晶体管及其基本放大电路-4
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晶体管放大电路及组成原理
VCC
ui
RB
C1
RC C2
T
RL uo
VCC
RB
RC
IB
IC
UBE
T UCE
2.3 放大电路的静态分析
2.3.2 估算法在放大电路静态分析中的应用
由输入回路方程
RB
VCC=IBRB+UBE
得
IBQ
VCC
UBEQ RB
VCC
RC IC
IB
UBE
T UCE
式中，|UBEQ |凡硅管可取为0.7 V、锗管0.3 V。
VCC
RC
RB
C2
ui
C1Leabharlann B CT uCE RLuo
uB E
式中 VCC UCEQ ICQ RL
2.4 放大电路的动态分析
iC
VCC / RC M a
直流负载线
ICQ
交流负载线
式 uCE VCC iC RL
O
VCC UCEQ ICQ RL
1 / RL 1 / RC
Qo
b b P
直流负载线与晶体管输出特性曲 线的交点，即为放大电路的输出 回路的静态工作点Qo。
VCC
RB
RC
IB
IC
UBE
T UCE
iC
VCC / RC
M
ICQ
输出 特性 O 曲线
直流负载线
Qo
N
U CEQ
IBQ
uCE
VCC
2.3 放大电路的静态分析
【例】 放大电路如图所示，已
知 VCC=12V ， RB=360kW ，
根据输入信号的频率， 将电抗极小的大电容、 小电感短路， 电抗极大的小电容、 大电感开路， 而电抗不容忽略的电容、 电感保留， 且直流电源对地短路(因其内阻极小)， 便得交流 通路。
晶体三极管及其基本放大电路
22
2.4、三极管的主要参数
• 1、电流放大系数 • i)共射极电流放大系数
直流电流放大系数 IC
IB
交流电流放大系 数 Vic
Vib
h（ fe 高频）
一般工作电流不十分大的情况下,可认为
Ma Liming
Electronic Technique
23
ii)共基极电流放大系数
共基极直流电流放大系数
3
6
9
IB=0 12 vCE(V)
区时, 有:VB>VC Rb
+
－
UBB
Ma Liming
+ 对于PNP型三极管,工作在饱和区 UCC 时, 有:VB<VC<VE
－
Electronic Technique
13
例:如图，已知三极管工作在放大状态, 求:1).是NPN结构还是PNP结构?
Ma Liming
Electronic Technique
20
方法二：用万用表的 hFE档检测 值
1. 拨到 hFE挡。
2.将被测晶体管的三个引脚分别插入相应的插孔 中（TO-3封装的大功率管，可将其3个电极接 出3根引线，再插入插孔），三个引脚反过来 再插一次，读数大的为正确的引脚。
3.从表头或显示屏读出该管的电流放大系数。
N
b
c PV
Rb
eN
+
－
UBB
Ma Liming
+
UCC 对于PNP型三极管,工作在放大区 － 时, 有:VC<VB<VE
Electronic Technique
10
iC(mA ) 4 3
2 1
04-实验四-晶体管共射放大电路设计、仿真与测试(I)
（1）电路结构及晶体管选择 选用9013，β按160计算。
（2）静态工作点设置：RE、R1、R2
被测信号幅度较小，考虑噪声系数、取
IC=1mA。
取VB =1/4VCC =3V，得
RE
VB VBE IC
2.3k
第16页，共24页。
当IR1 >> IB 时，VBB≈VB=3V，由VBB式可得
集电极总电阻 发射极总电阻
RC' RE'
RC RL re RE1
（5）电容值确定（ fL ）
第13页，共24页。
1 1 34 4、 电路设计的一些原则和经验公式
IE
VBB RE
VBE
RBB
1
（1）小信号放大或前置放大器设计时需要考虑晶体管噪声系数。
通常，高频小信号晶体管工作电流为0.5mA~2mA时噪声最 一般取1mA左右。
一、共射放大电路分析与设计
1、电路分析计算
分立电路普遍采用、 带射 极电流负反馈、 阻容耦合 共射放大电路
R1、R2：提供静态工作点所需基极电压。
R1：RP用来调节静态工作点，RA起保护作用，避免RP调至0时 过大、损坏晶体管。
基极电流
第5页，共24页。
RC 直流负载电阻
RL 交流负载电阻
C1、C2 耦合电容
R2=15 kΩ，则R1=45 kΩ
Ri R1 R2 1 re RE1
按IR1>>IB，取IR1=10IB=0.1mA，则
R1
V，CC 因 V此BR2=9300kkΩ I R1
综合考虑，R2可取标称值20kΩ，R1 可取为60kΩ。
为 使 工 作 点 容 易 调 整 ， R1 可 由 36 kΩ固定电阻和50 kΩ电位器串联构成。
（2）静态工作点设置：RE、R1、R2
被测信号幅度较小，考虑噪声系数、取
IC=1mA。
取VB =1/4VCC =3V，得
RE
VB VBE IC
2.3k
第16页，共24页。
当IR1 >> IB 时，VBB≈VB=3V，由VBB式可得
集电极总电阻 发射极总电阻
RC' RE'
RC RL re RE1
（5）电容值确定（ fL ）
第13页，共24页。
1 1 34 4、 电路设计的一些原则和经验公式
IE
VBB RE
VBE
RBB
1
（1）小信号放大或前置放大器设计时需要考虑晶体管噪声系数。
通常，高频小信号晶体管工作电流为0.5mA~2mA时噪声最 一般取1mA左右。
一、共射放大电路分析与设计
1、电路分析计算
分立电路普遍采用、 带射 极电流负反馈、 阻容耦合 共射放大电路
R1、R2：提供静态工作点所需基极电压。
R1：RP用来调节静态工作点，RA起保护作用，避免RP调至0时 过大、损坏晶体管。
基极电流
第5页，共24页。
RC 直流负载电阻
RL 交流负载电阻
C1、C2 耦合电容
R2=15 kΩ，则R1=45 kΩ
Ri R1 R2 1 re RE1
按IR1>>IB，取IR1=10IB=0.1mA，则
R1
V，CC 因 V此BR2=9300kkΩ I R1
综合考虑，R2可取标称值20kΩ，R1 可取为60kΩ。
为 使 工 作 点 容 易 调 整 ， R1 可 由 36 kΩ固定电阻和50 kΩ电位器串联构成。
双极型晶体三极管及其基本放大电路
3、三极管放大电路共有三种基本接法：共射、共集和共基电路。 其中共射电路能放大电压和电流，输入与输出反相，应用广 泛。共集电路无电压放大能力，能放大电流，因为其输入电 阻大，输出电阻小，多用作输入级，输出级及缓冲级。共基 电路能放大电压，无电流放大能力，且其输入电阻小，输出 电阻大，一般只用作高频放大。
4、多级放大电路的耦合方式有阻容耦合、变压器耦合、直接耦 合等类型。前级输出即为后级的输入，前级的输出电阻是后 级的信号源内阻，后级的输入电阻是前级的负载电阻。放大 电路的总增益为各级放大倍数的乘积；输入电阻是第一级电 路的输入电阻，输出电阻是最后一级电路的输出电阻。
5、复合管放大电路的分析可以等效成单管放大电路的分析。
模拟电子技术
ห้องสมุดไป่ตู้
双极型晶体三极管及其基本放大电路
晶体管的结构、原理及特性曲线→放大电路的分析方法→由 晶体管构成的三种基本放大电路→多级放大电路和复合管的 分析→放大电路的频率响应。 1、晶体管按照结构分成和两种，按材料分成硅管和锗管，由 于硅管的温度特性较好，所以硅管应用广泛。 晶体管有三种工作状态：
多级放大电路的级数越多，通频带越窄。
模拟电子技术
由于电路中的电抗元件对不同频率的输入信号呈现的电抗值 不同，电路的电压放大倍数是信号频率的函数，即频率响应。 频率响应分为幅频特性和相频特性，可以用波特图表示。
6、单级放大电路的频率响应：在中频段基本与频率无关；在低 频段，电压放大倍数随频率的降低而减小，输出电压与输入 电压之间的相移也发生变化；在高频段，电压放大倍数随频 率的升高而减小，相移也发生变化。
2、放大电路的分析方法有图解法和微变等效模型法两种。图解 法主要用来分析失真和静态工作点，工程计算中主要使用微 变等效模型法。 晶体管的模型有两种，低频为h参数等效模型，高频为混合π 模型。 分析放大电路的步骤为先直流，后交流。即先用直流通路计 算静态工作点，后画出交流通路，用低频小信号模型计算电 压放大倍数、输入电阻和输出电阻等交流参数。 由于静态工作点影响电路的性能，故实用放大电路都要有静 态工作点稳定的措施。
4、多级放大电路的耦合方式有阻容耦合、变压器耦合、直接耦 合等类型。前级输出即为后级的输入，前级的输出电阻是后 级的信号源内阻，后级的输入电阻是前级的负载电阻。放大 电路的总增益为各级放大倍数的乘积；输入电阻是第一级电 路的输入电阻，输出电阻是最后一级电路的输出电阻。
5、复合管放大电路的分析可以等效成单管放大电路的分析。
模拟电子技术
ห้องสมุดไป่ตู้
双极型晶体三极管及其基本放大电路
晶体管的结构、原理及特性曲线→放大电路的分析方法→由 晶体管构成的三种基本放大电路→多级放大电路和复合管的 分析→放大电路的频率响应。 1、晶体管按照结构分成和两种，按材料分成硅管和锗管，由 于硅管的温度特性较好，所以硅管应用广泛。 晶体管有三种工作状态：
多级放大电路的级数越多，通频带越窄。
模拟电子技术
由于电路中的电抗元件对不同频率的输入信号呈现的电抗值 不同，电路的电压放大倍数是信号频率的函数，即频率响应。 频率响应分为幅频特性和相频特性，可以用波特图表示。
6、单级放大电路的频率响应：在中频段基本与频率无关；在低 频段，电压放大倍数随频率的降低而减小，输出电压与输入 电压之间的相移也发生变化；在高频段，电压放大倍数随频 率的升高而减小，相移也发生变化。
2、放大电路的分析方法有图解法和微变等效模型法两种。图解 法主要用来分析失真和静态工作点，工程计算中主要使用微 变等效模型法。 晶体管的模型有两种，低频为h参数等效模型，高频为混合π 模型。 分析放大电路的步骤为先直流，后交流。即先用直流通路计 算静态工作点，后画出交流通路，用低频小信号模型计算电 压放大倍数、输入电阻和输出电阻等交流参数。 由于静态工作点影响电路的性能，故实用放大电路都要有静 态工作点稳定的措施。
晶体管及其基本放大电路
N(发射区) 发射结
E
BJT示意图
BJT结构特点
• 发射区的掺杂浓度最高 ( N+ )；
• 集电区掺杂浓度低于发射区，且面积大；
• 基区很薄，一般在几个微米至几十个微米，且掺杂浓 度最低。
BJT三个区的作用：
CB E
发射区：发射载流子
集电区：收集载流子 基区：传送和控制载流子
P N+ N-Si
7.1.1 BJT的结构简介
基区：传送和控制载流子
（以NPN为例）
IE=IB+ IC IC= INC+ ICBO
动画示意
放大状态下BJT中载流子的传输过程
动画演示
7.1.2 放大状态下BJT的工作原理
三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，通
过载流子传输体现出来的。
外部条件：发射结正偏，集电结反偏。
以NPN管为例 发射结正偏 VBE≈ 0.7V； 晶体管发射结导通。
共发射极接法，发射极作为公共电极，用CE表示 ；
共基极接法，基极作为公共电极，用CB表示 ;
共集电极接法，集电极作为公共电极，用CC表示。
7.1.3 BJT的特性曲线
输入特性曲线 BJT的特性曲线
输出特性曲线
输入回路
RB VBB
IB
+ VBE
-
IC +
VCE IE
RC VCC
输出回路
试验电路
晶体管特性图示仪
P N
E
VCE IB 0V 1V 10V
VBE 0
随着VCE电压的增大, 基区IB的电流通道变窄, IB 减小。要 获得同样大的 IB , 必需增大VBE 。表现出曲线右移。
当VCE ≥1V时，特性曲线右移的距离很小。通常将VCE=1V
E
BJT示意图
BJT结构特点
• 发射区的掺杂浓度最高 ( N+ )；
• 集电区掺杂浓度低于发射区，且面积大；
• 基区很薄，一般在几个微米至几十个微米，且掺杂浓 度最低。
BJT三个区的作用：
CB E
发射区：发射载流子
集电区：收集载流子 基区：传送和控制载流子
P N+ N-Si
7.1.1 BJT的结构简介
基区：传送和控制载流子
（以NPN为例）
IE=IB+ IC IC= INC+ ICBO
动画示意
放大状态下BJT中载流子的传输过程
动画演示
7.1.2 放大状态下BJT的工作原理
三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，通
过载流子传输体现出来的。
外部条件：发射结正偏，集电结反偏。
以NPN管为例 发射结正偏 VBE≈ 0.7V； 晶体管发射结导通。
共发射极接法，发射极作为公共电极，用CE表示 ；
共基极接法，基极作为公共电极，用CB表示 ;
共集电极接法，集电极作为公共电极，用CC表示。
7.1.3 BJT的特性曲线
输入特性曲线 BJT的特性曲线
输出特性曲线
输入回路
RB VBB
IB
+ VBE
-
IC +
VCE IE
RC VCC
输出回路
试验电路
晶体管特性图示仪
P N
E
VCE IB 0V 1V 10V
VBE 0
随着VCE电压的增大, 基区IB的电流通道变窄, IB 减小。要 获得同样大的 IB , 必需增大VBE 。表现出曲线右移。
当VCE ≥1V时，特性曲线右移的距离很小。通常将VCE=1V
第7讲 晶体三极管及基本放大电路(4)改-PPT精选文档
R R ∥ R ∥ [ r ( 1 ) R ] i b1 b2 be e
利?弊?
R L' r be ( 1 ) R e
' R 若 ( 1 ) R r ，则 A L e be u R e
4.4.1 射 极偏置电 路
5） 动态分析（续） ③输入电阻
放大电路的输入电阻不包含信号源的内阻
4.4.1 射 极偏置电 路
5） 动态分析（续）
④输出电阻
求输出电阻的等效电路
•网络内独立源置零 •负载开路 •输出端口加测试电压
rce对分析过程影响很大，此处不能忽略
对回路1和2列KVL方程
I ( r R ) ( I I ) R 0 b be s b c e
本次课教学要求
• • • • 1、掌握射极偏置放大电路的原理及分析方法； 2、掌握基本共集放大电路的原理及分析方法； 3、掌握基本共基放大电路的原理及分析方法； 4、掌握三种基本放大电路各自的特点，在实际 应用中根据设计要求合理选择。
第4章 半导体三极管及放大电路基础
4.1 半导体三极管（BJT）
温度对Q点的影响动画
2、静态工作点稳定的典型电路 ---射极偏置电路(基极分压 式射极偏置电路）
1） 电路组成
直流通路？
Ce为旁路电容，在交流 通路中可视为短路
2、射极偏置电路（续）
2） 稳定工作点原理（演示）
3、射极偏置电路（续）
2） 稳定工作点原理（续）
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。
稳定原理：
T IC IE UE、UB不变 UBE IB
电子技术基础： 晶体管放大电路
二、性能分析 1、静态 2、动态
输入电压为零时， 电路输出电压会偏离 初始值，随时间作缓慢、
无规则地变动。
Vcc
三、电路特点
ui
uo
6.4 功率放大电路
6.4.1 功率放大电路的基本特点
一、输出功率足够大
输出足够大的信号电压、足够大的信号电流。
二、转换效率尽可能高
效率：交流输出功率与电源提供的直流功率之比。
6.2.4 稳定静态工作点的放大电路
1.温度对静态工作点的影响 T↑→ICBO↑,温度每升高10oC, ICBO↑一倍 T↑→UBE↓,温度每升高1oC, UBE↓2.5mv T↑→β↑,温度每升高1oC,β↑ 0.5%—1%
100℃ 27℃
0℃
温度扫描分析
6.2.4 稳定静态工作点的放大电路
2. 典型的稳定静态工作点电路 一、电路构成
三、非线性失真尽可能小
工作在大信号状态，难免带来非线性失真。
四、重视功率管的散热和保护
功率放大电路的分类 分类：
1、甲类状态：晶体管在整个信号周期内导通。
2、乙类状态：晶体管只在信号半个周期内导通。 3、甲乙类状态：晶体管导通时间略大于半个周期。
6.4.2 互补对称功率放大电路
1.互补对称乙类功放电路(OCL电路)
(1 )RL rbe (1 )RL
RL = Re // RL
输入电阻Ri
Ri
Ui Ii
Rb
// [rbe
(1 )RL ]
输出电阻Ro
Ro
Uo Io
Re
// (rbe
RS // Rb )
1
特点：Au略小于1；Uo与Ui同相；Ri大，Ro小; 有电流、功率放大作用。
输入电压为零时， 电路输出电压会偏离 初始值，随时间作缓慢、
无规则地变动。
Vcc
三、电路特点
ui
uo
6.4 功率放大电路
6.4.1 功率放大电路的基本特点
一、输出功率足够大
输出足够大的信号电压、足够大的信号电流。
二、转换效率尽可能高
效率：交流输出功率与电源提供的直流功率之比。
6.2.4 稳定静态工作点的放大电路
1.温度对静态工作点的影响 T↑→ICBO↑,温度每升高10oC, ICBO↑一倍 T↑→UBE↓,温度每升高1oC, UBE↓2.5mv T↑→β↑,温度每升高1oC,β↑ 0.5%—1%
100℃ 27℃
0℃
温度扫描分析
6.2.4 稳定静态工作点的放大电路
2. 典型的稳定静态工作点电路 一、电路构成
三、非线性失真尽可能小
工作在大信号状态，难免带来非线性失真。
四、重视功率管的散热和保护
功率放大电路的分类 分类：
1、甲类状态：晶体管在整个信号周期内导通。
2、乙类状态：晶体管只在信号半个周期内导通。 3、甲乙类状态：晶体管导通时间略大于半个周期。
6.4.2 互补对称功率放大电路
1.互补对称乙类功放电路(OCL电路)
(1 )RL rbe (1 )RL
RL = Re // RL
输入电阻Ri
Ri
Ui Ii
Rb
// [rbe
(1 )RL ]
输出电阻Ro
Ro
Uo Io
Re
// (rbe
RS // Rb )
1
特点：Au略小于1；Uo与Ui同相；Ri大，Ro小; 有电流、功率放大作用。
《模拟电子技术基础》第3章 双极型晶体管及其基本放大电路
3.2 双极型晶体管
3.2.4 晶体管的共射特性曲线
2.输出特性曲线—— iC=f(uCE) IB=const
以IB为参变量的一族特性曲线
(1)当UCE=0V时，因集电极无收集
作用，IC=0；
(2)随着uCE 的增大，集电区收集电
子的能力逐渐增强，iC 随着uCE 增加而
增加；
(3)当uCE 增加到使集电结反偏电压
电压，集电结应加反向偏置电压。
3.2 双极型晶体管
3.2.3 晶体管的电流放大作用
1. 晶体管内部载流子的传输
如何保证注入的载流
子尽可能地到达集电区？
P
N
IE=IEN + IEP
IEN >> IEP
IC= ICN +ICBO
ICN= IEN – IBN
IEN>> IBN
ICN>>IBN
N
IEP
IE
3. 晶体管的电流放大系数
(1) 共基极直流电流放大系数
通常把被集电区收集的电子所形成的电流ICN 与发射极电流
IE之比称为共基电极直流电流放大系数。
ത
I CN
IE
由于IE=IEP+IEN=IEP+ICN+IBN，且ICN>> IBN，ICN>>IEP。通常ത
的值小于1，但≈1，一般
ത
为0.9-0.99。
ത
3.2 双极型晶体管
3.2.3 晶体管的电流放大作用
3. 晶体管的电流放大系数
(2) 共射极直流电流放大系数
I C I CN I CBO I E I CBO ( I C I B ) I CBO
晶体三极管及其基本放大电路
共基极交流电流放大系数
ic ie
一般可认为
h fe h fe 1
24
Ma Liming
1
Electronic Technique
2、极间反向电流 ICBO为发射极开路时,集电极和基极之间的反向 饱和电流,室温下小功率硅管的ICBO小于1μA，锗管 约为几微安到几十微安。
26
2.5、放大电路基础
2.5.1、放大电路的组成 信 号 源 放大电路
负 载
直流电源 放大电路电路结构示意图 信号输入 第一级 第二级 多级放大电路
Ma Liming Electronic Technique 27
第三级
信号输出
2.5.2、放大的概念
电子学中放大的目的是将微弱的变化信号放 大成较大的信号。即用能量较小的输入信号控制 另一个能源，从而使输出端的负载上得到能量较
20A IB=0 12 vCE(V)
b Rb + － UBB
Ma Liming
c V e
+ UCC －
对于PNP型三极管,工作在饱和区 时, 有:VB<VC<VE
Electronic Technique 13
例:如图，已知三极管工作在放大状态, 求:1).是NPN结构还是PNP结构? 2).是Si还是Ge材料? 3).X ,Y ,Z分别对应 什么电极？
方法三：从外观上 半球型的三极管管脚识别方法：平面对着自己，
引脚朝下，从左至右依次是E、B 、C。
常用的三极管9011～9018系列为高频小功率 管，除9012和9015为PNP型管外，其余均为NPN
型管。
Ma Liming
Electronic Technique
晶体管放大器的三种基本接法
Re Re // RL
结论：电压放大倍数恒小于 1，而接近 1，且输出电
压与输入电压同相，又称射极跟随器。
4
五、输入电阻
U i Ibrbe IeRe
Ii b Ib
RS
U S
+
~
+
U i
_
e Ie Io
rbe
+
Ib
U O Re
Ic _
图2.5.2交流等效c电路
Ri
U i Ii
rbe
(1 )Re
Io
IIbe
Ie 所以
(1
RS
U S
)
+
~
+
rbe
+
U i
Ib
U O
_
Ic _
图2.5.2交流等效c电路
Re
四、电压放大倍数 Uo IeRe (1 )Ib Re
A u
U U
o
r
(1 )R e
(1 )R
i
be
e
U i Ibrbe IeRe Ibrbe (1 )Ib Re
rbe
1
Ro
频率 响应
中
小
大
(几十千欧~几百千 (几欧 ~ 几十欧) (几百千欧 ~几兆
欧)
rbe Rs
1
(1 欧) )rce
rce
差
较好
好
14
例 如图属于何种组态？其输出电压的波形是否正确？若有 错，请改正。
R1
Re
解 共集电极组态 ui +
ui
R3
不正确。 R2
uo uo
共集电极电路特点：
晶体管放大电路
2、晶体管放大电路原理2.1 晶体管和FET 的工作原理2.1.1晶体管和FET 的放大工作的理解晶体管和FET 的放大作用：晶体管或FET 的输入信号通过器件而出来，晶体管或FET 吸收此时输入信号的振幅信息，由电源重新产生输出信号，由于该输出信号比输入信号大，可以看成将输入信号放大而成为输出信号。
这就是放大的原理。
2.1.2晶体管和FET 的工作原理1、双极型晶体管的工作原理晶体管内部工作原理：对流过基极与发射极之间的电流进行不断地监视，并控制集电极-发射极间电流源使基极-发射极间电流的β倍的电流流在集电极与发射极之间。
就是说，晶体管是用基极电流来控制集电极-发射极电流的器件。
电源电源输入输出输出（a ）双极型晶体管(以NPN 型为例) （b ）FET （以N 型JFET 为例）A被基极电流控制的电流源检测基极电流的电流计集电极（输出端）基极（输入端）发射极（公共端）双极型晶体管的内部原理2、FET 的工作原理FET 内部工作原理：对加在栅极与源极之间的电压进行不断地监视，并控制漏极-源极间电流源使栅极-源极间电压的g m 倍的电流流在漏极与源极之间。
就是说，FET 是用栅极电压来控制漏极-源极电流的器件。
2.1.3分立元件放大电路的组成原理放大电路的组成原理（应具备的条件）1放大器件工作在放大区（三极管的发射结正向偏置，集电结反向偏置；结型FET 与耗尽型MOSFET 可采用自偏压方式或分压式偏置或混合偏置方式，增强型MOSFET 则一定要采用分压式偏置或混合偏置 方式）即要保证合适的直流偏置； （2）：输入信号能输送至放大器件的输入端； （3）：有信号电压输出。
判断放大电路是否具有放大作用，就是根据这几点，它们必须同时具备。
2.1.4晶体管放大电路的直流工作状态分析（以晶体管电路为例）直流通路：在没有信号输入时，估算晶体管的各极直流电流和极间直流电压，将放大电路中的电容视为开路，电感视为短路即得。
晶体三极管及其基本放大电路解读PPT教案
Q IBQ
UBEQ
输 入 回 路 负 载线 ICQ
负载线
Q IBQ
UCEQ
第31页/共79页
2. 电压放大倍数的分析
uBE VBB uI iBRb 斜率不变
iC
IB IBQ iB
uI
uCE
给定uI
iB
iC
uCE (uO )
Au
uO uI
uO与uI反相，Au符号为“－”。
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§4.2 放大电路的组成原 则
一、基本共射放大电路的工作原理 二、如何组成放大电路
第12页/共79页
一、基本共射放大电路的工 作原理
1. 电路的组成及各元件的作用
VBB、Rb：使UBE＞ Uon，且有 合适的IB。 VCC：使UCE≥UBE，同时作为 负载的能源。
Rc：将ΔiC转换成ΔuCE(uO) 。
因发射区多子浓度高使大量电子从发 射区扩散到基区
扩散运动形成发射极电流IE，复合运动形成基极 电流IB，漂移运动形成集电极电流IC。
第3页/共79页
电流分配：
IE＝IB＋IC
IE－扩散运动形成的电流
IB－复合运动形成的电流 IC－漂移运动形成的电流
直流电流 放大系数
穿透电流
IC
IB
iC
iB
ICEO (1 )ICBO
为什么基极开路集电极回 路会有穿透电流？
交流电流放大系 数
集电结反向电流
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三、晶体管的共射输入特性和输
1. 输入特性
出特性
iB f (uBE ) UCE
为什么像PN结的伏安特性？ 为什么UCE增大曲线右移？ 为什么UCE增大到一定值曲线 右移就不明显了？
第3章 场效晶体管及场效晶体管放大电路
3.3 场效晶体管的比较
场效晶体 管的分类
FET 场效晶体管
JFБайду номын сангаасT 结型
MOSFET (IGFET) 绝缘栅型
N沟道 P沟道 增强型
（耗尽型）
N沟道 P沟道
耗尽型
N沟道 P沟道
3.3 各种场效晶体管的比较
N
沟
道
绝增
缘 栅
强 型
场P
效沟
应道 管增
强
型
N 沟 道 耗
绝尽 缘型
栅
场P 效沟 应道 管耗
UDS
UGS
iD
++++ + +++
电沟M道O，SF在EUT是DS的利作用用栅下源形电成压i的D.
----
大 电小荷当，的UG来 多S>改少U变，GS(半从th)导而时体控, 沟表制道面漏加感极厚生电， 沟流道的电大阻小减。少，在相同UDS的作 用下，iD将进一步增加。
反型层
开始时无导电沟道，当在UGSUGS(th)时才形成沟 道,这种类型的管子称为增强型MOS管
iD(mA)
漏极饱和电流，用IDSS表示。
当UGS＞0时,将使iD进一步增加。
当UGS＜0时，随着UGS的减小漏
极电流逐渐减小，直至iD=0，对应
iD=0的UGS称为夹断电压，用符号
UP表示。
UP
UGS(V)
N沟道耗尽型MOS管可工作在UGS0或UGS>0
N沟道增强型MOS管只能工作在UGS>0
3. N沟道耗尽型MOS场效应管特性曲线
)2
(
UGS（off）
uGS
0)
双极型晶体管及其放大电路
IEP << IEN ，可忽略不计。因此，发射极电流IE≈IEN， 其方向与电子注入方向相反。
第2章 双极型晶体管及其放大电路
二、电子在基区中边扩散边复合
，成为基区中的非平衡少子，它在e结 处浓度最大，而在c结处浓度最小(因c结反偏，电子浓 度近似为零)。因此，在基区中形成了非平衡电子的浓 度差。在该浓度差作用下，注入基区的电子将继续向c 结扩散。在扩散过程中，非平衡电子会与基区中的空 穴相遇，使部分电子因复合而失去。但由于基区很薄 且空穴浓度又低，所以被复合的电子数极少，而绝大 部分电子都能扩散到c结边沿。基区中与电子复合的空 穴由基极电源提供，形成基区复合电流IBN，它是基极 电流IB的主要部分。
(2―4)
称为穿透电流。因ICBO很小，在忽略其影响时，则有
IC IB IE (1 )IB
(2―5a) (2―5b)
式(2―5)是今后电路分析中常用的关系式。
第2章 双极型晶体管及其放大电路
为了反映扩散到集电区的电流ICN与射极注入电流
IEN的比例关系，定义共基极直流电流放大系数 为
第2章 双极型晶体管及其放大电路
为了反映扩散到集电区的电流ICN与基区复合电流 IBN之间的比例关系，定义共发射极直流电流放大系数
为
ICN IC ICBO
I BN I B ICBO
(2―2)
其含义是：基区每复合一个电子，则有
个电子扩散到集电区去。 之间。
值一般在20~200
确定了 值之后，由式(2―1)、(2―2)可得
IC IB (1 )ICBO IB ICEO (2―3) IE (1 )IB (1 )ICBO (1 )IB ICEO
第2章 双极型晶体管及其放大电路
二、电子在基区中边扩散边复合
，成为基区中的非平衡少子，它在e结 处浓度最大，而在c结处浓度最小(因c结反偏，电子浓 度近似为零)。因此，在基区中形成了非平衡电子的浓 度差。在该浓度差作用下，注入基区的电子将继续向c 结扩散。在扩散过程中，非平衡电子会与基区中的空 穴相遇，使部分电子因复合而失去。但由于基区很薄 且空穴浓度又低，所以被复合的电子数极少，而绝大 部分电子都能扩散到c结边沿。基区中与电子复合的空 穴由基极电源提供，形成基区复合电流IBN，它是基极 电流IB的主要部分。
(2―4)
称为穿透电流。因ICBO很小，在忽略其影响时，则有
IC IB IE (1 )IB
(2―5a) (2―5b)
式(2―5)是今后电路分析中常用的关系式。
第2章 双极型晶体管及其放大电路
为了反映扩散到集电区的电流ICN与射极注入电流
IEN的比例关系，定义共基极直流电流放大系数 为
第2章 双极型晶体管及其放大电路
为了反映扩散到集电区的电流ICN与基区复合电流 IBN之间的比例关系，定义共发射极直流电流放大系数
为
ICN IC ICBO
I BN I B ICBO
(2―2)
其含义是：基区每复合一个电子，则有
个电子扩散到集电区去。 之间。
值一般在20~200
确定了 值之后，由式(2―1)、(2―2)可得
IC IB (1 )ICBO IB ICEO (2―3) IE (1 )IB (1 )ICBO (1 )IB ICEO
晶体管放大电路
U CEQ VCC I CQ Rc
列晶体管输入、输出回路方程，将UBEQ作为已知
条件，令ICQ＝βIBQ，可估算出静态工作点。
15
阻容耦合共射放大电路的直流通路和交流通路
直流通路
I
＝VCC－U
BQ
Rb
BEQ
I CQ I BQ
U CEQ VCC I CQ Rc
当VCC>>UBEQ时，
I BQ
Re起直流负反馈作用，其值越大，反馈越强，Q点越稳定。
32
3. Q 点分析
分压式电流负反馈工作点稳定电路
VBB IBQ Rb U BEQ IEQ Re
VBB
Rb1 Rb1 Rb2
VCC
Rb Rb1 ∥ Rb2
U BQ
Rb1 Rb1 Rb2
VCC
I EQ
U BQ
U BEQ Re
判断方法： Rb1 ∥ Rb2 (1 )Re ?
以N沟道为例
单极型管∶噪声小、抗辐射能力强、低电压工作
场效应管有三个极：源极（s）、栅极（g）、漏极（d），对应于晶体
管的e、b、c；有三个工作区域：截止区、恒流区、可变电阻区，对应于
晶体管的截止区、放大区、饱和区
1. 结型场效应管
结构示意图
3. 通频带
衡量放大电路对不同频率信号的适应能力
由于电容、电感及放大管PN结的电容效应，使放大电路在信号频率较低
和较高时电压放大倍数数值下降，并产生相移。
下限频率
f bw f H f L
上限频率
4. 最大不失真输出电压Uom：交流有效值 5. 最大输出功率Pom和效率η：功率放大电路的参数
6
§2 基本共射放大电路的工作原理
第三章 双极型晶体管及其放大电路
集电极开路时，发射极-基极之间允许施加的最高反向电压， 一般为几十伏，有的甚至小于1伏。 ③集电极-发射极反向击穿电压U (BR)CEO
基极开路时，集电极-发射极之间允许施加的最高反向电压，
其值比U (BR)CBO要小一些。
由晶体管的三个极限参数 I CM、PCM 和 U (BR)CEO，可以画出管子 的安全工作区，如图3-8所示。使用中，不允许将工作点设在安 全工作区外。
图 3-7
15
（2）晶体管的极限参数
1) 集电极最大允许电流 I CM
在使用三极管时，I
C
超过
I
时并不一定会使三极管损坏，
CM
但值将逐渐降低。
2) 集电极最大允许功耗 PCM 其大小主要决定于允许的集电结结温。锗管最高允许结温
为 700 C ，硅管可达1500 C ，超过这个值，管子的性能变坏，甚至 烧毁管子。
•
三极管电流放大的实验电路
IB(mA) IC(mA) IE(mA)
0
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
IB
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
IC
<0.001
0.70
1.50
2.30
第3章
双极型晶体管及其放大电路
3.1 双极型晶体管 3.2 基本放大电路的工作原理及其组成 3.3 静态工作点稳定及分压式射极偏置电路 3.4 共发射极电路 3.5 共集电极极放大电路和共基极极放大电路 3.6 多级放大电路 3.7 放大电路的频率响应和阶跃响应 3.8 电流源电路 3.9 应用电路介绍
基极开路时，集电极-发射极之间允许施加的最高反向电压，
其值比U (BR)CBO要小一些。
由晶体管的三个极限参数 I CM、PCM 和 U (BR)CEO，可以画出管子 的安全工作区，如图3-8所示。使用中，不允许将工作点设在安 全工作区外。
图 3-7
15
（2）晶体管的极限参数
1) 集电极最大允许电流 I CM
在使用三极管时，I
C
超过
I
时并不一定会使三极管损坏，
CM
但值将逐渐降低。
2) 集电极最大允许功耗 PCM 其大小主要决定于允许的集电结结温。锗管最高允许结温
为 700 C ，硅管可达1500 C ，超过这个值，管子的性能变坏，甚至 烧毁管子。
•
三极管电流放大的实验电路
IB(mA) IC(mA) IE(mA)
0
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
IB
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
IC
<0.001
0.70
1.50
2.30
第3章
双极型晶体管及其放大电路
3.1 双极型晶体管 3.2 基本放大电路的工作原理及其组成 3.3 静态工作点稳定及分压式射极偏置电路 3.4 共发射极电路 3.5 共集电极极放大电路和共基极极放大电路 3.6 多级放大电路 3.7 放大电路的频率响应和阶跃响应 3.8 电流源电路 3.9 应用电路介绍
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两个电极的电流如下图所示。
(1) 求另一个电极的电流，并在图中标
出实际方向。
(2) 标出e、b、c极，并判断出该管是
NPN管还是PNP管。
(3) 值
若ICBO均为零，试求
α
及
β的
0.1mA
5.1mA
bce
0.1mA
5.1mA 5.0mA
模 拟电子技术
【例2-3】 晶体管VT的特性曲线如下图所示。在如下右图
所示电路中，当开关S接在A、B、C三个触点时，判断晶 体管VT的工作状态，确定UCE的值。
模 拟电子技术
【解2.3】由图可以计算
β I C I C2 I C1 (3 2)mA 50 β β I B I B2 I B1 (60 40)A
β 50 0.98 1 β 51
模 拟电子技术
IC2
c+
B
Sb
+ IB2
VT e UCE
UBE
-
-
+VCC +6V
RC 1.5kW
IC=0 c+
Sb IB=0 +
VT
C
UBE e UCE
-
-
+
-
(c) S接触点B
例2-3题解
(d) S接触点C
模 拟电子技术
晶体管工作于饱和区，硅管UCE=UCES≈0.3V 或者假定晶体管处于放大状态,从而计算出IC,UCE,再 进行判断.
【例2-1】 测得放大电路中工作在放大状态中的两只
晶体管的直流电位如下图所示。在圆圈中画出管子，
并分别说明它们是硅管还是锗管。
12V
12V
11.7V
3.7V
VT1
VT2
0V
【解】
12V e
b 11.7V
VT1
c 0V
PNP型锗管
3V
12V c
b 3.7V
VT2
e 3V
NPN型硅管
模 拟电子技术
【例2-2】 测得工作在放大状态的晶体管
计算临界饱和电流ICS、IBS
I CS
VCC
U CES RC
VCC RC
6 4mA 1.5
I BS
I CS β
4 50
80A
模 拟电子技术
① S接在触点A时
I B1
VCC U BE RB1
6 0.7 200
26.5A
IB1＜IBS
I C1 βI B1 50 26.5A 1.325mA
模 拟电子技术
三、极限参数 iC ICM
ICEO O
安
全 PCM
工
作
区 U(BR)CEO
uCE
1. ICM — 集电极最大允许电流，超过时 值明显降低。
2. PCM — 集电极最大允许功率损耗 PC = iC uCE。
模 拟电子技术
3. U(BR)CEO — 基极开路时 C、E 极间反向击穿电压。 U(BR)CBO — 发射极开路时 C、B 极间反向击穿电压。 U(BR)EBO — 集电极极开路时 E、B 极间反向击穿电压。
U(BR)CBO > U(BR)CEO > U(BR)EBO
模 拟电子技术
iC/mA PCM
ICM
安全
工作区
IB=0μA
0
U(BR)CEO uCE/V
晶体管的安全工作区
4. 频率参数
特征频率fT是当β的模等于1（0dB）时所对应的频率 。
模 拟电子技术
2.1.6 温度对晶体管参数的影响
1. 温度升高，输入特性曲线向左移。
U CE VCC I CRC 6 1.325 1.5 4.01V
UBE=0.7V、UCE=4.01V、UBE＜UCE， 所以晶体管工作于放大状态。
② S接在触点B时
I B2
VCC U BE RB2
6 0.7 20
265A
IB2＞IBS
模 拟电子技术
+VCC +6V
RB2 20kW
RC 1.5kW
3.请自行查阅半导体器件的发展方向和趋势。
4.查找最小功耗的三极管的型号 ，并自主学习器件手 册，列出它的几个主要性能指标。 5.查找最小封装的三极管，列出它的参数。
iB
T2 >T1
O
uBE
温度每升高 1C，UBE (2 2.5) mV。
温度每升高 10C，ICBO 约增大 1 倍。
模 拟电子技术 2. 温度升高，输出特性曲线向上移。
iC T2 > T1
O
iiiBBB=== 000uCE
温度每升高 1C， (0.5 1)%。
输出特性曲线间距增大。
模 拟电子技术
③ S接在触点C
UBE= -1V，发射结反向偏置，晶体管处于截止状态
RC上无电流，所以RC上也没有电压降，故UCE=6V
2.1.8 晶体管的选用原则（同学们自己看书） 1. 手册的使用 2. 选管的原则
模 拟电子技术
深度拓展
1. 有没有四层、五层的半导体器件？有没有六层、七层的 半导体器件？
2.针对上一个问题，如果有，请自行查阅器件的功能。