三极管放大电路1资料

1、4.1 半导体 BJT4.2 基本共射极放大电路4.3 放大电路的分析方法4.4 放大电路工作点稳定问题(wnt)4.5 共集电极放大电路和共基极放大电路4.6 组合放大电路4.7 放大电路的频率响应4 双极结型三极管及放大(fngd)电路基础共四十二页半导体三极管又称晶体三极管，简称晶体管或三极管。在三极管内，有两种载流子：电子与空穴，它们同时参与导电，故晶体三极管又称为(chn wi)双极型三极管，简记为BJT（英文Bipo1ar Junction Transistor的缩写）。它的基本功能是具有电流放大作用。三极管属于电流控制型器件。 4.1 双极结型三极管BJT共四十二页NNP集电极c

2、基极b发射极eNPNPPN集电极c基极b发射极ePNP符号:注：符号中箭头的方向(fngxing)表示发射结正偏时发射极电流的方向(fngxing)。基区，电极称为(chn wi)基极 b（Base）发射区，电极称为发射极 e（Emitter）集电区，电极称为集电极 c（Collector）集电结Jc发射结Je一、BJT的结构共四十二页三极管结构(jigu)特点：为了(wi le)保证三极管具有良好的电流放大作用，在制造三极管的工艺过程中，必须作到：使发射区的掺杂浓度最高，以有效地发射载流子；使基区掺杂浓度最小，且基区最薄，以有效地传输载流子；使集电区面积最大，且掺杂浓度小于发射区，以有效地收

3、集载流子。以上三条实际上是三极管放大作用的内部条件。共四十二页1. 基本概念：（1）放大(fngd)的含义（实质）：用较小的量控制较大的量。（2） 三极管放大电路的基本连接(linji)方法：共发射极电路 共基极电路 共集电极电路二、 BJT的电流分配与放大作用共四十二页（3） 三极管放大作用(zuyng)的外部条件：发射结正偏，集电结反偏。三极管在工作(gngzu)时要加上适当的直流偏置电压。若在放大工作状态：发射结正偏：集电结反偏：由VBB保证由VCC、 VBB保证VCB=VCE - VBE 0共发射极接法c区b区e区NNPVBBVCCRbRcebc+VCE VBEVCB共四十二页RcVC

4、CRbVBB（1）发射区向基区注入电子(dinz) 因为发射结正偏，所以发射区向基区注入电子 ，形成了扩散电流IEN 。同时从基区向发射区也有空穴的扩散运动，形成的电流为IEP。但其数量小，可忽略。 所以发射极电流I E = I EN + IEP I EN 。（2）电子在基区中扩散与复合 发射区的电子注入基区后，变成了少数载流子。少部分遇到(y do)的空穴复合掉，复合掉的空穴由电源VBB提供，形成IBN。所以基极电流I B I BN 。大部分到达了集电区的边缘。2. BJT内部的载流子传输过程共四十二页RcVccRbVbb（3）集电区收集(shuj)扩散过来的电子。 因为集电结反偏，收集扩散

5、到集电区边缘的电子，形成电流ICN 。另外，集电结区的少子形成漂移电流ICBO。3电流(dinli)分配关系从内部看：从外部看：动画演示共四十二页体现(txin)IE转化为ICN的能力。发射极电流与集电极电流分配关系：由发射区扩散到基区的载流子绝大部分能够被集电区收集，形成电流，一小部分在集区复合，形成电流。BJT共基极直流电流放大系数 ：与发射极电流IE的比。近似为1共基极时输出电流(dinli)IC受输入电流IE控制的电流分配关系。BJT共基极电流放大系数 ：共四十二页其中(qzhng)BJT共发射极时，输出电流(dinli)IC受输入电流IE控制的电流分配关系：称为共发射极直流电流放大系

6、数 集电极与发射极之间的反向饱和电流，常称为穿透电流。数值小常忽略共四十二页共发射极直流电流放大系数体现(txin)基极电流IB对集电极电流IC的控制引入、后电流(dinli)分配关系：简化说明：ICBO为集电结反向饱和电流，其大小决定于少子的浓度，对放大没有贡献，且受温度影响大使管子工作不稳定，应尽量减小。CBEIII+=CEOBEIII+=)1(bCEOBCIII+=bCBOCEOII)1(b+=BEII)1(b+=BCIIb=CBEIII+=共发射极电流放大系数：共四十二页iE4. 三极管放大(fngd)作用定性分析vBEiE0viiERCRBviiCvo= iCRC变化(binhu)小

7、变化大变化大变化大放 大小结：三极管的放大作用是在外部电路体现出来的。在放大过程中，三极管内部表现为电流之间的控制作用，外部电路表现为对输入信号的放大。输入信号vI共四十二页三. BJT的特性(txng)曲线（共射极接法）三极管的特性（输入特性、输出特性）曲线描述各电极之间电压，电流之间的关系，用于对三极管的性能、参数和三极管电路的分析(fnx)估算。 输入特性曲线： 描述了在管压降vCE一定的情况下，基极电流 iB与发射结压降 vBE之间的函数关系，即共四十二页 vCE=0V时，相当于两个(lin )PN结并联。 vCE 1V再增加时，曲线右移(yu y)很不明显。 当vCE=1V时， 集电

8、结已进入反偏状态，开始收集电子，所以基区复合减少， 在同一vBE 电压下，iB 减小。特性曲线将向右稍微移动一些。死区电压硅 0.5V锗 0.1V导通压降硅 0.7V锗 0.3V=0VvCEvBE(V)+iC-vBE+-vCET+iB=1VCEv共四十二页当vCE=0 V时，因集电极无收集(shuj)作用，iC=0。 vCE ic 。 当vCE 1V后，收集电子的能 力足够强。这时，发射到基区 的 电子都被集电极收集，形成iC。所以vCE再增加(zngji)，iC基本保 持不变。同理，可作出iB=其它值的曲线。 (2) 输出特性曲线： 描述基极电流 iB为一常量时，集电极电流 iC与管压降vC

9、E之间的函数关系。现以iB=60uA一条加以说明。iCCE(V)(mA)=60uAIBv共四十二页三极管工作(gngzu)的三个区域：放大(fngd)区：发射结正偏，集电结反偏。(1) 当IB一定时，iC几乎不随vCE变化， 具有恒流特性；(2) iC随iB变化线性变化，iC=iB， iC受iB控制。uCEiCIB= 0 mAIB=20mAIB=40mAIB=60mAIB=80mA0截止区放大区饱和区工作条件：VBEVon，VCEVBE特点： iC=iB，Ics为集电极（饱和电流） 共四十二页三极管工作(gngzu)的三个区域：截止(jizh)区：发射结反偏，集电结反偏。IB对IC无控制作用。

10、IB=0，IC=ICEO 很小。ICEO=（1+ ）ICBO 受温度影响大，故ICEO温度系数大。uCEiCIB= 0 mAIB=20mAIB=40mAIB=60mAIB=80mA0截止区放大区饱和区工作条件：VBE vBE 特点：IB=0共四十二页三极管工作(gngzu)的三个区域：饱和(boh)区：发射结正偏，集电结正偏。 IC基本恒定，不随IB变化，无放大作用， IB对IC控制作用消失。注：放大电路中三极管工作区域可通过三个电极的电位来判断。uCEiCIB= 0 mAIB=20mAIB=40mAIB=60mAIB=80mA0截止区放大区饱和区输出特性动画演示工作条件:特点:共四十二页例

11、测量(cling)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。 图 三极管工作(gngzu)状态判断 放大截止饱和共四十二页 在放大电路中，如何根据三极管的电位判断三极管的材料，型号(xngho)及其基极，集电极和发射极?具有放大作用的工作(gngzu)条件：发射结正偏，集电结反偏如果满足放大作用则：NPN VBVE VCVB VCVBVE0 PNP VBVE VCVB VCVBVET1温度升高，输出特性曲线向上移。iCuCE T1iB = 0T2 iB = 0温度每升高 1C， (0.5 1)%。输出特性曲线间距增大。O共四十二页1. 电流(dinli)放大系数（2）共基极电流(

12、dinli)放大系数： 一般取20-200之间（1）共发射极电流放大系数：20uA(mA)40uAuCE0(V)80uAIB =100uAiBC60uAi2.31.5iC四、BJT的主要参数共四十二页2.极间反向(fn xin)电流（2）集电极发射极间的穿透电流ICEO 基极开路时，集电极到发射极间的电流穿透电流 。 其大小与温度(wnd)有关。 （1）集电极基极间反向饱和电流ICBO 发射极开路时，在其集电结上加反向电压，得到反向电流。它实际上就是一个PN结的反向电流。其大小与温度有关。 锗管：I CBO为微安数量级； 硅管：I CBO为纳安数量级。AICBOAICEOPNN反偏正偏复合IC

13、BOICEO ICBO和ICEO都是衡量三极管质量的重要参数，ICEO比ICBO大得多，测量容易，常把测量ICEO作为判断管子质量的重要依据。共四十二页 IC在很大的范围内变化时基本不变，但当IC超过一定值时， 明显下降，当下降到正常时的2/3或1/2时，此时(c sh)的集电极电流为ICM。 3. 极限(jxin)参数（1）集电极最大允许电流ICM集电极电流通过集电结时所产生的功耗， PC= iCvCE Uon(发射结正偏)，提供一个合适的IB电流，使三极管工作在线性区。 VCC：使UCEUBE（集电结反偏），同时提供电路工作的能量。 负载电阻（集电极电阻）RC：将变化的集电极电流转换为电压

14、输出。 地：输入回路与输出回路的公共端。 共四十二页二. 基本共射极放大电路(dinl)的工作原理 放大电路中的电压或电流既含有直流成分,又含有交流成分.其交流信号叠加在直流信号上。计算(j sun)时，分别加以分析。动态： ui0时，放大电路的工作状态，也称交流工作状态。 静态：ui0时，放大电路的工作状态，也称直流工作状态。图4.2.1 基本共射放大电路在动态工作情况下，放大电路的放大原理： )( oCEcbicuuiiiuRDD共四十二页通常，放大电路中交流信号的作用和直流电源的作用共存，这使得(sh de)电路的分析复杂化。为简化分析，引入直流通路和交流通路。 求一个电路的直流通路，有

15、以下三点： 电容(dinrng)视为开路； 电感视为短路； 信号源视为短路，保留内阻。1直流通路在直流电源的作用下直流电流（静态电流）流过的通路，用于研究电路的静态工作点。共四十二页共四十二页2交流(jioli)通路：输入信号作用下交流信号流经的通路，用于研究电路(dinl)的动态参数。 容量大的电容（耦合电容）视为短路； 无内阻的直流电源视为短路。求一个电路的交流通路，有以下两点：共四十二页注意： 在分析放大电路时，应遵循“先静态，后动态”的原则，求解静态工作点利用直流通(litng)路，求解动态参数时应利用交流参数，两种通路不可混淆，但二者也是不可分割的。 共四十二页VCE3 静态(jng

16、ti)（直流工作状态）图.2.1 基本共射放大电路静态时， ui0 ，三极管的各极电流、发射结电压、管压降均为一个恒定的直流量。记作： (IBQ，UBEQ) 和( ICQ，UCEQ )分别(fnbi)对应于输入、输出特性曲线上的一个点，所以称为静态工作点（Q点）。 IBVBEQIBVBEVCEICIBQIC共四十二页设置(shzh)静态工作点的必要性放大电路建立正确的静态工作点，是为了(wi le)使三极管工作在线性区，以保证信号不失真。 图示为没有设置合适静态工作点电路，该电路在输入信号uiUon ，三极管发射结不导通，无输出信号，输出失真。设置合适的静态工作点，首先要解决失真问题；但Q点几

17、乎影响着所有的动态参数。 共四十二页静态(jngti)工作点的估算画出放大电路(dinl)的直流通路在放大电路中，三极管的发射结始终是正偏的，其发射结压降可以近似为一常量， UBEQ=0.7V （硅），0.V（锗）。根据回路方程，可以得到静态工作点的表达式： 图.2.1 基本共射放大电路IBQICQIEQ共四十二页例4.2.1 设图4.2.1所示电路(dinl)中的VBB=4V，VCC=12V，Rb=220k，Rc=5.1k， ，VBEQ=0.7V。试求该电路中的电流IBQ，ICQ，电压VCEQ,并说明BJT的工作状态。BJT处于放大(fngd)状态。图.2.1 基本共射放大电路解：共四十二页

18、几点说明(shumng)：1. 放大电路中电压、电流符号意义(yy)说明直流信号：如IB，VBE等。xy大写大写交直流信号：如iB，vBE等。xy小写大写交流信号：如ib，vbe等。xy小写小写相量：如 等。xy大写小写2. 放大电路的参考电位点（）：电路中某点的电位为该点与参考点间 的电压。3. 放大电路中电压、电流参考方向：电压的正方向一般以公共端（参考电位点）为负端，其他端为正端；电流：iC、iB以流入电极为正，iE以流出电极为正。4. 放大电路中电解电容的接法。电容正极接高电位点。有效值：如Ib，Vbe等。xy大写小写共四十二页三. 共发射极放大(fngd)电路的工作原理+-+-vivoVCCRCRbCb1Cb2iBiC+-vCEt0vit0iBt0iCt0vCE