电压放大电路的设计与调试

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２.１三极管的工作特性
• 三极管的参数用来表征管子的性能和适用范围，是设计电路时合理选用三极管的依据，其主要参数有下面几个。
• １）共射极电流放大系数 • 共射极直流电流放大系数β －是指三极管接成共射极接法并工作在
静态时，集电极电流与基极电流之比，即
• 共射极交流电放大系数β 是指三极管接成共射极接法并工作在动态时，集电极电流的变化量ΔＩＣ与引起集电极电流变化的基极电流的变化量ΔＩＢ之比，即
• （３）放大区。饱和区与截止区所夹的中间部分，特性曲线是一组间距相等的平行直线簇。三极管工作在放大区的条件是：发射结正偏，集电结反偏。工作在放大状态的特征是：当ＩＢ一定时，ＩＣ基本不随ＵＣＥ变化，ＩＣ只受ＩＢ的控制，即β ＝ΔＩＣ ΔＩＢ。只要ＩＢ不变，则ＩＣ也不变，这也称为三极管的恒流特征。
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２.１三极管的工作特性
• （２）饱和区。即曲线右侧的阴影区，包括曲线的上升和弯曲部分。三极管饱和的条件是：集电结与发射结都处于正向偏置状态。饱和的特征是：ＵＣＥ很小（即ＵＣＥ≤ＵＢＥ），相当于集电结与发射结之间短路接通，ＩＣ不受ＩＢ的控制，三极管失去电流放大作用。但此时，ＩＢ≠０，ＩＣ＝ＵＣＣＲＣ ≠０，有一个很大的饱和电流。
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２.１三极管的工作特性
• ２.三极管的电流放大作用
• 三极管和二极管一样，都属于非线性器件，因此，需要通过伏安特性了解它的工作特性。以一只Ｃ９０１４型低频小功率三极管为例进行实验，接成图２－３所示的实验电路，为使三极管产生放大效果，可以通过外加电源串联可调电阻的方式尽量使三极管获得“发射结正偏、集电结反偏” 的外电压要求，电源ＵＢＢ使发射结正偏，取ＵＣＣ＞ＵＢＢ，则集电结反偏。再通过调节ＲＰ的阻值来改变基极的偏置电压ＵＢＥ，使基极电流ＩＢ改变时，集电极电流ＩＣ和发射极电流ＩＥ也随之改变。
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２.１三极管的工作特性
• （２）极间反向击穿电压包括下面３种参数。 • ①射－基反向击穿电压Ｕ（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，一般为几伏至几十伏，超过此值发射结将击穿。 • ②集－射反向击穿电压Ｕ（ＢＲ）ＣＥＯ。基极开路时，集电极与发射极之间能承受的最高反向电压，一般几十伏至几百伏。为保证使用安全，应选择Ｕ（ＢＲ）ＣＥＯ大于工作电压ＵＣＥ的两倍以上。 • ③集－基反向击穿电压Ｕ（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。
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２.１三极管的工作特性
• 三极管的３个电极分别叫作发射极ｅ、基极ｂ、集电极ｃ。对应的每层半导体分别称为发射区、基区、集电区。两个ＰＮ结分别称为发射结和集电结。依据基区材料是Ｐ型还是Ｎ型半导体，三极管有ＮＰＮ型和ＰＮＰ型两种类型；按其制作材料分为硅管和锗管；按其工作频率分为低频管、高频管和超高频管；按其功率分为小功率管、中功率管和大功率管等。常见三极管的外形结构与封装形式如图２－２所示。
项目２电压放大电路的设计与调试
• ２.１三极管的工作特性 • ２.２单管放大电路的分析 • ２.３差动放大电路的分析 • ２.４集成运算放大器的线性应用
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２.１三极管的工作特性
• １.三极管的结构
• 半导体三极管根据其结构和工作原理的不同，可以分为双极型和单极型。双极型半导体三极管又称双极型晶体三极管或三极管、晶体管等，单极型半导体三极管又称为场效应晶体管，以上不做特殊说明时所涉及的三极管都是指双极型晶体三极管。
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２.１三极管的工作特性
• ２）输出特性曲线 • 三极管输出特性曲线是指当基极电流ＩＢ一定时，输出回路中Ｃ、Ｅ
极间的电压ＵＣＥ和集电极电流ＩＣ之间的关系。在不同的ＩＢ下，可测得不同的输出特性曲线，所以三极管的输出特性是一组曲线，如图２－５所示。 • 并不是在任何状态下都能实现三极管的电流放大作用，只在放大状态才能实现。 • （１）截止区。ＩＢ＝０这条曲线以下的阴影部分为三极管的截止区。三极管工作在截止区的条件为：集电结与发射结处于反向偏置状态。从图２－５中可以看到，截止状态的特征是ＩＢ≤０、ＩＣ≈０，相当于集电极与发射极之间断开，三极管无电流放大作用。
• 三极管的基本结构如图２－１（ａ）所示。在一块极薄的硅或锗基片上制作两个ＰＮ结，就构成３层半导体，从３层半导体上各自接出一根引线，就是三极管的３个电极，再将它们封装在管壳里就制成了晶体三极管，故三极管的结构可简述为“三区二结”。三极管的符号如图２－１（ｂ）所示，符号中箭头方向表示发射结正向偏置时的电流方向。
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２.１三极管的工作特性
• ３.三极管特性与３种工作状态
• 三极管的特性还可以通过三极管的伏安特性曲线来反映，下面以ＮＰＮ型管的共射极接法为例来介绍三极管的伏安特性曲线。
• １）输入特性曲线 • 三极管输入特性曲线是指当集电极与发射极间电压ＵＣＥ为常数时，
输入回路中Ｂ、Ｅ极间的电压ＵＢＥ与基极电流ＩＢ之间的关系。由于基极与发射极之间的发射结相当于一个二极管，所以输入特性曲线与二极管的正向特性曲线相似，如图２－４所示。实际上，电压ＵＣＥ对ＩＢ会有一定的影响，但影响不大，因而，输入特性常用ＵＣＥ＝１Ｖ的特性曲线表示。
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２.１三极管的工作特性
• ２）极间反向电流 • ＩＣＢＯ指发射极开路时，集电极和基极之间的反向饱和电流。ＩＣＢ
Ｏ很小，温度升高，则ＩＣＢＯ增加。一般硅管的热稳定性比锗管好，小功率硅管的ＩＣＢＯ＜１μＡ，锗管的ＩＣＢＯ≈１０μＡ。 • ３）三极管的极限参数 • 三极管的极限参数是指三极管正常工作时，能承受的最大电流、电压、功率等数值，它关系到三极管的安全，在使用中不得超过极限数值。