半导体三极管及放大电路基础.pdf
合集下载
第4章 三极管及放大电路基础1
与 的关系
IC IC ICBO I E ICBO IC I B ICBO
(1 ) IC I B ICBO
I CBO IC IB 1 1
IE
N
P
N
I'C ICBO IC
IC I B (1 ) ICBO
共射直流电流放大倍数: IC I B 1.7 42.5 0.04 共射交流电流放大倍数: IC I B 2.5 1.7 40 0.06 0.04 说明: 例:UCE=6V时: 曲线的疏密反映了 的大小; IC(mA ) 160mA 电流放大倍数与工作点的位置有关; I 5 140mA CM 120mA 交、直流的电流放大倍数差别不大, 4 100mA 今后不再区别;
3 80mA
___
4. 集电极最大电流ICM 当值下降到正常值的三分之二时的 集电极电流即为ICM。
IC
2.5 2 1.7
1 0 2 4 6 8
IB 40mA
IB=60mA 20mA IB=0 10 UCE(V)
六、主要参数
5. 集-射极反向击穿电压U(BR)CEO 手册上给出的数值是25C、基极开路时的击穿电压U(BR)CEO。 6. 集电极最大允许功耗PCM 集电极电流IC 流过三极管, 所发出的焦耳热为: PC =ICUCE 导致结温 上升,PC 有限制, PCPCM 7. 频率参数
扩散 I C 复合 I B
IC
C
N
IB
P N
EC
或者 IC≈IB
I E IC I B (1 ) I B
EB
E
IE
二、电流放大原理
第3章半导体三极管及放大电路基础共115页
根据传输过程可知 IE=IB+ IC IC= InC+ ICBO IB= IB’ - ICBO
设
传输到集电极的电流
发射极注入电流
即 InC
IE
通常 IC >> ICBO
则有 IC
IE
为电流放大系数,
它只与管子的结构尺寸和 掺杂浓度有关,与外加电
压无关。一般 = 0.90.99
载流子的传输过程
由测量结果,可得输入伏安特性曲线:
iB(uA)
uCE=0.5V
iC
iB Rb uBE
T uCE RC
80 uCE=0
uCE≥1V
UCC
60
B
40
20
uBE(V) 0 0.2 0.4 0.6 0.8
结论:三极管输入特性 与二极管相似
半导体三极管的伏安特性(2)
由测量结果,可得输出伏安特性曲线:
饱和区
B
C
等效:
βiB
E
条件:E结正偏、C结反偏
半导体三极管的伏安特性(3)
结论:
三极管在不同的控制条件下可工作于 三种工作状态,即:放大、截止、饱和状 态。
试一试
P186 4.3.2
半导体三极管的主要参数
共射电流放大系数 共射直流电流放大系数 共射交流电流放大系数β
一般在几十—几百之间
极间反向电流
共射极放大电路的组成(3)
集电极电源,
+UCC 为电路提供能
量。并保证集
C1
RC
C2 电结反偏。
T
RB
UBB
共射极放大电路的组成(4)
集电极电阻,
+UCC 将变化的电流
半导体三极管放大电路基础课件
第2章 半导体三极管放大电路基础
§2.1 三极管工作原理 §2.2 共射极放大电路 §2.3 图解分析法 §2.4 微变等效电路分析法 §2.5 工作点稳定的放大电路 §2.6 共集电极放大电路和共基极放大电路
1
§2.1 三极管工作原理
BJT全称为双极型半导体三极管,内部有自由电子 和空穴两种载流子参与导电。种类很多:有硅管和锗管, 有高频管和低频管,有大、中、小功率管。
2
2.1.1 三极管的结构与符号:
NPN型 c 集电极
集电极
c PNP型
N
b
P
基极
N
P
B
N
基极
P
e
b c 发射极
e
几微米至 几十微米
e
发射极
c b
e
3
c 集电极
集电结
N
b
P
基极
N
发射结
e
发射极
4
集电区: 面积较大
b
基极
c
集电极
N P N
e
发射极
基区:较薄, 掺杂浓度低
发射区:掺 杂浓度较高
5
2.1.2 三极管放大的工作原理
0.061mA
I B 50 0.061mA 3.05m Icmax
Ic Icmax 2mA
Q 位于饱和区,此时IC 和IB 已不是 倍的关系。
二、共基极连接时的V-I特性曲线
IB
A
RE
V UEB
IC
mA R
C
V UCB EC
EE
实验线路
26
1、输入特性:
UCB=5V
8
UCB =1V
=(ICN+ICBO)+(IBN+IEP-ICBO) IE =IC+IB
§2.1 三极管工作原理 §2.2 共射极放大电路 §2.3 图解分析法 §2.4 微变等效电路分析法 §2.5 工作点稳定的放大电路 §2.6 共集电极放大电路和共基极放大电路
1
§2.1 三极管工作原理
BJT全称为双极型半导体三极管,内部有自由电子 和空穴两种载流子参与导电。种类很多:有硅管和锗管, 有高频管和低频管,有大、中、小功率管。
2
2.1.1 三极管的结构与符号:
NPN型 c 集电极
集电极
c PNP型
N
b
P
基极
N
P
B
N
基极
P
e
b c 发射极
e
几微米至 几十微米
e
发射极
c b
e
3
c 集电极
集电结
N
b
P
基极
N
发射结
e
发射极
4
集电区: 面积较大
b
基极
c
集电极
N P N
e
发射极
基区:较薄, 掺杂浓度低
发射区:掺 杂浓度较高
5
2.1.2 三极管放大的工作原理
0.061mA
I B 50 0.061mA 3.05m Icmax
Ic Icmax 2mA
Q 位于饱和区,此时IC 和IB 已不是 倍的关系。
二、共基极连接时的V-I特性曲线
IB
A
RE
V UEB
IC
mA R
C
V UCB EC
EE
实验线路
26
1、输入特性:
UCB=5V
8
UCB =1V
=(ICN+ICBO)+(IBN+IEP-ICBO) IE =IC+IB
三极管及放大电路基础
IC(mA ) 4
3
2
1 36
截止区
100A 80A
IB= 60A 40A 20A 0 9 12 VCE(V)
IC RC
IB B C
VCE
RB
VBE EB
E IE
EC
(1-13)
特点:VBE<死区电压, IB≤0≈0, IC ≤ICEO≈ 0,VCE ≈EC
这时三极管C 、 E端相当于: 一个断开的开关。
过大,温升过高会烧坏三极管。所以要求:
PC =IC VCE≤PCM 6.集-射极反向击穿电压V(BR)CEO ——基极开路时,集电极与发射极之间允许的最大反向 电压。
(1-22)
由三个极限参数可画出三极管的安全工作区
IC ICM
ICVCE=PCM
安全工作区
O
V(BR)CEO
VCE
(1-23)
八、晶体管参数与温度的关系
IC RC
IB B
C VCE
RB
VBE EB
E IE
EC
如何判断是否截止?
若:VBE ≤0(死区电压)
或 VC>VE >VB 三极管可靠截止
IC
VCE
C RC
E
EC
(1-14)
(3) 放大区:IC=IB区域 , 发射结e正偏,集电结c反偏 特点: IC=IB , 且 IC = IB , VCE=EC-IC RC
(1-29)
三极管在电路中的应用
1、放大电路 对三极管放大电路的分析,包括静态分 析和动态分析两部分。 也就是直流方面的分析和交流方面的分 析 直流方面的分析主要是判断三极管是否 有合适的直流工作条件 交流方面的分析主要是判断放大电路是 否能够正常的放大信号。
第三章半导体三极管及放大电路基础2
T VBE IB IC
温度与Q点 动画五 温度每升高1 °C , 要增加0.5%1.0%
温度T 输出特性曲线族间距增大
3.5.2 射极偏置电路
1. 稳定工作点原理
目标:温度变化时,使IC维持恒定。 如果温度变化时,b点电位能基 本不变,则可实现静态工作点的稳 定。
.
.
.
be
3.6.1 共 集电极电 路
2. 复合管
作用:提高电流放大系数,增大电阻rbe
复合管也称为达林顿管
3.6.2 共基极电路
1. 静态工作点 直流通路与射极 偏置电路相同
VB Rb2 VCC Rb1 Rb2
VB VBE IC IE Re
VCE VCC IC Rc IE Re VCC IC ( Rc Re )
得
VCC VBE IB Rb (1 ) Re
VCE VCC I E Re VCC I C Re
3.6.1 共 集电极电 路
1. 电路分析
②电压增益
26( mV ) rbe 200 (1 ) I EQ ( mA )
其中
Vi I b rbe ( I b I b ) RL I b rbe I b (1 ) RL V ( I I ) R I (1 ) R
VB VBE IC IE Re
VCE VCC I C ( Rc Re ) I IB C
3.5.2 射 极偏置电 路
3. 固定偏流电路与射极偏置电路的比较
Ib Ic I b Rc
RL VO
Vii v
Rb
第3章 半导体三极管及其基本放大电路
上一页 下一页
3.2 三极管基本应用电路及其分析 方法
3.2.3图解分析法
1.用图解法确定静态工作点 在分析静态值时,只需研究直流通路,图3-19用图解法分析 电路的步骤如下: 1)作直流负载线
U CE U CC I C RC
上式确定的直线就是直流负载线。 2)确定静态工作点 利用 I BQ (UCC U BEQ ) I RB ,求得IBQ的近似值。在输出特 性曲线上,确定IB=IBQ的一条曲线。该曲线与直线MN的交 点Q就是静态工作点。 上一页 下一页
3.1.5温度对三极管的特性与参数的影响
1.温度对UBE的影响 三极管的输入特性曲线与二极管的正向特性曲线相似,温度 升高,曲线左移,如图3-9所示。 2.温度对ICBO的影响 三极管输出特性曲线随温度升高将向上移动,如图3 -10所 示。 3.温度对β的影响 温度升高,输出特性各条曲线之间的间隔增大,从而β值增 大,如图3-10所示。
上一页
下一页
3.1 双极型半导体三极管
3.1.6三极管的判别及其手册的查阅方法
1.三极管型号的意义 三极管的型号一般由五大部分组成如3AX31A、3DG12B、 3CG14G等。 2.三极管手册的查阅方法 1)三极管手册的基本内容 (1)三极管的型号。 (2)电参数符号说明。 (3)主要用途。 (4)主要参数。 2)三极管手册的查阅方法 (1)已知三极管的型号查阅其性能参数和使用范围。 (2)根据使用要求选择三极管。
3.1.4三极管的主要参数
3.极限参数 1)集电极最大允许电流ICM 2)反向击穿电压U(BR)CEO 3)集电极最大允许功耗PCM 根据给定的PCM值可以作出一条PCM曲线如图3-8所示,由 PCM、ICM和U(BR)CEO包围的区域为三1 双极型半导体三极管
3.2 三极管基本应用电路及其分析 方法
3.2.3图解分析法
1.用图解法确定静态工作点 在分析静态值时,只需研究直流通路,图3-19用图解法分析 电路的步骤如下: 1)作直流负载线
U CE U CC I C RC
上式确定的直线就是直流负载线。 2)确定静态工作点 利用 I BQ (UCC U BEQ ) I RB ,求得IBQ的近似值。在输出特 性曲线上,确定IB=IBQ的一条曲线。该曲线与直线MN的交 点Q就是静态工作点。 上一页 下一页
3.1.5温度对三极管的特性与参数的影响
1.温度对UBE的影响 三极管的输入特性曲线与二极管的正向特性曲线相似,温度 升高,曲线左移,如图3-9所示。 2.温度对ICBO的影响 三极管输出特性曲线随温度升高将向上移动,如图3 -10所 示。 3.温度对β的影响 温度升高,输出特性各条曲线之间的间隔增大,从而β值增 大,如图3-10所示。
上一页
下一页
3.1 双极型半导体三极管
3.1.6三极管的判别及其手册的查阅方法
1.三极管型号的意义 三极管的型号一般由五大部分组成如3AX31A、3DG12B、 3CG14G等。 2.三极管手册的查阅方法 1)三极管手册的基本内容 (1)三极管的型号。 (2)电参数符号说明。 (3)主要用途。 (4)主要参数。 2)三极管手册的查阅方法 (1)已知三极管的型号查阅其性能参数和使用范围。 (2)根据使用要求选择三极管。
3.1.4三极管的主要参数
3.极限参数 1)集电极最大允许电流ICM 2)反向击穿电压U(BR)CEO 3)集电极最大允许功耗PCM 根据给定的PCM值可以作出一条PCM曲线如图3-8所示,由 PCM、ICM和U(BR)CEO包围的区域为三1 双极型半导体三极管
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
第6章 半导体三极管及放大电路--第9讲
IC = ICE+ICBO ≈ ICE IB = IBE- ICBO ≈ IBE IE = IB + IC
ICE 与 IBE 之比称为共 发射极电流放大倍数
C IC ICBO
IB
B RB EB IBE
ICE
N P N EC
ICE IC − ICBO IC β= = ≈ IBE IB + ICBO IB
U CC RC
(a)放大 放大
(b)截止 截止
(c)饱和 饱和
归纳二: 归纳二: 三极管结电压的典型值
工 饱和 管 型 UBE/V UCE/V 硅管(NPN) 0.7 硅管( ) 锗管( 锗管(PNP) −0.3 ) UBE/V 0.3 0.6 ~ 0.7 −0.1 −0.2 ~ −0.3 作 放大 状 态 截止 UBE/V 开始截止 可靠截止 0.5 −0.1 ≤0 0.1
6.1 晶体三极管
6.6.1 基本结构及电路符号
B E 二氧化碳保护膜 N型硅 型硅 B N型锗 型锗 P 铟球 C (b) 三极管的结构 (a)平面型; (b)合金型 平面型; 平面型 合金型 E P P型硅 N型硅 型硅 型硅 C (a) 铟球
发射结 发射极 E P
集电结 N 集电极 发射极 E C
截止区
12 UCE/V
型硅管, 对NPN型硅管,当 型硅管 UBE<0.5V时, 即已 时 开始截止, 开始截止 为使晶体 管可靠截止 , 常使 UBE≤ 0。截止时 集 。截止时, 电结也处于反向偏 ),此时 ),此时, 置(UBC< 0),此时 IC≈ 0, UCE≈ UCC 。
(3) 饱和区 集电结处于正向偏置( 当 UCE < UBE 时, 集电结处于正向偏置(UBC > 0), ) 晶体管工作于饱和状态。 晶体管工作于饱和状态。 在饱和区, 在饱和区,βI ≥I ,
半导体三极管及放大电路基础
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。
3.V(BR)CEO——基极开路时集电极和发射极间的 击穿电压。
对于V(BR)CER表示BE间接有电阻,V(BR)CES表示 BE间是短路的。几个击穿电压在大小上有如下关系 V(BR)CBO≈V(BR)CES>V(BR)CER>V(BR)CEO>V(BR) EBO
由PCM、 ICM和V(BR)CEO在输出特性曲线上可 以确定过损耗区、过电流区和击穿区。
非线性失真系数的定义:在某一正弦信号输 入下,输出波形因非线性而产生失真,其谐波分 量的总有效值与基波分量之比,用THD表示,即
THD V22 V32 100% V1
(5) 输出功率和功率三角形
放大电路向电阻性负载提供的输出功率
Po
Vom 2
Iom 2
1 2 Vom Iom
态,也称交流工作状态。
放大电路建立正确的静态,是保证动态工作 的前提。分析放大电路必须要正确地区分静态和 动态,正确地区分直流通路和交流通路。
(3) 直流通路和交流通路
直流通路
能通过直流的通路。
(a)直流通路
(b)交流通路
交流通路 能通过交流的电路通路。
直流电源和耦合电容对交流相当于短路
(4) 放大原理
在输出特性曲线上,
三角形ABQ的面积,
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。
3.V(BR)CEO——基极开路时集电极和发射极间的 击穿电压。
对于V(BR)CER表示BE间接有电阻,V(BR)CES表示 BE间是短路的。几个击穿电压在大小上有如下关系 V(BR)CBO≈V(BR)CES>V(BR)CER>V(BR)CEO>V(BR) EBO
由PCM、 ICM和V(BR)CEO在输出特性曲线上可 以确定过损耗区、过电流区和击穿区。
非线性失真系数的定义:在某一正弦信号输 入下,输出波形因非线性而产生失真,其谐波分 量的总有效值与基波分量之比,用THD表示,即
THD V22 V32 100% V1
(5) 输出功率和功率三角形
放大电路向电阻性负载提供的输出功率
Po
Vom 2
Iom 2
1 2 Vom Iom
态,也称交流工作状态。
放大电路建立正确的静态,是保证动态工作 的前提。分析放大电路必须要正确地区分静态和 动态,正确地区分直流通路和交流通路。
(3) 直流通路和交流通路
直流通路
能通过直流的通路。
(a)直流通路
(b)交流通路
交流通路 能通过交流的电路通路。
直流电源和耦合电容对交流相当于短路
(4) 放大原理
在输出特性曲线上,
三角形ABQ的面积,
第3章半导体三极管及其放大电路
三极管的组态
• 三极管有三个电极,可视为一个二端口网络,其中 两个电极构成输入端口、两个电极构成输出端口, 输入、输出端口公用某一个电极。根据公共电极的 不同,三极管组成的放大电路有3种连接方式,通常 称为放大电路的三种组态,即共基极、共发射极和 共集电极电路组态,如图3-4所示。
2019/8/15
3.1 晶体三极管
• 3.1.1 晶体三极管的分类及结构
晶体三极管通常简称为三极管,也称为晶体管和
半导体三极管。 采用光刻、扩散等工艺在同一块半导体硅(锗)片上
掺杂形成三个区、两个PN结,并引出三个电极。由两 个N区夹一个P区结构的三极管称为NPN型晶体管;由 两个P区夹一个N区结构的三极管称为PNP型晶体管。
2019/8/15
(b)共射极放大电路工作波形
2.各元器件的作用
a. 三极管 T:是放大电路的核心器件,其作用是利用输入信号产生微 弱的电流 ib ,控制集电极 ic 变化, ic 由直流电源 UCC 提供并通过电阻 Rc (或 带负载 RL 时的 RL/ Rc // RL )转换成交流输出电压。
(3)截止区
当发射结电压低于死区电压时,三极管即工作在截止区,为了使三极管可靠截 止,常使发射结处于反向偏置状态。所以三极管工作在截止区时,发射结和集电结均 反偏, iB 0 , iC ICEO 很小,故在数字电路中,此时三极管相当于开关断开。
2019/8/15
3.1.4.2 三极管的主要参数
EN
电源向发射区补充电子,形成电流 I E 。而此时基区的多子—空穴
也会向发射区扩散,形成空穴电流 IEP 。但由于基区掺杂浓度低,
空穴浓度小,I EP很小,可忽略不计,故基本上等于发射极电流。
第三章 半导体三极管及其放大电路基础3.1
IB/mA -0.001 IC/mA 0.001 IE/mA 0
0 0.01 0.01
0.01 0.56 0.57
0.02 1.14 1.16
0.03 1.74 1.77
0.04 2.33 2.37
0.05 2.91 2.96
I B IC I E , IC I E
IC IB
U CE
(b ) 共 发 射 极
(c) 共 集 电 极
图3 -
三极管的三种组态
下面以共发射极组态为例 分析:
1)NPN型晶体管
2)依据外部条件建立电路:
发射结(BE结)须正向偏置→ 输入回路(基极回路) 集电结(BC结)须反向偏置→ 输出回路(集电极回路) 发射极接地(原因) 3)VCC(EC)
>VBB(EB)
第三章
半导体三极管及其放大电路 基础
3.1 半导体三极管
3.2 基本共射极放大电路
3.3 放大电路的静态分析 3.4 放大电路的动态分析 3.5 静态工作点的稳定 3.6 共集与共基极放大电路
3.1 半导体三极管
晶体管
半导体二极管(第二章) 双极型半导体三极管(第三章) 半导体三极管 单极型半导体三极管(第四章)
发射极的箭头代表发射极电流的实际方向。
常用的半导体材料有硅和锗, 因此共有四种系列三极 管类型。它们对应的型号分别为: 3A(锗PNP)、3B(锗NPN)、 3C(硅PNP)、3D(硅NPN) 。
围绕内部结构阐述晶体管的电流放大作用:
二、三极管中的电流分配(内部载流子的传输过程)* 1.三极管放大的两个条件: 1)内部条件:三个区(发射区、基区和集电区)的掺杂浓度 与厚薄均不一样。两个PN结的结面积不同。从外表上看两个N
第二章半导体三极管及放大电路
(2)输出特性曲线 iC=f(uCE) iB=const
现以iB=60uA一条加以说明。
(1)当uCE=0 V时,因集电极无收集作用,iC=0。
(2) uCE ↑ → Ic ↑ 。
i C(mA)
IB =100uA IB =80uA
(3) 当uCE >1V后, 收集电子的能力足够强。 这时,发射到基区的电 子都被集电极收集,形 成iC。所以uCE再增加, iC基本保持不变。 同理,可作出iB=其他值的曲线。
3dB带宽 fL 下限截 止频率 上限截 fH 止频率 f
通频带: fbw=fH–fL
2.4 单管共射放大电路的工作原理
一.三极管的放大原理
三极管工作在放大区: 发射结正偏, 集电结反偏。
IC +△IC I B +△IB T
+ +
+△UCE UCE
+
放大原理:
Rb VBB
ui →△UBE→△IB
UBE+△ UBE -
IC IB
i = C i B
△ iC
2.3 1.5
△ iB
IB =60uA IB =40uA IB =20uA IB=0 uCE (V)
I C 2.3mA 38 I B 60A
iC (2.3 1.5)mA = 40 iB (60- 40)A
(2)共基极电流放大系数:
放大区——
放大区
IB =100uA IB =80uA IB =60uA IB =40uA IB =20uA IB=0 uCE (V)
曲线基本平行等 距。 此时,发 射结正偏,集电 结反偏。 该区中有:
IC=IB
截止区
四. BJT的主要参数
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
RC = 1.5kΩ , iB = 20µA ,求该器件的 Q 点。
解 由图题 3.3.1 已求得 β = 200 ,故图题 3.3.3 所示电路中的
IC = βI B = 200 × 20µA = 4000µA = 4mA
VCE = VCC − I C RC = 9V
3.3.4 若将图题 3.3.1 所示输出特性的 BJT 接成图题 3.3.3 所示电路,并设VCC = 12V , 和
- 34 -
模拟电子技术基础习题库
解 图题 3.4.1 所示各电路的小信号等效电路如图解 3.4.1 所示。
3.4.2 单管放大电路如图题 3.4.2 所示,已知 BJT 的电流放大系数 β = 50 。(1)估算 Q 点; (2)画出简化 H 参数小信号等效电路;(3)估算 BJT 的输入电阻 rbe ;(4)如输出端接入 4kΩ
=
12V − 0.6V 500 ×103 Ω
≈
0.000024mA
=
0.024mA
有 I B < I BS ,故此时 BJT 工作在放大区, IC = βI B = 80 × 0.024mA = 1.92mA
(3) S 与 C 相连时,BJT 的发射结反偏,工作在截止区, IC ≈ 0 。
3.3.1 BJT 的输出特性如图 3.3.1 所示。求该器件的 β 值;当 iC = 10mA 和 iC = 20mA 时,
管子的饱和压降VCES 为多少?
解
由图题 3.3.1 可知,当 ∆iB
= 10µA 时, ∆iC
= 2mA ,故 β
=
∆iC ∆iB
= 200 ;
当 iC = 10mA 时,VCES ≈ 0.3V ; ic = 20mA 时,VCES ≈ 0.8V 。
3.3.2 测量某硅 BJT 各电极对地的电压值如下,使判别管子工作在什么区域。
= 300kΩ
由基极回路得 Rc
= VCC − VCE IC
= 3kΩ
(3)求输出电压的最大不失真幅度
由交流负载与输出特性的交点可知,在输入信号的正半周,输出电压 vCE 从 3V 到 0.8V ,变 化范围为 2.2V ;在输入信号的负半周,输出电压 vCE 从 4.6V ,变化范围为1.6V 。综合起来考 虑,输出电压的最大不失真幅度为1.6V 。
电压VCE = 10V ,则工作电流 IC 不得超过多大?若工作电流 IC = 1mA ,则工作电压的极限值为
多少?
解 BJT 工作时,其电压和电流及功耗不能超过其极限值,否则将损坏。当工作电压VCE 确
定时,应根据 PCM 及 I CM 确定工作电流 I C ,即满足 I CVCE ≤ PCM 及 I C ≤ I CM 。当VCE = 10V 时,
则应有 iC ≤ 1.27mA 。
又 vE = VEE − iC Re ,将 iC ≤ 1.27mA 代入此式,则 vE ≥ 10V − 1.27 ×10−3 ×10 ×103V ,即
应有 vE ≥ −2.7V 。 从不进入截止区的角度考虑,应满足 vBE = 0.7V ,即 vB = vE − 0.7V ,故 vB ≥ −3.4V 时,
(b) 放大区,VBE = (2 −1.3)V = 0.7, VCB = (6 − 2)V = 4V ,发身结正偏,集电结反偏。
- 31 -
第 3 章 半导体三极管及放大电路基础
(c) 饱和区。 (d ) 截止区。 (e) 饱和区。 3.3.3 设输出特性如图题 3.3.1 所示的 BJT 接入图题 3.3.3 所示的电路,图中VCC = 15V ,
最大比失真幅度;(4)要使该电路不失真地放大,基极正弦电流的最大幅值是多少?
解 (1)由图题 3.3.6 可知,直流负载与横坐标轴的交点即VCC 值得大小,故VCC = 6V 。由
Q 点的位置可知, I B = 20µA , IC = 1mA ,VCE = 3v 。
(2)由基极回路得 Rc
= VCC − VCE IB
解 由 I A = −2mA , I B = −0.04mA 可知,图题 3.1.2 中电流 I A 、 I B 的方向与其实际的方 向相反,既 I A 、 I B 流入管子为正,而 IC 流出管子为正,故此 BJT 为 NPN 管。由 BJT 的电流 分配关系知,电极 A 是集电极, B 是基极, C 是发射极。其
3.1.2 某放大电路 BJT 中三个电极的电流如图 3.1.2 所示,用万用表直流电流挡测得 I A = −2mA ,I B = −0.04mA ,IC = +2.04mA ,试分析 A 、B 、C 中哪个是基极 b 、发射极 e 、 集电极 c ,并说明此管是 NPN管还是 PNP 管,它的 β = ?
(3)求 rbe
(4)求 A&V
rbe
=
200Ω + (1 +
β)
26mA IE
=
200Ω +
(1 + 50)
26mA 2mA
=
836Ω
A& V
=
V&0 V&i
= − βRL′ rbe
=
β (Rc || RL ) rbe
≈ −116
- 36 -
模拟电子技术基础习题库
(5)求 A&VS
A& VS
=
V&0 V&s
但其 I CEO 大,使放大电路的温度稳定性差,这是因为 I CEO 受温度影响较大。此外, I CEO 也是衡 量 BJT 寿命的一个指标, I CEO 小的寿命要长些。
3.1.4 某 BJT 的极限参数 I CM = 100mA , PCM = 150mW V , (BR)CEO = 30V ,若它的工作
3.3.5 设输出特性如图题 3.3.1 所示的 BJT 接成图题 3.3.3 所示的电路,其基极端上接
VBE = 3.2V 与电阻 RB = 20kΩ 相串联,而VCC = 6V ,RC = 200Ω ,求电路中的 I B 、IC 和VCE
的值,设VBE = 0.7V 。
解
IB
= VBB − VBE Rb
RB = 50kΩ 串联以代替电流源 iB 。求该电路中的 I B 、 IC 和VCE 的值,设VBE = 0.7V 。
解
IB
= VBB − VBE Rb
= 0.03mA
由题 3.3.1 已求得 β = 200 ,故
IC = βI B = 200 × 0.03mA = 6mA VCE = VCC − I C RC = 6V
又因 β = 100〉〉1,则 iE ≈ iC 即
vRe ≈ vR Re Rc
Re ≈ 8.3V Rc 10V
故取 Re ≈ 0.83Rc ,当取 Rc = 5.1kΩ 时, Re ≈ 4.3kΩ 。
3.4.1 画出图题 3.4.1 所示电路的小信号等效电路,设电路中各电容容抗可忽略,并注意标出
电压、电流的正方向。
=
V&0 V&i
×
V&i V&s
=
A&V
Ri Ri + Rs
=
A&V
Rs
Rb || rbe + (Rb || rbe )
≈ −73
3.4.3 一固定偏流放大电路,要求| A&V |≥ 100 , IC = 1mA ,VCC = 12V , BJT 的 β = 20 ,
解 由于锗 BJT 的 VBE ≈ 0.2V ,硅 BJT 的 VBE ≈ 0.7V ,已知 BJT 的电极 B 的VB = −6V , 电极 C 的VC = −6.2V ,电极 A 的VA = −9V ,故电极 A 是集电极。又根据 BJT 工作在放大区时, 必须保证发射结正偏、几点、集电结反偏的条件可知,电极 B 是发射极,电极 C 是基极,且此 BJT 为 PNP 管。
- 29 -
第 3 章 半导体三极管及放大电路基础
3.2.1 试分析图题 3.2.1 所示各组对正弦交流信号有无放大作用。并简述理由。(设备电容的 容抗可忽略)
解 图题 3.2.1a 无放大作用。因 Rb = 0 ,一方面使发射结所加电压太高,易烧坏管子;另 一方面使输入信号 vi 被短路。
图题 3.2.1b 有交流放大作用,电路偏正常,且交流信号能够传输。
β = 2mA = 50 0.04mA
3.1.3 有两个 BJT ,其中一个管子的 β = 150 , ICEO = 200µA ,另一个管子的 β = 50 ,
- 28 -
模拟电子技术基础习题库
ICEO = 10µA 其他参数一样,你选择哪个管子?为什么? 解 选择 β = 50 , ICEO = 10µA ,既 ICEO 较小的 BJT 。β 大的 BJT 虽然电流放大作用大,
(4)基极正弦电流的最大幅值为 20µA 。
3.3.7 设 PNP 型硅 BJT 的电路如图 3.3.7 所示。问 vB 在什么范围内,使 T 工作在放大区? 令 β = 100 。
- 33 -
第 3 章 半导体三极管及放大电路基础
解 从不进入饱和区角度考虑,应有 vCE ≥ 1V ,即应满足 vCE = VEE − (VCC ) − iC (Re − Rc ) ≥ 1V vCE = 10V + 10V − iC (10 + 5) ×103 Ω ≥ 1V
- 35 -
第 3 章 半导体三极管及放大电路基础
的电阻负载,计算 A&V = V&0 /V&i 及 A&VS = V&0 /V&s 。
解
(1)估算 Q 点
IB
≈ VCC Rb
= 40µA
解 由图题 3.3.1 已求得 β = 200 ,故图题 3.3.3 所示电路中的
IC = βI B = 200 × 20µA = 4000µA = 4mA
VCE = VCC − I C RC = 9V
3.3.4 若将图题 3.3.1 所示输出特性的 BJT 接成图题 3.3.3 所示电路,并设VCC = 12V , 和
- 34 -
模拟电子技术基础习题库
解 图题 3.4.1 所示各电路的小信号等效电路如图解 3.4.1 所示。
3.4.2 单管放大电路如图题 3.4.2 所示,已知 BJT 的电流放大系数 β = 50 。(1)估算 Q 点; (2)画出简化 H 参数小信号等效电路;(3)估算 BJT 的输入电阻 rbe ;(4)如输出端接入 4kΩ
=
12V − 0.6V 500 ×103 Ω
≈
0.000024mA
=
0.024mA
有 I B < I BS ,故此时 BJT 工作在放大区, IC = βI B = 80 × 0.024mA = 1.92mA
(3) S 与 C 相连时,BJT 的发射结反偏,工作在截止区, IC ≈ 0 。
3.3.1 BJT 的输出特性如图 3.3.1 所示。求该器件的 β 值;当 iC = 10mA 和 iC = 20mA 时,
管子的饱和压降VCES 为多少?
解
由图题 3.3.1 可知,当 ∆iB
= 10µA 时, ∆iC
= 2mA ,故 β
=
∆iC ∆iB
= 200 ;
当 iC = 10mA 时,VCES ≈ 0.3V ; ic = 20mA 时,VCES ≈ 0.8V 。
3.3.2 测量某硅 BJT 各电极对地的电压值如下,使判别管子工作在什么区域。
= 300kΩ
由基极回路得 Rc
= VCC − VCE IC
= 3kΩ
(3)求输出电压的最大不失真幅度
由交流负载与输出特性的交点可知,在输入信号的正半周,输出电压 vCE 从 3V 到 0.8V ,变 化范围为 2.2V ;在输入信号的负半周,输出电压 vCE 从 4.6V ,变化范围为1.6V 。综合起来考 虑,输出电压的最大不失真幅度为1.6V 。
电压VCE = 10V ,则工作电流 IC 不得超过多大?若工作电流 IC = 1mA ,则工作电压的极限值为
多少?
解 BJT 工作时,其电压和电流及功耗不能超过其极限值,否则将损坏。当工作电压VCE 确
定时,应根据 PCM 及 I CM 确定工作电流 I C ,即满足 I CVCE ≤ PCM 及 I C ≤ I CM 。当VCE = 10V 时,
则应有 iC ≤ 1.27mA 。
又 vE = VEE − iC Re ,将 iC ≤ 1.27mA 代入此式,则 vE ≥ 10V − 1.27 ×10−3 ×10 ×103V ,即
应有 vE ≥ −2.7V 。 从不进入截止区的角度考虑,应满足 vBE = 0.7V ,即 vB = vE − 0.7V ,故 vB ≥ −3.4V 时,
(b) 放大区,VBE = (2 −1.3)V = 0.7, VCB = (6 − 2)V = 4V ,发身结正偏,集电结反偏。
- 31 -
第 3 章 半导体三极管及放大电路基础
(c) 饱和区。 (d ) 截止区。 (e) 饱和区。 3.3.3 设输出特性如图题 3.3.1 所示的 BJT 接入图题 3.3.3 所示的电路,图中VCC = 15V ,
最大比失真幅度;(4)要使该电路不失真地放大,基极正弦电流的最大幅值是多少?
解 (1)由图题 3.3.6 可知,直流负载与横坐标轴的交点即VCC 值得大小,故VCC = 6V 。由
Q 点的位置可知, I B = 20µA , IC = 1mA ,VCE = 3v 。
(2)由基极回路得 Rc
= VCC − VCE IB
解 由 I A = −2mA , I B = −0.04mA 可知,图题 3.1.2 中电流 I A 、 I B 的方向与其实际的方 向相反,既 I A 、 I B 流入管子为正,而 IC 流出管子为正,故此 BJT 为 NPN 管。由 BJT 的电流 分配关系知,电极 A 是集电极, B 是基极, C 是发射极。其
3.1.2 某放大电路 BJT 中三个电极的电流如图 3.1.2 所示,用万用表直流电流挡测得 I A = −2mA ,I B = −0.04mA ,IC = +2.04mA ,试分析 A 、B 、C 中哪个是基极 b 、发射极 e 、 集电极 c ,并说明此管是 NPN管还是 PNP 管,它的 β = ?
(3)求 rbe
(4)求 A&V
rbe
=
200Ω + (1 +
β)
26mA IE
=
200Ω +
(1 + 50)
26mA 2mA
=
836Ω
A& V
=
V&0 V&i
= − βRL′ rbe
=
β (Rc || RL ) rbe
≈ −116
- 36 -
模拟电子技术基础习题库
(5)求 A&VS
A& VS
=
V&0 V&s
但其 I CEO 大,使放大电路的温度稳定性差,这是因为 I CEO 受温度影响较大。此外, I CEO 也是衡 量 BJT 寿命的一个指标, I CEO 小的寿命要长些。
3.1.4 某 BJT 的极限参数 I CM = 100mA , PCM = 150mW V , (BR)CEO = 30V ,若它的工作
3.3.5 设输出特性如图题 3.3.1 所示的 BJT 接成图题 3.3.3 所示的电路,其基极端上接
VBE = 3.2V 与电阻 RB = 20kΩ 相串联,而VCC = 6V ,RC = 200Ω ,求电路中的 I B 、IC 和VCE
的值,设VBE = 0.7V 。
解
IB
= VBB − VBE Rb
RB = 50kΩ 串联以代替电流源 iB 。求该电路中的 I B 、 IC 和VCE 的值,设VBE = 0.7V 。
解
IB
= VBB − VBE Rb
= 0.03mA
由题 3.3.1 已求得 β = 200 ,故
IC = βI B = 200 × 0.03mA = 6mA VCE = VCC − I C RC = 6V
又因 β = 100〉〉1,则 iE ≈ iC 即
vRe ≈ vR Re Rc
Re ≈ 8.3V Rc 10V
故取 Re ≈ 0.83Rc ,当取 Rc = 5.1kΩ 时, Re ≈ 4.3kΩ 。
3.4.1 画出图题 3.4.1 所示电路的小信号等效电路,设电路中各电容容抗可忽略,并注意标出
电压、电流的正方向。
=
V&0 V&i
×
V&i V&s
=
A&V
Ri Ri + Rs
=
A&V
Rs
Rb || rbe + (Rb || rbe )
≈ −73
3.4.3 一固定偏流放大电路,要求| A&V |≥ 100 , IC = 1mA ,VCC = 12V , BJT 的 β = 20 ,
解 由于锗 BJT 的 VBE ≈ 0.2V ,硅 BJT 的 VBE ≈ 0.7V ,已知 BJT 的电极 B 的VB = −6V , 电极 C 的VC = −6.2V ,电极 A 的VA = −9V ,故电极 A 是集电极。又根据 BJT 工作在放大区时, 必须保证发射结正偏、几点、集电结反偏的条件可知,电极 B 是发射极,电极 C 是基极,且此 BJT 为 PNP 管。
- 29 -
第 3 章 半导体三极管及放大电路基础
3.2.1 试分析图题 3.2.1 所示各组对正弦交流信号有无放大作用。并简述理由。(设备电容的 容抗可忽略)
解 图题 3.2.1a 无放大作用。因 Rb = 0 ,一方面使发射结所加电压太高,易烧坏管子;另 一方面使输入信号 vi 被短路。
图题 3.2.1b 有交流放大作用,电路偏正常,且交流信号能够传输。
β = 2mA = 50 0.04mA
3.1.3 有两个 BJT ,其中一个管子的 β = 150 , ICEO = 200µA ,另一个管子的 β = 50 ,
- 28 -
模拟电子技术基础习题库
ICEO = 10µA 其他参数一样,你选择哪个管子?为什么? 解 选择 β = 50 , ICEO = 10µA ,既 ICEO 较小的 BJT 。β 大的 BJT 虽然电流放大作用大,
(4)基极正弦电流的最大幅值为 20µA 。
3.3.7 设 PNP 型硅 BJT 的电路如图 3.3.7 所示。问 vB 在什么范围内,使 T 工作在放大区? 令 β = 100 。
- 33 -
第 3 章 半导体三极管及放大电路基础
解 从不进入饱和区角度考虑,应有 vCE ≥ 1V ,即应满足 vCE = VEE − (VCC ) − iC (Re − Rc ) ≥ 1V vCE = 10V + 10V − iC (10 + 5) ×103 Ω ≥ 1V
- 35 -
第 3 章 半导体三极管及放大电路基础
的电阻负载,计算 A&V = V&0 /V&i 及 A&VS = V&0 /V&s 。
解
(1)估算 Q 点
IB
≈ VCC Rb
= 40µA