电子线路高教第四电子课件一四

第2章晶体三极管概述2.1放大模式下晶体三极管的工作原理2.2晶体三极管的其他工作模式2.3埃伯尔斯—莫尔模型2.4晶体三极管伏安特性曲线2.5晶体三极管小信号电路模型2.6晶体三极管电路分析方法2.7晶体三极管的应用原理概述三极管结构及电路符号发射极E基极BPNN+集电极C发射极E基极BNPP+集电极CBCEBCE发射结集电结第2章晶体三极管三极管三种工作模式发射结正偏，集电结反偏。放大模式：发射结正偏，集电结正偏。饱和模式：发射结反偏，集电结反偏。截止模式：注意：三极管具有正向受控作用，除了满足内部结构特点外，还必须满足放大模式的外部工作条件。三极管内部结构特点1)发射区高掺杂（相对于基区）。2)基区很薄。3)集电结面积大。第2章晶体三极管2.1放大模式下三极管工作原理内部载流子传输过程PNN+-+-+V1V2R2R1IEnIEpIBBICnICBOIEIE=IEn+IEpICIC=ICn+ICBOIBIB=IEp+IBB-ICBO=IEp+(IEn-ICn)-ICBO=IE-IC第2章晶体三极管发射结正偏：保证发射区向基区发射多子。发射区掺杂浓度>>基区掺杂浓度：减少基区向发射区发射的多子，提高发射效率。基区的作用：将发射到基区的多子，自发射结传输到集电结边界。基区很薄：可减少多子传输过程中在基区的复合机会，保证绝大部分载流子扩散到集电结边界。

集电结反偏且集电结面积大：保证扩散到集电结边界的载流子全部漂移到集电区，形成受控的集电极电流。第2章晶体三极管三极管特性——具有正向受控作用即三极管输出的集电极电流IC，主要受正向发射结电压VBE的控制，而与反向集电结电压VCE近似无关。注意：NPN型管与PNP型管工作原理相似，但由于它们形成电流的载流子性质不同，结果导致各极电流方向相反，加在各极上的电压极性相反。V1NPP+PNN+V2V2V1+

-+

--+-+IEICIBIEICIB第2章晶体三极管观察输入信号作用在哪个电极上，输出信号从哪个电极取出，此外的另一个电极即为组态形式。电流传输方程三极管的三种连接方式——三种组态BCEBTICIEECBETICIBCEBCTIEIB(共发射极)(共基极)(共集电极)放大电路的组态是针对交流信号而言的。第2章晶体三极管共基饭极直弟流电南流传忧输方携程BCEBTICIE直流淘电流紫传输唇系数婶：直流薪电流睁传输到方程伙：共发担射极雕直流掀电流美传输尝方程ECBETICIB直流电流传输方程：其中讨：第调2换章否晶体驻三极奇管的物理含义：

表示，受发射结电压控制的复合电流IBB，对集电极正向受控电流ICn的控制能力。

若忽略ICBO，则：ECBETICIB

可见，为共发射极电流放大系数。第口2乏章罚晶体烛三极滑管ICE数O的物肝理含粪义：ICE挺O指基柔极开梳路时吓，集距电极归直通夺到发宴射极脱的电闷流。因为IB=硬0IEPICBOICnIEn+_VCENPN+CBEICEOIB=0所以IEp+踢(IEn-ICn)独=IE-ICn=ICB介O因此第谊2舞章冤晶体勒三极板管三极兔管的胖正向寇受控疤作用败，服捕从指辽数函贿数关隔系式限：放大搞模式夕下三阵极管经的模零型数学拒模型(指数宗模型)IS指发详射结鲁反向热饱和牛电流IEB旁S转化蛮到集想电极捎上的麦电流栏值，献它不瞧同于雁二极备管的席反向逆饱和裂电流IS。式中第执2松章段晶体部三极丹管放大首模式纯直流宴简化态电路菠模型ECBETICIB共发射极VBE圆(o局n)为发梅射结滴导通脖电压威，工鞭程上蜓一般榴取：硅管VBE(on)=0.7V锗管VBE(on)=0.25V第钢2颜章率晶体京三极湖管电路模型VBE+-ECBEICIBIB

VCE+-直流简化电路模型VBE(on)ECBEICIBIB

+-+-VCE三极乘管参洽数的侧温度齐特性温度犯每升竿高1

C，

/

增大0.渠5%铅

佳1俗%，即温度披每升树高1

C，VBE闲(o璃n)减小(2东

辨2锦.5鼠)括mV，即温度胞每升启高10

C，ICB测O增大纳一倍五，即第驻2贫章察晶体昼三极饶管PNN+V1V2R2R12.刚2季晶体狮三极毁管的提其他苍工作倒模式饱和晚模式(E皇结正裳偏，顺C各结正抱偏)-+IF

FIF+-IR

RIRIE=IF-

RIRICIC=

FIF-IRIE结论寺：三极气管失摊去正照向受油控作炎用。第刑2疮章阻晶体鲜三极曲管饱和堂模式抖直流爷简化鼓电路雪模型ECBETICIB共发射极通常，饱和压降

VCE(sat)

硅管

VCE(sat)

0.3V锗管

VCE(sat)

0.1V电路模型VBE+-ECBEICIB+-VCE(sat)直流简化电路模型VBE(on)ECBEICIB+-+-VCE(sat)若忽馅略饱妨和压氧降，宽三极席管输灵出端换近似尝短路叔。即三径极管没工作看于饱幻玉和模丢式时厦，相繁当于楚开关围闭合令。第斯2伙章堪晶体幅三极访管截止蓝模式(E涨结反偏偏，肝C临结反鲜偏)若忽邮略反柴向饱袜和电嫩流，森三极喝管IB

0，IC

0。即三穗极管把工作漠于截仰止模居式时牢，相浩当于佛开关欲断开殊。ECBETICIB共发射极电路模型VBE+-ECBEICIB截止醋模式侄直流叔简化慌电路添模型直流简化电路模型ECBEIC

0IB

0第鞠2燥章途晶体云三极慢管2.笔3唉埃伯希尔斯将—莫统尔模扯型埃伯拢尔斯樱—莫蛙尔模志型是警三极有管通输用模劳型，掠它适兰用于艘任何压工作遇模式弟。IE=IF-

RIRIC=

FIF-IR其中ECBIEIF

RIRIC

FIFIRIB第融2掏章并晶体盲三极恨管2.用4责晶体铺三极藏管伏党安特告性曲羊线伏安樱特性述曲线斥是三征极管积通用漫的曲浇线模穴型，磁它适翠用于宁任何头工作丑模式杀。IB=f1E(VBE)VCE=常数IC=f2E(VCE)IB=常数共发射极输入特性：输出特性：+-TVCEIBVBEIC+-第暗2载章怒晶体防三极乒管输入轰特性似曲线VCE=0IB/

AVBE/VVBE(on)0.3V10VOV(BR)BEOIEBO+ICBOVCE一定步：类似奥二极塑管伏右安特诉性。VCE增加鬼：正向轨特性裳曲线壶略右刷移。由于VCE=VCB+VBEWB

WBEBC基区宽度调制效应注：VCE>蜡0.舱3夜V态后，骄曲线合移动碧可忽侦略不秋计。因此究当VBE一定袜时：VCE

VCB

鸽复合组机会炕

凳

IB

补

曲线扮右移舞。第疮2架章瞎晶体挑三极递管输出到特性抹曲线饱和轧区(VBE

0.师7挺V，VCE<约0.饶3疼V)IC/mAVCE/VOIB=40A30A20A10A0特点扣：条件董：发射萍结正爽偏，度集电册结正饱偏。IC不受IB控制窃，而短受VCE影响猴。VCE略增仁，IC显著盛增加商。输出悬特性戚曲线稳可划爱分为逼四个幸区域齿：饱和翻区、吴放大蠢区、悼截止拣区、养击穿敞区。第导2里章裤晶体澡三极持管放大租区(VBE

0.斜7朴V，VCE>瞧0.魄3想V)IC/mAVCE/VOIB=40A30A20A10A0特点条件发射结正偏集电结反偏VCE

曲线略上翘具有正向受控作用满足IC=

IB+ICEO说明IC/mAVCE/VOVA上翘程度—取决于厄尔利电压VA上翘原因—基区宽度调制效应(VCE

IC略

)第毙2每章鹊晶体测三极骗管在考朋虑三槽极管梯基区席宽度躁调制文效应贤时，站电流IC的修牙正方引程基宽WB越小痛调垦制效茄应对IC影响银越大孙则裁

VA越方小。

与IC的关系：ICO

在IC一定范围内

近似为常数。IC过小使IB造成

。IC过大发射效率

造成

。考虑割上述骂因素台，IB等量效增加浙时，ICVCEO输出银曲线嘱不再榨等间莫隔平钳行上脊移。第羽2阔章药晶体稼三极喊管截止洲区(VBE

0.般5谋V，VCE

0.革3芽V)IC/mAVCE/VOIB=40A30A20A10A0特点随：条件缎：发射祸结反麦偏，尺集电柿结反仓偏。IC

顺0，IB

尽0近似为

IB≤0以下区域

严格狱说，杯截止全区应课是IE=探0鹿即IB=-ICB蚂O以下眯的区辣域。因为IB在切0滔

-ICB泻O时，葡仍满违足第肾2急章递晶体拨三极盒管击穿屿区特点工：VCE增大乳到一拘定值追时，因集电鼻结反责向击拳穿，IC急剧敌增大肿。V(BR)CEO集电塑结反烟向击事穿电匀压，亚随IB的增徐大而禾减小给。注意可：IB=递0裤时，咬击穿洋电压剩为V(B垮R)袜CE彩OIE=拣0陕时，碎击穿妹电压存为V(B咐R)漏CB别OV(B窃R)长CB底O>V(B走R)雹CE磁OIC/mAVCE/VOIB=40A30A20A10A0IB=-ICBO(IE=

0)V(BR)CBO第袄2刮章赴晶体玩三极读管三极慎管安且全工军作区ICVCEOV(BR)CEOICMPCM最大顾允许黑集电熄极电谁流ICM(若IC>ICM

恶造成

勇

)反向流击穿桥电压V(B口R)涛CE诱O(若VCE>V(B动R)涝CE猎O

宗管子疗击穿)VCE<V(B馅R)玻CE喜O最大奔允许扑集电游极耗钳散功痕率PCM(PC=ICVCE，若PC>PCM

妈烧管)PC<PCM要求IC

ICM第恒2虫章百晶体挑三极石管放大禁电路贼小信跟号作陈用时馆，在奴静态凶工作冤点附仍近的烈小范根围内霞，特恒性曲距线的邀非线循性可贤忽略蜘不计蛛，近朱似用偷一段席直线纽奉来代娇替，挥从而各获得择一线珍性化句的电差路模遭型，印即小线信号简(或桑微变抖)电悦路模寒型。2.漫5滔晶体铺三极春管小茧信号算电路枪模型三极保管作藏为四串端网鉴络，芽选择份不同情的自滚变量喊，可斤以形蛾成多廊种电夏路模惕型。抓最常荷用的阔是混合

型小煮信号喘电路厨模型妇。第征2握章移晶体辆三极础管混合Π型电烤路模村型的稻引出基区体电阻发射结电阻与电容集电结电阻与电容反映三极管正向受控作用的电流源由基区宽度调制效应引起的输出电阻ibicbcerbb

rbecbecbcrbcb

gmvb

erce第茄2晌章丹晶体喂三极嫩管混合

型小隙信号释电路妈模型若忽扯略rbc影响婚，整害理后盾即可末得出贵混合

荣型电路辜模型迷。rb

ercecbccberbb

bcegmvb

eb

ibic电路跌低频碗工作绘时，房诚可忽消略结涨电容统影响迹，因招此低叛频混贞合

土型电路夏模型桥简化也为：rb

ercerbb

bcegmvb

eb

ibic第伍2猜章懒晶体陆三极授管小信扰号电示路参得数rbb

基区侄体电阻窝，其值较虚小，感约几散十欧室，常佳忽略慈不计营。rbe三极秃管输叔入电灿阻，约千贼欧数球量级逗。跨导gm表示踪蝶三极酱管具个有正骗向受众控作叮用的炒增量演电导狼。rce三极界管输怖出电犁阻，映数值尚较大罚。RL<<rce时，租常忽估略。第惊2毯章梳晶体啊三极术管简化宵的低束频混

电路晴模型由于因此拴，等裙效电晓路中晓的gmvb

e，也财可用ib表示薪。cbeTiCiBrb

ebcegmvb

eibic=ib注意作：小信鸣号电藏路模搭型只维能用并来分衰析叠宅加在Q点上夹各交流酷量之将间的运相互词关系篮，不侧能分值析直匙流参住量。第赵2阔章爹晶体映三极添管由于缴交流带信号耍均叠智加在晶静态歼工作着点上认，且踪蝶交流隐信号库幅度档很小侦，因替此对库工作庄在放暖大模桨式下谜的电蛙路进知行分俩析时趟，应筛先进谁行直销流分丝式析，离后进盛行交窑流分致析。2.鼓6赌晶体疤三极晶管电酷路分狮析方凡法直流分析法分析指标：IBQ、ICQ、VCEQ分析方法：图解法、估算法

交流分析法分析指标：Av

、Ri、Ro分析方法：图解法、微变等效电路法

第纠2慎章斥晶体棒三极搁管即分篇析交品流输帆入信云号为满零时太，放修大电撒路中纷直流茄电压喊与直怎流电睬流的衡数值僻。直流地分析智法图解孤法即利催用三末极管唉的输毒入、么输出衰特性薄曲线靠与管需外电乘路所鲜确定姨的负眼载线连，通圈过作金图的惜方法尖进行共求解贸。要求换：已知督三极谁管特告性曲川线和鲜管外棕电路效元件疗参数月。优点渐：便于短直接傻观察Q点位惨置是位否合暖适，抵输出完信号肯波形是否辣会产桨生失膛真。第琴2世章镇晶体喉三极晋管(1)由电旅路输这入特盐性确回定IBQ写出帅管外蓄输入狼回路么直流再负载齿线方膝程(VBE-IB)。图解正法分召析步镰骤：在输都入特焰性曲爸线上称作直域流负掩载线场。找出照对应柱交点从，得IBQ与VBE乒Q。(2)由电殿路输条出特盆性确珍定ICQ与VCE神Q写出监管外璃输出黎回路糊直流光负载泪线方砌程(VCE-IC)。在输呀出特奏性曲申线上糕作直晕流负朽载线征。找出咳负载催线与百特性牲曲线茄中IB=IBQ曲线绝的交戏点，即Q点，史得到ICQ与VCE好Q。第拼2取章势晶体伪三极洗管例周1已知户电路俭参数承和三插极管瓣输入亏、输扭出特污性曲县线，试求IBQ、ICQ、VCE模Q。Q输入蜂回路营直流爪负载亲线方单程VBE=VBB-IBRBVBBVBB/RBVBE厘QIBQ+-IBVBBIC-+VCCRBRC+-VBE+-VCE输出柿回路不直流早负载惜线方捐程VCE=VCC-ICRCICVCEOVBEIBOIB=IBQVCCVCC/RCQICQVCE锁Q第顿2淹章乐晶体食三极省管工程沉近似亿法--估算阔法即利否用直达流通禁路，纱计算谈静态来工作航点。直流扮通路是指虚输入愁信号题为零呈，耦敢合及凡旁路慨电容泛开路创时对稀应的匹电路砍。分析微步骤洲：确定贵三极劫管工造作模恐式。用相转应简酬化电砍路模收型替膨代三鉴极管臂。分析陶电路僻直流达工作昆点。只要VBE

碗0.欲5亿V(E念结反滥偏)截止昼模式假定贼放大昌模式罗，估码算VCE：若VＣE>倘0.界3骄V放大陶模式若VＣE<0.充3禁V饱和贺模式第洁2壶章摔晶体掠三极弯管例奥2已知VBE时(o匀n)=覆0.番7观V鞠，VCE垂(s纪at窃)=拥0.经3糠V是，

=仿30，试判断捕三极央管工熔作状爬态，药并计披算VC。解：假设守T裕工谷作在话放大情模式VCCRCRB(+6V)1k

100k

T因为VCE堂Q>穿0.扛3洪V，浓所以克三极躲管工悟作在放大思模式谋。VC=VCE妈Q=辰4.扮41兆V第姐2把章孝晶体集三极仁管例炮3若将咐上例胞电路中的电阻RB改为穿1凯0朱k，试重闪新判断刺三极茂管工绣作状毛态，辱并计毛算VC。解：假设貌T行工馋作在停放大吧模式VCCRCRB(+6V)1k

10k

T因为VCE晋Q<绍0.构3出V，它假设坚不成态立，回所以催三极不管工兴作在饱和复模式察。第沈2矿章穷晶体漏三极沉管例爽4已知VBE收(o底n)=巡寿0.窝7凳V饥，VCE奴(s点at神)=喇0.虾3印V拾，

=券30，试判断藏三极秀管工击作状屿态，拒并计撤算VC。解：所以碰三极概管工元作在截止爹模式估，VCCRCRB1(+6V)1k

100k

TRB22k

<VBE迷(o碧n)第或2凳章欧晶体权三极兰管+-VBBRBRC+-VCC交流支分析骑法小信客号等界效电商路法(微变缎等效奶电路桂法)分析毅电路架加交阔流输催入信违号后寒，叠宅加在Q点上歌的电景压与循电流膀变化疏量之行间的域关系崖。在交夹流通弦路基填础上另，将家三极聋管用继小信励号电锄路模额型代泥替得乡丰到的何线性涂等效纷电路绵即小母信号量等效亮电路守。利末用该蹲等效痰电路泽分析Av、Ri、Ro的方靠法即淘小信乒号等快效电嚷路法含。交流焰通路幼：即交扭流信趁号流勇通的江路径绕。它是编将直庆流电机源短脂路、捷耦合简、旁井路电腾容短粗路时间对应引的电党路。第丈2编章抖晶体驼三极暑管小信蛇号等湾效电弹路法梳分析膊步骤鼓：画交菌流通嗽路(直流筛电源男短路迁，耦宋合、旁路植电容届短路)。用小日信号锋电路纳模型显代替起三极惕管，补得小晴信号行等效确电路溜。利用馅小信健号等顾效电娇路分状析交赴流指爬标。计算鼓微变猪参数gm、rb

e。注意浴：小信沃号等尺效电圣路只锦能用砍来分抱析交阁流量述的变彼化规叮律及肿动态肯性能探指标书，不彼能分掉析静习态工纵作点驴。第进2嗽章静晶体班三极黄管例系5已知ICQ=处1会mA弄，

=旨10甘0,vi=白20申si练nt(m峡V)瞎，ＲC=ＲＬ=仍４k

，画电双路的筒交流芽通路稀及交披流等幼效电步路,矛计其算vo顶。virb

e

ibibicRB+-RCRLvo+-viibicRBRC+-RL+-vovi+-iBVBBiCVCCRBRC+-+-RLC1C25k

第都2齐章岗晶体楚三极械管图解研法确定蔑静态提工作且点(方法乏同前)。画交击流负器载线简。画波筹形，歇分析咏性能享。过Q点、扇作斜垃率为-1/R

L的直起线即故交流章负载膊线。其中R

L=RC//RL。分析滨步骤沫：图解乏法直搞观、唤实用枯，容告易看胡出Q点设以置是蔑否合庆适，穿波形武是否托产生某失真李，但视不适带合分退析含智有电逃抗元援件的荣复杂智电路偷。同烟时在迟输入易信号唯过小妻时作则图精闭确度批降低残。第称2按章混晶体告三极惕管例次6输入必正弦血信号叼时，愿画各闷极电金压与穷电流拆的波鱼形。tvBEOQvBEiBOiCvCEOQIBQICQtvCEO交流负载线-1/R

LVCE佛Qibvi+-iBVBBiCVCCRBRC+-vBE+-vCE+-+-RLC1C2第点2肝章某晶体谢三极嘉管tiBOiCtOQ点位毙置与喇波形经失真经：Q

点过低，vO

负半周易截止失真。PNP管

Q

点过高，vO

正半周易饱和失真。

Q点过低，vO正半周易截止失真。

NPN管

Q点过高，vO

负半周易饱和失真。

由于暗P假NP参管刮电压兰极性虚与发NP拢N另管相腥反，毕故横瞎轴vCE可改乐为-vCE。消除饱和失真降低Q点：增大RB，减小IBQ减小RC：负载线变陡,输出动态范围增加。消除舱截止祝失真

升高Q点：拨减小RB，增大IBQ第敏2旨章酸晶体矩三极漏管2.踏7客晶体纤三极悦管应谱用原窜理电流远源利用悦三极企管放死大区iB恒定磨时iC接近涛恒流懂的特最性，绵可构皮成集醋成电渐路中烫广泛环采用茎的一妖种单蝇元电衫路—格—电鼻流源般。iCvCEOiBVCE(sat)QiCR+-VQ+viB恒值外电路(负载电路)该电盛流源框不是题普通烦意义虾上的洋电流畅源，逼因它欣本身蜻不提妙供能联量。保电流伏源电互路的淹输出搜电流I０，由趴外电坚路中侧的直限流电嘱源提巾供。I０只受IB控制兽，与罪外电肿路在杯电流作源两礼端呈刃现的煮电压揭大小工几乎窝无关舱。就圾这个衡意义摩而言速，将浊其看吸作为付电流木源。第湿2可章挥晶体士三极绘管放大着器的锅作用鞭就是箭将输跳入信耀号进锤行不抛失