2010.模电第一章(3)

IC IB
共射直流电流放大系数 一般认为：
ΔiC Δi B
共射交流电流放大系数
1 – 3 - 20
三、晶体管的共射特性曲线 IB mA
IC R
C
A
+ RB
V UBE EB
1 – 3 - 21
+
EC
V UCE -
实验线路
1. 输入特性（UCE为定值时IB 与UBE 的关系曲线）
由于基极电流 IB<<集电极IC； 或 1 ：
IB
IC IE
1 – 3 - 18
IE
**晶体管三个极电流关系：
பைடு நூலகம்
IE IC IB
IC IB
IE (1 ) IB
IB
IC
IE
IC IE （忽略微小量IB）
1 – 3 - 19
IC
IB IE
通常有两种电流放大系数：
1 – 3 - 31
六、例题分析 【例1】判断以下三极管的工作状态。
4V
0.7V 0
0.3V
4V
0.7V 0
0 0
放大
1 – 3 - 32
饱和
截止
【例1.3.1】现已测得某电路中几只晶体管三个 极的直流电位如下，各晶体管开启电压均为 0.5V。试判断各管的工作状态。(P37)
晶体管 基极直流电位U B/V 发射极电位U E/V 集电极直流电位U C/V 工作状态
IC
IC IB
IC IB
IB
β为共射直流电流放大系 数，取值范围在20~200之 间。
红 黄 绿 蓝 白 20-35 30-60 50-110 90-140 120-200
IE
1 – 3 - 17
3、晶体管的三个极电流分配原则及关系
3）根据以上电流关系：
IC
IE IC IB IE (1 ) IB
(1)放大区：发射结正偏，集电结反偏。 电流关系： IC=IB , 且 IC = IB 电压关系： U c U B U E（NPN)
U E U B U C （PNP）U ＞1V CE
(2) 饱和区：发射结正偏，集电结正偏。 电流关系： IB>IC
U 电压关系： B UC U E（NPN) U E UC U B（PNP)
2）扩散到基区的自由 电子与空穴的复合形 成基极电流IB 3）集电结加反向电压， 漂移运动形成集电极电 流IC
1 – 3 - 15
3、晶体管的三个极电流分配原则及关系P31
IC
1）根据电路的节点定律：
IE IC IB
IB
IE
1 – 3 - 16
3、晶体管的三个极电流分配原则及关系
2）根据晶体管内部结构 形成的电流分配原则：
UCES0.3V
(3) 截止区：发射结反偏，集电结反偏。
1 – 3 - 26
UBE< 死区电压， IB=0 ， IC=ICEO 0
**三极管工作状态判断方法（以NPN硅管为例） ①当vBE 1） ②当vBC ＜0.7V时，截止 ≥0.7V时，放大或饱和 ＜0时，放大
>0时，饱和
N P
N
1 – 3 - 27
*电压放大倍数 Auu
电流放大倍数
Uo Au Ui
Io Aii Ai Ii
1 – 3 - 42
电压对电流的放大倍数 Aui
电流对电压的放大倍数 Aiu
Uo Ii Io Ui
1 – 3 - 43
二、输入电阻------体现了放大电路对信号源的影响程 度 (或向信号源索取电流的能力)。 从放大电路输入端看进去的等 Ui 效内阻，定义为输入电压有效值与 Ri Ii 输入电流有效值之比。 Ri越大，Ii 就越小，ui就越接近uS
2.4 放大电路静态工作点的稳定
2.5 晶体管单管放大电路的三种基本接法
2.7 晶体管基本放大电路的派生电路
1 – 3 - 39
2.1 放大的概念和放大电路的主要性能指标
2.1.1 放大的概念—简单说就是以小控大，能量转换 对于电子技术而言：
1、放大是对变化量而言的， 即放大的对象是变化量； 2、放大的本质是能量的控制和转换； 3、放大的前提是信号不失真。
(4)确定为何种类型
1 – 3 - 34
【例3】测得放大电路中晶体管的直流电位如图所示。 在圆圈中画出管子，并分别说明它们是硅管还是锗管。
e c b e
b
b
硅PNP
b
c
硅NPN e
c e
硅NPN c
b
e
e
b
锗PNP
1 – 3 - 35
c
锗PNP
锗NPN
c
【例4】判断各电路中晶体管是否有可能工作在放大状态。
§1.3 双极型晶体管P28 （又称为三极管、晶体管）
1–3 - 9
§1.3 双极型晶体管
一、晶体管的结构和类型
1、晶体管结构：三层半导体、两个PN结、引出三 个极，构成晶体管。
发射区 基区 e 发射极 发射结 b 基极
集电区
c
集电极 集电结
NPN型
发射极箭头的方向 为电流的方向
c P N N P
3 6 9 饱和电压UCES
IC(mA ) 4 3 2 1 穿透电 流ICEO
1 – 3 - 25
此区域中 : IB=0, IC=ICEO, 100A UBE< 死区电压，称为截 80A 止区：发射结、集电结 60A 反向偏置。 40A 20A IB=0 12 UCE(V)
3
6
9
**输出特性三个区域的特点:
如何确定电路的输出电阻RO？
在电路的计算中求Ro有两个方法：
方法一、所有的电源（包括信号源） 置零，保留受控源。然后采用加压 求流法。
Ro
i u
uso ~
1 – 3 - 47
Ro=u/i
方法二：测量。
Us' ~
步骤： 1. 测量开路电压。 UO`=US` 2. 测量接入负载后的输出电压。 3. 计算。 Us' ~
1–3 - 6
空载时：定性分析
已知：UI和UZ
UZ
分析方法： UI＞UZ UI＜UZ
1–3 - 7
UO=UZ UO=UI
5） 稳压管的应用电路:UZ1=10V UZ2=5V
UO1= 10V
UO2= 5V
UO3=-10V
UO4= 0.7V
UO5= 5V
1–3 - 8
UO6= 0.7V
UO7= 5.7V
1 – 3 - 40
2.1.2 放大电路的性能指标
放大电路常以正弦波作为测试信号。 1. 有代表性：任何稳态信号都可分解为若干频率正 弦信号（谐波）的叠加； 2. 实验室容易获得； 3. 容易测量； 4. 幅度、频率容易调节。
放大电路测试示意图
1 – 3 - 41
一、放大倍数 ------衡量放大电路放大能力的指标。 定义为输出量（电压或电流）和输入量（电压或 电流）的比值。
UO2= 0V
UO3= 0.7V
UO4=
5V
UO5= -5V
UO6= -4.3V
1–3 - 4
3、稳压二极管及应用
1）稳压管符号
2） 稳压管的伏安特性曲线
长期工作在反向击穿区
1–3 - 5
3） 稳压管的主要参数: ①稳定电压UZ ②稳压电流IZ
4） 稳压管的稳压条件: ① 必须工作在反向击穿状态； ② 流过稳压管的电流在IZ和IZM之间 。
1–3 - 1
内容回顾
1、二极管的等效电路
①当二极管两端电压可忽略时可将二极管等 效 成一个开关，用开关特性分析。
1–3 - 2
②当二极管两端电压不可忽略时可将二极管等 效成一个开关和一个定值电源，用开关特性及 定值电源的特性分析。
1–3 - 3
2、二极管的应用电路电路UON＝0.7V
UO1= 4.3V
80A
60A
40A 20A IB=0 12 UCE(V)
3
1 – 3 - 23
6
9
IC(mA ) 4 3 2 1
此区域中UCEUBE, 100A 发射结、集电结正偏， 80A IB>IC，UCE0.3V称为 饱和区。 60A
40A 20A IB=0 12 UCE(V)
1 – 3 - 24
Ro Uo '
Ro
RL
Uo
RL Uo Uo ' Ro RL
1 – 3 - 48
Uo ' Ro ( 1) RL Uo
或方法二：测量 开路电压除以短路电流法。
Ro
uso ~
uo 测量开路电压uo = uso
Ro
测量短路电流io = uso / Ro io
uso ~
输出电阻：uo / io = uso / （ uso / Ro ）
1 – 3 - 44
三、输出电阻 ------反应放大电路带负载能力的。 断开负载后，向放大电路输出端看进去的等效内 阻，定义为输出电压有效值与输出电流有效值之比。
Uo Ro Io
1 – 3 - 45
放大电路对其负载而言，相当于 信号源，我们利用戴维南定理得到 其等效电路，这个等效电路的内阻 1 – 就是输出电阻。 3 - 46
IB(A)
80 死区电压： 40 硅管0~0.5V， 锗管0~0.2V。 20 工作压降：
60
硅管UBE0.6~0.7V,
锗管UBE0.2~0.3V。 UBE(V)
0.4 0.8 晶体管的输入特性曲线与二极管的正向 特性曲线基本一致。
1 – 3 - 22
2. 输出特性(IB为定值时IC 与UCE 的关系曲线） IC(mA ) 4 此区域满足 IC=IB称为 3 线性区（放 大区:发射结 2 正偏，集电 结反偏）。 1 IC只与IB有关， 100A IC=IB。
1 – 3 - 13
** 2、 晶体管工作在放
大状态的外部条件：
①发射结正向偏置； ②集电结反向偏置。
IB IC
晶体管的放大作用表现
为：小的基极电流可以
IE
控制大的集电极电流。
共射放大电路
1 – 3 - 14
2、晶体管内部载流子的运动(三个极电流的形成）
1）发射结加正向电压， 扩散运动形成发射极 电流IE
√
1 – 3 - 36
√ × √
×
小结
基本要求：
1、掌握三极管的结构、符号；
2、掌握三极管的状态的判断。
P70 作业：1.9 （1.12选作）
1 – 3 - 37
第2章 基本放大电路
1 – 3 - 38
第2章 基本放大电路的主要内容P74
2.1 放大的概念和放大电路的主要性能指标 2.2 基本共射放大电路的基本工作原理 2.3 放大电路的分析方法(静态、动态)
四、晶体管的主要参数—正确使用、选择晶体 管的主要依据。 （P34) 1、电流放大倍数 — 体现晶体管的放大能力。 = IC/ IB 或 =ΔIC/ ΔIB 2、极限参数—体现晶体管的使用范围。 1）最大集电极耗散功率PCM 当晶体管正常工作时，允许的最大功 耗———是一个确定值。 PCM = ICM UCEM——在晶体管输出特性 曲线上画出过耗曲线确定晶体管的工作范围。
T1
T2
T3
T4
0.7 0 5
放大
1 0.3 0.7
饱和
-1 -1.7 0
放大
0 0 15
截止
1 – 3 - 33
【习题1.9】测得放大电路中六只晶体管的直流电位如 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。P70
解题思路
(1)三极管处于放大状态
(2)确定基极和发射极极 (3)确定三极管为硅管还是锗管
c
b
b
P
e
N
e
PNP型
NPN型
1 – 3 - 12
14
二、 晶体管的电流放大作用P29
放大是对电信号最基本的处理。晶体管是放大电路 的核心元件，它能够控制能量的转换，将输入的任何微 小变化不失真的放大输出，放大的对象是变化量。 1、晶体管具有电流放大作用的内部条件 1）集电区与发射区的半导体类型相同。 但是几何尺寸大小不同，掺杂浓度高低 不同。 2）基极很薄而且掺杂浓度低。 正是因为这些内部结构特点， 使得晶体管工作时载流子遵循一 定的分配原则，具有了电流放大作用。
电流。
3）极间反向击穿电压UCBO 、UCEO
晶体管的某一电极开路时，另外两个电
极间允许加的最高反向电压。
1 – 3 - 30
五、温度对晶体管参数的影响（P36)：
温度升高：
ICBO （集电极---基极反向饱和电流）
增大，导致ICEO （穿透电流）增大；
IB增大，导致IC增大
UBE减小（负温度系数）。
1 – 3 - 49
= Ro
四、通频带 -----通频带用于衡量放大电路对不同频率信 号的放大能力。或指放大电路正常放大信号 时对应电路的频带宽度。
m -----中频放大倍数
fH -----上限截止频率
1 – 3 - 28
PCM = ICM UCEM 晶体 管放 4 大区， 为晶 3 体管 正常 2 工作 区。 1 IC(mA )
晶体管 过耗曲线 100A
晶体管过 80A 耗区，为 晶体管非 60A 工作区。 40A
3
1 – 3 - 29
6
9
20A IB=0 12 UCE(V)
2）最大集电极电流 ICM 在一定条件下，晶体管允许通过的最大