第7章 晶体管及其放大电路

第7章晶体管及其放大电路

7.1晶体管7.2放大电路的直流偏置7.3共射极放大电路7.4共集电极和共基极放大电路7.5组合放大电路7.6放大电路的频率响应7.1晶体管7.1.5温度对晶体管特性和参数的影响7.1.1晶体管的结构7.1.2晶体管的工作原理7.1.3晶体管的伏安特性7.1.4晶体管的主要参数7.1.1晶体管的结构

发射结

集电结

发射区

N

P

N

基区

集电区

c集电极

e发射极

b基极

b

（a）内部结构

（b）结构示意图

（c）电路符号

集电区

发射区

基区

c

e

1、NPN型晶体管的结构和电路符号

发射结正向电流的方向

发射区掺杂浓度很高；基区很薄，掺杂浓度低；集电区面积很大，掺杂浓度远低于发射区。

2、PNP型晶体管的结构和电路符号

3、常见晶体管的封装

发射结

集电结

发射区

N

P

P

基区

集电区

c集电极

e发射极

b基极

（a）结构示意图

（b）电路符号

b

c

e

发射区掺杂浓度很高；基区很薄，掺杂浓度低；集电区面积很大，掺杂浓度远低于发射区。

发射结正向电流的方向

end7.1.2晶体管的工作原理内部条件：发射区掺杂浓度很高；基区很薄，掺杂浓度低；集电区面积很大，掺杂浓度远低于发射区。外部条件：发射结加正向电压，集电结加反向电压。1.载流子的传输过程（1）发射区向基区注入载流子发射结正向偏置，发射区的电子源源不断地注入基区，基区的空穴也要注入发射区，二者共同形成发射极电流IE。基区掺杂浓度比发射区小2～3个数量级，基区注入发射区的空穴电流可以忽略不计

c

e

b

N

P

N

Rc

VCC

RbVBB

IEN

IEP

ICN

ICBO

IBN

IE

IC

IB

+

_

vCE

+

_

vBE

（2）载流子在基区中的扩散与复合电子不断地向集电结方向扩散，扩散过程中少量电子与空穴复合，形成基极电流的一部分IBN。由于基区宽度很窄，且掺杂浓度很低，从而大大地减小了电子与空穴复合的机会，使注入基区的95％以上的电子都能到达集电结，它们将形成集电极电流的一部分ICN。

c

e

b

N

P

N

Rc

VCC

RbVBB

IEN

IEP

ICN

ICBO

IBN

IE

IC

IB

+

_

vCE

+

_

vBE

集电结两边的少数载流子漂移形成反向饱和电流，记为ICBO。通常，ICBO<<ICN。显然，电子和空穴都参与电流传导过程，因此，称为双极结型三极管（BipolarJunctionTransistor，BJT），简称晶体管。由基尔霍夫电流定律:c

e

b

N

P

N

Rc

VCC

RbVBB

IEN

IEP

ICN

ICBO

IBN

IE

IC

IB

+

_

vCE

+

_

vBE

（3）集电区收集载流子集电结外加反向电压，基区中扩散到集电结边缘的电子，受电场的作用，漂移越过集电结形成集电极电流的一部分ICN。

2.电流控制作用定义ICN与IE之比为晶体管的共基极直流电流放大系数。令为共射极直流电流放大系数

值越大，发射极电流对集电极电流的控制能力越强。

共基极交流放大系数近似等于共基极直流电流放大系数。定义集电极电流变化量ΔIC与基极电流变化量ΔIB之比为共射极交流放大系数β

共射极交流放大系数近似等于共基极直流电流放大系数。

定义集电极电流变化量ΔIC与射极电流变化量ΔIE之比为共基极交流放大系数α

end晶体管的特性曲线是指各电极间的电压与电极电流之间的关系曲线，它是晶体管内部载流子运动的外部表现。

7.1.3晶体管的伏安特性

输入特性曲线：输出特性曲线：以射极为公共端定义的特性曲线称为共射极特性曲线。特性曲线用于对晶体管的性能、参数和晶体管电路的分析估算。

1.输入特性曲线当vCE=0时，发射结和集电结并联。输入特性曲线是PN结的正向特性曲线。

当vCE增加，基区宽度变窄。(基区宽度调制效应明显）。在vCE≥1V以后，基区宽度基本不变。特性曲线重合。

在相同的vBE时，iB减小，特性曲线右移。小功率硅管的门坎电压vth约为0.5V，锗管约为0.1V。小功率硅管的导通压降Von约为0.6～0.8V，一般取0.7V；小功率锗管约为0.2～0.3V，一般取0.2V。1.输入特性曲线2.输出特性曲线当0Ｖ≤vCE≤1Ｖ时，集电结由正向偏置逐渐变为反向偏置，其结宽变化大。在vCE≥1V以后，基区宽度基本不变。vCE对基区宽度调制效应明显，iC逐渐随vCE增大。

2.输出特性曲线在输出特性曲线上可划分为三个工作区：放大区、饱和区和截止区。(1)放大区（Activeregion）放大区的特点：①发射结正偏，集电结反偏；②

iC＝βiB+ICEO，体现了晶体管的放大作用（电流控制作用），曲线的间隔越大，β值越大；③iC

随vCE增加很小，呈恒流特性。(2)饱和区（Saturationregion）饱和区内的vCE称为饱和压降，小功率硅管的饱和压降典型值为0.3V，锗管为0.1V。特点：①发射结和集电结均为正偏置；②iC不受iB控制，而近似随vCE线性增长。由于vCE小、而iC大，故ce（集电极和发射极）之间等效为开关的导通，或等效为一个小电阻，称为导通电阻。2.输出特性曲线(3)截止区(Cutoffregion)特点：①发射结和集电结都是反向偏置；②iC=ICEO≈0，故ce之间等效为开关的断开，或等效为一个大电阻，称为截止电阻。2.输出特性曲线PNP型晶体管的特性：由于发射结应该正向偏置，集电结应该反向偏置，所以，实际的电流和电压方向与参考方向相反，故在特性曲线的坐标变量增加负号。

end7.1.4晶体管的主要参数1.电流放大系数（Currentamplificationfactor）2.极间反向电流极间反向电流是由少数载流子形成的，其大小表征了晶体管的温度特性。（1）集电结反向饱和电流ICBO：发射极开路时，集电极和基极之间的反向饱和电流。（2）穿透电流ICEO：基极开路时，通过集电极和发射极回路的电流，ICEO=(1+β)ICBO。电流放大系数是表征晶体管放大能力的参数。

共发射极直流电流放大系数共发射极交流电流放大系数共基极直流电流放大系数共基极交流电流放大系数α

3.极限参数（1）集电极最大允许电流ICM

ICM是指当β下降到正常β值的2/3时所对应的IC值。当IC超过ICM时，晶体管的放大性能下降，但不一定损坏。（2）反向击穿电压（Reversebreakdownvoltage）发射结反向击穿电压V(BR)EBO：集电极开路时，发射极与基极之间允许施加的最高反向电压。超过此值，发射结发生反向击穿。集电结反向击穿电压V(BR)CBO：发射极开路时，集电极与基极之间允许施加的最高反向电压。超过此值，集电结发生反向击穿。集电极与发射极之间的反向击穿电压V(BR)CEO：在输出特性曲线中，iB＝0的曲线开始急剧上翘所对应的电压。（3）集电极最大允许耗散功率PCM晶体管消耗的功率使PN结的温度上升（电流的热效应）。当超过允许的结温时，就会引起PN结热击穿，损坏晶体管。

根据极限参数，可在输出特性上绘出晶体管的安全工作区。

end7.1.5温度对晶体管的特性与参数的影响

（1)温度对ICBO的影响

ICBO是少数载流子形成的集电结反向饱和电流，受温度影响很大。温度每升高，ICBO增加一倍。反之，温度降低时ICBO减小。穿透电流ICEO随温度变化的规律与ICBO

类似。（2)温度对β的影响温度升高时，晶体管内部载流子的扩散能力增强，使基区内载流子的复合概率减小，因而温度升高时放大倍数β随之增大。温度每升高1oC，β增加约(0.5～1)%。（4）温度对输出特性的影响（5）温度对反向击穿电压的影响温度升高时，晶体管的ICBO、ICEO、β都将增大，导致晶体管的输出特性曲线向上移。温度升高，V(BR)CEO和V(BR)CBO都增大（集电结雪崩击穿）。（3）温度对输入特性的影响温度升高时，对于同样的基极电流，晶体管所需的|vBE|减小。

end7.2.1基本偏置电路和静态工作点分析方法7.2.2电流串联负反馈偏置电路7.2.3电压并联负反馈偏置电路7.2放大电路的直流偏置放大电路直流偏置的作用：将晶体管偏置在放大状态，即发射结正偏，集电结反偏。并且静态工作稳定。7.2.1基本偏置电路和静态工作点分析方法1．基本偏置电路晶体管T的直流电压和电流在其特性曲线上组成静态工作点，分别是（VBE，IB）和（VCE，IC），通常用Q表示。+

Rb

Rc

T

VBE

+

VCE

IB

IC

+VCC（12V）

+

Rb

Rc

T

VBE

+

VCE

IB

IC

-VCC（-12V）

（a）NPN管

(b)PNP管

由于只有直流电源作用，电路元件的电压和电流都是直流量，不随时间变化，称为静态。

发射结正偏：电源、基极电阻、be电极。集电结反偏：电源、集电极电阻、ce电极。NPN管作用正电源，PNP管作用负电源。2．晶体管的分段线性模型输入特性用垂线逼近，采用恒压降模型。输出特性用水平线逼近，采用受控电流模型。在放大区，理想二极管可以省去。3．静态工作点的计算例已知：三极管是硅管，其β=50；VCC=12V，Rb=400kΩ，Rc=4kΩ。解：4．基本偏置电路的缺点稳定静态工作点的基本方法之一是在直流偏置电路中引入直流负反馈，使集电极直流电流IC和集射直流电压VCE随温度的变化很小，稳定静态工作点Q（VCE，IC）。反馈方式主要是电流串联负反馈和电压并联负反馈。基本偏置电路的静态工作点受环境温度T的影响很大。end7.2.2电流串联负反馈偏置电路射极电阻Re引入电流串联负反馈，所以简称为射极偏置电路。当IB<<I1时：当温度升高引起集电极电流增加时，电流串联负反馈将自动进行如下反馈过程：

选择电路参数，使：

Rb1

Rc

T

VB

VC

+VCC

Re

Rb2

I1

I2

IB

VE

IC

不随温度变化静态工作点计算：例

已知：晶体管是硅管，其β=50；VCC=12V，Rb1=40kΩ，Rb2=20kΩ，Rc=3kΩ，Re=2kΩ。试计算电路的静态工作点。解：Rb1

Rc

T

VB

VC

+VCC

Re

Rb2

I1

I2

IB

VE

IC

end

7.2.3电压并联负反馈偏置电路电阻Rb引入电压并联负反馈。集电极电阻Rc上的电流IR为:

IR=IC+IB≈IC当温度升高引起集电极电流增加时，电路将自动进行如下反馈过程：Rc

T

VB

VC

+VCC

Rb

IB

IC

IR

静态工作点计算：end7.3共射极放大电路7.3.1信号的耦合方式7.3.2晶体管的低频小信号模型7.3.3放大电路的小信号分析7.3.4放大电路的大信号分析7.3.5放大电路的组成原则7.3.1信号的耦合方式耦合方式：直接耦合、电容耦合、变压器耦合和光电耦合。

1.直接耦合

信号源直接引入到晶体管的发射结回路，即输入回路。输出信号直接从晶体管的集电极对地引出送负载电阻RL，形成输出回路。

优点是可以放大输入信号的直流分量和低频信号；电路不包含大电容和大电感，适合集成电路制造工艺。

缺点是放大电路的静态工作点受信号源内阻和负载的影响，并且随温度变化而移动，称为温度漂移。Rb1

Rc

T

vB

vC

+VCC

Re

iB

iC

RL

vo

+

vs

vi

+

Rs

+

Rb2

iS

耦合方式：输入信号的接入和输出信号的引出方式。2.电容耦合信号源通过电容C1引入到晶体管的发射结回路；输出信号从晶体管的集电极通过电容C2对地引出送负载电阻RL。输入信号为零时，电容对直流电流相当于开路，故信号源和负载不影响放大电路的静态工作点。当输入信号不为零时，如果信号频率足够大，则大电容C1和C2的阻抗远小于其所在回路的阻抗，相当于短路。

电容通常是几十个微法，保证对信号交流短路、对直流电源直流开路。例如，耦合电容取值50μF，其阻抗小于160Ω，与电阻比较耦合电容相当于交流短路。

电容耦合的缺点是不适合集成电路工艺，放大电路不能集成化。Rb1

Rc

T

vB

+VCC

Re

iB

iC

RL

vo

+

vs

vi

+

Rs

+

Rb2

C2

C1

end7.3.2晶体管的低频小信号模型晶体管的低频小信号模型

vBE、iB、vCE和iC都是瞬时总量，包括直流电源引起的直流量和信号引起的变化量（交流量）。

在静态工作点处求全微分静态工作点(VBE，IB，VCE，IC)微分量dvBE、diB、dvCE、diC表示小信号（交流分量）变化量。令2.h参数的物理意义hie-晶体管输出端交流短路时b-e之间的交流输入电阻，常用rbe来表示，约为103Ω量级。

(vCE=VCE→vce=0)hre-晶体管输入端交流开路时的反向电压传输系数（无量纲）,也称为电压反馈系数(iB=IB→ib=0)。hre约为10-3～10-4。hfe-晶体管输出端交流短路时的正向电流传输系数（无量纲），等于电流放大系数

，约为102量级。（vCE=VCE→vce=0）hoe-晶体管输入端交流开路时c-e之间的输出电导，常用1/

rce表示，hoe很小，在放大电路的简化分析中，hoe常常忽略不计（iB=IB→ib=0）。2.h参数的物理意义3.小信号模型的简化和参数的确定忽略hre，并用rbe替换hie。在放大区内，晶体管的电流放大倍数

是常数，与晶体管的制造有关。但是，rbe与静态工作点有关，可以根据晶体管的物理结构模型导出rbe的计算公式。输入回路：忽略hoe，并用

替换hfe。输出回路：rbe的计算：rbb’模拟从基极到发射结的基区体电阻rb’e’模拟发射结的正向导通电阻re模拟发射区的体电阻(远小于rb'e')rb’c’模拟集电结的反向电阻rc模拟集电区的体电阻(远小于rb'c')。rbb'≈200～300

晶体管的结构模型:b'

cb

e

rbb'

re

rb'e'

e'

Jc

Je

ib

ic

ie

rb'c'

rc

rbe与静态发射极电流有关!end7.3.3放大电路的小信号分析应用小信号模型分析晶体管放大电路，步骤如下：（1）令交流信号源不作用（交流电压源短路、交流电流源开路），得到仅有直流电源作用的直流非线性电路（电容开路、电感短路），简称直流通路。（2）求解晶体管的静态工作点（分段模型法），据此计算晶体管的交流输入电阻rbe。（3）令直流电源不作用（直流电压源短路、直流电流源开路），得到仅有交流信号源作用的交流电路，简称为交流通路。用小信号模型代替晶体管，得到交流线性等效电路，简称为交流等效电路。（4）用线性电路的分析方法（时域方法或频域方法等）求解交流线性电路的相关参数。前2步作静态分析，后2步作动态分析（也称为交流分析）。以电容耦合共射极放大电路为例阐述分析步骤。

1．静态分析Rb1

Rc

T

VB

VC

+VCC

Re

Rb2

I1

I2

IB

VE

IC

直流通路电容开路2.动态分析(1)画出放大电路的交流等效电路

直流电压源短路，因为其端电压变化量为零，对交流电流相当于短路；直流电流源开路，因为其电流变化量为零，对交流电流相当于开路。大电容短路，大电感开路。

用h参数等效电路代替晶体管。

+

ii

RL

bib

c

b

+

rbe

RC

Rb1

vi

vo

ib

ic

_

_

Rb2

Re

e

Ri

iR¢

Ro

ie

Rs

+

vs

（2）放大电路的参数计算(是晶体管基极对地的输入电阻)

输入电阻Ri

+

ii

RL

bib

c

b

+

rbe

RC

Rb1

vi

vo

ib

ic

_

_

Rb2

Re

e

Ri

iR¢

Ro

ie

Rs

+

vs

（2）放大电路的参数计算电压增益Av

负号表示输出电压与输入电压相位相反。+

ii

RL

bib

c

b

+

rbe

RC

Rb1

vi

vo

ib

ic

_

_

Rb2

Re

e

Ri

iR¢

Ro

ie

Rs

+

vs

增益的绝对值表示放大电路的放大能力，它与晶体管的电流放大系数β和集电极等效负载电阻成正比，与基极等效输入电阻成反比。（2）放大电路的参数计算输出电阻Ro令信号源电压为零

+

ii

bib

c

b

+

rbe

Rc

Rb1

vi

vt

ib

ic

_

_

Rb2

Re

e

Ro

ie

Rs

it

+

ii

RL

bib

c

b

+

rbe

RC

Rb1

vi

vo

ib

ic

_

_

Rb2

Re

e

Ri

iR¢

Ro

ie

Rs

+

vs

（3）电压放大模型输出电压对信号源电压的增益为

Vi

Vo

+

-

-

+

ii

ioRS

VS

RL

Ro

Ri

AVOVi

+

+

-

-

+

ii

RL

bib

c

b

+

rbe

RC

Rb1

vi

vo

ib

ic

_

_

Rb2

Re

e

Ri

iR¢

Ro

ie

Rs

+

vs

例已知晶体管是硅管，β=50,VCC=12V,Rb1=40kΩ,Rb2=20kΩ,Rc=3kΩ,Re=2kΩ,C1=C1=10μF,vs=sinωt=sin2000πt，Rs=0.5kΩ；RL=12kΩ。试计算放大电路的增益、输入电阻和输出电阻；画出vs、vB、vC和vo的波形。解：(1)直流通路（2）计算静态工作点和rbe

Rb1

Rc

T

+VCC

Re

RL

vo

+

vs

vi

+

Rs

+

Rb2

C2

C1

vB

vC

Rb1

Rc

T

VB

VC

+VCC

Re

Rb2

I1

I2

IB

VE

IC

（3）小信号等效电路

（4）计算放大电路的增益、输入电阻和输出电阻

+

ii

RL

bib

c

b

+

rbe

RC

Rb1

vi

vo

ib

ic

_

_

Rb2

Re

e

Ri

iR¢

Ro

ie

Rs

+

vs

Rb1

Rc

T

+VCC

Re

RL

vo

+

vs

vi

+

Rs

+

Rb2

C2

C1

vB

vC

（5）画出vs、vB、vC和vo的波形瞬时量=直流分量+交流分量Rb1

Rc

T

+VCC

Re

RL

vo

+

vs

vi

+

Rs

+

Rb2

C2

C1

vB

vC

end7.3.4放大电路的大信号分析1.输出交流负载线

交流通路：晶体管不能用小信号模型替换

放大电路的大信号分析主要是确定最大不失真输出幅度和定性分析非线性失真。当输入信号幅度较大时，晶体管的电流和电压幅度变化大，不能用静态工作点的切线表示它们之间的函数关系，故不能用小信号模型分析输入大信号情况下的放大电路，可采用图解法分析之。2.晶体管的电压和电流波形

3.最大不失真输出幅度最佳静态工作点Q（VCE，IC）：

4.非线性失真(以NPN型管为例)2

6

100

80

60

20

iB=0?A

1

2

4

0

iC

/mA

CEv/V

IB

IC

VCES

VJ

tw

π

2π

iC/mA

0

tw

π

2π

VCE4

交流负载线

Q

(a)饱和失真饱和失真：晶体管工作状态进入饱和区。2

100

80

60

20

iB=0?A

1

2

4

0

iC

/mA

CEv/V

IB

IC

VCES

VJ

tw

π

2π

iC/mA

0

tw

π

2π

VCE4

交流负载线

Q

6

(b)截止失真截止失真：晶体管工作状态进入截止区。大信号失真：当输出电压同时出现截顶和截底end当静态工作点不稳定时，可能引起截止失真或饱和失真！7.3.5放大电路的组成原则（1）适当的直流偏置电路，将有源元件偏置在放大区。对于晶体管，偏置电路应保证发射结正偏，集电结反偏。（2）适当的信号耦合电路，保证输入信号能作用于有源元件的输入回路，在负载上能获得放大了的交流信号。（3）适当的静态工作点，保证有足够的最大不失真输出信号幅度。end7.4共集电极和共基极放大电路7.4.1共集电极放大电路7.4.2共基极放大电路7.4.3三种放大电路的比较7.4.1共集电极放大电路1．静态分析

直流通路静态工作点

+VCC

Rb

T

Re

IB

IE

2．动态分析小信号等效电路（1）输入电阻Ri（2）电压增益Av和电流增益Ai通常，小信号等效电路共集电极放大电路的电压增益约小于1，且输出电压与输入电压相位相同，跟随输入电压变化。因此，共集电极放大电路又称为射极跟随器。输入信号源vs为零去掉负载RL作用测试电压源vt

（3）输出电阻Ro例已知VCC=12V,Rb=300k

,Re=RL=2k,Rs=1k

=120，Von=0.7V(硅管)。试求电压增益Av、输入电阻Ri和输出电阻Ro。解：（1）静态分析（2）求Av、Ai、Ri、Roend7.4.2共基极放大电路静态分析直流通路静态工作点

2．动态分析

（1）输入电阻Ri小信号等效电路（2）电压增益Av共基极放大电路的输出电压与输入电压相位相同，放大能力与共射极放大电路相当。（3）输出电阻Ro输入信号源vs为零去掉负载RL作用电压源vtend7.4.3晶体管三种放大电路的比较1.三种放大电路的判别看放大电路中输入信号加在晶体管的哪个极，输出信号取自晶体管的哪个极。共射极放大电路电路中，输入信号加在晶体管的基极，输出信号取自集电极；共集电极放大电路中，输入信号加在晶体管的基极，输出信号取自发射极；共基极放大电路中，输入信号加在晶体管的发射极，输出信号取自集电极。因此，未与输入信号和输出信号相连的电极既是公共电极。

2.共射、共基、共集电路比较

(3)共基极放大电路只能放大电压不能放大电流，且具有很低的输入电阻，这使得晶体管的结电容影响不明显，所以其频率特性是三种接法中最好的（见7.6节），常用于宽频带放大电路。

(1)共射极放大电路既能放大电压又能放大电流，输入电阻和输出电阻在三种组态中居中，频带较窄，常用作低频电压放大电路中的单元电路。

(2)共集电极放大电路只能放大电流不能放大电压，电压放大倍数小于且接近于1，具有电压跟随的特点，其输入电阻大，输出电阻小，常被用于多级放大电路的输入级和输出级，或作为隔离用的中间级。放大电路三种基本组态的比较表

end7.5组合放大电路7.5.1共集-共基组合放大电路7.5.2共集-共集组合放大电路三种基本放大电路的性能各有特点。为了发挥各自的优点，常将它们适当组合，获得性能更好的组合放大电路。如共射－共基组合放大电路、共集－共集组合放大电路、共集－共射放大电路、共集－共基放大电路等。7.5.1共集-共基组合放大电路静态分析2.动态分析交流通路：小信号等效电路c1b1e1b2c2如果β1=β2=β，电压增益：c1b1e1b2c2c1b1e1b2c2输入电阻和输出电阻输入电阻等于第一级放大电路的输入电阻

如果β1=β2=β，输出电阻等于第二级放大电路的输出电阻

end7.5.2共集-共集组合放大电路T1和T2共集电路，可以等效为一只晶体管，称为复合管③等效晶体管的类型是第1个元件的类型。

复合管的组成原则②第1个元件的集电极电流或射极电流作第2个元件的基极电流，真实电流方向一致。①在正确的外加电压下，每只晶体管均工作在放大区。1．复合管晶体管可以组成4中复合管：同类型的晶体管构成的复合管

不同类型的晶体管构成的复合管

+++-可偏置在放大状态2．共集－共集放大电路的动态参数T1和T2是等效为一只NPN管

复合管构成的共集电极放大电路的小信号等效电路end7.6放大电路的频率响应7.6.1晶体管的混合π型模型7.6.2晶体管的频率参数7.6.3共射极放大电路的频率响应载流子通过晶体管的发射射区、发射结、基区、集电结和集电区形成电流时，出现电荷积累效应，这种效应可用皮法（10-12F）级的极间电容模拟。

当信号频率很高时，必须考虑晶体管极间电容的影响。

7.6.1晶体管的混合π型模型晶体管的伏安特性只反映了电流和电压之间的函数关系，而没有反映电荷积累与电压或电流之间的关系（即电容效应），所以，由伏安特性导出的h参数模型不包含电容，不能用于分析放大电路的高频特性。必须构造包好电容效应的高频小信号模型。构造晶体管高频小信号模型的思路是：用电路元件模拟晶体管工作过程中发生的物理现象。

1．晶体管的高频小信号模型晶体管工作过程中发生的物理现象可用右图的电路元件模拟。

rbb'模拟从基极到发射结的基区体电阻（约为几十～几百欧姆）；

Cb‘e’是发射结电容（约为10pF～几百pF）；Cb‘c’是集电结电容（约为几个pF）；

rb‘e’模拟发射结的正向导通电阻；re模拟发射区的体电阻(远小于rb'e')；

rb‘c’模拟集电结的反向电阻（约为100kΩ～100MΩ）；rc模拟集电区的体电阻(远小于rb'c')。gmvb’e’电流控制作用用电压受控电流源模拟；rce反映基区调制效应（大于100kΩ）。

rce忽略re和rc，得到晶体管的高频小信号模型。gmvb’e’rce混合π型信号是正弦量。简化的混合π形模型2．混合π形模型的简化通常情况下，rce远大于c-e间所接的负载电阻；rb

c也远大于并联电容Cμ的容抗；将rce、rb

c视为开路，得到简化的混合π形模型。Cμ输入回路与输出回路之间，不方便电路分析。由密勒定理，可将其等效到输入回路和输出回路。C

和C

称为密勒电容。密勒定理设Cµ的容抗为Xμ=1/ωCµ，C

的容抗为X

μ=1/ωC

。下面求解C

和C

称与C

的关系。显然，密勒电容C

越大，电路的高频特性越差。考虑C

对放大电路频率特性的最坏影响，A

v于取放大电路中频增益的绝对值（最大增益），于是同理，且

的容抗一般要远大于与其并联的负载的阻抗，故的作用可以忽略不计。化简图中

3．混合π形模型参数与h参数的关系低频时，忽略C

、C

的影响，混合π形模型简化为h参数模型。

h参数小信号模型

+ec

b

+

bI&

_

_

rbe

cI&

beV&

ceV&

bI&b0

β0低频共射电流放大倍数end7.6.2晶体管的频率参数Cµ和Cπ影响晶体管的电流放大系数正弦量的幅频特性和相频特性表达式为

共射特征频率

共射截止频率

利用与的关系，可以求出晶体管的共基极截止频率。所以，共基极放大电路比共射放大电路的高频特性好。end7.6.3共射极放大电路的频率响应共射放大电路：

全频段小信号等效电路：

所以，在分析放大电路的频率响应时，一般将信号的频率范围分为高频、中频和低频三个频段。

因为晶体管的极间电容远比耦合电容（或旁路电容）小，约相差106量级。

中频段，极间电容因容抗很大而视为开路，耦合电容（或旁路电容）因容抗较小而视为短路；

高频段，耦合电容（或旁路电容）同样视为短路，主要考虑极间电容的影响；

低频段，极间电容因容抗比中频段更大而视为开路，主要考虑耦合电容（或旁路电容）的影响。

1．中频电压增益耦合电容旁路电容短路极间电容开路全频段小信号等效电路中频电压增益与用h参数