第2讲 半导体三极管及其放大电路

第二章半导体三极管

及放大电路

2.1半导体三极管

2.2三极管根本放大电路

主要内容

考试要求1.理解三极管的根本构造、电流放大作用、伏安特性和主要参数。2.会用万用表判别三极管的管型和管脚极性。3.掌握共射放大电路的工作原理，理解静态工作点的概念；会估算法静态工作点、电压放大倍数和输入、输出电阻。4.了解射极输出器的电路组成及主要特点和作用。5.了解多级放大电路信号的耦合方式及其特点。6.会共发射极放大电路的制作及调试。

2.1半导体三极管一.根本结构NNP基极发射极集电极NPN型BECBECPNP型PPN基极发射极集电极符号：BECIBIEICBECIBIEICNPNPNP基区：最薄，掺杂浓度最低发射区：掺杂浓度最高发射结集电结BECNNP基极发射极集电极结构特点：集电区：面积最大二.电流分配和放大原理1.三极管放大的外部条件BECNNPEBRBECRC发射结正偏、集电结反偏PNP发射结正偏VB<VE集电结反偏VC<VB从电位的角度看：

NPN

发射结正偏VB>VE集电结反偏VC>VB

2.各电极电流关系及电流放大作用IB(mA)IC(mA)IE(mA)00.020.040.060.080.10<0.0010.701.502.303.103.95<0.0010.721.542.363.184.05结论:1〕三电极电流关系IE=IB+IC2〕ICIB，ICIE3〕ICIB

把基极电流的微小变化能够引起集电极电流较大变化的特性称为晶体管的电流放大作用。

实质:用一个微小电流的变化去控制一个较大电流的变化，是CCCS器件。三.特性曲线

即管子各电极电压与电流的关系曲线，是管子内部载流子运动的外部表现，反映了晶体管的性能，是分析放大电路的依据。为什么要研究特性曲线：1〕直观地分析管子的工作状态2〕合理地选择偏置电路的参数，设计性能良好的电路

重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线发射极是输入回路、输出回路的公共端共发射极电路输入回路输出回路

测量晶体管特性的实验线路ICVBBmAAVUCEUBERBIBVCCV++––––++RC1.

输入特性特点:非线性死区电压：硅管0.5V，锗管0.2V。正常工作时发射结电压：NPN型硅管

UBE0.6~0.7VPNP型锗管

UBE0.2~0.3VIB(A)UBE(V)204060800.40.8UCE1VO三极管是非线性元件2.输出特性IB=020A40A60A80A100A36IC(mA)1234UCE(V)912O放大区输出特性曲线通常分三个工作区：(1)放大区在放大区有IC=IB

，也称为线性区，具有恒流特性。在放大区，发射结处于正向偏置、集电结处于反向偏置，晶体管工作于放大状态。UC>UB>UEIE=IC+IB

IB=020A40A60A80A100A36IC(mA)1234UCE(V)912O〔2〕截止区IB<0以下区域为截止区，有IC0

。

在截止区发射结处于反向偏置，集电结处于反向偏置，晶体管工作于截止状态。饱和区截止区〔3〕饱和区

当UCEUBE时，晶体管工作于饱和状态。在饱和区，IBIC，发射结处于正向偏置，集电结也处于正偏。

深度饱和时，硅管UCES0.3V，

锗管UCES0.1V。四.主要参数1.电流放大系数，直流电流放大系数交流电流放大系数当晶体管接成发射极电路时，

表示晶体管特性的数据称为晶体管的参数，晶体管的参数也是设计电路、选用晶体管的依据。注意：

和

的含义不同，但在特性曲线近于平行等距并且ICE0较小的情况下，两者数值接近。常用晶体管的

值在20~150之间。例：在UCE=6V时，在Q1点IB=40A,IC=1.5mA；

在Q2点IB=60A,IC=2.3mA。在以后的计算中，一般作近似处理：=。IB=020A40A60A80A100A36IC(mA)1234UCE(V)9120Q1Q2在Q1点，有由Q1和Q2点，得2.集-基极反向截止电流ICBO

ICBO是由少数载流子的漂移运动所形成的电流，受温度的影响大。温度ICBOICBOA+–EC3.集-射极反向截止电流(穿透电流)ICEOAICEOIB=0+–

ICEO受温度的影响大。温度ICEO，所以IC也相应增加。三极管的温度特性较差。4.

集电极最大允许电流ICM5.

集-射极反向击穿电压U(BR)CEO

集电极电流IC上升会导致三极管的值的下降，当值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为ICM。

基极开路时，集电极不致击穿，允许加在集—射极之间的最高反向电压。U(BR)CBO,U(BR)EBO6.

集电极最大允许耗散功耗PCMPCM取决于三极管允许的温升，消耗功率过大，温升过高会烧坏三极管。

PC

PCM=ICUCE

硅管允许结温约为150C，锗管约为7090C。ICUCE=PCMICMU(BR)CEO平安工作区由三个极限参数可画出三极管的平安工作区ICUCEO晶体管参数与温度的关系1、温度每增加10C，ICBO增大一倍。硅管优于锗管。2、温度每升高1C，UBE将减小–(2~2.5)mV，即晶体管具有负温度系数。3、温度每升高1C，增加0.5%~1.0%。2.2三极管根本放大电路根本放大电路，又称单管放大电路，一般是指由一个放大管与相应元件组成的简单电路。

1.放大电路主要用于放大微弱电信号，输出电压或电流在幅度上得到了放大，输出信号的能量得到了加强，但波形相同。2.输出信号的能量实际上是由直流电源提供的，只是经过三极管的控制，使之转换成信号能量，提供给负载。共发射极、共集电极、共基极常见的是三极管的三种根本组态放大电路。放大电路的结构示意框图放大概念示意图根本放大电路的组成及工作原理一．三极管的放大原理三极管工作在放大区：发射结正偏，集电结反偏。→△UCE〔-△IC×Rc〕放大原理：→△UBE→△IB→△IC〔b△IB〕电压放大倍数：→

BCE-++VT123URBIRBBBECCCCb（+12V）IUVCE符号说明Rb+VCCVBBRCC1C2T放大元件iC=iB，工作在放大区，要保证集电结反偏，发射结正偏。uiuo输入输出参考点RL二.单管共射极放大电路的结构及各元件的作用共射放大电路组成使发射结正偏，并提供适当的静态工作点IB和UBE。Rb+VCCVBBRCC1C2TRL基极电源与基极电阻集电极电源，为电路提供能量。并保证集电结反偏。Rb+VCCVBBRCC1C2TRL共射放大电路集电极电阻，将变化的电流转变为变化的电压。Rb+VCCVBBRCC1C2TRL耦合电容：电解电容，有极性，大小为10F~50F作用：隔直通交隔离输入输出与电路直流的联系，同时能使信号顺利输入输出。Rb+VCCVBBRCC1C2TRL++uiuo单电源供电可以省去Rb+VCCVBBRCC1C2TRLRb单电源供电+VCCRCC1C2TRL三.放大电路的两种状态正常放大信号时，电路中既有直流电源，也有动态交流信号源——电流中是“交、直流并存〞，直流是根底，交流是放大对象.将直流和交流分开讨论：直流分析是静态分析，交流分析是动态分析静态和动态

静态--，放大电路的工作状态，也称直流工作状态。

动态--，放大电路的工作状态，也称交流工作状态。为了不失真地放大信号，必须设置合理的静态工作点〔防止出现非线性失真〕：1.要加直流偏置；2.所加的偏置要大小适合直流通路和交流通路直流通路--电路中无变化量，电容相当于开路，电感相当于短路交流通路--电路中电容短路，电感开路，直流 电源对公共端短路

放大电路建立正确的静态，是保证动态工作的前提。分析放大电路必须要正确地区分静态和动态，正确地区分直流通道和交流通道。直流通路TRRVb1b2bCCCCC++vovi电容Cb1和Cb2断开TRRVbCCC直流通路

即能通过直流的通道。从C、B、E向外看，有直流负载电阻，Rc

、Rb

。

放大电路实现信号放大的工作过程四.放大电路的分析1.静态分析求静态工作点〔IBQ,ICQ,UBEQ,UCEQ〕,判断是否满足放大条件。1〕静态工作点的近似估算法a.画出电路的直流通路b.根据电路定律计算电路各直流值，确定静态工作点。Rb+VCCRCC1C2RL直流通道Rb+VCCRCa.画电路的直流通路（1）估算IB（UBE

0.7V)Rb+VCCRCIBUBERb称为偏置电阻，IB称为偏置电流。b.近似估算静态工作点（IB、UBE、IC、UCE）（2）估算UCE、ICRb+VCCRCICUCEIC=IB例：用估算法计算静态工作点。已知：VCC=12V，RC=4K，Rb=300K，=37.5。解：请注意电路中IB和IC的数量级UBE

0.7VRb+VCCRC2〕静态工作点的图解法a.确定IBQ

的值，在输出特性曲线上找到IB=IBQb.在输出特性曲线上绘出直流负载线c.特性曲线IB=IBQ与直流负载线的交点就是Q点，即可求出ICQ,

UCEQUCE=VCC–ICRCUCE=VCC–ICRC直流负载线由估算法求出IB，IB对应的输出特性与直流负载线的交点就是工作点QVCCICUCEQIB静态UCE静态IC讨论：电路参数变化对Q点的影响MNQRb改变：Q点沿MN向下移动Q’RRbVCCC12V300K4K=40固定偏流电路MNQRC改变：Q’RRbVCCC12V300K4K=40固定偏流电路MNQVCC改变：Q’RRVIBVBBbCCCV+_+_CEBEVIC2.动态分析〔微变等效电路法〕求