1 (I =(1+100) 0.01=1.01 (mA) ICEECCERIEU =12-1.01 5.6=6.3(V)(2-123)动态分析动态分析交流通道及微变等效电路交流通道及微变等效电路RB+ECC1C2RERLuiuo(2-124)交流通道及微变等效电路交流通道及微变等效电路rbeiU iI bI cI oU bI BRRERLEB CRBRERLuiuoBCE(2-125)动态分析：动态分析：LeoRIU LELR/RR LbRI1 ）（LebebiRIrIU LbbebRI)1(rI LbbebLbRI)1(rIRI

57、)1( LbeLR)1(rR1 ）（1、电压放大倍数、电压放大倍数rbeiU iI bI cI oU bI BRRERLRLIeuA=UoUi(2-126)1、,R)1(rLbe 所以所以，1Au 2、输入输出同相，输出电压跟随输入电压，故、输入输出同相，输出电压跟随输入电压，故称称电压跟随器电压跟随器。讨论讨论输出电压与输入电压近似相等，电压未输出电压与输入电压近似相等，电压未被放大，但是电流放大了，即输出功率被放大，但是电流放大了，即输出功率被放大了。被放大了。LbeLR)1(rR1 ）（Au(2-127)2、输入电阻、输入电阻rbeiU iI bI cI oU bI BRRERLIRBL

58、ebebiRIrIU LbbebRI)1(rI Ib=Uirbe+(1+ )RLIi=IRB+Ib=UiRB+Uirbe+(1+ )RLri=UiIi=UiUiRB+Uirbe+(1+ )RL=RB/rbe+(1+ )RL (2-128)3、输出电阻、输出电阻用加压求流法求输出电阻。用加压求流法求输出电阻。rbeiU iI bI cI sU bI BRRERsro置置0保留保留(2-129)ebbIIII EsbesbeRURrURrU BssR/RR U IbI bI RsrbeBRREeI 输出电阻输出电阻 IUroEsbeR1Rr11 1Rr/RsbeEro=RE/rbe1+ 当当RS=

59、0时时（加压求流法）（加压求流法）(2-130)动态分析及估算举例：动态分析及估算举例：)mA(I)mV(26)1()(300rEbe =300+101 (26/1.01)=2.9 k RB=570k RE=5.6k RL=5.6k =100EC=12VrbeiU iI bI cI oU bI BRRERLEB CIE=1.01mA(2-131)RB=570k RE=5.6k RL=5.6k =100EC=12VrbeiU iI bI cI oU bI BRRERLEB CLbeLR)1(rR1 ）（Au=(1+100) (5.6/5.6)2.9+(1+100) (5.6/5.6)=0.99r

60、be=2.9 k (电压放大倍数估算电压放大倍数估算)动态分析及估算举例：动态分析及估算举例：(2-132)R)1(r/RrLbeBi =570/ 2.9+(1+100)(5.6/5.6) =190k RB=570k RE=5.6k RL=5.6k =100EC=12VrbeiU iI bI cI oU bI BRRERLEB Crbe=2.9 k RS=0 1Rr/RsbeEro=5.6/2.91+100=28 (输入电阻输出电阻估算输入电阻输出电阻估算)动态分析及估算举例：动态分析及估算举例：(2-133)动态分析及估算举例：动态分析及估算举例：设信号源内阻设信号源内阻RS=1 k ，求这