模拟第2单元三极管及放大电路基础ppt课件

1、第2单元 三极管及放大电路根底 三三 极极 管管1 共发射极根本放大电路共发射极根本放大电路2 放大电路的静态分析放大电路的静态分析3 放大电路的动态分析放大电路的动态分析4 任务点稳定电路任务点稳定电路5 放大电路的放大电路的3种根本组态种根本组态6第1节 三极管一、三极管的构造和符号一、三极管的构造和符号二、三极管中的电流分配二、三极管中的电流分配三、三极管的特性曲线和主要参数三、三极管的特性曲线和主要参数四、特殊三极管简介四、特殊三极管简介三极管的构造和符号三极管的构造和符号一、三极管概述一、三极管概述塑封小功率三极管塑封小功率三极管大功率三极管大功率三极管高频大功率三高频大功率三极管极

2、管 三极管的种类很多，通常按以下方法进展分类。三极管的种类很多，通常按以下方法进展分类。1 1按半导体资料分，可分为硅管和锗管。硅三极管任务稳按半导体资料分，可分为硅管和锗管。硅三极管任务稳定性优于锗三极管，因此当前消费和运用的多为硅三极管。定性优于锗三极管，因此当前消费和运用的多为硅三极管。2 2按内部根本构造分，可分为按内部根本构造分，可分为NPN NPN 型和型和PNP PNP 型两类。目前，型两类。目前，我国制造的硅管多为我国制造的硅管多为NPNNPN型也有少量型也有少量PNP PNP 型，锗管多为型，锗管多为PNP PNP 型。型。3 3按功率大小分，可分为小功率管、中功率管和大功率

3、管。按功率大小分，可分为小功率管、中功率管和大功率管。4 4按任务频率分，可分为超高频管、高频管、低频管。按任务频率分，可分为超高频管、高频管、低频管。二、三极管的构造和符号发射区发射区基区基区发射极发射极e基极基极b集电极集电极c集电区集电区发射结发射结集电结集电结不论是不论是NPN管还是管还是PNP管，为了获得良好的特管，为了获得良好的特性，都是发射区高掺杂，性，都是发射区高掺杂，基区掺杂浓度低，集电基区掺杂浓度低，集电结面积尽量大。结面积尽量大。三极管中的电流分配三极管中的电流分配一、三极管具有放大作用所具备的条件一、三极管具有放大作用所具备的条件1、内部条件：发射区进展高掺杂，多数载流

4、子浓、内部条件：发射区进展高掺杂，多数载流子浓度很高；基区做得很薄，掺杂少，那么基区中多度很高；基区做得很薄，掺杂少，那么基区中多子的浓度很低。子的浓度很低。2、外部条件：三极管的发射结必需偏置，集电结、外部条件：三极管的发射结必需偏置，集电结必需反向偏置，即对必需反向偏置，即对NPN管，要求管，要求UCUBUE，对于对于PNP管，要求管，要求UCUBUE。二、电流的分配关系AAmAmAmAmAICICIBIBIEIEUBBUBBUCCUCCRBRB3DG63DG6NPNNPN型晶体管电流放大的实验电路型晶体管电流放大的实验电路RCRCCEBIB（mA）-0.00100.010.020.030

5、.040.05IC（mA）0.0010.010.360.721.081.501.91IE（mA）00.010.370.741.211.541.96由上表可以看出：由上表可以看出：1、IE=IC+IB， IBIC0，uBE0，uCEuBE /V 4 3 2 1 IB=0 0 3 6 9 12 UCE20A 40A 60A 80A 100A 饱和区饱和区 截止区截止区 放放 大大 区区 IC /mA 常数）BiCECufi(三、半导体三极管的主要参数三、半导体三极管的主要参数1 1电流放大系数电流放大系数 共射直流电流放大系数共射直流电流放大系数 ：它表示集电极电压一定时：它表示集电极电压一定时，

6、集电极电流和基极电流之间的关系。即，集电极电流和基极电流之间的关系。即 共射交流电流放大系数共射交流电流放大系数：它表示在：它表示在UCEUCE坚持不变的条件坚持不变的条件下，集电极电流的变化量与相应的基极电流变化量之比。下，集电极电流的变化量与相应的基极电流变化量之比。BCBCEOCIIIII常数CEUIIBC在今后估算时常以为在今后估算时常以为 2 2极间电流极间电流 集电极反向饱和电流集电极反向饱和电流ICBOICBO：ICBOICBO是指发射极开路，是指发射极开路，集电极与基极之间加反向电压时产生的电流作为晶体集电极与基极之间加反向电压时产生的电流作为晶体管的性能目的，管的性能目的，I

7、CBOICBO越小越好。越小越好。 穿透电流穿透电流ICEOICEO：ICEOICEO是基极开路，集电极与发射极是基极开路，集电极与发射极间加电压时的集电极电流。间加电压时的集电极电流。晶体管任务在放大区，集电极电流的表达式变为：晶体管任务在放大区，集电极电流的表达式变为： 3极限参数极限参数集电极最大允许耗散功率集电极最大允许耗散功率PCM： 晶体管在运用时，应保证晶体管在运用时，应保证PCPCM。通常将。通常将PCM 1W 的三极管称为小功率管，将的三极管称为小功率管，将PCM 5W的三极管称为大功率管。对于功率较大的三极管，应加散热的三极管称为大功率管。对于功率较大的三极管，应加散热片，

8、否那么将烧坏三极管。三极管集电极功率计算公式为片，否那么将烧坏三极管。三极管集电极功率计算公式为 PC = UCE IC 反向击穿电压反向击穿电压U(BR)CEO：指基极开路时，加于集电极：指基极开路时，加于集电极发射极发射极之间的最大允许电压。之间的最大允许电压。 集电极最大允许电流集电极最大允许电流ICM：晶体管任务在放大区时，假设集电极：晶体管任务在放大区时，假设集电极电流超越一定值时，其电流超越一定值时，其就要显著下降。当就要显著下降。当值下降到正常值值下降到正常值2/3时的集电极电流，称为晶体管的集电极最大电流，用时的集电极电流，称为晶体管的集电极最大电流，用ICM表示。表示。这三个

9、极限参数决议了晶体管的平安任务区这三个极限参数决议了晶体管的平安任务区特殊三极管特殊三极管一、光电三极管一、光电三极管将光信号转换成光电流信号的半导体受光器件，并将光信号转换成光电流信号的半导体受光器件，并且还能将光电流放大，又称为光敏三极管。且还能将光电流放大，又称为光敏三极管。二、光电耦合器二、光电耦合器将发光器件将发光器件LEDLED和受光器件光电二极管或光电和受光器件光电二极管或光电三极管封装在同一个管壳内组成的电三极管封装在同一个管壳内组成的电- -光光- -电器件。电器件。第2节 共发射极根本放大电路1 1三管极三管极VT VT ：是放大电路的中：是放大电路的中心元件，它在电路中起

10、电流放大作心元件，它在电路中起电流放大作用，它的任务形状决议了放大电路用，它的任务形状决议了放大电路能否正常任务。能否正常任务。2 2集电极直流电源集电极直流电源VCC VCC ：正极接：正极接三极管的集电极，为集电结提供反三极管的集电极，为集电结提供反向偏置。同时，它还为输出信号提向偏置。同时，它还为输出信号提供能源。供能源。VCC VCC 普通为几伏至几十伏。普通为几伏至几十伏。3 3集电极负载电阻集电极负载电阻RCRC：将三极管：将三极管集电极电流的变化转变为电压变化，集电极电流的变化转变为电压变化，以实现电压放大。以实现电压放大。RC RC 的阻值普通为的阻值普通为几千欧。几千欧。4基

11、极偏置电阻基极偏置电阻RB：为三极管发：为三极管发射结提供正向偏置，产生一个大小适射结提供正向偏置，产生一个大小适宜的基极直流电流宜的基极直流电流IB。调理。调理RB 的阻的阻值可控制值可控制IB 的大小，的大小，IB 过大或过小过大或过小放大电路都不能正常任务。放大电路都不能正常任务。RB 的阻的阻值普通为几十千欧至几百千欧。值普通为几十千欧至几百千欧。5耦合电容器耦合电容器C1 和和C2：C1 和和C2 一方面起隔直作用；另一方面又起耦一方面起隔直作用；另一方面又起耦合交流作用。合交流作用。C1 和和C2 普通选用电解普通选用电解电容器，电容量为几十微法，运用时电容器，电容量为几十微法，运

12、用时应特别留意它们的极性与实践任务电应特别留意它们的极性与实践任务电压的极性能否相符合，假设衔接反了压的极性能否相符合，假设衔接反了能够会引起能够会引起C1 或或C2 破裂。破裂。根本任务原理根本任务原理 直流量用大写字母表示直流量用大写字母表示 交流量用小写字母表示交流量用小写字母表示 交直流共存量用小写字母交直流共存量用小写字母加大写字母作脚标表示加大写字母作脚标表示 放大放大电路电路分析分析方法方法静态分析静态分析动态分析动态分析估算法估算法图解法图解法微变等效电路法微变等效电路法图解法图解法求解静态任务点求解静态任务点求解动态参数求解动态参数 静态是指无交流信号输入静态是指无交流信号输

13、入ui=0时，电路中的电流、电压的形状，此时三时，电路中的电流、电压的形状，此时三极管各极电流和电压值称为静态任务点极管各极电流和电压值称为静态任务点Q主要指主要指IBQ、ICQ、UCEQ。1估算法：画出直流通路求解估算法：画出直流通路求解 直流通路：耦合电容开路，交流电源短路直流通路：耦合电容开路，交流电源短路BBEQCCBQRUUIBQCQIICCQCCCEQRIUU+UCCRCRBUCEICIEIBUBE静态任务点静态任务点Q【例】用估算法计算静态任务点。知【例】用估算法计算静态任务点。知UCC=12V, RB=300k， RC=4k,=37.5mA5 . 1mA04. 05 .37BQ

14、CQIIV6V)45 . 112(CCQCCCEQRIUUA40mA30012BCCBBEQCCBQRURUUI2)用图解法确定静态值用图解法确定静态值估算基极电流估算基极电流IBQ如如40A根据根据IB在输出特性曲线中找到对应的曲线在输出特性曲线中找到对应的曲线作直流负载线作直流负载线求静态任务点求静态任务点Q根据关系式根据关系式UCE=UCCICRC画出一条画出一条直线直线IB=40A的输出特的输出特性曲线、直流负载性曲线、直流负载线的交点线的交点0.6Vcc=iBRB+uBEBCCRVVCCQICQICQUCEQ直流负载线直流负载线UCCIBQ=UCC-UBE/RBUCCRCUCE /V

15、IC/mA080A60A40A20AIB=0QRL uSRSuiRCRBu0uceiciiieib动态分析是指有交流信号输入时，电路中的电流、电压随输入信号作动态分析是指有交流信号输入时，电路中的电流、电压随输入信号作相应变化的形状。相应变化的形状。动态时，电容对交流信号短路，固定不变的电压源都视为短路，固定动态时，电容对交流信号短路，固定不变的电压源都视为短路，固定不变的电流源都视为开路不变的电流源都视为开路 ，此时称为交流通路。，此时称为交流通路。由于动态时放大电路是在直流电源由于动态时放大电路是在直流电源UCCUCC和交流输入信号和交流输入信号uiui共同作用下任共同作用下任务，电路中的

16、电压、电流均包含两个分量。务，电路中的电压、电流均包含两个分量。图解步骤：图解步骤：1根据静态分析方法，求出静态任务点根据静态分析方法，求出静态任务点Q。2根据根据ui在输入特性上求在输入特性上求uBE和和iB。3作交流负载线。作交流负载线。uCE=Ucc-iCRL 斜率为斜率为-RL4由输出特性曲线和交流负载线求由输出特性曲线和交流负载线求iC和和uCE。 0 (a) 输 入 回 路 (b) 输 出 回 路 uCE iC Q ICQ UCC uBE iB 0 uBE t iB t 0 iC t 0 t Q Q Q Q Q IBQ UBEQ uCE UCEQ 直 流 负 载 线 交 流 负 载

17、 线 0 0 uCEtOOiCiOuCE Q Q Q 截止失真：由于任务点偏低，输入信号在负半周有一部分进截止失真：由于任务点偏低，输入信号在负半周有一部分进入截止区，使输出电压的正半周出现平顶畸变，称为截止失真。入截止区，使输出电压的正半周出现平顶畸变，称为截止失真。 Q Q QuCEtOOiCiOuCE微变等效电路法微变等效电路法三三极极管管的的微微变变等等效效电电路路)mA()mV(26)1(300EQbeIrrce阻值很高，普阻值很高，普通忽略不计。通忽略不计。 ibic C E rceEB ubeibic E Cib uce ibBubeErberiroRSRCRBRL uiuSuO

18、 RCrbeRSRB RL ibibuiiiicuSuOC2C1RCRBRLUCCuORSuSui放大放大电路电路的微的微变等变等效电效电路路 电压放大倍数：电压放大倍数：rbe+oUcIbICBE+iUbIRCRLRBRs +sU 对上述微变等效电路进展分析：对上述微变等效电路进展分析：beLbbebLbbecLu0rRIrIRIrIRUUAi式中式中RL=RC/RLbeCurRA共发射共发射极放大极放大电路的电路的微变等微变等效电路效电路。输入电阻输入电阻riri：当当RL=开路时：开路时：beB/rrRIUiii输出电阻输出电阻r0r0：CorRIUIi输入电阻输入电阻ri越大越好越大越

19、好输出电阻输出电阻ro越小越好越小越好第5节 任务点稳定问题一、温度对静态任务点的影响一、温度对静态任务点的影响1、当温度升高时，为得到同样的、当温度升高时，为得到同样的IB，所需的，所需的UBE将减小。将减小。2、温度升高时，三极管的、温度升高时，三极管的值也将添加。值也将添加。3、温度升高时，三极管的反向饱和电流将随温度按指数规律急剧、温度升高时，三极管的反向饱和电流将随温度按指数规律急剧添加。添加。 温度变化会影响三极管集电极电流。当温度升高时，集电极电温度变化会影响三极管集电极电流。当温度升高时，集电极电流增大；当温度降低时，集电极电流减小。集电极电流的变化会影流增大；当温度降低时，集电极电流减小。集电极电流的变化会影响放大电路的静态任务点，因此，温度变化将影响放大电路的静态响