第二章晶体三极管

1、1第二节第二节 晶体三极管晶体三极管一、晶体三极管的结构与符号一、晶体三极管的结构与符号 晶体三极管是在一块半导体上制作两个紧密结晶体三极管是在一块半导体上制作两个紧密结合的合的PN结，再引出三个电极，封装加固而成。可结，再引出三个电极，封装加固而成。可分为分为PNP和和NPN两种类型（材料：硅管和锗管）。两种类型（材料：硅管和锗管）。(b)PNPbecPP(a)NPNcNNebbcecbe2三个区：三个区：发射区、基区、集电区。发射区、基区、集电区。三个电极：三个电极：发射极、基极、集电极。发射极、基极、集电极。cNNeb发射结发射结集电结集电结两个两个PN结：结：发射结、集电结。发射结、集

2、电结。emitter, base, collector3三种组成方式：三种组成方式：（1）共发射极共发射极接法，发射极作为公共电极。接法，发射极作为公共电极。（2）共基极共基极接法，基极作为公共电极。接法，基极作为公共电极。（3）共集电极共集电极接法，集电极作为公共电极。接法，集电极作为公共电极。其中共发射极接法最常用。其中共发射极接法最常用。4二、三极管的放大作用二、三极管的放大作用（NPN，共射），共射）必须：发射结正偏，集必须：发射结正偏，集电结反偏电结反偏, UCUBUE 。内部载流子的运动：内部载流子的运动：（1）发射区向基区发射电）发射区向基区发射电子子IE（电流方向与电子流方（电

3、流方向与电子流方向相反）。向相反）。（2）电子在基区中扩散与复合。）电子在基区中扩散与复合。（3） 集电区收集电子。集电区收集电子。 发射极注入电子越多，基区电子浓度梯度越大，发射极注入电子越多，基区电子浓度梯度越大，扩散到并穿过集电结、为集电结所收集的电子也越大扩散到并穿过集电结、为集电结所收集的电子也越大，IC越大。越大。ECIBEBRCIEICcbeUCENN5电压放大：电压放大：UBE有少量变化时，有少量变化时，IB变化，引起变化，引起IC的的一个大的变化；使一个大的变化；使RC上的电压降发生变化，上的电压降发生变化，UCE比比UBE大很多倍，这就将大很多倍，这就将电流放大转化为电压放

4、电流放大转化为电压放大。大。CBIIBCEIII电流放大：电流放大：IC= IB ， 为交为交流放大系数流放大系数 。直流电流放大系数直流电流放大系数。+ECUCEICIBUBE6三、三极管的特性曲线三、三极管的特性曲线（共射（共射NPN型）型）1. 输入特性曲线：输入特性曲线：常数常数 CEUBEBUfI)(UBE(V)IB(A)0.40.20.620406080VUCE1 UCE=0 输入特性曲线为一指数输入特性曲线为一指数曲线，也有一死区电压（开曲线，也有一死区电压（开启电压，硅管为启电压，硅管为0.5V，锗管，锗管为为0.2V）。正常工作时）。正常工作时UBE很小，硅管为很小，硅管为0

5、.7V左右（锗左右（锗管管0.3V）。）。+ECUCEICIBUBE7特点特点：发射结和集电结均：发射结和集电结均处于反向偏置，管子处于处于反向偏置，管子处于截止状态，截止状态，c和和e之间的等之间的等效阻抗很大，相当于一个效阻抗很大，相当于一个断开的开关。断开的开关。2. 输出特性曲线输出特性曲线（以（以IB为参变量的一族特性曲线）：为参变量的一族特性曲线）：常数BICECUfI)(三个区：三个区：截止区、饱和区、放大区。截止区、饱和区、放大区。（1）截止区：）截止区：IB=0曲线以下部分。曲线以下部分。IB=0饱和区饱和区8IC(mA)A20A40A60A4截止区截止区放大区放大区6UCE

6、8特点：特点：发射结和集电结均处发射结和集电结均处于正向偏置，于正向偏置，c、e间相当于间相当于开关的接通状态。开关的接通状态。（2）饱和区：曲线左面部分。）饱和区：曲线左面部分。IB=0饱和区饱和区8IC(mA)A20A40A60A4截止区截止区放大区放大区6UCE（3）放大区：曲线族平坦部分。）放大区：曲线族平坦部分。特点：特点：发射结正偏，集电发射结正偏，集电结反偏。结反偏。IC= IB。9四、三极管的主要参数四、三极管的主要参数1. 电流放大系数：电流放大系数：常数CEUBCII /交流电流放大系数交流电流放大系数 常数CEUBCII/两者含义不同，值很接近。两者含义不同，值很接近。一

7、般一般在在20至至200之间。之间。频率较低时，频率较低时，是不变的，是不变的，但频率较高时，但频率较高时，随频率的随频率的增加显著下降。增加显著下降。 f共发射共发射极截止频率。极截止频率。ff0120 0102. 极间反向电流极间反向电流ICBO和和ICEOECAbceICBORBEBICBO的测量的测量ICEO=ICBO+ICBO=(1+)ICBOAbceICEOECICEO的测量的测量ICBO集电极反向电流，集电极反向电流，ICEO是穿透电流。是穿透电流。3. 极限参数极限参数11第三节第三节 基本放大电路基本放大电路一、一、 放大电路的基本概念放大电路的基本概念1.1.信号的输入、输

8、出和放大信号的输入、输出和放大 基本作用：在输入信号幅度过低时，将信号原基本作用：在输入信号幅度过低时，将信号原样放大，以便满足检测、传输或输出的需要。样放大，以便满足检测、传输或输出的需要。 122.2.放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标（1）放大倍数与增益：）放大倍数与增益：表示放大器放大性能的参数表示放大器放大性能的参数电压、电流、功率放大倍数。用对数表示称为增益。电压、电流、功率放大倍数。用对数表示称为增益。（2）输入电阻：）输入电阻：ri=ui/ii。输入电阻越大越好。输入电阻越大越好。（3 ）输出电阻：）输出电阻：输入信号不变，负输入信号不变，负载改变时，输出电压改变量与

9、电流载改变时，输出电压改变量与电流改变量之比改变量之比 。 ro越小越好。越小越好。oooiur 信号源电动势信号源电动势Es，内阻，内阻Rs，则，则信号源供给放大器的信号电压信号源供给放大器的信号电压，即放大器的输入电压，即放大器的输入电压ui：sisiiErRru 13（4） 通频带及频响特性：通频带及频响特性：幅频特性、相频特性，统称为频率响应特性。幅频特性、相频特性，统称为频率响应特性。通频带通频带 ：由下限频率：由下限频率fL到上限频率到上限频率fH 的频率范围的频率范围。通频带越宽，放大器通频带越宽，放大器对信号的频率变化的对信号的频率变化的适应能力越强。适应能力越强。fLfHfA

10、uAuo0.707Auof=fH-fLLHffBW 70.假设输出电压假设输出电压uo，输出电，输出电阻为阻为ro，负载为，负载为RL, 则负载则负载上电压为：上电压为：LooLoRuuRr14（5） 噪声系数：噪声系数：放大有用信号时，还会放大由内部放大有用信号时，还会放大由内部产生的噪声或外部无用的干扰信号，叫做噪声。产生的噪声或外部无用的干扰信号，叫做噪声。信噪信噪比：比：噪声与有用信号的大小有关。有用信号功率噪声与有用信号的大小有关。有用信号功率PS与与噪声信号功率噪声信号功率PN之比。信噪比越大越好。之比。信噪比越大越好。放大器本身也产生噪声，输入端信噪比和输出端放大器本身也产生噪声

11、，输入端信噪比和输出端信噪比要发生改变，用信噪比要发生改变，用噪声系数噪声系数来表示，其值越来表示，其值越小表示放大器对微弱信号的实际放大能力越强。小表示放大器对微弱信号的实际放大能力越强。NSPPSNRNoSoNiSiPPPPNF 输出端信噪比输出端信噪比输入端信噪比输入端信噪比15二、基本放大电路及其工作状态分析二、基本放大电路及其工作状态分析1.基本放大电路基本放大电路的的组成组成(共射极共射极)ECRCBAuiC1RBEBRLuoC2a.晶体管晶体管：电流放大作用。：电流放大作用。b.耦合电容（隔直电容）耦合电容（隔直电容）c.集电极电源集电极电源EC ,电阻电阻RCd.基极电源基极电

12、源EB、电阻、电阻RBRCBAuiC1RBRLuoC2+UCC实际实际电路电路用一用一个电个电源供源供电电162.放大电路的静态工作点放大电路的静态工作点 静态：放大电路没有输入信号时的工作状态称为静态：放大电路没有输入信号时的工作状态称为直流工作状态或静态直流工作状态或静态。确定。确定静态工作点静态工作点，记为，记为IB、IC、UCE。RCBAuiC1RBRLuoC2+UCCCCBECCBBBUUUIRRCBCEOBCECCCCIIIIUUI RUCE+UCCRCICRBIBIE（1）直流通路法）直流通路法17例例2-2求静态工作点。求静态工作点。已知：已知： =75,RC=2k,RB=30

13、0k,UCC=+12V.解：解：IB=UCC/RB=12/300=40AIC= IB=3mAUCE=UCC-ICRC=6VRCBAuiC1RBRLuoC2+UCC18（2） 图解法求静态工作点图解法求静态工作点IB=012IC(mA)Q20A40A60A680A9UCE33.01.54.56.0MN第二，求基极偏流第二，求基极偏流IBIB=UCC/RB第三，直流负载线第三，直流负载线MN与与曲线曲线IB的交点的交点Q 即为放大即为放大器的器的静态工作点静态工作点，对应，对应IB、IC、UCE。确定确定Q 的原则：的原则：将将Q 选在负载线的中间或稍微选在负载线的中间或稍微偏低的位置，即偏低的位

14、置，即UCE约为约为UCC的一半或略高一些。的一半或略高一些。第一，作直流负载线第一，作直流负载线MN。直线直线CECCCCUUI R19内容要点：内容要点：1.杂质半导体分为杂质半导体分为P型半导体和型半导体和N型半导体型半导体。 P型半导体中，型半导体中，空穴空穴为多数载流子；为多数载流子；N型半导体型半导体 中，中，电子电子为多数载流子。为多数载流子。3.稳压管在稳压管在反向击穿反向击穿状态时，起稳压作用。状态时，起稳压作用。4.三极管有三个极，分别是三极管有三个极，分别是基极、集电极基极、集电极和和发射极发射极。2.二极管中硅管的死区电压为二极管中硅管的死区电压为0.5v，锗管为，锗管为0.2v。5.三极管有两个三极管有两个PN结，分别是结，分别是