第8章半导体三极管及其放大电路重点课件

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1三极管内部结构要求：NNPebcNNNPPP1.发射区高掺杂。2.基区做得很薄。通常只有几微米到几十微米，而且掺杂较少。

三极管放大的外部条件：外加电源的极性应使发射结处于正向偏置状态，而集电结处于反向偏置状态。3.集电结面积大。NecNPb二氧化硅集电区基区发射区2becRcRb三极管中载流子运动过程IEIB1.发射发射区的电子越过发射结扩散到基区，基区的空穴扩散到发射区—形成发射极电流

IE

(基区多子数目较少，空穴电流可忽略)。2.复合和扩散电子到达基区，少数与空穴复合形成基极电流Ibn。多数电子在基区继续扩散，到达集电结的一侧。图三极管中载流子的运动3becIEIBRbRc三极管中载流子运动过程3.收集集电结反偏，有利于收集基区扩散过来的电子而形成集电极电流

Icn。

IC

另外，集电区和基区的少子在外电场的作用下将进行漂移运动而形成反向饱和电流，用ICBO表示。ICBO图三极管中载流子的运动41.输入特性特点:非线性开启电压：硅管0.5V，锗管0.2V。IB(

A)UBE(V)204060800.40.8UCE＝0VOUCE1V52.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：放大、饱和、截止(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。6IB=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）饱和区发射结处于正向偏置，集电结也处于正偏。当UCE

UBE时，晶体管工作于饱和状态。在饱和区，

IB

IC，7小结：输出特性三个区域的特点:(1)放大区BE结正偏，BC结反偏，IC=IB,且

IC=

IB(2)饱和区BE结正偏，BC结正偏，即UCEUBE

，

IB>IC，(3)截止区UBE<开启电压，IB=0，IC=ICEO0

8

测量三极管三个电极对地电位，试判断三极管的工作状态。

放大截止饱和-+正偏反偏-++-正偏反偏+-放大Vc>Vb>Ve放大Vc<Vb<Ve发射结和集电结均为反偏。发射结和集电结均为正偏。例1：98.2.1基本放大电路的组成一基本放大电路各元件作用晶体管T--放大元件,iC=iB。要保证集电结反偏,发射结正偏,使晶体管工作在放大区。基极电源EB与基极电阻RB--使发射结处于正偏，并提供大小适当的基极电流。共发射极基本电路ECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE10集电极电源EC--为电路提供能量。并保证集电结反偏。集电极电阻RC--将变化的电流转变为变化的电压。耦合电容C1、C2--隔离直流信号放大电路与输入/输出的联系，同时使交流信号顺利输入/输出。信号源共发射极基本电路ECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE负载11ICUCEOIBUBEO结论：(1)无输入信号电压时，三极管各电极都是恒定的电压和电流:IB、UBE和IC、UCE。

(IB、UBE)

和(IC、UCE)分别对应于输入、输出特性曲线上的一个点，称为静态工作点。QIBUBEQUCEIC12UBEIB无输入信号(ui

=0)时:uo=0uBE=UBEuCE=UCE？有输入信号(ui

≠0)时uCE=UCC－iC

RCuo

0uBE=UBE+uiuCE=UCE+uoICui+–+UCCRBRCC1C2T++uo+–++–uBEuCE–iCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOUCEuotO有输入信号(ui

0)时13结论：(2)加上输入信号电压后，各电极电流和电压的大小均发生了变化，都在直流量的基础上叠加了一个交流量，但方向始终不变。+集电极电流直流分量交流分量动态分析iCtOiCtICOiCticO静态分析14放大电路工作原理：(1)ui直接加在三极管T的基极和发射极之间，引起基极电流iB作相应的变化。(2)通过T的电流放大作用，T的集电极电流iC也将变化。(3)iC的变化引起T的集电极和发射极之间的电压uCE变化。(4)uCE中的交流分量uce经过C2畅通地传送给负载RL，成为输出交流电压uo,，实现了电压放大作用。

15将电路中的所有电容视为开路。直流通路：无信号时直流成分（直流电流）的通路，用来计算静态工作点（IBQ、ICQ、UCEQ）。交流通路：有信号时交流成分（变化量）的通路，用来计算电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等动态参数。将电路中的所有电容和直流电压源视为短路。16+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE例：画出下图放大电路的直流通路直流通路直流通路用来计算静态工作点Q(IBQ、ICQ、UCEQ)对直流信号电容C可看作开路（即将电容断开）断开断开+UCCRBRCT++–UBEQUCEQ–ICQIBQIE17RBRCuiuORLRSes++–+––对交流信号(有输入信号ui时的交流分量)XC0，C可看作短路。直流电源对交流可看作短路。交流通路用来计算电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等动态参数。+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE短路短路对地短路18硅管UBEQ=0.7V锗管UBEQ=0.3VICQ

IBQUCEQ=VCC–ICQ

RC8.2.3静态工作点的近似计算重点bceIBQICQUCEQ19(二)图解分析动态1.交流通路的输出回路图输出回路的外电路是Rc和RL的并联。2.交流负载线交流负载线交流负载线斜率为：OIBiC

/mAuCE

/VQ静态工作点图(b)203.动态工作情况图解分析图(a)输入回路工作情况0.680.72

uBE

iBtQ000.7t6040200uBE/ViB/µAuBE/ViBUBE根据输入电压的变化范围确定输入电流的变化范围21交流负载线直流负载线4.57.5

uCE912t0ICQiC

/mA0IB=40µA2060804Q260uCE/ViC

/mA0tuCE/VUCEQ

iC图(b)

输出回路工作情况分析根据输入电流的变化范围确定集电极电流和输出电压的变化范围以及相应的输出波形22(一)用图解法分析非线性失真1.静态工作点过低，引起iB、iC、uCE的波形失真ibui结论：iB波形失真OQOttOuBE/ViB/µAuBE/ViB/µAIBQ——截止失真二、图解法的应用23iC

、uCE

(uo

)波形失真NPN管截止失真时的输出uo波形。uo=

uceOiCtOOQ

tuCE/VuCE/ViC

/mAICQUCEQuo顶部失真24(二)用图解法分析电路参数对静态工作点的影响1.改变Rb，保持VCC，Rc，

不变；OIBiCuCE

Q1Rb增大，Rb减小，Q点下移；Q点上移；Q2OIBiCuCE

Q1Q32.改变VCC，保持Rb，Rc，

不变；升高VCC，直流负载线平行右移，动态工作范围增大，但管子的动态功耗也增大。Q2图(a)图(b)253.改变Rc，保持Rb，VCC，

不变；4.改变

，保持Rb，Rc，VCC

不变；增大Rc，直流负载线斜率改变，则Q点向饱和区移近。OIBiCuCE

Q1Q2OIBiCuCE

Q1Q2增大

，ICQ增大，UCEQ减小，则Q点移近饱和区。图(c)图(d)26例：接有发射极电阻的单管放大电路，计算电压放大倍数和输入、输出电阻。C1RcRb+VCCC2RL+

++VT+

Re图

接有发射极电阻的放大电路微变等效电路法的应用rbe

bcRcRLRb+

Ree+

27根据微变等效电路列方程引入发射极电阻后，降低了。重点rbe

bcRcRLRb+

Ree+

288.3.2静态工作点稳定电路一、电路组成——分压式偏置电路C1RcRb2+VCCC2RL+

+++

+CeuoRb1ReiBiCiEiRuiuEuB

分压式工作点稳定电路由于UBQ不随温度变化，——电流负反馈式工作点稳定电路

T

ICQ

IEQ

UEQ

UBEQ

(=UBQ–UEQ)

IBQ

ICQ

29说明：1.Re愈大，同样的

IEQ产生的

UEQ愈大，则温度稳定性愈好。但Re增大，UEQ增大，要保持输出量不变，必须增大VCC。2.接入Re，电压放大倍数将大大降低。在Re两端并联大电容Ce，交流电压降可以忽略，则Au基本无影响。Ce称旁路电容

C1RcRb2+VCCC2RL+

+++

+CeuoRb1ReiBiCiEiRuiuEuB

分压式工作点稳定电路30二、静态与动态分析静态分析C1RcRb2+VCCC2RL+

+++

+CeuoRb1ReiBiCiEiRuiuEuB由于IR>>IBQ，可得(估算)静态基极电流Rb2Rb1IBQIRIEQICQ重点31动态分析C1RcRb2+VCCC2RL+

+++

+CeuoRb1ReiBiCiEiRuiRcRb2+VCCRL+

+

uiuoRb1Re重点rbe

ebcRcRL+

+

Rb2Rb1微变等效电路：322.放大电路的输入电阻引入Re后，输入电阻增大了。3.放大电路的输出电阻重点rbe

bcRcRLRb+

Ree+

338.5放大电路的负反馈凡是将放大电路输出端的信号（电压或电流）的一部分或全部引回到输入端，与输入信号迭加，就称为反馈。若引回的信号削弱了输入信号，就称为负反馈。若引回的信号增强了输入信号，就称为正反馈。1、反馈：2、反馈的极性3、交流反馈和直流反馈

反馈信号只有交流成分时为交流反馈，反馈信号只有直流成分时为直流反馈，既有交流成分又有直流成分时为交直流反馈。8.5.1反馈的概念：34负反馈的类型(反馈组态）:一、电压反馈和电流反馈电压反馈：反馈信号取自输出电压信号。8.5.2负反馈的类型及分析方法一般从后级放大器的集电极采样。一般从后级放大器的发射极采样。电流反馈：反馈信号取自输出电流信号。重点35RLuoRLuo电压反馈采样的两种形式：采样电阻很大一般从后级放大器的集电极采样。36电流反馈采样的两种形式：RLioiERLi