半导体三极管及基本放大电路 很清晰
半导体三极管极其基本放大电路
调试方法与步骤
01
频率特性的调试
02
使用扫频仪测量放大电路的频率响应。
根据测量结果调整电路参数,优化频率特性。
03
优化措施与技巧
01 选择合适的元件
02
使用高质量的电阻、电容和电感,确保电路性能稳定
。
03 选择合适的三极管,以满足电路需求。
优化措施与技巧
合理布局与布线
1
2
优化元件布局,减小寄生参数的影响。
输出电阻越小,说明电路的带 负载能力越强,能够驱动更多 的负载。
通频带和最高频率响应
通频带是指放大电路能够正 常放大的信号频率范围。
最高频率响应是指放大电路能 够正常放大的最高信号频率。
通频带越宽,说明电路能够 处理的信号频率范围越广。
最高频率响应越高,说明电路能 够处理的最高信号频率越高。
05 半导体三极管放大电路的 调试与优化
3
合理布线,减小信号传输过程中的损失。
优化措施与技巧
01
参数匹配
02
确保输入和输出阻抗匹配,减小信号反射。
03
调整偏置电阻,优化静态工作点。
优化措施与技巧
温度稳定性考虑 选择具有良好温度特性的元件。 在三极管附近安装散热片,降低温度对性能的影响。
06 基本放大电路的应用实例
音频信号放大
音频信号放大是基本放大电路的重要应用之一。通过 使用三极管,可以将微弱的音频信号进行放大,使其
两个PN结
集电极与基极之间的集电 结和基极与发射极之间的 发射结。
半导体材料
通常采用硅或锗作为主要 材料。
半导体三极管的工作原理
电流放大作用
通过控制基极电流来改变集电极 和发射极之间的电流,实现电流 的放大。
半导体三极管及放大电路
ICQ≈IEQ
I BQ I CQ β
(5)集射极电压:
UCEQ VCC ICQ RC IEQ RE VCC ICQ (RC RE )
3.动态分析
(1) 电压放大倍数
未加旁路电容时
Au
uo βRL ' ui rbe ( 1 β)RE
若加旁路电容,则RE被虚线短接
4.功率管的技术指标与使用
功率管的技术指标有集电极最大允许功耗PCM、最大耐压U(BR)CEO和最大集电极 电流ICM,为确保其安全工作,使用时功率管应满足下列条件: (1) 功率管集电极的最大允许功耗 PCM≥PV1(max) = 0.2Po(max) (4.36) (2) 功率管的最大耐压 U(BR)CEO≥2VCC (4.37) 这是由于一只管子饱和导通时,另一只管子承受的最大反向电压为2VCC。 (3) 功率管的最大集电极电流 ICM≥VCC/RL 由于功放管工作在大电流状态,且温度较高,属易损件,因此,在实际 电路中常加保护措施,以防止功放管因过压过流和过损耗而损坏,同时 需加装散热器。
(4)基极电源VBB
(5)基极电阻RB(基极偏置电阻) (6)耦合电容C1和C2 (7)负载电阻RL
2.放大电路的习惯画法
图4.8 单电源共发射极放大电路
图4.9 习惯画法
4.3.2 共发射极放大电路的静态分析 1.静态工作点
静态时,电路中晶体管的 IB、、IC、UCE的数值可用晶体管特 性曲线上的一个确定的点表示,习惯上称它为静态工作点,用Q 表示。
4.3.5
微变等效电路分析法
微变等效电路是指在输入信号变化量较小时,可将晶体管进行适当 的近似处理,把晶体管放大电路,等效为线性电路。
uBE rbe iB
半导体三极管及放大电路基础
半导体三极管的型号
国家标准对半导体三极管的命名如下:
3 D G 110 B
同一型号中的不同规格
同种器件型号的序号
器件的种类
材料 三极管
第二位:A锗PNP管、B锗NPN管、 C硅PNP管、D硅NPN管
第三位:X低频小功率管、D低频大功率管、 G高频小功率管、A高频大功率管、K开关管
很小的基极电流IB,就可以控制较大的集电极电 流IC,从而实现了放大作用。
三极管的电流关系
共发射极接法:发射极作为公共端; 共集电极接法:集电极作为公共端; 共基极接法:基极作为公共端。
各极电流之间的关系式
: 共基极电流传输系数。
因ICBO较IC小,所I 以E
IC I E ICBO
当ICBO和ICEO很小时, , , 可以不加区分。
②特征频率fT
三极管的值不仅与工作电流有关,而且与工作频率有关。 由于结电容的影响,当信号频率增加时,三极管的将会下降。 当下降到1时所对应的频率称为特征频率,用fT表示。
三.极限参数
①集电极最大允许电流ICM
三极管集电极最大允许电流ICM。当IC>ICM时,管子性能将 显著下降,甚至会损坏三极管。
饱和电流,即输出特性曲线IB=0那条曲线所对应
1.共发射极交流电流放大系数 =IC/IBvCE=const
在输出特性曲线上求β
在放大区 值基本不变,
通过垂直于X 轴的直线 由IC/IB求得。
2.共基极交流电流放大系数α
α =IC/IE VCB=const
又因 1则,IC≈IE
:共发射极电流放大系数。 >>1
IC I B ICEO
三极管及其放大电路
第2章 半导体三极管及其基本放大电路
2.1.3 .BJT的特性曲线
BJT的特性曲线是指各电极电压与电流之间 的关系曲线,它是BJT内部载流子运动的外部 表现。
工程上最常用的是BJT的输入特性和输出特 性曲线。
第2章 半导体三极管及其基本放大电路
以共射放大电路为例:
输入特性:iBf vBEvCE 常 数 输出特性: iCf vCEiB常数
第2章 半导体三极管及其基本放大电路
输出特性曲线可以划分为三个区域: 饱和区——iC受vCE控制的区域,该区域内vCE的 数值较小。此时Je正偏,Jc正偏
iC /mA
25℃
=80μA =60μA =40μA
=20μA
vCE /V
第2章 半导体三极管及其基本放大电路
饱和区——iC受vCE显著控制的区域,该区域内vCE的数值较 小。此时Je正偏,Jc正偏。
电压增益2= 0lgAV dB 电流增益2= 0lgAI dB
由于功率与电压(或电流)的平方成比例, 因此功率增益表示为:
功率增益=10lgAP
【 AP
Po 】 Pi
第2章 半导体三极管及其基本放大电路
2.2.2
+
VS
-
R
=
i
Vi I i
输入电阻Ri
I i
Io
+
+
Rs Vi
放大电路 Ri (放大器)
2.3 共射基本放大电路
共射基本放大电路组成
放大的外部条件
输入回 路
输出回 路
两个回路 正确的直流偏置
ui为小信号 ui和VBB串接 RB为基极偏置电阻
RC为集电极偏置电
阻
第2章 半导体三极管及其基本放大电路
CHAP03半导体三极管及放大电路基础PPT课件
共射极放大电路
四川大学生物医学工程中心
13
3.1.3 BJTห้องสมุดไป่ตู้特性曲线
1. 输入特性曲线
(3) 输入特性曲线的三个部分
①死区 ②非线性区 ③线性区
四川大学生物医学工程中心
14
3.1.3 BJT的特性曲线
2. 输出特性曲线 iC=f(vCE) iB=const
输出特性曲线的三个区域:
饱制截和的止区区区:域:,iCi明C该接显区近受域于v内C零E,控
压无关。一般 = 0.90.99
载流子的传输过程
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7
2. 电流分配关系
又设 1
根据 且令
IE=IB+ IC
IC= InC+ ICBO
InC
IE
ICEO= (1+ ) ICBO (穿透电流)
则 IC ICEO
IB
当
IC
ICEO 时,
IC IB
是另一个电流放大系数,同样,它也只与管
IE +iE
图 03.1.06 共射极放大电路
vO = -iC• RL = -0.98 V,
电压放大倍数
AV
vO 0.98V v 20mV 四川大学I生物医学工程中心
49
11
3.1.2 BJT的电流分配与放大原理
综上所述,三极管的放大作用,主要是依 靠它的发射极电流能够通过基区传输,然后到 达集电极而实现的。
三极管符号
四川大学生物医学工程中心
3
结构特点:
• 发射区的掺杂浓度最高; • 集电区掺杂浓度低于发射区,且面积大; • 基区很薄,一般在几个微米至几十个微米,且
掺杂浓度最低。
半导体三极管及基本放大电路教案
教学章节第2章半导体三极管及基本放大电路2.1 双极型三极管课型理论课对象教学目标1.掌握:双极型三极管的电流分配方程和输入、输出曲线(截止区、放大区、饱和区的特点);2.理解:双极型三极管的放大条件和放大原理,三极管的直流参数和交流参数;3.了解:双极型三极管的结构和电路符号,特殊三极管。
教学重点1.双极型三极管的电流分配方程;2.双极型三极管的输入、输出曲线(截止区、放大区、饱和区);3.双极型三极管的放大条件和放大原理;4.三极管的直流参数和交流参数。
教学难点1.双极型三极管的放大原理;2.双极型三极管输入、输出曲线(截止区、放大区、饱和区)。
教学方法多媒体教学,讨论教学课时2学时教学内容2.1 双极型三极管半导体三极管有两大类型,一是双极型三极管,二是单极型场效应管。
由于它有空穴和自由电子两种载流子参与导电,故称为双极型。
本讲讨论双极型半导体三极管,通常用BJT表示,以下简称三极管。
双极型三极管可以分为如下几种类型:(1)按结构分——NPN管和PNP管(2)按功率大小分——大、中、小功率管(3)按材料分——硅管和锗管(4)按频率分——高频管和低频管2.1.1 三极管的结构和符号通过工艺的方法,把两个二极管背靠背的连接起来级组成了三极管。
按PN结的组合方式有PNP型和NPN型,它们的结构示意图和符号图分别为:如图2.1所示。
(a)NPN管的结构及符号(b)PNP管的结构及符号图2.1 三极管的结构示意图和符号不管是什麽样的三极管,它们均包含三个区:发射区,基区,集电区,同时相应的引出三个电极:发射极,基极,集电极。
同时又在两两交界区形成PN结,分别是发射结和集电结。
双极型晶体管的常见外形如图2.2所示。
图2.2 三极管的外型和管脚排列2.1.2 三极管的电流分配与放大原理(这一问题是重点)1.三极管的结构特点(1)基区很薄,且掺杂浓度很低;(2)发射区掺杂浓度远大于基区和集电区掺杂浓度;(3)集电结的结面积很大。
半导体三极管及其基本放大电路
图 8.17 微变等效电路
01
因为 其中 放大倍数
02
(8.11)
1ห้องสมุดไป่ตู้
式中的负号表示输出电压与输入电压反相。从式中可看出, 提高电压放大倍数一种有效的办法是增大负载电阻RL′。 输入电阻 输出电阻
2
(8.12)
3
(8.13)
例 8.1在图8.18所示的共射极基本放大电路中,已知β=80,RB=282 kΩ,RC=RL=1.5 kΩ,VCC=12 V。试求Q点和 、Ri、Ro的值。若Ui=10 mV,Uo为多少?
04
02
03
分析表8.1的实验测试数据,可得到以下结论:
三极管各电极电流的关系满足 且IB很小,IC≈IE。
IC与IB的比值基本保持不变,其大小由三极管的内部结构决定,定义该比值为共射极电路的直流电流放大倍数,用β表示,即 (8.2)
(8.1)
式(8.2)表明,当三极管工作在放大状态时,集电极电流始终是基极电流的β倍。 IC与IB的变化量ΔIC与ΔIB的比值也基本保持不变,定义该比值为共射极电路的交流电流放大倍数,用β表示,即 (8.3)
第8章 半导体三极管及其基本放大电路 半导体三极管 基本放大电路分析 静态工作点的稳定与分压式偏置电路 共集电极放大电路 共基极基本放大电路 多级放大器 场效应晶体管及其放大电路 习题8
8.1.1 半导体三极管的结构和符号
半导体三极管又称晶体三极管,简称三极管,它是放大电路中的核心器件, 其外型如图8.1所示,其结构和符号如图8.2所示。
图 8.3 三极管的三种组态
01.
共射极; (b) 共基极; (c) 共集极
02.
按图8.4所示的实验电路,可通过改变RB来改变基极电流IB,集电极电流IC和发射极电流IE也随之变化,测试结果如表8.1所示。
半导体三极管及放大电路
二、晶体管电流分配及放大原理
以NPN型晶体管为例,共射极连接
外部电路连接特点:
试验电路
(1)VB﹥VE,发射结加 正向电压(正向偏置)
(2)VC﹥VB,EC﹥EB , RB
集电结加反向电压(反向
偏置)
EB
IC
IB
mA
μA 3DG6
RC
IE
mA
EC
试验电路旳测量数据
IB/mA 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10
U CC
VB与晶体管旳参数无关
射极电流
IE
VE RE
VB
UBE RE
取VB>>UBE,则
IC
IE
VE RE
VB RE
IC不受温度影响
(2)静态工作点 直流通路
集电极电流
IC
IE
VE RE
VB RE
基极电流
IB
IC
集-射极电压
UCE UCC IC RC I E RE UCC IC (RC RE )
使用单电源旳电路
4、工作原理
设置合适静态工作点旳必要性 信号失真
放大 电路 分析
静态分析:放大电路没有输入信号时
旳工作状态
动态分析:有输入信号时旳工作状态。
二、放大电路旳静态分析
1、画直流通路 2、静态分析
1、画直流通路 直流通路是在直流电源作用下 直流电流流经旳通路
画直流通路旳原则是: (1)电容相当于开路, 电感线圈相当于短路( 忽视线圈电阻);
EC担负着能量控制作用(放 大作用)。 EB和RB给晶体管发射结 提供合适旳正向偏置电压 UBE和偏置电流IB。 EC和RC给晶体管提供合适旳管压UCE,使UCE>UBE,以 确保管子集电结反向偏置。
半导体三极管及放大电路PPT精品课件
截止区
图3-20
饱和区: 输出特性的上升和弯曲部分
动态:当放大电路输入信号后(vi0), 电路中各处的电压、电流处于变动 状态,这时电路处于动态工作情况, 简称动态。
1. 估算法确定静态工作点
见图3-14(b)
IB
V CC V BE Rb
VBE:硅管约为0.7V。 锗管约为0.2V。
Rb
300k
Rc 4k Cb2
Cb1 IB
c IC
vi
e
12V
BJT的放大作用,按电流分配实现,称 之为电流控制元件;
电流放大系数
共基电路: 共射电路:
IC 1
IE
IC
IB
三、BJT的特性曲线(共射连接)
iC
iB
N
P
N
vCE
vBE
图3-8
1. 输入特性曲线
iB f (vBE ) vCE 常数
iB(mA)
vCE=0V VCE 1V
80
25 C
60
40
满足放大的外部条件。
b. 下面推导IC和IB的关系
IE = IB + IC
I C αI E I CBO
代入
IC αI B αI C ICBO
整理 式得
IC
α 1
IB
I CBO
1
令 α 1
则 I C I B (1 ) I CBO
令 I CEO (1 ) I CBO
ICEO:基极开路,c流到e的电流,称穿透电流
4k
图3-18 (a)
ib
+ vi Rb
ic +
Rc RL v0
图3-18 (b)
半导体三级管与基本放大电路
方式 2 ib
b
e
T1 T2 ic
c
e ib b
ic c
复合管构成方式很多。不论哪种等效方式,等效 后晶体管的性能均如下确定:
1 2 {
晶体管的类型由复合管中的第一支管子决定。
§2.2 场效应晶体管
场效应管与双极型晶体管不同,它 是多子导电,输入阻抗高,温度稳定 性好。
场效应管有两种: 结型场效应管JFET 绝缘栅型场效应管MOS
集电结正偏,
3
IB>IC,UCE称80为A 饱和区。
60A
2
40A
1
20A
IB=0
3 6 9 12 UCE(V)
IC(mA ) 4 3
2
此1区00域A中 :
I,UB=B80E0<,ICA死=I区CEO 电压60,A称为 截止40区A。
1
20A
IB=0
3 6 9 12 UCE(V)
(3)主要参数 1.电流放大倍数
基区空
穴向发
射区的
扩散可
B
忽略。
进入PR区B的电子
少部分与基区的
空穴复E合B ,形成
电流IBE ,多数 扩散到集电结。
C
N
P
IBE
N
E IE
发射结正 偏,发射 区电子不 断向基区
扩 成E散 发c , 电结反偏, 有少子形成的
反向电流ICBO。B
RB
EB
IC=ICE+ICBOICE C
号放大成较大的信号。这里所讲的主要是电 压放大电路。
电压放大电路可以用有输入口和输出口 的四端网络表示,如图。
ui
Au
uo
放大电路的性能指标
半导体三极管及基本放大电路
IC≈0, 故三极管呈现出高电阻,c、e之间相当于断路, 截
止状态的三极管相当于一个断开的开关。
3. 饱和状态 当发射结、集电结都处于正向偏置时,三极管处于饱
和状态。当集电极外接电阻RC 阻值很大,或者基极电流IB
较大时就会出现这种情况。 在输出特性曲线上,饱和区确切范围不易明显地划出, 它大致在曲线族的左侧,UCE 较小的区域(UCE <UBE ), 见图 8- 6。 当三极管处于饱和状态时,尽管增大基极电流IB的值, 集电极电流IC却基本保持不变,此时三极管失去了放大作 用。饱和时三极管c与e间的电压记作UCES ,称为饱和压降。
6
IC /mA
U CE≥1
IB /A
60 40 20 0
4 2 0
0.4
0.8 U BE /V
8
(b)
(c)
图 8 -5三极管特性的测试 (a) 测试电路; (b) 输入特性曲线; (c) 输出特性曲线
2. 输出特性曲线 当三极管基极电流IB 为定值时,集电极电流IC与集射
极之间的电压UCE的关系,称为三极管的输出特性。这一关 系可表示为
IC IB
或 IC= IB
(8 -2)
ΔIB=0.02-0.01=0.01mA 而集电极电流的变化量为 ΔIC=2.03-1.04=0.99 mA 这种用基极电流的微小变化来使集电极电流作较大变 化的控制作用,就叫做三极管的电流放大作用。我们把集 电极电流变化量ΔIC和基极电流变化量ΔIB的比值,叫做三 极管交流放大系数, 用β表示, 即 β=ΔIC/ΔIB。 在工程计算时可认为 ≈β。
坏。 因此,对集电极耗散功率要有限制。集电结最大允
许承受的功率叫集电极最大允许功耗。使用时应保证: UCE·IC<PCM。
第2章半导体三极管及其放大电路
IC=IB+(1+ β )ICBO=IB+ICEO
2020/4/28
2.1.3 三极管的电流分配关系 和电流放大作用
2020/4/28
ICEO的形成
2.1.3 三极管的电流分配关系 和电流放大作用
Po Pi
2020/4/28
2.2.1概述
工程上常用增益来衡量放大能 力,单位是分贝(dB)。定义为:
电压增益Au (dB): Au=20 lg Uo dB
Ui
电流增益Ai (dB): Ai= 20 lg Io dB
Ii
功率增益Ap(dB):Ap= 10lg Po dB
Pi
2020/4/28
2.2.1概述
β=△IB/△IC ②恒流性特性,即iB一定时,iC基本不随 uCE变化。
2020/4/28
2.1.4 三极管的伏安特性曲线
二、输出特性曲线
iCf uCEIB常数
21
2020/4/28
2.1.4 三极管的伏安特性曲线
(2)截止区 工作条件:发射结反偏,集电结反偏。 工作特点: ①基极电流iB=0,集电极电流iC很小, 此时iC=ICEO≈0。 ②集电极和发射极之间电阻很大, 相当 于开关断开。
放大电路 连接框图
2.2.1概述
三.放大电路的性能指标 1.放大倍数
放大倍数是衡量放大电路放大信 号能力的重要指标,通常用“A”表示 。
定义为放大电路输出量与输入量之比 ,常用3种形式表示:
2020/4/28
2.2.1概述
电压放大倍数Au:A u