项目二 简易助听器电路分析

IB
I BN
少数与空穴复合，形成 IBN 。
基区空 穴来源 基极电源提供(IB) 集电区少子漂移(ICBO)
IE
即：IBN IB + ICBO
IB = IBN – ICBO
3) 集电区收集扩散过来的载流子形成集电极电流 IC
I C = ICN + ICBO
三、BJT 的电流分配关系
当管子制成后，发射区载流子浓度、基区宽度、集 电结面积等确定，故电流的比例关系确定，即：
特点： 抗干扰性能好、隔噪声、响应快、寿命长。 用作线性传输时失真小、工作频率高； 用作光电开关时无机械触点疲劳，可靠性高。
用途：实现电平转换、电信号电气隔离。
四、应用举例
1. 计算机接口电路示意图
输入 工业 系统 传感 电路 执行 机构 输出 R1
传输线
R2
计算机 系统
线性光电耦合器
功能： （1）双向数据实时传输； （2）隔离，防止现场干扰窜入计算机； （3）电平转换，适应计算机和工业系统执行机构要求。
一、基本原理 发光器件 LED + – c 受光器件 光电二极管 光电三极管
e
实现 电 - 光 - 电 传输和转换
二、主要参数
+
c e
1. 输入参数。即LED的参数 – 2. 输出参数。与光电管同，其中： （1）光电流
指输入一定电流（10 mA），输出接一定负载（约 500 ） 和一定电压（10 V）时输出端产生的电流。 （2）饱和压降 指输入一定电流（20 mA），输出接一定电压（10 V）,调节 负载使输出达一定值( 2 mA )时时输出端的电压( 通常为 0.3 V )。
b + UCE Rb + UBE e VBB IE
输出回路
BJT与电源连接方式
2. 满足放大条件的三种电路
c b
输出
e
b
输出 输入
e
输入
c b
输出
输入
e
c
共发射极
共集电极
共基极
二、 BJT的载流子的传输过程
I CBO
BJT载流子运动过程
IC
I CN
1) 发射区向基区注入多子电子， 形成发射极电流 IE。 2)电子到达基区后 (基区空穴运动因浓度低而忽略) 多数向 BC 结方向扩散形成 ICN。
小功率管500mw中功率管05bjt外形和引脚ebc内部条件发射区掺杂浓度高基区薄且掺杂浓度低集电结面积大外部条件发射结正偏集电结反bjt与电源连接方式npn输入回路输出回路pnp212bjt的电流分配和放大原理一bjt处于放大状态的条件满足放大条件的三种电路共发射极输入输出输入输出共集电极共基极输入输出二bjt的载流子的传输过程发射区向基区注入多子电子形成发射极电流icn多数向bc结方向扩散形成icn少数与空穴复合形成ibnbn基区空穴来源基极电源提供i集电区少子漂移icbocbo基区空穴运动因浓度低而忽略2电子到达基区后bjt载流子运动过程当管子制成后发射区载流子浓度基区宽度集电结面积等确定故电流的比例关系确定即
三、BJT 的选管原则 1. 使用时不能超过极限参数（ICM , PCM ,U(BR)CEO ）。 2. 工作在高频条件下应选用高频或超高频管; 工作在开关条件下应选用速度足够高的开关管。
3. 要求反向电流小、允许结温高且温变大时，选硅管; 要求导通电压低时选锗管。
4. 同型号管，优先选用反向电流小的 。值不宜过大， 一般以几十 ~ 一百左右为宜。（进口小功率管较大， 如9013、9014等 在200以上）
三 NPN 高 序 规 极 型 频 号 格 管 硅 小 号 功 率
二、BJT的主要参数
1. 电流放大系数
I 45 I3 IC 10 C A I CBO 6 82 30 I BN 10 I BA I CBO IB
4 iC / mA
(1) 共发射极直流电流放大系数 (HFE) 3
4
iC / mA
80 µ A
uCE 0 uCE 1 V
3 2 1
60 µ A
40 µ A 20 µ A
IB = 0 0.1 0.2 0.3 0.4 – uBE /V
O 2 4 6 8 – uCE /V
输入特性
输出特性
[例 2.1.1] 已知放大电路中三个极的电位分别为：U1 = – 4V, U2 = – 1.2 V， U3 = – 1.4 V，判断BJT类型、制造材料及电 极。
项目二
简易助听器电路分析
音量调节
PNP型小功 率管（3AX）
任务一：双极型三极管 任务二：共射放大电路 分为固定偏置的共射放大电路 、分压式偏置 的共射放大电路两个子任务 任务三：共集、共基放大电路 任务四：简易助听器电路分析
任务一
双极型三极管
2.1.1 BJT 的结构
2.1.2 BJT 的电流分配与放大原理
3.集电极判别 测NPN型的集电极时，先假设除基极以外的任一 管脚为C极，并将B、C用手捏在一起（B、C极不 接触），黑表笔接假设的C极上，红表笔接假设发 射极上，看万用表偏转情况；再假设另一只为C极， 重新判断一次，两次中指针偏转较大的那次测量， 黑表笔相连的是C极。 4.电流放大能力估测
万用表置于R 1 k 档，红、黑表笔分别接NPN管 的集电极和发射极，当用一电阻接于B、C两管脚时， 指针右偏。右偏角度越大，说明放大能力越大。
5.穿透电流ICEO检测 万用表置于R 1 k 档，红表管与NPN管的集电极相 接、黑表笔与发射极相接，基极悬空，所测C、E 极之间电阻越大，则漏电流越小，管子性能越好。
6. 注意
现万用表很多上设有测量晶体三极管的插孔，把万 用表功能置于 hFE挡，按EBC排列插入三极管，可以 测量 值或判断管型及管脚。
u CE 0
二、共发射极输出特性
iC f ( uCE )
4 3 2 1
iB常 数
iC / mA 50 µ A 40 µ A 30 µ A
20 µ A
10 µ A IB = 0
2 4 6 8 uCE /V
ICEO
O
三、PNP型 BJT共发射极特性曲线
iB /µ A
80 60 40 20 O
2.1.5 特殊三极管 2.1.5.1 光电(敏) 三极管
一、工作原理
像光电二极管一样实现光 -电转换外，还能放大光电流。 有NPN和PNP型之分。 c (+) c IC =（ 1+）IB = 100 ~ 1000 如3DU5C： 最高工作电压 30 V 暗电流 < 0.2 A 光电流 3 mA (1000 lx 下) 峰值波长 900 nm
内部 条件 发射结正偏,集电结反 发射区掺杂浓度高 外部 偏: 基区薄且掺杂浓度低 条件 NPN管:U > U > U C B E 集电结面积大 PNP管:UC < UB <UE
IC c Rc VCC PNP IB c Rc VCC IC
NPN IB
b + UCE Rb + UBE e VBB IE 输入回路
可以混用
表2.1.1 3DG100 三极管 值的分挡标志
色点颜色
红
20 ~30
黄
30 ~ 60
绿
60 ~ 100
蓝
100 ~ 150
白
100 ~ 150
不标色
范围
> 200
2. 极间反向饱和电流
(1) 集电极 – 基极反向饱和电流 ICBO
ICBO
b e c A
VCC
(2) 集电极 - 发射极反向饱和电流 ICEO
c b + Rb UBE e VBB + c Rc VCC b + Rb UBE e VBB + UCE Rc VCC
UCE

[解] NPN管 UC > UB > UE
PNP管
UC < UB <UE
硅管： UBE = 0.7 V ；锗管： UBE = – 0.2 V 本例中：U1 < U3 < U2 且： U3 – U2= – 1.4 V – (– 1.2 V) = – 0.2 V ， 脚为 c 极 则：为锗材料 PNP管，脚为 b极，脚为 e 极
3. 传输参数 （1）电流比CTR
指直流状态下，输出电流与输入电流之比。一般 < 1。 （2）隔离电阻 RISO。指输入输出间绝缘电阻。 （3）极间耐压 UISO。 指发光管光电管间的绝缘耐压，一般在500 V以上。
三、类型、特点和用途
分类： 普通光电耦合器 ，用作光电开关。 线性光电耦合器 ，输出随输入成线性比例变化。
2 1
Q
(2) 共发射极交流电流放大系数 (hFE)
100 µ A 80 µ A 60 µ A 40 µ A 20 µ A IB = 0uCE
6 8
O
2
4
i C (2.45 1.65) 103 A 0.8 1000 80 大小相近 一般为几十 几百 6 iB 10 10 A 10
e
3DU5C
e (–)
符号
外型
有3AU、3DU系列
二、应用举例 泄流二极管，在继电器脱电
1. 开关电路
时，使线圈自感电动势形成 放电回路且限幅为0.7V，从 而使三极管免受过大的uCE。
直接驱动式，能提 供 3 mA的光电流。
三极管 T 用于放大 驱动电流。
2. 测速电路
2.1.5.2 光电耦合器
c
b e ICEO A
ICEO =（1+ ）ICBO
VCC
iC ICM
BJT的主要极限参数
安 全 PCM 工 作 区
ICEO O
U(BR)CEO
uCE
已知: ICM = 20 mA, PCM = 100 mW， U(BR)CEO = 20 V， 当 UCE = 10 V ，IC < 10 mA 当 UCE = 1 V， IC < 20 mA 当 IC = 2 mA， UCE < 20 V
CE常 数
Rb
C1 +
Rc iB + 输入 uBE 回路
iC
+VCC
C2
uCE 0 与二极管特性相似
+ ui
+ 输出 uCE iE 回路
uCE 0
+ R uo
L

iB
VCC
Rb + + uBE

Rb
iB

VCC
O
uCE 1 V
u BE
特性右移(因集电结开始吸引电子) u CE 1 V 特性基本重合(电流分配关系确定) 硅管： (0.6 0.8) V 取 0.7 V 导通电压 uBE 锗管： (0.2 0.3) V 取 0.2 V
1. ICM — 集电极最大允许电流，超过时 值明显降低。 2. PCM — 集电极最大允许功率损耗 PC = iC uCE。 3. U(BR)CEO — 基极开路时 C、E 极间反向击穿电压。 U(BR)CBO — 发射极开路时 C、B 极间反向击穿电压。 U(BR)EBO — 集电极极开路时 E、B 极间反向击穿电压。 U(BR)CBO > U(BR)CEO > U(BR)EBO

+
Rc
VCC
>> 1
电压放大倍数:
Au U O U I I C RC U I
IC = IB IE = IC + IB = (1+ ) IB UCE = – UR = – IC RC

2.1.3 BJT 的特性曲线
一、共发射极输入特性
iB f ( uBE ) u
E
分类： 按材料分： 硅管、锗管 按结构分： NPN、 PNP 按使用频率分： 低频管、高频管 按功率分： 小功率管 < 500 mW 中功率管 0.5 1 W 大功率管 > 1 W
BJT 外形和引脚
C
E C C B E EBC B E
B
2.1.2 BJT 的电流分配和放大原理
一、BJT 处于放大状态的条件
2. 光耦合器组成的开关电路
高电平 低电平
VCC1 低电平
低电平 高电平
功能： （1）实现脉冲传输； （2）实现电平转换。
任务二
共射放大电路
2.1.3 BJT 的特性曲线 2.1.4 BJT 的使用常识 2.1.5 特殊三极管
2.1.1 BJT的结构
一、结构、符号和分类 collector
N 基极 B 集电区 集电结 基 区 B 发射结 发射区
集电极 C
C
base
发射极 E
P N
P N P
E
emitter
C C
B E
B
NPN 型
PNP 型
2.1.4 BJT 的使用常识
一、BJT的型号
国标GB249规定： 第一部分 第二部分 第三部分 第四部分 第五部分
阿拉伯 数字表 示器件 电极数
字母 (汉拼) 表示器 件材料 和极性
字母 (汉拼) 表示器 件类型3Biblioteka D阿拉伯 数字表 示器件 序号
G 110 A
字母 (汉拼) 表示 规格号
如硅NPN型高频小功率管
IC I B
因为: 所以有:
IE IC I B
I E (1 ) I B

：直流电流放大系数
三、BJT 的放大作用
IC + IC IB+ IB c b + Rb + UI UBE e VBB
：交流电流放大系数

I C I B
UCE
UCE IE + IE
三、BJT 的检测方法
三极管内的PN结
具有单向导电性。
1k
1k
C
B
E B
C E
1.基极判别
万用表置于R 1 k 档，用两表笔去搭接三极管的任意 两只管脚，如果阻值很大，（几百千欧以上），将 表笔对调再测一次，如果阻值也很大，则剩下的那只 管脚必是基极B。 2.类型判别 万用表黑表笔接基极，红表笔分别搭接另外两只管脚， 如果阻值很大，（几百千欧以上）， 则为PNP管， 阻值较小（几千欧以下），则为NPN管。