晶体三极管及其基本放大电路

3
6
9
IB=0 12 vCE(V)
区时, 有:VB>VC>VE
Rc
b
c
V
e Rb
+
－
UBB
Ma Liming
+ 对于PNP型三极管,工作在饱和区 UCC 时, 有:VB<VC<VE
－
Electronic Technique
13
例:如图，已知三极管工作在放大状态, 求:1).是NPN结构还是PNP结构?
负载上信号的变化规律是由输入信号决定的， 而负载上得到的较大的能量一般是由另一个直流 电源提供的。
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28
• 2.5.3、放大电路的主要性能指标
1、放大电路示意图
放大电路示意图
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29
一、放大倍数：表征放大器的放大能力的参数
解:(1) NPN结构; 由各电极电位可知发射结正偏 ,集电 结正偏,所以工作在饱和区;Si管;
解:(2) PNP结构; 由各电极电位可知发射结正偏 ,集电 结反偏,所以工作在放大区;Ge管;
解:(3) PNP结构; 由各电极电位可知发射结反偏 ,集电
极也反偏,所以工作在截止区;无法判断材料;
Ma Liming
第二章、三极管 及基本放大电路
重点：掌握三极管的结构和基 本特性、工作状态和极性判别 方法；
掌握三极管基本放大电路性 能指标的计算；
2.1、双极型三极管的结构和分类
根据结构来分可分为PNP和NPN管，由两个PN 结的三层半导体制成,分别引出三个电极发射极E (emitter) 、基极B (base)和集电极C (collector) 。
+3.6V Y
解:1.X为集电极;
Z
+3V
Ｔ1
2).根据集电极最高或最低确 定是NPN还是PNP。
+9V X
2.NPN结构; 3.Si管;
3).由于T工作在放大状态时各电极电位关系确
定基极和发射极。 4.Y为基极,Z为发射极;
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15
Z
－10V
根据放大电路输入信号的条件和对输出信号 的要求，放大器可分为四种类型，所以有四种放 大倍数的定义。
（1）电压放大倍数为:
Auu=UO/UI（重点）
（2）电流放大倍数为:
Aii=IO/II
（3）互阻放大倍数为: （4）互导放大倍数为:
Aui=UO/II Aiu=IO/UI
本章重点研究电压放大倍数Auu
100A小,输出曲线是一条几乎与横轴重 合的直线。通常将IB≤0的区域称为
80A截止区。在此区域内发射结反偏 60A(也可以零偏) ,集电结也反偏。
40A
20A IB=0
iB 0,iC 0
12 vCE(V)
对于NPN型三极管,工作在截止
+ 区时, 有:VC>VE>VB
UCC 对于PNP型三极管,工作在截止区
IC 或 IC ICBO
IE
IE
共基极交流电流放大系数
Ma Liming
Vic
Vie
一般可认为
hfe 1 hfe 1
Electronic Technique
24
• 2、极间反向电流
•
ICBO为发射极开路时,集电极和基极之间的反
向饱和电流,室温下小功率硅管的ICBO小于1μA，锗
22
2.4、三极管的主要参数
• 1、电流放大系数 • i)共射极电流放大系数
直流电流放大系数 IC
IB
交流电流放大系 数 Vic
Vib
h（ fe 高频）
一般工作电流不十分大的情况下,可认为
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ii)共基极电流放大系数
共基极直流电流放大系数
功率三极管(金属)
高频放大管(贴片)
光电管
中高频放大管
陶瓷放电管（防雷开关保护） 普通开关管
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5
•
为使三极管具有电流放大作用，在制造过程中必须
满足实现放大的内部结构条件，即：
（1）发射区掺杂浓度远大于基区的掺杂浓度，以便于有足够的 载流子供“发射”。
载
源
信号输入
直流电源 放大电路电路结构示意图
第一级 第二级 第三级
信号输出
多级放大电路
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• 2.5.2、放大的概念
电子学中放大的目的是将微弱的变化信号放 大成较大的信号。即用能量较小的输入信号控制 另一个能源，从而使输出端的负载上得到能量较 大的信号，如扩音器。
Electronic Technique
17
• 2.3、 用万用表判定三极管的管脚
指针万用表：红表笔是(表内电源)负极 黑表笔是(表内电源)正极
与数字万用表相反。
在 R100或 R1k 挡测量 测量时手不要接触引脚
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方法一：
基极B的判断： 当正（负）表笔接触某一极，负（正）表笔分
N
b
c PV
Rb
eN
+
－
UBB
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+
UCC 对于PNP型三极管,工作在放大区 － 时, 有:VC<VB<VE
Electronic Technique
10
iC(mA ) 4 3
2 1
3 69
Rc
N
b
c PV
Rb
eN
+
－
UBB
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IB=0时, Ic=ICEO,由于穿透电流很
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30
三、输出电阻 Ro
从放大电路输出端看进去的等效电阻。Ro
Uo Io
US 0 RL
输入端正弦电压 Ui ，分别测量空载和输出端接负载
－
时, 有:VC<VE<VB
Electronic Technique
11
iC(mA ) 4
100A 当uCE比较小且小于uBE时，三极
3
80A 管的集电极正偏,由图可知，iC
2
60A 随uCE的增加迅速上升而与iB不成
40A
1
比例，这一区域称为饱和区。
20Aຫໍສະໝຸດ Baidu
IB=0
3 6 9 12 vCE(V)
Rc
－5V Y 解:1.Z为集电极;
Ｔ2 －5.3V X
2.PNP结构; 3.Ge管; 4.X为基极,Y为发射极;
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例:如图,判断三极管的工作状态,是Si还是Ge材料?
0.3V
－5V
0V
0.7V
0V
(1)
－0.3V 0V
(2)
0.6V
－6V
(3)
2).是Si还是Ge材料? 3).X ,Y ,Z分别对应
什么电极？
+3.6V Y
Z
+3V
Ｔ1
+9V X
Z
－10V
－5V Y Ｔ2 －5.3V X
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方法:1).由于T工作在放大状态,发射结正偏, 基射极 电压为0.7V或0.2V,所以电位相差0.7V或0.2V的两电 极为基极和发射极,剩下的为集电极。
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方法二：用万用表的 hFE档检测 值
1. 拨到 hFE挡。
2.将被测晶体管的三个引脚分别插入相应的插孔 中（TO-3封装的大功率管，可将其3个电极接 出3根引线，再插入插孔），三个引脚反过来 再插一次，读数大的为正确的引脚。
3.从表头或显示屏读出该管的电流放大系数。
一般取0.2V
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iB
IB1
VCE=1V
VCE=10V
IB2
vBE o v v ON BE ii)UCE 1V 时,为什么特性曲线向右偏移？
由于UCE的加入使集电结反偏，必然要导致发 射极的一部分载流子参与输出回路的流通 ∴在相 同的UBE情况下，流向基极电流IB减小。
（2）基区很薄， 只有1微米至几十微米厚，掺杂浓度很低，以 减少载流子在基区的复合机会，这是三极管具有放大作用的关 键所在。
（3）集电区比发射区体积大且掺杂少，以利于收集载流子。
由此可见，三极管并非两个PN结的简单组合，不能用两个二 极管来代替；在放大电路中也不可将发射极和集电极对调使用。
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6
在放大状态下IC与IB成正比
Rc
IC IB
b
Rb +
－
UBB
cN
PV e N
+
IC 电流放大系数，
UCC
IB
－
反映了三极管的放大能力.
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7
1、输入特性曲线 iB
根据输入回路可知,只 有一PN结参与输入回路,其 输入特性的函数式为:
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3
c
P
b
b
N
c
c
b
P
e
e
e PNP型三极管的组成与符号
PNP型三极管的结构和NPN型三极管类似，
两者几乎具有相同的特性，只不过各电极端的电
压极性和电流的方向不同。
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4
常见三极管（用途）
把 uCE uBE 定为放大状态与饱
N
b
c PV
Rb
eN
+
和状态的分界点,称为临界饱和，
+
UCC
把
－
uCE 称uB为E 深度饱和。
－
UBB
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12
iC(mA ) 4
3
100A
在此区域内发射结正偏，集电 80A 结也正偏。
60A 2
40A
1
20A 对于NPN型三极管,工作在饱和
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21
方法三：从外观上
•
半球型的三极管管脚识别方法：平面对着自
己，引脚朝下，从左至右依次是E、B 、C。
常用的三极管9011～9018系列为高频小功率 管，除9012和9015为PNP型管外，其余均为NPN 型管。
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管约为几微安到几十微安。
ICEO为基极开路时,集电极直通到发射极饱和 电流，由于它是从集电区穿过基区流向发射区的 电流,所以 又称为穿透电流。
ICBO 、 ICEO均随温度的上升而增大,其值越小， 受温度的影响越小，三极管的工作越稳定。
ICEO (1 )ICBO
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工作时PC <PCM
iii)反向击穿电压U(BR)CEO 、 U(BR)CBO 、 U 。 (BR)EBO
一般U > U > U (BR)CEO
(BR)CBO
(BR)EBO
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2.5、放大电路基础
• 2.5.1、放大电路的组成
信
放大电路
负
号
别接触另两个极时，万用表指示为低阻，则该极为 基极，该管为NPN（PNP）。
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C、E极的判断：
对NPN型而言，假定黑表笔接集电极，红 表笔接发射极（对于PNP型管，万用表的红、 黑表笔对调）；然后用大拇指将基极和假定集 电极连接（注意两管脚不能短接），这时记录 下万用表的测量值；再将原先假定的管脚对调， 重新记录下万用表的读数，测量值较小的黑表 笔所接的管脚是集电极（对于PNP 型管，则红 表笔所接的是集电极）。（数字表相反）
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• 3、极限参数
• i)集电极最大允许电流ICM
•
集电极电流iC过大时,β将明显下降， ICM是指β
明显下降所对应的最大允许集电极电流。若iC> ICM
时,三极管不一定会损坏,但β明显下降。
ii)集电极最大允许功率PCM
三极管工作时,uCE大部分降在集电结上，所以集电 极功率损耗PC= uCEiC，会使集电结温度升高，PCM 就是允许的最高集电结温度决定的最大集电极功耗。
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9
2.2、输出特性曲线(重点)
iC(mA ) 4
放大区： 100A 在此区域内发射结正偏，
3
80A 60A
UBE=0.7V，集电结反偏.UCE 1V
2
40A
1
20A IB=0
对于NPN型三极管,工作在放大区
3
6
9 12
Rc
vCE(V) 时, 有:VC>VB>VE
发射区掺杂浓度最高,基区掺杂浓度最低且很
薄, 集电极掺杂浓度介于两者之间，体积最大。这
样三极管就表现出单个PN结不是有功能—电流放大
作用。
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2
集电极 c
c
集电结
N
集电区
b
P
基区 b
b
发射结 N
发射区
e
发射极 e (a)
三极管的组成与符号
（a）NPN型; （b）PNP型
VCE=1V
iB f (uBE ) uCE常数
VCE=10V 我们知道UBE加在发射结上，就相
当于加在一个二极管上,∴输入特
vBE 性和二极管的特性曲线相似
o v v ON BE
i) 死区电压: Si:0.5V;Ge:0.1V
导通电压:U BE(on) Si 0.6~0.8V ,一般取0.7V;Ge 0.2V~0.3V,