第2章半导体三极管及其放大电路资料

第二章半导体三极管及其放大电路模拟电子技术基础一、半导体三极管1、三极管的结构及符号三极管结构上的特点：含有两个背靠背的PN结，发射区掺杂浓度高，基区很薄且掺杂浓度低，集电结面积大等。

这些特点是三极管具有电流放大作用的内部条件。

NPN型三极管a)结构示意图 b)图形符号PNP型三极管a)结构示意图 b)图形符号NPN 型三极管2、三极管中的电流分配和放大作用可变电阻R B调节基极电流IB0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10<0.001 0.70 1.50 2.30 3.10 3.95<0.001 0.72 1.54 2.36 3.18 4.05由此实验及测量结果可得出如下结论： I E =I C +I B 当I B ＝０（将基极开路）时，I C ＝I CEO ，表中I CEO <1μA （0.001mA ）。

I CEO 称为穿透电流β===--=∆∆40020800040060501302......B C I I 537040501...==B C I I β===338060302...B C I I I B0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 I C<0.001 0.70 1.50 2.30 3.10 3.95 I E <0.001 0.72 1.54 2.36 3.18 4.05直流电流放大系数 交流电流放大系数 ×模拟电子技术基础习题电流放大系数 :I C≈βI B通过控制基极电流I B的大小，能实现对集电极电流IC 的控制，所以常把三极管称为电流控制器件。

CI β箭头方向表示发射结加正向电压时的电流方向电流方向和各极极性a)NPN型三极管 b)PNP型三极管三极管电流分配3、三极管的特性曲线三极管输入特性曲线 常数==CE BE B U U f I )(BE u B i O 0CE =u V u CE 1≥0.1V～0.2V。

在正常工作时，发射结电压变化不大，NPN型硅管约为0.6V～0.7V，对于PNP 型锗管约为(-0.2V)～(-0.3V)。

三极管输出特性曲线 常数==B CE C I U f I )(三个工作区域：放大区、截止区、饱和区开关特性 数字电路模拟电路发射结和集电结都处于正向偏置 发射结零偏或反偏，截止时集电结也处于反向偏置 发射结正偏，集电结反偏 一次击穿模拟电子技术基础习题4、三极管的主要参数 ●共射直流放大倍数β（h FE ） ●共射交流电流放大倍数β（h fe ） ● I CBO 为发射极开路时，集电极和基极间的反向饱和电流 ● I CEO 为基极开路时，由集电区穿过基区流入发射区的穿透电流 ●集电极最大允许电流I CM●集－射反向击穿电压U （BR ）CEO●射－基反向击穿电压U （BR ）EBO 极限参数 ●集电极最大允许功耗P CM●温度对参数的影响 : T ℃↑→U BE ↓→I CBO ↑→β ↑B C I I =βB C I I ∆∆=βββ≈电流关系式⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫+=++=+=-=+=B B CEO B E B C E B CEO C CEO B C I I I I I I I I I I I I I I )()(1ββββC I βββ5、三极管的选择要点二、共射基本放大电路输入输出三极管放大电路的三种组态a)共基极电路 b)共发射极电路 c)共集电极电路1、放大电路的组成共射极放大电路 利用电流放大能力来实现电压放大提供工作电压，向负载输出功率 决定静态基极电流I BQ将三极管的电流放大作用转换成电压放大通交隔直通交隔直· 参考零电位又称公共参考端电流波形图a)直流电流 b)交流电流瞬时值 c)电流瞬时值i B ＝I B ＋i bI b —基极的正弦交流电流有效值2、放大电路的工作原理静态工作点估算(静态是当放大电路没有输入信号时 的工作状态 )放大电路直流通路 C CQ CC CEQ BQCQ B BEQ CC BQ R I V U I I R U V I -==-=β 使用公式的条件是三极管工作在放大区 I RB =I BQ V CC =U BEQ +I RB ·R B =U BEQ +I BQ ·R B× ×如U CEQ 值小于1V ，说明三极管已处于或接近饱和状态，I CQ 将不再与I BQ 成β倍关系， 此时，I CQ 被R C 限流，称为饱和电流I CS 。

基极饱和电流I BS 如果I BQ >I BS ，则表明三极管 已进入饱和状态。

饱和电压U CES （ 硅管0.3V ， 锗管0.1V ） C CC C CES CC CS R V R U V I ≈-=C CC CS BS R V I I ββ==〔例2-1〕 已知V CC =12V ，R C =3ＫΩ，R B =300ＫΩ三极管为3DG100，β＝50，试求（１）放大电路的静态值；（２）如果偏置电阻R B 由300ＫΩ减至120ＫΩ，三极管的工作状态有何变化？ 解： 区电路处于三极管的放大CC CES CEQ BSB CC BQC CQ CC CEQ BQ CQ BS BQ C CC CSBSBCC BQ U U I R V I R I V U I I I I A R V I I A R V I ≈=>≈=≈=⨯-=-==⨯==∴<≈⨯===≈=≈ V 3.0μA 10012012)2(V 62312mA 204.05080350124030012)1(βμββμ3、 放大电路的图解分析法BBEQCC BQ R U V I -=U CEQ =V CC －I CQ R CBBQ CC BEQ R I V U -=图2-12 图解法求静态工作点静态工作点的确定输入回路负载线直流负载线动态工作情况分析图2-13 图解法求放大电路中各点的电流电压波形放大原理放大电路功能：将微小的输入信号放大成较大的输出信号共射放大电路的工作图解 a )放大电路图b) 电流电压波形u i →u be →i b →i c → u ce →u o静态工作点与非线性失真通常对放大电路的有一个基本要求是输出信号尽可能不失真。

所谓失真，是指输出波形与输入信号的波形各点不成比例。

引起失真最主要的原因是静态工作点位置选择不当，使放大电路的工作范围超出了三极管特性曲线上的线性范围。

这种失真称为非线性失真。

放大电路的非线性失真1.由三极管特性曲线非线性引起的失真三极管特性的非线性引起的失真i BI BOQu ii b( a ) 因输入特性弯曲引起的失真 u BE i Ci cI CQQU CEQu ceU CCu CEOi b( b ) 输出曲线簇上疏下密引起的失真i CI CQi cQOU CEQu ceU CC u CEi b( c ) 输出曲线簇上密下疏引起的失真直流负载线U CEQ =V CC –I CQ R C··工作点不合适引起的失真静态工作点不合适产生的非线性失真QQ交流负载线i Ct Oi C i Bu CE u CEt交流负载线i C i Ci BO t u CE u CEO(a ) 截止失真(b ) 饱和失真tI CQ i CO Ou CEU CEQI CQi Cu CEU CEQO静态工作点对输出波形失真的影响a)输入电压 b)I CQ1工作点过低，三极管有截止失真c)I CQ2工作点最佳，有较大动态范围 d)I CQ3工作点过高，三极管有饱和失真U CEQ 小--饱和失真 U CEQ =V CC -I CQ ·R C tu COCtOCU CEQ 大--截止失真模拟电子技术基础习题3、放大电路参数的工程估算动态分析是在静态值确定后分析信号的传输情况，考虑的。

微变等效电路法是动态分析的基本方法。

三极管的微变等效模型放大电路的微变等效电路，就是把非线性元件三极管所组成的放大电路，也就是把三极管线性化。

线性化的条件：这才能在静态工作点附近的小范围内用直线近似地代替三极管的非线性特性曲线。

三极管输入端等效电阻R be低频小功率三极管的输入电阻估算：式中I EQ 是发射极电流的静态值R be 一般为几百欧到几千欧0B BE be ===∆∆=ce b beCE u i u u I U R 常数0===∆∆=ce b be CE B BE be u i u u I U R 常数)(mA I三极管的输出特性曲线三极管的输出电路可用一等效受控的电流源i c ＝βi b 代替。

由于三极管输出电阻 较大，所以看作理想电流源。

0==∆∆=ceCE u u b i c i B i C i ＝常数βc ce ce I U R ∆∆=微变等效三极管等效电路模型共射放大电路a)交流通路 b)微变等效电路放大电路动态指标的估算 电压放大倍数微变等效电路 u A i o u U U A .=be L be L C be b L C C u R R R R R R I R R I A ')//()//(ββ-=-=-=输入电阻放大电路的输入电阻a) 输入电阻和输出电阻的等效电路i i i I UR R i =R B //R be输出电阻R O放大电路的输出电阻是将信号源置零(令U S =0，但保留内阻R s)和负载开路，从放大器输出端看进去的一个电阻 o≈R c放大电路的输出电阻a) 输入电阻和输出电阻的等效电路 b) 输出电阻的求法实验方法求放大器的输出电阻 O L L OO O R R R U U +'=L OOO O R U U R )'(1-=〔例2-2〕 放大电路如图，三极管的β＝45， 求A u 、R i 和R O 值。

解: Ω==Ω≈+⨯==-=+⨯-=-=Ω≈Ω=+=≈=≈K R R K R R R R R A I mV R A R V I C O B i L u BQB CC BQ 8.6115101510//1538.68.68.68.645'1000950263004051020be be be βμ教材 P45 2-10三 、 静态工作点稳定及分压式射极偏置电路分压偏置放大电路 T ℃↑→U BE ↓→I CBO ↑→β ↑ 分压式偏置电路 R E 射极直流负反馈电阻 C E 交流旁路电容I 2=（5~10）I B∴I 1≈ I 2B V R R 2BBE B R R T ℃↑→I CQ ↑ → I EQ ↑ →U E ↑→UBE ↓→ I BQ ↓ →I CQ ↓⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧+-≈--=+=-=)()1(E C EQ CC E EQ C CQ CC CEQ EQ BQ E BEQ BQ EQ R R I V R I R I V U I I R U V I β静态工作点计算动态计算（有C E ）⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧=====''-==C O be B B be B i iibe C L be L i ou R R R R R R R I U R R R R R R U U A //////)//21 ( β时的微变等效电路图2-23 分压式射极偏电路无CE若信号源内阻 R S ，则微变等效电路上图所示，根据定义：u is i i o s i s o s u A R R R U U U U U U A +===分压式射极偏置电路Electronics Workbench 演示模拟电子技术基础习题四、其它组态放大电路1 、共集电路－射极输出器共集电路a)放大电路 b)交流通路 c)微变等效电路射极输出器的特点： 静态工作点稳定I CQ =βI BQEBQ BEQ B BQ CC R I U R I V )(β+++=1E B BEQ CC BQ R R U V I )(β++-=1ECQ CC CEQ R I V U -≈。