4 半导体三极管及其放大电路基础 2
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三极管及基本放大电路教案
三极管及基本放大电路教案课程名称：三极管及基本放大电路课程时长：2小时课程对象：高中物理学生教学目标：1.了解三极管的基本结构和工作原理。
2.理解三极管的放大特性和应用。
3.掌握基本放大电路的设计和计算方法。
教学准备：1.三极管和相关电路的实物模型。
2. PowerPoint演示文稿。
3.实验器材和电路板。
教学过程：Step 1: 引入（10分钟）a.向学生解释现在我们要学习的内容：三极管及其在基本放大电路中的应用。
b.显示三极管的实物模型，并解释它的基本结构。
c.引导学生思考：三极管是如何工作的？我们为什么要学习它？Step 2: 三极管的工作原理（20分钟）a. 使用PowerPoint演示文稿，详细解释三极管的工作原理，包括发射极、基极和集电极之间的关系。
b.引导学生观察示意图，并帮助学生理解电流流动的过程。
c.通过演示实物模型，展示三极管的工作原理。
Step 3: 三极管的放大特性（20分钟）a.解释三极管的放大特性，包括电压放大系数、电流放大系数和功率放大系数。
b.使用示意图和示波器显示放大效果，帮助学生更好地理解放大特性。
Step 4: 三极管基本放大电路设计（30分钟）a.介绍基本放大电路的种类，如共射放大电路、共基放大电路和共集放大电路。
b. 使用PowerPoint演示文稿和实物模型，逐步讲解这些电路的特点和设计方法。
c.通过示波器演示放大效果，让学生亲自动手设计和制作一个基本放大电路。
Step 5: 实验演示（20分钟）a.分发实验器材和电路板，组织学生进行实验演示。
b.引导学生观察实验现象，记录数据，并帮助学生分析实验结果。
Step 6: 总结与提问（10分钟）a.对本节课的内容进行总结，并再次强调三极管的重要性和应用。
b.提问学生关于三极管和基本放大电路的问题，并进行讨论。
课后作业：1.复习本节课内容，整理笔记。
2.阅读相关教科书内容，进一步理解三极管的工作原理和应用。
3.设计一个简单的基本放大电路，并计算电流和电压放大系数。
半导体三极管及其放大电路专题
（1）U1=3.5V、U2=2.8V、 U3=12V （2）U1=3V、 U2=2.8V、 U3=12V （3）U1=6V、 U2=11.3V、 U3=12V （4）U1=6V、 U2=11.8V、 U3=12V 判断它们是NPN型还是PNP型？是硅管还是锗管？并确定e、b、c。
解： 原则：先求UBE，若等于0.6-0.7V，为硅管；若等于0.2-0.3V，为锗管。
2
1
03 6 ICEO
截止条件：
100A 发射结反偏（或零偏），集电结反偏。
80A
60A 特点：
40A （1）三极管无电流放大作用，相当于一
20A 个断开的开关。uBE小于死区电压，发射结 IB=0 反偏。
9 12 UCE(V) （2)IB=0，IC不为0，IC=ICEO≈0。
截止区
ICEO叫穿透电流。
三极管的开关特性
• 三极管同二极管一样，也可以作为电 子开关器件，构成电子开关电路。当三极管 用于开关电路中时，三极管工作在截止区和 饱和区。如下表是三极管开关特性说明。
开关状态 三极管工作状态 内阻特性
解说
开关接通 饱和状态 开关断开 截止状态
集电极与 发射极间 内阻很小
集电极与 发射极间 内阻很大
二、三极管的电流放大作用
1。放大作用的内部条件：
发射区掺杂浓度最高 基区掺杂浓度最低且最薄
2. 放大作用的外部条件： 集电区面积最大
发射结正偏、集电结反偏
从电位的角度看：
C
NPN
发射结正偏 集电结反偏
发射结正偏 集电结反偏
VB>VE
VC>VB PNP
VB<VE VC<VB
N
B
P
解： 原则：先求UBE，若等于0.6-0.7V，为硅管；若等于0.2-0.3V，为锗管。
2
1
03 6 ICEO
截止条件：
100A 发射结反偏（或零偏），集电结反偏。
80A
60A 特点：
40A （1）三极管无电流放大作用，相当于一
20A 个断开的开关。uBE小于死区电压，发射结 IB=0 反偏。
9 12 UCE(V) （2)IB=0，IC不为0，IC=ICEO≈0。
截止区
ICEO叫穿透电流。
三极管的开关特性
• 三极管同二极管一样，也可以作为电 子开关器件，构成电子开关电路。当三极管 用于开关电路中时，三极管工作在截止区和 饱和区。如下表是三极管开关特性说明。
开关状态 三极管工作状态 内阻特性
解说
开关接通 饱和状态 开关断开 截止状态
集电极与 发射极间 内阻很小
集电极与 发射极间 内阻很大
二、三极管的电流放大作用
1。放大作用的内部条件：
发射区掺杂浓度最高 基区掺杂浓度最低且最薄
2. 放大作用的外部条件： 集电区面积最大
发射结正偏、集电结反偏
从电位的角度看：
C
NPN
发射结正偏 集电结反偏
发射结正偏 集电结反偏
VB>VE
VC>VB PNP
VB<VE VC<VB
N
B
P
半导体三极管及放大电路基础.pdf
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 。
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 。
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
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2章--半导体三极管及放大电路基础讲解
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2.2 场效应晶体管
3.结型场效应管的特性曲线(以N沟通结型场效应管为例) (1) 转移特性曲线据这个函数关系可得出它的特性曲线如图所示。
2.2 场效应晶体管
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(2) 输出特性曲线。 与三极管类似，输出特性曲线也为一簇曲线，如图所示。 可变电阻区(相当于三极管的饱和区) 恒流区(也称饱和区)(相当于三极管的放大区) 夹断区(相当于三极管的截止区)
可变电阻区
恒流区
截止区
i
(V)
(mA)
D
DS
u
GS
=6V
u
u
=5V
GS
=4V
u
GS
u
=3V
GS
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2.3 基本交流电压放大电路
2.3.1 共射基本放大电路的组成
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图所示是一个典型的共射基本放大电路。电路中各元件的作用如下所述： (1)三极管T。它是放大电路的核心器件，具有放大电流的作用 (2)基极偏流电阻RB。其作用是向三极管的基极提供合适的偏置电流，并使发射结正向偏置。
2.1.3 半导体三极管的特性曲线
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IB(A)
UBE(V)
20
40
60
80
0.4
0.8
UCE1V
1.输入特性 输入特性是指在三极管集电极与发射极之间的电压UCE为一定值时，基极电流IB同基极与发射极之间的电压UBE的关系，即
2.1 半导体三极管
2. 输出特性 输出特性是指在基极电流为一定值时，三极管集电极电流IC同集电极与发射极之间的电压UCE的关系。即 在不同的IB下，可得出不同的曲线．所以二极管的输出特性曲线是一组曲线，
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2.2 场效应晶体管
3.结型场效应管的特性曲线(以N沟通结型场效应管为例) (1) 转移特性曲线据这个函数关系可得出它的特性曲线如图所示。
2.2 场效应晶体管
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(2) 输出特性曲线。 与三极管类似，输出特性曲线也为一簇曲线，如图所示。 可变电阻区(相当于三极管的饱和区) 恒流区(也称饱和区)(相当于三极管的放大区) 夹断区(相当于三极管的截止区)
可变电阻区
恒流区
截止区
i
(V)
(mA)
D
DS
u
GS
=6V
u
u
=5V
GS
=4V
u
GS
u
=3V
GS
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2.3 基本交流电压放大电路
2.3.1 共射基本放大电路的组成
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图所示是一个典型的共射基本放大电路。电路中各元件的作用如下所述： (1)三极管T。它是放大电路的核心器件，具有放大电流的作用 (2)基极偏流电阻RB。其作用是向三极管的基极提供合适的偏置电流，并使发射结正向偏置。
2.1.3 半导体三极管的特性曲线
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IB(A)
UBE(V)
20
40
60
80
0.4
0.8
UCE1V
1.输入特性 输入特性是指在三极管集电极与发射极之间的电压UCE为一定值时，基极电流IB同基极与发射极之间的电压UBE的关系，即
2.1 半导体三极管
2. 输出特性 输出特性是指在基极电流为一定值时，三极管集电极电流IC同集电极与发射极之间的电压UCE的关系。即 在不同的IB下，可得出不同的曲线．所以二极管的输出特性曲线是一组曲线，
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
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