第4章晶体三极管及其基本放大电路(新)

1、第第4 4章章 晶体三极管及其基本放大电路晶体三极管及其基本放大电路4.1 晶体三极管晶体三极管大功率低频三极管大功率低频三极管小功率高频三极管小功率高频三极管中功率低频三极管中功率低频三极管晶体三极管又称双极型晶体管、半导体三极管，简晶体三极管又称双极型晶体管、半导体三极管，简称晶体管。称晶体管。按频率高低有高频管、低频管之别；根据功率大小按频率高低有高频管、低频管之别；根据功率大小可分为大、中、小功率管。可分为大、中、小功率管。 4.1.1 晶体管的结构和类型晶体管的结构和类型becNNPbecbecPPNbec4.1.2 晶体管的电流放大作用晶体管的电流放大作用VBBRbRc1. 三极管

2、放大的外部条件三极管放大的外部条件从基区扩散来的从基区扩散来的电子作为集电结电子作为集电结的少子，漂移进的少子，漂移进入集电结而被收入集电结而被收集，形成集，形成ICN。发射结正偏，发发射结正偏，发射区电子不断向射区电子不断向基区扩散，形成基区扩散，形成发射极电流发射极电流IEN。2 2、晶体管内部载流子的运动规律、晶体管内部载流子的运动规律基区空穴向基区空穴向发射区的扩发射区的扩散可忽略。散可忽略。IBNICN进入进入P 区的电子区的电子少数与基区的空少数与基区的空穴复合，多数扩穴复合，多数扩散到集电结。散到集电结。becNNP VBBRbVCCRCIEN3、晶体管的电流分配关系和电流放大系

3、数、晶体管的电流分配关系和电流放大系数becNNP VBBRbVCCRcIEIBNICNICIBIENCBOBCBOCBNCNIIIIIICBOBC)(1 IIICEOBII BCII3、晶体管的电流分配关系和电流放大系数、晶体管的电流分配关系和电流放大系数ECIIBCBE)(1 IIIIBC II)1 ()1 (BBECIIII)1 (00.020.040.060.080.100.0010.701.502.303.103.95 0， UCE 0BECIBICIE+- -UBEUCE- -+-+UBE 0， UCE 04、晶体管的连接方式、晶体管的连接方式共基极共基极共发射极共发射极共集电极共

4、集电极共什么极指哪个极为输入回路和输出回路的共什么极指哪个极为输入回路和输出回路的公共端。公共端。ecb共基极共基极ui+uo+ecb共发射极共发射极ui+uo+ecb共集电极共集电极ui+uo+ 用来表示用来表示晶体管各极电压与电流的之间相互晶体管各极电压与电流的之间相互关系关系曲线。曲线。 反映了晶体管的性能，是分析放大电路的依据。反映了晶体管的性能，是分析放大电路的依据。输入回路输入回路输出回路输出回路IBUCEVBBRbuAVmAmAVVCCICIE+UBE+Rc常数CE)(BEBUufi0.5ViBuBEOUCE=0V当当UCE=0时，相当于两个时，相当于两个PN结并结并联，当联，当

5、b、e间加正向电压时相当间加正向电压时相当于于PN结的正向伏安特性。结的正向伏安特性。当当UCE增大时，曲线右移。增大时，曲线右移。当当UCE1V时，曲线基本重合。时，曲线基本重合。1VbecbecIB=020 A40 A60 A80 A100 A常数B)(CECIufi36iC(mA)1234uCE(V)912O放大区放大区OO BCIIECII常量CEBCUii常量CBECUii A+ecbICBO A+ecbICEO温度温度ICBO 温度温度ICEO 同一型号的管子，同一型号的管子，CBOCEO)(1IIICMU(BR)CEO安全工作区安全工作区ICUCEO例例4.1.24.1.2例例1

6、:1:解解:类似的练习：类似的练习：P121页页 4.5例例2：现测得某电路中几只硅材料现测得某电路中几只硅材料NPN型晶体管的三型晶体管的三个极的直流电位如下，晶体管的开启电压个极的直流电位如下，晶体管的开启电压Uon=0.5V。试说明各个管子的工作状态。试说明各个管子的工作状态。CCCCSBSRVII当当 0 IB IBS，T处于放大状态处于放大状态当当 IB IBS，T处于饱和状态处于饱和状态当当 IB rbeRirbeiUiIbIcIoUbISUrbeRbRCRLebc+ +- -+ +- -+ +- -RSiUiIoUSURL+ +- -+ +- -+ +- -RSoIiUiIoUS

7、URL+ +- -+ +- -+ +- -RSoIRioU+ +- -RoRo 共发射极放大电路的输出电阻的计算共发射极放大电路的输出电阻的计算(1) 断开负载断开负载RL，令令或或0i U0SUoU(2) 外加电压外加电压 ， 求电流求电流 oIbIcIbIrbeRbRcebcRSoU+ +- -oI0bI0bc I IcoooRIURiUiIbIcIoUbISUrbeRbRcRLebc+ +- -+ +- -+ +- -RS共射极放大电路特点：共射极放大电路特点： (1) 放大倍数高放大倍数高;(2) 输入电阻低输入电阻低;(3) 输出电阻高。输出电阻高。LLooo) 1(RUURoLU(

8、2) 再将负载接上，测出负载两端再将负载接上，测出负载两端电压电压 ooLLoLURRRU(1) 将负载断开，测得开路电压将负载断开，测得开路电压Uo ； oU+ +- -oU+ +- -RoLoURL+ +- -oU+ +- -Ro 在图示直接耦合的共射放大电路中，在图示直接耦合的共射放大电路中， 画出直流通路；画出直流通路； 写出静态工作点的写出静态工作点的 IB、IC 及及 UCE的表达式；的表达式； 画出微变等效电路；画出微变等效电路；(4) 写出输入电阻写出输入电阻Ri、Ro及及 。uAVCCVBBRcRbTui+uo+VCCVBBRcRbTICIBUBE+UCE+IEbBEBBBQ

9、RUVIBQCQIICQcCCCEQIRVUVCCVBBRcRbTui+uo+RcRbTui+uo+rbeRbebc+ +- -+ +- -iUbIcIoUbIRcrbeRbebc+ +- -+ +- -iUbIcIoUbIRcccoRIUcbRIbbebi)(IrRUioUUAubebcrRRbebirRRcoRR 在固定偏置放大电路中，在固定偏置放大电路中，CEOBCIIICBObBECC)1 (IRUV当当VCC和和 Rb一定时，一定时， IC与与 UBE、 以及以及 ICBO 有关。有关。T UBE 、 、 ICBO 使使Q点沿负载线上移。点沿负载线上移。IC 、 IB iCuCEQO

10、Q 温度升高时，输温度升高时，输出特性曲线上移出特性曲线上移采用采用分压式偏置电路分压式偏置电路。当温度升高使当温度升高使 IC 增加时，能够自动减少增加时，能够自动减少IB，从而，从而抑制抑制Q点的变化，保持点的变化，保持Q点基本稳定。点基本稳定。 分压式偏置电路分压式偏置电路Rb2RcC1C2Rb1CeReRLiB+VCCuiuo+iCRSuS+uCE+uBERb2RcRb1ReIB+VCCICUCE+ 直流通路直流通路IEUBE+VB与晶体管无关，不受温度与晶体管无关，不受温度影响影响。CC2b1bb1BVRRRVVBI1 IBeBEBECRUVIIVB UBEeBRVIC不受温度影响不

11、受温度影响，基本恒定。基本恒定。Rb2RcRb1ReIB+VCCICUCE+ 直流通路直流通路IEUBE+I1I2T IC IE VE UBE IB IC CeVBRb2RcRb1ReIB+VCCICUCE+ 直流通路直流通路IEUBE+CCb21bb1BVRRRVeBEBECRUVIIIICBeEcCCCCERIRIVURb2 VBRb2RcRb1ReIB+VCCICUCE+ 直流通路直流通路IEUBE+iUbIcIoUbISUrbeRb2RcRLebc+ +- -+ +- -+ +- -RSRb1beLrRAubebe2bb1i/rrRRRcoRR Rb2RcC1C2Rb1CeReRLiB

12、+VCCuiuo+iCRSuS+uCE+ ，Ri，Ro与固与固定偏置电路相同。定偏置电路相同。uARb2RcC1C2Rb1ReRLiB+VCCuiuo+iCRs+uCE+uS交流通路交流通路Rb2Rb1ReRLibuiuo+RS+uSRcicbceRb2Rb1ReRLibuiuo+RS+uSRcicbceiUiIbIcIoUbISUeIb2b1b/RRR eebebiRIrIUebbeb) 1 (RIrILcoRIULbRIebeL) 1 (RrRAubeLrRAu放大倍数降低。放大倍数降低。eebebiRIrIUebbeb) 1 (RIrIRiebebii) 1 (RrIURRiebebi)

13、1 (/RrRR输入电阻提高。输入电阻提高。coRR 输出电阻不变。输出电阻不变。iUiIbIcIoUbISUeIsoUUAussiioUUUUsiiRRRAuiUiIoUSURL+ +- -+ +- -+ +- -RSoIiUiIoUSURL+ +- -+ +- -+ +- -RSoIRioU+ +- -RoRb2RcC1C2Rb1CeReRLiB+VCCuiuo+iCRSuS+uCE+ 在图示放大电路中，已知在图示放大电路中，已知VCC=12V, Rc= 2k , Re= 2k ， Rb1= 20k ， Rb2= 10k ，RL= 6k ，晶，晶体管体管=37.5，UBE=0.6V, 试求

14、试求:(1) 静态工作点静态工作点 IB、IC 及及 UCE；(2) 画出微变等效电路；画出微变等效电路；(3) 输入电阻输入电阻Ri、Ro及及 。uAV4V12102020CCb2b1b1BVRRRVeBEBECRUVIIA45 mA37.51.7CBII)(ecCCCCERRIUUmA7 . 1mA26 . 04V2 . 5107 . 110)22(1233Rb2RCRb1ReI2I1IB+VCCICUCE+ 直流通路直流通路IEVBk2co RREbe26) 1 (200Irbe2bb1i/rRRR k79. 0be rbeLrRAu2 .7179. 06/25 .37k79. 07 .

15、 1265 .37200iUbIcIoUbISUrbeRb2RcRLebc+ +- -+ +- -+ +- -RSRb1uARb+VCCC1C2RRLui+uo+us+RST直流通路直流通路Rb+VCCR+UCE+UBEIIBICebBECCB) 1 (RRUVIBC IIEeCCCEIRVUBE)1 (IIBeBEBbEeBEBbCC) 1 (IRUIRIRUIRVRb+VCCC1C2RRLui+uo+us+RSTrbeRbRLebc+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISUeIReiILeL/ RRR LeoRIULb)1RI（LebebiRIrIULbbeb)1 (

16、RIrIioUUAuLbeL)1 (1RrR）（LbbebLb)1 ()1 (RIrIRI结论：结论： (1) rbeRbRLebc+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISUeIReiIiRiRibi/RRRbiiIURbLeebeb)/(IRRIrILbe)1 (RrLeL/RRR Lbebi)1 (/RrRRoRrbeRbebc+ +- -RSbIcIoUbIeIReoIeRI)/(bSbeboRRrIUeReRIeeRbbReoIIIIIIeoSbbeo/)1 (RURRrUoooIUReSbbe1/11RRRrrbeRbRLebc+ +- -+ +- -+ +-

17、-RSiUbIcIoUbISUeIReiIsbeoRrRSbS/ RRR 1) 1 ( sbeeRRr通常：eSbbeo1/11RRRrRebeSbeSe)1 ()(RrRrRR 在图示直接耦合的共集放大电路中，已知在图示直接耦合的共集放大电路中，已知VCC=12V，VBB=5V， Rb= 5k ，Re=5k ，晶体管，晶体管=100， rbe=3k ， UBE=0.7V, 试求试求:(1) 静态工作点静态工作点 IB、IC 及及 UCE；(2) 画出微变等效电路；画出微变等效电路；(3) 输入电阻输入电阻Ri、Ro及及 。uAVCCVBBReRbTui+uo+eEBEbBBBRIURIVA8

18、.4 mA510157 . 05eECCCERIVUV75. 7585. 012VCCVBBReRbTUBE+UCE+IBIEeBBEbB)1 (RIURIebBEBBB)1 (RRUVI0.85mAA4 . 8101)1 (BEIIVCCVBBReRbTui+uo+ReRbTui+uo+rbeRbebc+ +- -+ +- -iUbIcIoUbIeIReuArbeRbebc+ +- -+ +- -iUbIcIoUbIeIReeeoRIUeb)1RI （eebebbi)(RIrRIUebbebb)1 ()(RIrRIioUUAuebebe)1 ()1 (RrRR984. 05)1001 (35

19、5)1001 (ebebbii)1 (RrRIURk5135)1001 (35791013511/bebbebeorRrRRRRb2+VCCC1C2RRLui+uo+us+RSTRcRCb+ebcRb2RcRb1Re+VCC 直流通路直流通路RLui+uo+us+RSTRcRebcLboRIUbebirIULcL/RRR ioUUAubeLbebLbrRrIRIrbebIbISUeIiIRL+RSRcRebciUoUiRiRiei/RRReiiIURbbebebeb)1 (IrIIrI1ber11/bebeeirrRRrbebIbISUeIiIRL+RSRcRebciUoUcoRR 在图示直接

20、耦合的共基放大电路中，已知在图示直接耦合的共基放大电路中，已知VCC=12V，VBB=1V，Re=300 ，Rc=5k ，晶体管，晶体管=120， rbe=3.3k ， UBE=0.7V, 试求试求:(1) 静态工作点静态工作点 IB、IE 及及 UCE；(2) 画出微变等效电路；画出微变等效电路；(3) 输入电阻输入电阻Ri、Ro及及 。uAVCCVBBRcReTui+uo+eEBEBBRIUVeBEBBERUVImA1mA3 . 07 . 01VCCVBBRcReTUBE+UCE+IBIEICmA1EC IIA3 . 8mA120111EBIIBEcCCCBBeEcCCCCEURIVVRI

21、RIVUV7 . 77 . 05112VCCVBBRcReTui+uo+RcReTui+uo+rbeRebec+ +- -+ +- -iUbIcIoUbIeIRcuAccoRIUcbRIeebebiRIrIUebbeb)1 (RIrIioUUAuebec)1 (RrR153 . 0)1201 (3 . 35120ebeeii1RrIURk33. 03 . 012013 . 3k5coRRrbeRebec+ +- -+ +- -iUbIcIoUbIeIRcuAiA6.1 多级放大电路多级放大电路6.1.1 多级放大电路的耦合方式多级放大电路的耦合方式C1 ：信号源与第一级之间的耦合：信号源与第一

22、级之间的耦合C2 ：第一级与第二级之间的耦合：第一级与第二级之间的耦合C3 ：第二级与负载之间的耦合：第二级与负载之间的耦合+VCCuo1+Rb1Rc2C3Rb2Ce2Re2+uo+T2RLRb1C1C2Rui+us+RST1优点优点： (1)各级静态工作点互相独立，可分别计算、分析。各级静态工作点互相独立，可分别计算、分析。(2)如果电容选得足够大，可使前级输出端的信号如果电容选得足够大，可使前级输出端的信号几乎无损失地传送到后级输出端。几乎无损失地传送到后级输出端。缺点缺点： (1)大容量电容在集成电路中难以制造，因而阻容耦大容量电容在集成电路中难以制造，因而阻容耦合在集成电路中无法采用。

23、合在集成电路中无法采用。 (2)只能放大交流信号，不能放大直流信号或变化十只能放大交流信号，不能放大直流信号或变化十分缓慢的交流信号。分缓慢的交流信号。+VCCRe2Rc2uo+T2Rb2Rb1Rcui+T1优点优点：能放大直流信号或变化十分缓慢的交流信号。能放大直流信号或变化十分缓慢的交流信号。缺点缺点：(1)前、后级静态工作点互相影响；前、后级静态工作点互相影响；(2)零点漂移。零点漂移。1、前后级静态工作点相互影响、前后级静态工作点相互影响+VCCRe2Rc2uo+T2Rb2Rb1Rcui+T1VC1VB2B2C1VV2、零点漂移、零点漂移(6.3.1)指输入信号电压为零时，输出电压发生

24、缓慢指输入信号电压为零时，输出电压发生缓慢地、无规则地变化的现象。地、无规则地变化的现象。多级直接多级直接耦合放大耦合放大电路电路ui=0uouotO晶体管参数随温度变化、电晶体管参数随温度变化、电源电压波动、电路元件参数源电压波动、电路元件参数的变化的变化。差分放大电路差分放大电路优点优点：可变换电压和实现阻抗变换。可变换电压和实现阻抗变换。缺点缺点：(1)不能放大变换缓慢的信号；不能放大变换缓慢的信号；(2)低频特性差。低频特性差。Rb2C1Rb1CeReRL+VCCui+TN1N2(3)不能集成化。不能集成化。RLN1N2iUbIcIbIrbeRb2ebc+ +- -Rb1LRL221L

25、)(RNNR RLsU+ +- -RsA1iU+ +- -i2o1UU+ +- -A2+ +- -ANoU+ +- -iNUuNuuNAAAUUUUUUUUA21ioo1o2io1iou多级放大电路的电压放大倍数等于各级电压放大倍数多级放大电路的电压放大倍数等于各级电压放大倍数之积。之积。 i1iRR oNoRR 如图所示的两级电压放大电路，已知如图所示的两级电压放大电路，已知VCC=12V， 1=60， 2=37.5。 +VCCRb1Rc2C3Rb2Ce2Re2+uo+T2RLRb1C1C2Rui+us+RST1200k 2k 100 20k 10k 2k 2k 6k +12V解解: : (

26、1) 两级放大电路的静态值可分别计算。两级放大电路的静态值可分别计算。mA35mA2)06(12000.621) (1e11b1BE1CCB1RRUVImA 14. 2mA 3560)(1)1 (B11E11CIIIV72. 7214. 212e1E1CCCE1RIVU+VCCRb1Rc2C3Rb2Ce2Re2+uo+T2RLRb1C1C2Rui+us+RST1200k 2k 100 20k 10k 2k 2k 6k +12VV401102012b2b2b1CCB2RRRVVmA7 . 1mA26 . 042e2BEB2E2C2RUVII解解: :+VCCRb1Rc2C3Rb2Ce2Re2+u

27、o+T2RLRb1C1C2Rui+us+RST1200k 2k 100 20k 10k 2k 2k 6k +12V解解: :+VCCRb1Rc2C3Rb2Ce2Re2+uo+T2RLRb1C1C2Rui+us+RST1200k 2k 100 20k 10k 2k 2k 6k +12VA45mA5 .377 . 12C2B2IIV2 . 5)22(7 . 112)(2ec2C2CCCE2RRIUU解解: : 2bI2cIoUb22Irbe2Rb2Rc2RLebc+ +- -Rb1iU1bIb11ISUrbe1Re1cbe+ +- -+ +- -RSRb12iR1 iiRR 放大电路的输入电阻放大电路的输入电阻 Ri 等于第一级的输入电阻等于第一级的输入电阻Ri1。第一级是射极输出器，它的输入电阻第一级是射极输出器，它的输入电阻Ri1