三极管基本分析方法

2.2晶体管的基本应用引言2.2.2交流分析2.2.1直流分析第2章半导体三极管引言基本思想

非线性电路经适当近似后可按线性电路对待，利用叠加定理，分别分析电路中的交、直流成分。一、分析三极管电路的基本思想和方法直流通路(ui

=0)为静态。交流通路(ui

0)为动态，只考虑变化的电压和电流画交流通路原则：1.固定不变的电压源都视为短路；2.固定不变的电流源都视为开路；3.视电容对交流信号短路。第2章半导体三极管基本方法图解法：

在输入、输出特性图上画交、直流负载线，求静态工作点“Q”，分析动态波形及失真等。解析法：根据发射结导通压降估算“Q”。用小信号等效电路法分析计算电路动态参数。第2章半导体三极管二、电量的符号表示规则A

AA大写表示电量与时间无关(直流、平均值、有效值)；A小写表示电量随时间变化(瞬时值)。大写表示直流量或总电量(总最大值，总瞬时值)；小写表示交流分量。总瞬时值直流量交流瞬时值交流有效值直流量往往在下标中加注QA—主要符号；

A—下标符号。tuouBE=UBE

+ube第2章半导体三极管2.2.1直流电路的分析一、图解分析法+–RBRC+uCE–+

uBE

+–VCCVBB3V5ViBiC输入直流负载线方程:uCE

=VCC

iC

RCuBE

=VBB

iBRB输出直流负载线方程:输入回路图解QuBE/ViB/A静态工作点VBBVBB/RB115kUBEQIBQ0.720输出回路图解uCE/ViC/mAVCCVCC/RC01kQ23UCEQICQ0iB

=20A第2章半导体三极管二、工程近似分析法+–RBRC+uCE–+

uBE

+–VCCVBB3V5ViBiC115k1k

=100第2章半导体三极管第2章半导体三极管2.2.2晶体管开关电路及工作状态的判断一、晶体管工作状态的判断方法几种？截止、放大、饱和当输入uI为低电平，使uBE<0.5V时，三极管截止。

iB≈0，iC≈0，C、E间相当于开关断开。

三极管关断的条件和等效电路IC(sat)QAuCEUCE(sat)OiCMNIB(sat)TS负载线临界饱和线

饱和区放大区截止区uBE<0.5VBEC三极管截止状态等效电路uI=UILuBE+-通常用硅管门限电压Uth=0.5V—截止状态一、晶体管工作状态的判断方法

uI增大使uBE>0.5V时，三极管开始导通，iB

>0，三极管工作于放大导通状态。uBE

≈UBE(on)≈0.7V

IC(sat)QAuCEUCE(sat)OiCMNIB(sat)TS临界饱和线

饱和区放大区uI增大使iB增大，从而工作点上移，iC增大，uCE减小截止区三极管放大状态等效电路uBE+-—放大状态0<iB<

IB(sat)BEUBE(on)CUCE>0.7第2章半导体三极管一、晶体管工作状态的判断方法IC(sat)QAuCEUCE(sat)OiCMNIB(sat)TS临界饱和线

饱和区放大区截止区iB≥

IB(sat)BEUBE(sat)CUCE(sat)三极管饱和状态等效电路三极管开通的条件和等效电路uCE≈UCE(sat)≈0.3V≈0，C、E间相当于开关合上。

当输入uI为高电平，使iB≥

IB(sat)时，三极管饱和。

uBE+-uBE+-uI=UIH

S为放大和饱和的交界点，这时的iB称临界饱和基极电流，用IB(sat)表示；相应地，IC(sat)为临界饱和集电极电流；UBE(sat)为饱和基极电压，UBE(sat)≈0.7V；UCE(sat)为饱和集电极电压，UCE(sat)≈0.3V。在临界饱和点三极管仍然具有放大作用。—饱和状态第2章半导体三极管第2章半导体三极管二、晶体管开关电路T截止IB≈0，IC≈0，C、E间相当于开关断开,LED不发光。

T导通饱和导通条件:T饱和导通LED发光因为所以+VCC(5V)1kRCRB+-+-uIuO4.3kβ=30IBICLEDEBCiC

0iC

=VCC/RC例2.2.1设RB

=

38

k，求VBB=0

V、3

V时的iC、uCE。+–RBRC+uCE–+

uBE

+–VCCVBB3V5ViBiC1

k[解]uCE/ViC/mAiB=010A20A30A40A50A60A410235当VBB=0V:iB

0，iC

0，5VuCE

5V当VBB=3V:0.3uCE

0.3

V0,iC

5mA三极管的开关等效电路截止状态SBCEVCC+RCRBiB

0uCE

5ViB饱和状态uCE

0判断是否饱和临界饱和电流

ICS和IBS:iB

>IBS，则三极管饱和。第2章半导体三极管2.2.3晶体管基本放大电路及其分析方法一、图解分析法线性非线性线性输入回路(A左)(B右)输出回路(B左)(A右)+–RBRC+uCE–+uBE

+–VCCVBBiBiCiBiC+uBE

+uCE–AB第2章半导体三极管例2.2.4

硅管，ui

=10sint(mV)，RB=176k，RC=1k，VCC=VBB=6V，图解分析各电压、电流值。[解]令ui

=0，求静态电流IBQuBE/ViB/AO0.7V30QuiOtuBE/VOtiBIBQ(交流负载线)uCE/ViC/mA41023iB=10A20304050505Q6直流负载线QQ6OtiCICQUCEQOtuCE/VUcemibicuceRL+–

iBiCRBVCCVBBRCC1ui+–

+

–

+uCE+uBE–

第2章半导体三极管当ui

=0

uBE=UBEQ

iB=IBQ

iC=ICQ

uCE=UCEQ

当ui

=Uimsint

ib=Ibmsin

t

ic=Icmsin

t

uce=–Ucem

sint

uo=uceiB=

IBQ

+Ibmsin

tiC

=

ICQ

+Icmsin

tuCE=

UCEQ

–

Ucem

sin

t=

UCEQ

+Ucem

sin

(180°–

t)uBE/ViB/A0.7V30QuituBE/VtiBIBQ(交流负载线)uCE/ViC/mA4123iB=10A20304050605Q6直流负载线QQ6tiCICQUCEQtuCE/VUcemibicuceOOOO00第2章半导体三极管基本共发射极电路的波形：+–

iBiCRBVCCVBBRCC1ui+–

+

–

+uCE+uBE–

IBQuiOt

iB

OtuCEOtuoOt

iC

OtICQUCEQ第2章半导体三极管二、小信号等效电路分析法(微变等效)1.晶体三极管电路小信号等效电路分析法三极管电路可当成双口网络来分析(1)

晶体三极管H(Hybrid)参数小信号模型从输入端口看进去，相当于电阻rberbe—Hie从输出端口看进去为一个受

ib

控制的电流源

ic

=

ib

，—Hfe+uce–+ube–

ibicCBErbe

Eibicib+ube+uceBCrbb’—三极管基区体电阻第2章半导体三极管(2)

晶体三极管交流分析步骤：

分析直流电路，求出“Q”，计算rbe。

画电路的交流通路。

在交流通路上把三极管画成H参数模型。

分析计算叠加在“Q”点上的各极交流量。第2章半导体三极管例2.2.5=100，uS

=10sint(mV)，求叠加在“Q”点上的各交流量。+uo+–

iBiCRBVCCVBBRCRLC1C2uS+–

+–

RS+uCE+uBE–

12V12V510470k2.7k3.6k[解]令ui

=0，求静态电流IBQ求“Q”，计算rbeICQ=IBQ=2.4mAUCEQ=12

2.42.7=5.5V第2章半导体三极管

交流通路+uo+–

iBiCRBVCCVBBRCRLC1C2uS+–

+–

RS+uCE+uBE–

ubeuce

小信号等效+uo+–

RBRLRSrbe

EibicibBCusRC+ube

分析各极交流量

分析各极总电量uBE

=(0.7+0.0072sint

)ViB

=(24+5.5sint)AiC

=(2.4+0.55sint

)

mAuCE

=(5.5–

0.85sint

)V第2章半导体三极管放大电路的非线性失真问题：

因工作点不合适或者信号太大使放大电路的工作范围超出了晶体管特性曲线上的线性范围，从而引起非线性失真。NPN管：顶部失真为截止失真。PNP管：底部失真为截止失真。不发生截止失真的条件:

IBQ>Ibm

。交流负载线1.“Q”过低引起截止失真OQibOttOuBE/ViBuBE/ViBui

uCEiCictOOiCOtuCEQuce第2章半导体三极管2.“Q”过高引起饱和失真ICS集电极临界饱和电流NPN管：

底部失真为饱和失真。PNP管：顶部失真为饱和失真。IBS—基极临界饱和电流。不接负载时，交、直流负载线重合，V

CC=VCC不发生饱和失真的条件：IBQ+I

bm