2-三极管及放大电路

EC
5
集电结反偏，有
少子形成的反向
电流ICBO。
B
IB RB
EB
IC=ICE+ICBOICE C
I ICBO CE N P N
E IE
从基区扩 散到集电
E区 被C的收电集子，，
形成ICE。
内部载流子的传输过程：（1）E区向B区注入电子,形成
（2）2电021/2子/4 在B区复合，形成IEIB
（3）
us
ui • u0 us ui
1
i
RS Ri
Au
29
b、电流放大倍数Ai
ii
Ro i0
is ~
RSui Ri ~ Auui RL uo
放大倍数
Ai
i0 ii
Ais
i0 is
ii is
• i0 ii
Rs
RS Ri
Ai
2021/2/4
1
30
(4)、通频带
Av
Avm 0.7Avm
放大倍数 随频率变 化曲线
偏置电流）
ICQ IBQ
UCEQ UCEQECRCICQ
UCEECICRC
2021/2/4
1
直流负 载线的 方程 35
(二)、静态(图解法) 分析的步骤及应用
画出三极管
1、步骤：的输出特性
E C IC RC
Q
直流 负载线
2021/2/4
画出直流负载线
（UCE=EC–ICRC）
计算IＢ
直流负载线与
与输出 特性的 交点就 是Q点
iB=IB的输出特性 的交点就是Q点
IB
iB UCE
EC
1
36
2、图解法的应用 （1）、分析uS造成工作点 RB 在Q点上下移动的原因
iC
RC C2
iB T
+EC
uS的变化，使ui 、 uBE有一 Rs C1
i微C、小u的CE变变化化，,从iB使而工造作成点iB将、移u动S ~ iC
uBE
uO
ui
ib : 小写字母、小写下标，表示交流分量。
iB
全量
ib交流分量
IB直流分量
t
2021/2/4
1
24
四、 放大的概念、放大器的组成框图
１、放大就是将微弱的变化信号放大成较大的 信号，包括对电压、电流的放大。
２、放大器的一般组成框图：
输
入
电压放大
功率放大
负载
信
号
放大器
2021/2/4
1
25
五、 放大电路的性能指标
80A 60A
IC
IB
2
40A
1
20A
IB=0
3 6 9 12 uCE(V)
交流电流放大系数：
， 大 约 为 10-100
IC
IB
电流分配关系
2021/2/4
IC IB
IE IBIC (1)IB
1
12
思考：处于放大区时，NPN型、PNP型两种三极管的各
电极电位如何？
C
B
PN N
C
B
NP P
IBE。
2021/2/4
IBE。
1
17
4.集电极最大电流ICM
集电极电流IC上升会导致三极管的值的下降， 当值下降到正常值的三分之二时的集电极电 流即为ICM 。
5.集-射极反向击穿电压U(BR)CEO
当集---射极之间的电压UCE超过一定的数值 时，三极管就会被击穿。手册上给出的数值是 25C、基极开路时的击穿电压。
放大电路
27
(２)、输出电阻Ro
定义为：R 0
u0 i0
输入电阻的意义：
u0
RL R0 RL
u0
放大电路的输出对其
负载而言，相当于信
号源，其内阻就是输
出电阻。
RB
RC
+EC C2
C1
Rs
T
uS ~
Ri 放大电路
u0
RL
R0
RS ii
Ro i0
输出电阻是衡量放大电路 us ~ 带动负载能力大小的参数。
E E
UB、UC、UE大于零 且UC > UB>UE
UB、UC、UE小于零 且-UC >- UB>-UE
总的来说:处于放大区时，NPN型、PNP型两种三极管，
U > U >U 满足 2021/2/4
C
B
E
13
四、主要参数
___
1. 电流放大倍数
前面的电路中，三极管的发射极是输入输出的
公共点，称为共射接法，相应地还有共基、共
输出电阻越小，带动负载
的能2力021/2越/4 大。
1
ui Ri ~ u0' RL u
放大电路 28
（3）、放大倍数
a、电压放大倍数Au 、Aus
RS
ii
i0
uS ~
放大
ui 电路
RL uo
RS ii
Ro i0
Au
u0 ui
us ~
ui Ri ~ Auui RL uo
R u0
A us
2021/2/4
放大电路的性能指标主要包括静态性能指标和
动态性能指标
+ＥC
１、静态性能指标：
RB RC C2 C1
T
静态值：IＢＱ、ICＱ、UCEＱ
Rs
RL u0
~ uS
静态值决定了三极管的直流偏置，从而决定了放大
电路能否正常工作，也决定了放大电路能否不失真
地放20大21/2/信4 号。
1
26
2、动态性能指标：
(1)、输入电阻Ｒi
集接法。共射直流电流放大倍数：
___
IC
IB
工作于动态的三极管，真正的信号是叠加在
直流上的交流信号。基极电流的变化量为IB，
相应的集电极电流变化为IC，则交流电流放
大倍数为：
2021/2/4
IC I1B
14
四、主要参数
___
1. 电流放大倍数
前面的电路中，三极管的发射极是输入输出的
公共点，称为共射接法，相应地还有共基、共
放大电路的工作状态称为静态。 静态分析着重计算静态值（IＢQ、ICQ、UCEQ）和
画出静态工作点Q。 估算法：主要用于计算静态值（IＢQ、ICQ、UCEQ）
图解法：主要用于画出静态工作点Q并找出最佳Q。
2021/2/4
1
33
(一)、静态(估算法) 分析的步骤
步骤：原电路
直流通道 +EC
RB RC C1
集接法。共射直流电流放大倍数：
___
IC
IB
工作于动态的三极管，真正的信号是叠加在
直流上的交流信号。基极电流的变化量为IB，
相应的集电极电流变化为IC，则交流电流放
大倍数为：
2021/2/4
IC I1B
15
2.集-基极反向饱和电流ICBO
ICBO A
ICBO是集 电结反偏 由少子的 漂移形成 的反向电 流，受温 度的变化 影响。
iC
EC
RC
EC R 1C
Q2 Q4 Q
Q3
以以以ER温RCCB度降增降上低大低升为为为为例例例例
III2BBB
Q1
I1B
E1C EC
uCE
2021/2/4
1
41
例：已知：EC=12V，RC=4k，RB=300k，=37.5。用
估算法计算静态工作点
+EC
RB RC C1
C2
RB RC
+EC
ICQ
T
2021/2/4
1
18
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
IC ICM
热为：
PC =ICUCE
• 必定导致结温 上升，所以PC 有限制。
PCPCM
2021/2/4
1
安全工作区
ICUCE=PCM
U(BR)CEO
UCE
19
五、温度对ＢＪＴ参数及特性的影响
T iC
在令直流信号EC=0,只考虑交流信号单独作用时
放大电路的工作状态称为动态。
动态分析着重计算动态值（ Au 、Aus 、Ri、R0）
分析 方法
微变等效法：用于计算动态值 图解法：略
2021/2/4
1
22
二、 共发射极放大电路的基本组成
RB
C1
Rs
RB
uS ~ EB
iC
RC C2
iB
T
uBE
ui
u0
+EC iC EC
uS
ui
t
t
u0 t
uo t
2021/2/4
未加电1容Ｃ２ 加电容Ｃ２
t
23
三、 符号规定
IB : 大写字母、大写下标，表示直流量。
iB :
小写字母、大写下标，表示交直流 量(全量)。
、 ICEO 、 ICBO
IC
温度上升时， 输出特性曲 线上移
uCE
2021/2/4
1
20
六、常见三极管实物外形
2021/2/4
1
21
§ 2.2 放大电路的基本组成和 主要性能指标
一、放大电路的分类
三极管放 大电路有 三种形式
共发射极放大电路
共基极放大电路 共集电极放大电路
以共发射 极放大电 路为例讲 解工作原 理
uCE0.3V,
uB>uE和
4
uB>uC ，称
为饱和区。 3
iC(mA )
100A 80A
2
iB=0,iC=iCEO,
uB< uE和 1
uB<uC，称为 截止区。 2021/2/4
60A
40A
20A
IB=0
3
61 9 12 uCE(V) 10
(三)、结论
1、三极管工作在三个区域的条件及特点:
(1) 放大区：发射结正偏，集电结反偏。
定义为：R i
ui ii
输入电阻的意义：
ui
Ri
Ri RS
uS
输入电阻是衡量放
大电路从其前级信
号源获取信号大小
的参数。输入电阻
越大，从其前级取
得的信号越大。 2021/2/4
Rs
uS ~
Ｒ
i
RS
.
Us ~
1
RB
RC
+EC C2
C1
T
放大电路
u0
RL
Ｒ0
ii
Ro i0
ui Ri ~ u0' RL uo
fl 下限截
上限截 fh
f
止频率
止频率
通频带： fbw=fh–fl
2021/2/4
1
31
§ 2.3 放大电路分析方法
估算法
静态分析
图解法
放大 电路 分析
动态分析
微变等效法
计算机仿真
图解法
2021/2/4
1
32
一、静态分析
放大电路中各点的电压或电流都是在直流上 附加了小的交流信号。
在令交流信号us=0,只考虑直流信号单独作用时
2-三极管及放大电路
§2.1 晶体三极管
一、 基本结构
NPN型
集电极
C
集电区：
面积较大
N
B
P
基极
N
基区：较薄，
掺杂浓度低 B
基极
发射区：
E
掺杂浓度较高
发射极
2021/2/4
1
PNP型
集电极
C
P N P
E
发射极
2
C 集电极
集电结
N
B
P
基极
N
发射结
E
发射极
2021/2/4
1
3
C
C
N
B
P
N
P
B
N
P
E
C2
Rs
~ uS
开路
T
开路
令uS=0
计算IＢQ、ICQ、UCEQ +EC
RB RC
原电路
2021/2/4
直流通道
1
34
根据直流通道估算IBQ、 ICQ、 UCEQ、
估算法
RB RC
IBQ UBEQ
+EC ICQ
IBQ =
E C -U BEQ
RB
E C 0.7 RB
EC RB
（RB称为偏置电阻，IB称为
1
C区收集电子，形成I6 C
三、 V-I特性曲线及结 论
iB
A
RB
V uBE
iC mA
EC V uCE
2021/2/4
EB
实验线路
1
7
三、 V-I特性曲线及结 论
iB
A
RB
V uBE
iC mA
EC V uCE
2021/2/4
EB
实验线路
1
8
(一)、输入特性: iBf(uBE)uCE常 数
uCE=0V
E
C * 三极管的符号 C
B
B
E NPN型三极管 2021/2/4
E 1 PNP型三极管 4
二、IE， IB， IC 电流形成
进入P区的电子
少部分与基区的
空穴复合，形成
C
电流IB ，多数扩
散到集电结。
B
N
P
IB
N
RB
EB
E IE
2021/2/4
1
发射结正偏， 发射区电子 不断向基区 扩散，形成 发百度文库极电流 IE。
Rs
~ uS
IBQ
UBEQ
UCEQ
解：IB QE R C B3 1 0 2 00.04mA40A I C Q IB Q 3 7 .5 0 .0 4 1 .5 m A
U 2C 02E 1/Q 2/4 E C I C Q R C 1 2 1 1 .5 4 6 V
42
二、动态分析
放大电路中各点的电压或电流都是在直流上 附加了小的交流信号。
b、 Q点过低：放大电路产生截止失真
iC
iB
iB
t
t
2021/2/4
uBE ui
t
1
Q
uCE u0= uCE vo 放大电路
产生截止 失真
39
c、 Q点过高：放大电路产生饱和失真
iC
iB
iB
Q
t
t
2021/2/4
t
uBE ui
t
1
uCE u0= uCE
uo 放大电路 产生饱和 失真
40
思考：
电源电压VCC，电阻RB，RC，温度的变化 对静态工作点的影响如何？
2021/2/4
1
16
3. 集-射极反向饱和电流ICEO
集电结反 偏有ICBO
B
ICEO= IBE+ICBO
C
ICBO IBE N
P
ICEO受温度影响 很大，当温度上
升时，ICEO增加 很快，所以IC也 相应增加。三极
管的温度特性较
差。
IBE
N
根据放大关系，
ICBO进入N E
区，形成
由于IBE的存 在，必有电流
iB
iB
iC
Q2
IBQ
ICQ
Q
t
2021/2/4
t
uBE
vI
t
1
Q1
UCEQ uCE
t
37
（2）、运用图解法选择最佳的静态工作点
a、 Q点在直流负载线的中点：可输出的最大不失真信号 iC
iB
iB
Q
t
t
2021/2/4
uBE uvi
1t
EC uCE uo u0= uCE
可输出的 最大不失 真信号 38
(2)
即： iC=iB , 且 iC = iB
(2) 饱和区：发射结正偏，集电结正偏。
iB>iC，uCE0.3V C、E间相当于短路
(3) 截止区：发射结反偏，集电结反偏， iB=0 ，
iC=iCEO 0
C、E间相当于开路
2021/2/4
1
11
2、电流的放大作用及分配 iC(mA)
4
直流电流放大系数： 3
80
uCE =0.5V
iB(A)
uCE 1V
60
40
死区电压: 硅
管约0.5V，锗 20
管约0.1V。
2021/2/4
发射结压降： 硅管UBE0.6~0.8V,锗 管UBE0.2~0.3V。
0.4 0.8 uBE(V)
1
9
(二)、输出特性:
uB>uE和uC>uB ， iC
iCf(uCE)uBE常 数只称与为i放B有大关区且iC=iB，