晶体管及基本放大电路PPT教案

1）三个基本区
U U ( CE ＞ BE ≥ （0.7或0.3）) ;
(1)放大区
U U (2)截止区 ( IB ≤ 0 ， BE ≤ 0 ,
CE ＞ 0) ;
U U (3)饱和区（ CE ＜ BE )。
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3.晶体管特性曲线
3DG6的输入特性
3DG6的输出特性
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2）输入电阻ri
Ii
Ui RB
Ib
Ui Ui RB rbe
ri
Ui Ii
RB
/ /rbe
r Ui Ib
rbe
• 当RB >> rbe 时，ri≈ r be
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讨论：
• 当信号源为电压源时，若ri 很小，则有: • 1） 将从信号源取用较大的电流，从而增加信
4.晶体管输出回路电阻
a) 静态电阻
RCE
U CE IC
b) 动态电阻
rce
U CE I C
rce>>RCE
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五.主要参数
1．电流放大系数
1）共射极直流电流放大系数β
在静态(无输入信号)时β
IC IB
称为共射极直流放大系数。
2）交流电流放大系数β
集电极电流的变化量△IC 与基极电流的变
解： （a） 截止 , （b） 饱和 , （c） 放大 ,
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2. 4 放大电路的动态分析
• 动态：当放大电路的输入信号ui ≠0 时的工作状态。 • 任务：分析信号（交流分量）的传输情况 ，掌握放大倍数 A u 、 输入
电阻ri 和输出电阻ro的计算方法。 • 方法：微变等效电路法、图解法。
化量△IβB
的△比IC值 △IB
。
UCE
常数
ic ib
UCE 常数
•在放大区工作时，常第13有页/共β94页≈ β
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2 . 集电极最大允许电流 ICM
集电极电流 IC 超过一定值时，晶体管 的β值要下降。当β 值下降到正常数值的三分
之二时的集电极电流 IC ，称为集电极最大允 许电流 ICM 。
Aus
Uo Us
ri
Ui Ii
3. 输出电阻ro
Uo
r o
Us 0,RL
Io
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三. 分析举例
1）.电压放大倍数
U O Ib RL
RL
RC RL RC RL
U i Ib rbe
A u
U o U i
RRL ILb
rrbrebiI'eb
Au的特点：UO与Ui的相位相反；｜Au｜>1。
。
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六. 温度对参数的影响
一般温度对所有参数都影响，但影响 最显著的是 ：
1. ICBO集电极与基极间的反向饱和电流 T ↑ (10°C ) → ICBO ↑ （约一倍）；
2. β ：T ↑(1°C ) → β↑( 1 % ); 3. UBE : T ↑ (1°C ) → UBE↑ ( 约2mV）。
•RL′< RC ，交流
负载线比直流负 载线陡，放大倍 数将减小。
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2. 动态图解分析过程
① ②
④
③
②画上输变①信入的A③ 出 变于 ， 出 化将u号 i特特 化根B根输 根 特 求交u性波性 求据据i出 据 性流i，UCU上形i上 u输ci特 上负在在CoB绘i;m的mE在入性 的载输输出
解：（a） NPN （b） （c） PNP
PNP
,硅
,硅 ,
锗
, 1 E , 2 B , 3 C; ,1 ,2 ,3 ; , 1 C , 2 B , 3 E;
CE
B
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二. 直流通路和交流通路
直流通路（C开路） 交流通路
（ C短路，UCC对地短路。）
直流分析：IB、IC、UCE
交流分析：Aus、ri、ro
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2.5 射极偏置放大电路
• 射极偏置放大电路为稳定静态工作点而设置。
• 温度对静态工作点的影响主要表现在晶体管的
参数(β、 ICBO、 uBE )上，若静态工作点与晶
体管的参数基本无关，静态工作就能稳定。
2. 放大电路的微变等效电路
• 表述：将放大电路交流通路中的晶体管变换
为微变等效电路就构成放大电路的微变等效 电路
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二. 放大电路的基本性能指标
1.电压放大倍数
放大电路的输出电压与输入电压幅值或 有效值之比，称为放大电路的电压放大倍数。
2.
表达式： 输入电阻ri
Au
Uo Ui
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2. 3 分析
• 内容：
放大电路的静态（直流）
放大电路的直流分析是指：当ui=0，
为保证晶体管工作在放大区，确定放大电路
的直流值（静态值），即I B 、 I C 、UCE ，
又称静态工作点，简称Q点， Q点可通过公
式估算或通过作图求出 。
• 任务：
掌握Q点估算的方法。
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U i U s
U o U i
A u
U i U s
Rs
Us + -
ri Rs ri
A u
考虑信号源内阻，放大倍数将下降。
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四.图解分析法
• 由于 ui ≠ 0 ，整个放大电路既有直流信 号，又有交流信号，即 iB=IBQ+ib、 iC=ICQ+ic 、uCE=UCEQ+uce。
解析法确定Q点
• 根据直流通路计算，
UBE、β为已知。
IC=ßIB
UC=UCC - ICRC
• 硅管 UBE=0.6V～0.7V， • 锗管 UBE=0.1V～0.2V，
直流通路
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例1.在图所示的放大电路中，已知UCC＝12V，
RC＝ 3kΩ，RB＝280kΩ ，β=50。求静态
RB ：基极偏置电阻，与UCC共同提供适当的基极 电流IB（偏流），以使放大电路获得合适的工作 点。
C1、C2 ：用以耦合交流，隔断直流，通常称为 耦合电容器。
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2. 放大电路组成的原则 1). 晶体管必须工作在放大区，即
原理
NPN管：UC ＞ UB ，由RC、UCC保证， UB ＞ UE，由RB、UCC保证;
• 若只考虑交流信号，由交流通路有：
• ic= -1/RL’×uce，RL′=RC //RL称为交流 负载。
基本放大器交流通路
• iC= -1/RL′(UCE- uCE )+ ICQ称为交流负载线，其
特点：斜率为-1/RL′，过静态工作点Q。
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1. 交流负载线的画法
•ΔU/ Δ I=uce / ic =RL′
根据定义
ro
U O IO
U i 0
• ∵ Ui=0，Ib=0 • ∴βIb=0，ro = UO / IO=RC • 讨论：若ro 较小，当负载变化时．输出电压
的变化较小，放大电路带负载的能力较强。
• 结论：希望放大电路的输出电阻ro 小。
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4）源电压放大倍数
A us
U o U s
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三. 晶体管的放大作用
• （一）三个区的特点
• 1) 发射区是掺杂质比集电区掺杂多的 N型半导体，电子 浓度很大；
• 2） 基区很薄，为掺杂质很少的 P 型半导体。 • 3） 集电极面积大，保证尽可能收集到发射区发射的电子。
T 放大作 用的内部 条件
• （二）载流子运动规律及电流分配关系
晶体管及基本放大电路
2. 1 半导体晶体管
要求:
• 理解晶体管的放大原理 • 掌握晶体管的三个状态特点 • 掌握组成放大电路的外部条件 • 掌握晶体管的电流关系
2
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一. 基本结构与分类
1. ）按材料分
硅管 锗管
2）按结构分 NPN型 PNP型
•
当一个 NPN 型的晶体管接成共射极接法的放大电路时：
• 发射结正向偏置
• 集电结反向偏置
T 放大作用
的外部条件
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晶体管共射极接法的放大电路图
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1. 载流子运动规律
(a) 载流子运动
(b) 电流分配
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2. 电流关系
1）据KCL 定律有：
IE IB IC
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一. 微变等效电路
• 表述：把非线性元件晶体管所组成的放大电
路等效为一个线性电路，也就是把晶体管线 性化，等效为一个线性元件。这就是微变等 效电路法。
• 线性化的条件：晶体管在小信号(微变量)情
况下工作，才能在静态工作点附近的小范围 内用直线段近似地代替晶体管的特性曲线。
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IC↑
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2. 2 共射极基本放大电路 基本要求:
• 理解组成基本放大电路各元件的作用 • 掌握放大电路组成原则 • 掌握直流通路和交流通路的画法
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一. 放大电路的组成
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1. 各元件的作用 T : 放大元件，在线性区。
UCC :作为放大电路直流工作 电源：与RC一起保证集电结 反向偏置。
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1. 晶体管的微变等效电路
1)输入回路
rbe
U BE I B
ube UCE 常数
ib
UCE 常数
ube rbe ib
其中: rbe
300 (1 )
26(m V) I E (m A)
在线性工作区， 当UCE 为常数时,晶体 管输入端BE等效为一
个电阻 rbe。
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值。
IB
UCC U BE RB
12 0.7 280 103
A
40A
IC=βIB=50×0.04=2mA UCE=UCC-IC RC =12 - 2×3=6V
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例 2 ：判 断 图 中 各 晶 体 管 的 工 作 状 态 （ 饱 和 ， 放 大 ， 截止）。设所有的二极管和晶体管均为硅管， β＝40。
3）按频率分
高频管 低频管
4）按功率分
大功率管 小功率管
对应型号 3A（锗PNP ）3B （锗NPN ） 3C （硅PNP ） 3D （硅NPN ）
4
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二 . 晶体管的连接方式
• 放大器一般为4端网络，根据公共端的不同， 晶体管有三种连接方式
IC
IE
IE
IC
IB
IC IB
IC
IB
（共发射极） （共集电射极） （共基射极）
3．集—射极反向击穿电压 U(BR)CEO
IB= 0时，加在集电极和发射极之间的
最大允许电压，称为集—射极反向。当晶体
管的集—射极电压 U(BR)CEO 。
注：当UCE ＞ U(BR)CEO 时，晶体管会被击穿。
4．集电极最大允许功率损耗 PCM
P
CM允许
在
集
电极上消耗 第14页/共94页
功
率
的
最大值
输入电路(基极电路)中基极电
流 IB 与基—射极电压UBE 之
间的关系曲线，即
IB=f (UBE)| U CE=常数
3DG6的输入特性
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2. 输出特性曲线
• 当基极电流 IB 为常数时，输出电路(集电极电路)中集电极电流 IC 与集一射极电压 UCE 之间的关系曲线，即 IC=f (UCE)| I B=常数
2) 输出回路
在线性工作区， 当UCE 为常数时，晶体 管输出端CE可等效为 一个受控电流源 ：
受控电流ic=βib
受控电流源内阻为
rce
U CE IC
IB
常数
uce ic
IB 常数
r ce为称晶体管输出电
阻
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3）晶体管的微变等效电路图
r ce>> R c
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交流负载线
•交流负载线与UCE轴的
截距为：
UCC′= U CEQ+IC Q RL′
ΔI
•RL′< RC ，交流负载线
比直流负载线陡，放大
倍数将减小。
ΔU
Ucc ’
•当放大器空载时，即 RL′= RC ，此时交流负 直流负载线和交流负载线 载线与直流负载重合。
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交流负载线与 直流负载线对 比
号源的负担；
• 2） 经过信号源内阻Rs和ri 的分压，使实际加 到放大电路的输入电压ui 减小，从而减小输出 电压；
• 3） 后级放大电路的输入电阻，就是前级放大
电路的负载电阻，从而将会降低前级放大电路
的电压放大倍数。
• 结论：希望放大电路第的35页输/共入94页电阻r 大。
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3）输出电阻 ro
PNP管： UC ＜ UB ＜ UE （与NPN管
反） ；
同，电源和电容极性相
2). 信号能输入（C1），即u i 能使 i B 变化;
3). 信号能输出（C2），即 i C 变化产生 u o 输出。 20
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例 1 ：在 晶 体 管 放 大 电 路 中 ， 测 的 得 3 个 晶 体 管 的 各级电位如图所示。试判断其极性（E 、B、 C）和类型（NPN、PNP、硅、锗）
2）共射极晶体管的电流放大倍数：
△IC ic △IB ib
IC IB
I E (1 ) I B
晶体管的电流关系体现了电流放大作用，故 称晶体管为电流控制型元件。因电流中有两种载流 子的运动，所以又称为双极型晶体管。
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四. 特性曲线
1. 输入特性曲线
• 集一射极电压 UCE 为常数时，