大学电子电路基础 第二章

频率： 高频管、低频管 频率： 高频管、 功率： 小、中、大功率管 功率： 材料： 硅管、锗管 材料： 硅管、 类型： NPN型、PNP型 类型： NPN型 PNP型
2.1.1三极管的结构类型与符号 2.1.1三极管的结构类型与符号 晶体三极管是由两个PN结组成的 晶体三极管是由两个PN结组成的 PN 发射结 集电结
输出特性曲线— 二、输出特性曲线 iC=f(vCE) ⑴放大区： 放大区： 发射结正偏、 发射结正偏、集电结反偏
VCE大于0.7 V左右(硅管) 。
iB= 常数
iC是输出电流 vCE是输出电压 是输出电流， 是输出电压。
⑵截止区： 截止区： 发射结和集电结均为反偏。 发射结和集电结均为反偏。 IB=0以下的区域 以下的区域。 以下的区域 饱和区： ⑶饱和区： 发射结和集电结均为正偏。 发射结和集电结均为正偏。 IC随着 CE的变化而迅速变化 随着V 变化而迅速变化。 变化而迅速变化 工程上以V 伏作为放大区和饱和区的分界线。 工程上以 CE=0.3伏作为放大区和饱和区的分界线 伏作为放大区和饱和区的分界线
& Vi Ri = & Ii
(3) 输出电阻Ro
输出电阻是表明放大电路带负载的能力，Ro大表明 输出电阻是表明放大电路带负载的能力，Ro大表明 放大电路带负载的能力差，反之则强。 放大电路带负载的能力差，反之则强。
.
Ro =
Vo
.
Io
RL = ∞ ,
& VS = 0
注意：放大倍数、输入电阻、 注意：放大倍数、输入电阻、输出电阻通常 都是在正弦信号下的交流参数， 都是在正弦信号下的交流参数，只有在放大电路 处于放大状态且输出不失真的条件下才有意义。 处于放大状态且输出不失真的条件下才有意义。
②集电极最大允许功率损耗PCM
集电极电流通过集电结时所产生的功耗， 集电极电流通过集电结时所产生的功耗， PCM= ICVCB≈ICVCE， 因发射结正偏，呈低阻， 因发射结正偏，呈低阻，所以功耗主要集中 在集电结上。在计算时往往用 取代V 在集电结上。在计算时往往用VCE取代 CB。
③反向击穿电压
V(BR)
集电极开路时发射结的击穿电压。 BR代 集电极开路时发射结的击穿电压 下标BR EBO EBO——集电极开路时发射结的击穿电压。下标BR代 表击穿之意， Breakdown的字头，CB代表集电极和基 表击穿之意，是Breakdown的字头，CB代表集电极和基 的字头 代表第三个电极E开路。 极，O代表第三个电极E开路。VCC< V(BR) EBO
半导体三极管的型号
国家标准对半导体三极管的命名如下: 国家标准对半导体三极管的命名如下: 3 D G 110 B
同一型号中的不同规格 同种器件型号的序号 器件的种类 材料 三极管
第二位：A锗PNP管、B锗NPN管、 C硅PNP管、D硅NPN管 第三位：X低频小功率管、D低频大功率管、 G高频小功率管、A高频大功率管、K开关管
ICEO和ICBO有如下关系 ICEO=（1+ β ）ICBO （
相当基极开路时， 相当基极开路时，集电极和发射极间的反向 饱和电流， 饱和电流，即输出特性曲线IB=0那条曲线所对应 的Y坐标的数值。 坐标的数值。
3.极限参数 3.极限参数
集电极最大允许电流I ①集电极最大允许电流 CM
三极管集电极最大允许电流I 三极管集电极最大允许电流 CM。当IC＞ICM时，管子性 能将显著下降，甚至会损坏三极管。 能将显著下降，甚至会损坏三极管。
5.温度对晶体管参数的影响 5.温度对晶体管参数的影响
①温度对ICBO的影响：是少数载流子形成， 温度对I 的影响：是少数载流子形成， PN结的反向饱和电流一样 结的反向饱和电流一样， 与PN结的反向饱和电流一样，受温度影响 很大。 很大。 的影响：温度升高时随之增大。 ②温度对β的影响：温度升高时随之增大。 温度对发射结电压U 的影响：温度升高， ③温度对发射结电压UBE的影响：温度升高， 减小。 UBE减小。
第2章 三极管及其基本放大电路
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 半导体三极管 放大电路的基本组成 共射基本放大电路 工作点稳定的电路 射极输出器 多级放大电路
2.1 半导体三极管
半导体三极管中有两种不同极性电荷的载流子 参与导电，故称之为双极型晶体管 又称晶体 双极型晶体管， 参与导电，故称之为双极型晶体管，又称晶体 三极管，我们通常简称三极管 三极管。 三极管，我们通常简称三极管。 以下为几种常见外形。 以下为几种常见外形。
V CE = V CC − I C R c
IB、IC和VCE这些量代表的工作状态称为静态工作点， 这些量代表的工作状态称为静态工作点 静态工作点，
I E ≈ (1 + β ) I B
计算结果表明，微小的基极电流变化， 计算结果表明，微小的基极电流变化， 可以控制比之大数十倍的集电极电流， 可以控制比之大数十倍的集电极电流， 这就是三极管的电流放大作用。 这就是三极管的电流放大作用。
通过了解三极管内部载流子的运动， 通过了解三极管内部载流子的运动，可以解释晶 体管的电流放大原理。 体管的电流放大原理。 电流放大原理
进入基区的电子流因基区的空穴浓度低，被复合的机会较少。 进入基区的电子流因基区的空穴浓度低，被复合的机会较少。 又因基区很薄，在集电结反偏电压的作用下， 又因基区很薄，在集电结反偏电压的作用下，电子在基区停留的 时间很短，很快就运动到了集电结的边上， 时间很短，很快就运动到了集电结的边上，进入集电结的结电场 区域，被集电极所收集，形成集电极电流I 区域，被集电极所收集，形成集电极电流ICN。在基区被复合的 电子形成的电流是 IBN。 另外因集电结反偏，使集电结区的少子形成漂移电流I 另外因集电结反偏，使集电结区的少子形成漂移电流ICBO。
发射极
发射区
基区 基极
集电区 集电极
半导体三极管在工作时一定要加上适当的直流偏置电压。 半导体三极管在工作时一定要加上适当的直流偏置电压。
在放大工作状态： 在放大工作状态： 发射结加正向电压，集电结加反向电压。 发射结加正向电压，集电结加反向电压。
2.1.2 三极管的电流分配关系和放大作用
共发射极接法：发射极作为公共端； 共发射极接法：发射极作为公共端； 共集电极接法：集电极作为公共端； 共集电极接法：集电极作为公共端； 共基极接法：基极作为公共端。 共基极接法：基极作为公共端。
电压放大倍数 电流放大倍数 功率放大倍数
& & & Av = Vo /Vi & & & Ai = I o / I i
& & && Ap = Po / Pi = Vo I o / Vi I i
(2) 输入电阻 Ri
输入电阻是表明放大电路从信号源吸取电流 大小的参数， 大放大电路从信号源吸取的电流小， 大小的参数，Ri大放大电路从信号源吸取的电流小， 反之则大。 反之则大。
2.1.3 三极管的特性曲线
一、输入特性曲线— iB=f(uBE) 输入特性曲线
vCE=
常数
iB是输入电流， 是输入电流， uBE是加在B、E两 是加在B
极间的输入电压。 极间的输入电压。
导通电压
锗管 0.1~0.3V 硅管 0.6~0.8V
=0V的那一条相当于发射结的正向 共发射极接法的输入特性曲线其中vCE=0V的那一条相当于发射结的正向 特性曲线， ≥1V时 特性曲线将向右稍微移动一些。 特性曲线，当vCE≥1V时， 特性曲线将向右稍微移动一些。但vCE再增加 曲线右移很不明显。 时，曲线右移很不明显。
2.3 共射基本放大电路
2.3.1 共射放大电路的组成
偏置电路VCC 、Rb
提供电源，并使三极管 工作在线性区。
耦合电容C1 、
C2输入耦合电
容C1保证信号 加到发射结， 不影响发射结 偏置。输出耦 合电容C2保证 信号输送到负 载，不影响集 电结偏置。
三极管 T
起放大作用。 起放大作用。
负载电阻RC、RL
很小的基极电流IB，就可以控制较大的集电极电 很小的基极电流 从而实现了放大作用。 流IC，从而实现了放大作用。
2.2放大电路的基本组成 放大电路的基本组成
基本放大电路一般是指由一个三极管与相应元件组成的 三种基本组态放大电路。 三种基本组态放大电路。 共发射极、 共发射极、 共集电极、 共集电极、 共基极
将变化的集电极电流 转换为电压输出。
2.3.2 静态分析 静态: 静态: 放大电路的工作状态， v i = 0 时，放大电路的工作状态，
也称直流工作状态。 也称直流工作状态。 直流工作状态 动态: 动态:
v i ≠ 0 时，放大电路的工作状
也称交流工作状态。 态，也称交流工作状态。 放大电路建立正确的静态， 放大电路建立正确的静态，是保证动态工作 的前提。 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。 动态，正确地区分直流通路和交流通路。
β=∆IC/∆IBuCE=常数 ∆ ∆ 常数
2. 极间电流
1.集电极基极间反向饱和电 1.集电极基极间反向饱和电 的下标CB CB代表 流ICBO。 ICBO的下标CB代表 CBO。 集电极和基极， 集电极和基极，O是Open 的字头， 的字头，代表第三个电极 开路。 E开路。它相当于集电结的 反向饱和电流。 反向饱和电流。 2.集电极发射极间的反向饱和电流 2.集电极发射极间的反向饱和电流ICEO
(1) 放大倍数
输出信号的电压和电流幅度得到了放大， 输出信号的电压和电流幅度得到了放大， 所以输出功率也 会有所放大。对放大电路而言有电压放大倍数 电压放大倍数、 会有所放大 。对放大电路而言有电压放大倍数、 电流放大倍 数和功率放大倍数,通常它们都是按正弦量定义的。 数和功率放大倍数,通常它们都是按正弦量定义的。
由PCM、 ICM和V(BR)CEO在输出特性曲线上可以确定过损耗 CM、 过电流区和击穿区。 区、过电流区和击穿区。
输出特性曲线上的过损耗区和击穿区
4.特征频率fT
值不仅与工作电流有关，而且与工作频率有关。 三极管的β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， 将会下降。 由于结电容的影响，当信号频率增加时，三极管的β将会下降。 下降到1时所对应的频率称为特征频率， 表示。 当β下降到1时所对应的频率称为特征频率，用fT表示。
三极管的工作原理
发射结加正偏时， 发射结加正偏时，从发射区 将有大量的电子向基区扩散， 将有大量的电子向基区扩散，形 成的电流为IEN。 从基区向发射区也有空 穴的扩散运动，但其数量小， 穴的扩散运动，但其数量小，形 成的电流为IEP。（这是因为发射区 这是因为发射区
的掺杂浓度远大于基区的掺杂浓度。） 的掺杂浓度远大于基区的掺杂浓度。）
测得V 例：测得 B =4.5 V 、VE = 3.8 V 、VC =8 V，试判断三 试判断三 极管的工作状态。 极管的工作状态。
放大
2.1.4 半导体三极管的参数 一.电流放大系数 ①共射直流电流放大系数
β =（IC－ICEO）/IB≈IC / IB | （
uCE=常数
②共射交流电流放大系数
IB/uA IC/mA IE/mA
0 0.005 0.005
20 0.99 1.001
40 2.08 2.12
60 3.17 3.23
80 4.26 4.34
100 5.40 5.50
各极电流之间的关系式
IE =IC+IB
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共发射极电流放大系数。 β ：共发射极电流放大系数。β >>1
I C = β I B + I CEO
直流通路和交流通路 直流通路
能通过直流的通路。 能通过直流的通路。
(a)直流通路
(b)交流通路
能通过交流的电路通路。 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
一、静态工作状态的计算分析法
1. 根据直流通路对放大电路的静态进行计算
V CC − V BE V CC IB = ≈ Rb Rb IC = β IB
例：测量三极管三个电极对地电位，试判断三极管的工作状态。 测量三极管三个电极对地电位，试判断三极管的工作状态。
正偏 + - 反偏 放大 Vc>Vb>Ve
+
+ 正偏 - + 反偏 放大 Vc<Vb<Ve
-
放大
截止 饱和 发射结和集电结均为正偏。 发射结和集电结均为正偏。 发射结和集电结均为反偏。 发射结和集电结均为反偏。