三级管的放大原理

三级管的放大原理第一页，共三十四页，2022年，8月28日一、实验原理和电路半导体三极管和二极管一样是非线性器件，是一种电流控制器件，即通过基极电流或射极电流去控制集电极电流。所谓放大作用，实质上就是一种控制作用，但要注意的是三极管的发射结必须正向偏置，而集电结必须反向偏置。三极管的品种较多，从制造材料不同可分为锗管和硅管；从导电类型可分为NPN型和PNP型；从耗散功率可分为小功率、中功率和大功率管。在使用前或检查其性能时，应进行必要的测量，尤其是新、旧型号并存，国内、国外器件同时使用，器件上型号不清时，更应作某些基本测量第二页，共三十四页，2022年，8月28日○三级管的工作原理1.载流子的传输过程：将NPNBJT接成共射极型：以射极为输入和输出回路的公共端即：VBE>>VT,发射结正偏→易于E区多子扩散VCB＞0，集中结反偏→易于B区少子漂移bceiEiBiCicpiEPVBBVCC○iB1●

iB○RCRbiEiCiEnicn1icn2CebNPN●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●○○●●●●●●●●●●●●●

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(1)管型和基极b的测试三极管可以看成是两个背靠背的PN结结构，如图1．2．1所示。对NPN型三极管来说，基极是两个结的公共阳极；而对PNP型三极管来说，基极是两个结的公共阴极。因此，判别公共极是阳极还是阴极，即可知道该管是NPN型还是PNP型三极管。第四页，共三十四页，2022年，8月28日

用万用表测试三极管的PN结，其方法同实验一。第五页，共三十四页，2022年，8月28日(2)发射极e和集电极c的判别在三极管的类型和基极确定后，即可分清三极管的另外两个极(脚)。如图1．2．3( a)所示，若把已判明了的PNP型三极管基极b与三极管的另外两个极(脚)串接—个电阻(20k～100k)，若集电极与发射极间加的是正常放大所需极性的电源电压，则IcIB;反之，若电源电压极性相反，则Icr几乎为0，即Ic>>Icr.因此，当我们用万用表接人NPN型三极管的c和e端时，若黑表棒接c端，而红表棒接e端(万用表内部电源(见图1．2．3(b))正好使三极管的c、e端正偏)时，表指针偏转角大(电阻值小)。若将两表棒对调，则三极管的c、e端反偏，表指针偏转角小(电阻值大)，这样就可判NPN型三极管的发射极e和集电极c，如图1.2.3(c)所示。第六页，共三十四页，2022年，8月28日

对于PNP型三极管的c和e极判断，其方法相同，如图1.2.3(d)所示。第七页，共三十四页，2022年，8月28日

2．三极管输出特性曲线测试

图是NPN三极管的共射极输入、输出特性曲线。由图(a)可知，输入电压VBE较小时，基极电流很小，通常可近似认为零。当VBE大于死区电压后，IB开始上升，并基本上按指数规律变化。死区电压的数值，硅管约为0.5～0.7V，锗管约为0.1～0.3V。第八页，共三十四页，2022年，8月28日二三级管共射伏安特性曲线iB=iB2iB=iB3vCE饱和区击穿区截止区临界饱和线iCV（BR）CEOiB=-ICBOiB=0iB=iB1iB=iB4iB=iB5V（BR）EBOICBO＋ICEOiB(μA)0110BEv+CEv_iBiEiC第九页，共三十四页，2022年，8月28日V（BR）EBOICBO＋ICEOiB(μA)01102、三级管共射的输入特性曲线

V（BR）EBOICBO＋ICEOiB(μA)0110·VA第十页，共三十四页，2022年，8月28日2、三级管共射的输入特性曲线

V（BR）EBOICBO＋ICEOiB(μA)0110第十一页，共三十四页，2022年，8月28日1共射输出特性曲线：

iB=iB2iB=iB3vCE饱和区击穿区截止区临界饱和线iCV（BR）CEOiB=-ICBOiB=0iB=iB1iB=iB4iB=iB5第十二页，共三十四页，2022年，8月28日一般将IB≤o的区域称为截止区，此时相应的Ic也近似为零，三极管处于截止状态；在放大区内，每条曲线近似为水子的直线，即当IB一定时，Ic基本上不随VCE的变化而变化，为一恒定值。Ic的数值主要取决于IB，而且当IB有一微小的变化量时，相应的IC变化量要大倍，即Ic＝IB，这就体现了三极管的放大作用；饱和区在靠近纵坐标的附近，当Ic改变时，Ic基本上不随之改变，不受IB的控制，这时三极管已失去了放大作用。第十三页，共三十四页，2022年，8月28日测试输出特性曲线的实验线路图见图1．2．5所示。测量时，固定IB为某一数值，改变VCE，测出几组VCE和Ic的数值，就可描绘一条输出特性曲线；将IB固定为不同数值，则可测得输出特性曲线簇。

第十四页，共三十四页，2022年，8月28日

3．基本放大电路

基本共射放大电路如图1.2.6所示。要使三极管起到放大作用，外加电源的极性必须使三极管的发射结处于正向偏置状态，而集电结处于反向偏置状态，即VBE>0，VBC<0。图1.2.6中，各元件的作用是：T是NPN型的三极管，担负着放大作用；EC是集电极回路的电源，它为输出信号提供能量；Rc是负载电阻，通过它可以把电流的变化转换成电压的变化反映在输出端；基极电源EB(由Ec提供)和基极电阻Rb，一方面为发射结提供正向偏置电压，同时也决定了基极电流IB。C1和C2隔离直流、通过交流，通常叫隔直电容。第十五页，共三十四页，2022年，8月28日输入电阻：ri=Rb//rbe输出电阻：roRc基本放大电路静态工作点的设置是否合适，都直接会影响其性能，否则将会产生饱和失真或截止失真。由于工作点选择不当而引起的失真情况如图1．2．7所示。第十六页，共三十四页，2022年，8月28日放大电路的输入电阻ri的实测方法如下(参见图1.2.6)：

当开关K1断开，即及R1接人电路中，测得Vs和Vi，即可计算出输出电阻r。的实测方法如下(参见图1．2．6)：当及RL断开时，测得的输出电压为Vo(RL＝)；当RL接人时，测得的输出电压为VoL即可按下式计算出输出电阻:R0=（Vocc/Vol-1)Rl第十七页，共三十四页，2022年，8月28日三、实验内容和步骤1．三极管的类型和管脚判别①判断类型和基极ba)将三极管插入MES型模拟电子电路实验箱中。b)将万用表(指针式或数字式)选择在电阻档RX1k位置，按图1.2.2先将任何一支表棒与管子某一管脚固定相接，另一支表棒则分别与其余两脚相碰，若测得的电阻值都很大(或很小)；然后，再把表笔换过来，重复上述过程.第十八页，共三十四页，2022年，8月28日c)若测得的阻值均很小且黑表棒与基极b相连，红表棒分别与其它两极相连，则此管为NPN型三极管。反之，红表棒与基极b相连，黑表棒与其它两极相连，阻值很小，则此管为PNP型三极管。②判断发射极c和集电极c判别出管子的类型和基极b后，可进一步判别出其集电极c和发射极e。a)万用表转换开关置于电阻档(RXlk)。三极管的基极b与三极管的另一管脚接20k～100k电阻，万用表两表棒分别接其余两管脚。第十九页，共三十四页，2022年，8月28日2．三极管输出特性曲线测试a.改变Rw1，使得IB为某一定值，例如IB＝20µA，IB=40µA，…等。b.当IB一定时(IB＝20µA)，改变Rw2，观察电流、电压表，测量VCE和Ic并记入下表中：第二十页，共三十四页，2022年，8月28日3．基本放大电路

基本放大电路的形式见图1．2．6。实验时，电路有关参数如下；R1=1k，Rw1=470k，Rb1=20k，RW2=2.2k，Rc1＝1k，RL=5.1k，c1=c2＝10µF，T为3DG6，+Ec＝12V(见图1．2．8所示)。第二十一页，共三十四页，2022年，8月28日①测试所用管子的值

a)若管子是自行插入实验板中的针管式插座中，则可以将管子接到图示仪中测量三极管的值。b)若管子已焊接在实验板上，不能拆下到图示仪中测量，则可按下述方法(步骤(c))测得值。c)按图1.2.8边线，并把万用表（或数字表）串接于电路中，调节Rw1使IB1=40µA，测得Ic1(VCE=6V);再次调节Rw1使IB2=60µA,测得Ic2(VCE=6V),则可算出值。第二十二页，共三十四页，2022年，8月28日

②测量静态工作点

a)按图1.2.8连线，调节Rw1，使Vce＝6～7V，此时Rw2在最大或最小均町(Rc＝RW2十RC1，RC＝3.2k或Rc＝1K)。．b)转动信号发生器的频率和幅值调节旋钮，使之输出f=1KHz、5mV的信号。c)用示波器观察放大器输出信号波形，如果输出信号没有失真，则可用数字万用表分别测量VBEQ、VCEQ、IBQ和ICQ既可实测，也可计算出来。第二十三页，共三十四页，2022年，8月28日基本放大电路实际线路第二十四页，共三十四页，2022年，8月28日工作点合理输出波形第二十五页，共三十四页，2022年，8月28日截止失真波形第二十六页，共三十四页，2022年，8月28日饱和失真波形第二十七页，共三十四页，2022年，8月28日§2.1放大电路的工作原理和图解分析

第二十八页，共三十四页，2022年，8月28日第二十九页，共三十四页，2022年，8月28日③电压放大倍数(增益)

当RL＝时，V0＝＿V；当RL＝5.1kn时，V0=＿V计算出电压放大倍数(增益)：Av＝V0/Vi。

a)保证上述静态工作点不变Vi=5mV，f＝1kHz，输出波形不失真。放大器接输入信号Vi＝5mV，f=1kHz,输出接示波器。在波形不失真的情况下，分别测量下面两种情况下的输出电压Vo：

观察工作点对输出波形的影响:

第三十页，共三十四页，2022年，8月28日

b)按表，分别调节Rw1、Rw2，记录六种情况下的输出波形的形状，并测量VCEQ值。第三十一页，共三十四页，2022年，8月28日第三十二页，共三十四页，2022年，8月28日五、预习要求1.认真复习教材有关三极管的电流放大概念、型号及其类型。2.复习三