二极管和三极管的入门基础知识 图解

5.3共射极放大电路
共射极放大电路的组成
知 识 分 布 网 络 电阻分类及标识 共射极放大电路
电路的静态分析
电阻分类及标识 电阻分类及标识
电路的动态分析 电阻分类及标识 电阻分类及标识
5.3.1 电路组成
共射极单管放大电路如图5-18所示。为使电路简化，发射结和 集电结共用一个电源，电阻RB将电源引至发射结。为发射结提 供正偏电压。由于三极管的发射极为输入和输出端共用，所以 称为共射极放大电路。电路中各元件的作用见表5-6。
2三极管的型号
按国家标准GB294-74规定，三极管的型号同二极管一样 也由五部分组成，如表5-3所示。
表5-3 三极管的型号组成及其意义
第二部分（拼音） 第一部分（数字） 电极数 符号 3 意义 三极管 材料和极性 符号 A B C D 意义 PNP型锗材料 NPN型锗材料 PNP型硅材料 NPN型硅材料 类型 符号 X G D A K 意义 普通管 整流管 稳压管 光电管 开关管 序号 规格号 第三部分（拼音） 第四部分（数字） 第五部分（拼音）
5.1.2 二极管
4伏安特性
如图5-8所示。 （1）正向特性 位于图中第一象限。当二极管承受很小的正向电压时，二极管并不 能导通，这是因为外电场太弱，不足以克服内电场的阻挡作用，这 段区域称为死区，与此相对应的电压叫死区电压，一般硅二极管的 死区电压约0.5伏，锗二极管约0.2伏。 当正向电压上升到大于死区电压时，二极管开始导通，正向电流随 正向电压上升很快。二极管导通后的正向电阻很小，其正向压降很 小，一般硅管约0.7V，锗管约为0.2-0.3伏。 (2)反向特性 位于图中第三象限。当二极管承受反向电压时，二极管中只有很小 的反向电流，是由少数载流子漂移形成。受温度影响敏感，反向电 流越小，二极管温度稳定性越好。硅管反向电流比锗管小。所以硅 管温度稳定性好。 当反向电压增大到超过某个值时，反向电流急剧加大，二极管被击 穿，可能被损坏。所以一般二极管不允许工作在这个区域。
I BQ U CC U BEQ RB U CC .......... ...( 5 1) RB
常见的二极管有3DG130C、3AX52B等，根据表5-2可自行判断它们的意义。
5.2.2三极管的电流放大作用
当给三极管的发射结加正向电压，集电结加反向电压时， 三极管具有电流放大作用，电路形式如图5-13所示。 1、静态电流放大作用 集电极电流一般是基极电流30-100倍，称为静态电流放 大系数。 2 、动态电流放大作用 β称为动态电流放大系数，与静态电流放大系数近似相 等，一般取为一致。
5.1.1PN结
1本征半导体和掺杂半导体
半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。 常用的半导体材料有硅和锗。 纯净的具有完整单晶体结构的半导体材料称为本征半导体。 本征半导体的导电能力很弱，其原子之间的共价键结构非常 稳定，如图5-1，价电子不易脱离束缚而成为自由电子。但是 当获得足够的能量后，一些价电子可能挣脱共价键的束缚游 离出来，成为自由电子，当有外电场作用时这些自由电子就 可以参与导电。另外，当价电子游离出来以后，会在原来位 置上留下一个“空位” ，使得这个共价键不稳定，能吸引其 他电子来填充，这部分电子移动相当于“空位”向相反方向 移动，这些空位我们称为空穴，空穴带正电。
图5-5a
PN 结外加正向电压
图5-5b
PN 结外加反向电压
5.1.2 二极管
1 结构
在一个PN结的P区和N区各接出一条引线，再封装在管 壳内，就制成一只二极管，如图5-6a所示，N区引出端 为阴极（负极），P区引出端为阳极（正极），其文字 符号为VD，图形符号如图5-6b所示。图5-7是几种常见 的二极管的外形。
UCC RB
直流电 源 基极电 阻 集电极 电阻 耦合电 容
RC
C1、C2
5.3.2 电路分析
1、放大器中电压、电流符号的规定 由于放大电路既有直流电源作用又有交流信号源作用，所 以在放大电路中既有直流分量，又有交流分量。为了清楚 地表示不同的物理量，表5-7将电路中出现的有关电量的 符号列了出来。
图5-15
三极管的输入特性曲线
图5-16
三极管的输出特性曲线
5.2.3三极管的特性曲线
２、输出特性 输出特性是指当三极管的基极电流IB为定值，集电极电流 IC与集电极－发射极之间的电压UCE 之间的关系，其特 性曲线如图5-16所示。由图可见，当基极电流不变时集电 极电流基本不随集－射极之间的电压UCE变化而变化， 所以说从三极管的集电极看进去具有恒流源特性。不同的 基极电流IB对应不同的输出特性曲线，从而形成一个曲线 簇，可把输出特性曲线簇分成三个区域，不同的区域对应 着不同的工作状态。
5.2.4三极管的主要参数
晶体管的参数表示其性能优劣和适用范围，是合理选择和 正确使用的依据。 １、共发射极电流放大系数β β表示三极管的电流放大能力。不同型号的管子其β不同， 范围在20-200之间，可根据需要选用。 ２、集电极-发射极反向饱和电流 ICE0：也叫穿透电流。 是指基极开路时集电极和发射极间加规定反向电压时的反 向电流。该电流越小，三极管温度稳定性越好。 ３、极限参数 1） 集电极最大允许电流ICＭ ： 集电极电流过大时三极 管的β会下降，一般规定当β下降到β额定值2/3时的集电 极电流称为集电极最大允许电流ICＭ。 2） 集电极－发射极反向击穿电压U（BR）CE0： 指在 基极开路的情况下加在集电极和发射极之间的最大允许工 作电压。 3）集电极最大允许耗散功率PCM：
图5-1
本征半导体的共价键结构和空穴电流的产生
若掺入五价元素，如磷(P),就形成 了N型半导体。由于磷原子有5个价 电子，其最外层的四个电子与相邻 的4个硅（或锗）原子组成共价键 结构，有1个价电子游离于共价键 之外，成为自由电子，如图5-2所示。 每掺入一个磷原子就会产生一个自 由电子，因此N型半导体中自由电 子的浓度大大增加。与此同时，还 存在因热激发产生的少量自由电子 和空穴。由于自由电子的数目远大 于空穴的数目，所以自由电子是多 数载流子，空穴是少数载流子。
图5-6 二极管的结构与符号
图5-7几种常见的二极管的外型
5.1.2 二极管
2类型
二极管的分类方法很多，根据不同的制造工艺及结构，二 极管可分点接触型、面接触型及平面型二极管；根据材料 不同，可分为硅二极管和锗二极管两类；根据用途不同， 又可分为普通二极管、整流二极管、稳压二极管等。
3型号
按国家标准GB294-74规定，二极管的型号由五部分组成， 如表5-1所示。 常见的二极管有2AP7、2DZ54C等，根据表5-1可自行判断 它们的意义。
5.2三极管
三极管的结构、符号和型号 知 识 分 布 网 络
三极管的电流放大作用 三极管 三极管的特性曲线 三极管的输入特性 三极管的输出特性 三极管的主要参数
5.2.1三极管的结构、符号和型号
1三极管的结构
图5-11是几种常见的国产三极管的封装和外形。 在一块极薄的硅或锗基片上通过一定的工艺制做出两个PN结就构成 了三层半导体结构，从三层半导体各引出一根引线就是三极管的三 个极，再封装在管壳里，就构成晶体三极管。三个电极分别叫做发 射极E、基极B、集电极C，与之对应的每层半导体分别称为发射区、 基区、集电区。发射区与基区之间的PN结为发射结，集电区和基区 之间的PN结为集电结。基区是P型半导体的称为NPN型三极管，基 区是N型半导体的称为PNP型三极管。
浓度较高的自由电子会扩散到P区，并与P型半导体中空穴复合，在N 区一侧留下带正电的净电荷区。同时，P区浓度较高的空穴会扩散到 N区中并与自由电子复合，在P区形成带负电的净电荷区。从而在交 界面处形成一个由N区指向P区的内电场。该内电场对多数载流子继 续扩散起阻碍作用，对双方少数载流子的漂移运动起推动作用。当多 数载流子扩散数量与少数载流子漂移数量相同时，内电场宽度和强度 保持稳定。这种在P型半导体和N型半导体交界面处形成的稳定的内 电场称为PN结。如图5-4所示。
5.1 二极管 5.2 三极管 5.3 共射极放大电路 5.4 分压式偏置电路 5.5 多级放大电路 5.6 放大电路中的负反馈 5.7 差分放大电路 5.8 功率放大电路 5.9 绝缘栅型场效应晶体管及其放大电路
5.1二极管
本征半导体与杂质半导体 知 识 分 布 网 络 PN结 PN结及其导电特性 二极管 二极管的结构和符号 二极管 二极管的伏安特性 二极管的主要参数
图5-11几种三极管的外形和封装
5.2.1三极管的结构、符号和型号
三极管的结构和表示符号如图5-12所示。
晶体三极管的内部结构特点是：① 发射区的掺杂浓度大于 集电区；② 基区非常薄且掺杂很轻；③ 集电结面积较发射 结大，它们并不对称，所以集电极和发射极不能互换。
图5-12 三极管的结构和符号
5.2.1三极管的结构、符号和型号
图5-13
三极管电流放大作用电路
5.2.3三极管的特性曲线
表示三极管各极电流和极间电压关系的曲线称为晶体管的 特性曲线，它是了解三极管外部性能和分析三极管工作状 态的重要依据。 １、输入特性 输入特性是指当三极管集电极－发射极之间的电压UCE 为定值，基极电流IB 和基极-发射极之间电压UBE之间的 关系。其特性曲线如图5-15所示。
图5-18 共射极基本放大电路
5.3.1 电路组成
表5-6
元件 V 名称 三极管 作用 放大电路的核心，具有电流放大作用， 其集电极电流随基极电流按比例变化。 一是为放大器提供能源；二是为三极管 提供合适工作电压。 提供合适的基极偏置电流，使三极管建 立合适的静态工作点，RB一般取几十千 欧到几百千欧之间。 将三极管的电流放大作用转换为电压放 大作用。RC一般在几千欧到几十千欧之 间。 隔直流通交流，避免放大电路的直流成 分影响到信号源和负载。通常C1和C2选 用电解电容，一般为几微法到几十微法。
5.3.2 电路分析
2、静态工作点的作用与估算 1）静态工作点的作用 所谓静态指的是放大器在没有交流信号输入时的工作状态。 这时三极管的基极电流IB、集电极电流IC、基极与发射极 间的电压UBE和集电极与发射极间的电压UCE的值叫静 态值。又称为静态工作点。 2）静态工作点的估算 在放大电路中仅有直流分量作用的等效电路称为直流通路。 如图5-20。在直流通路中可近似估算静态工作点。
图5-2
N型半导体
同理，若在硅（或锗）晶体中掺入微量的三价元素， 如硼（B）,就形成了P型半导体，如图5-3。不难看 出P型半导体多数载流子是空穴，少数载流子是自 由电子。
图5-3
P型半导体
5.1.1PN结
2 .PN结： （1）PN结的形成： 把P型半导体和N型半导体用特殊的工艺结合在一起时，N区中
图5-4
பைடு நூலகம்PN结的形成
5.1.1PN结
（二） PN结的特性： PN结有一个非常重要的导电特性：单向导电性。 1)PN结加正向电压——正向导通 如图5-5a所示，电源正极接P区，负极接N区，称为正向电 压，指示灯亮，说明PN结导通。 2) PN结加反向电压——反向截止 如图5-5b所示，电源负极接P区，正极接N区，称为反向电 压，指示灯不亮，说明PN结截止。
表5-7 电压、电流符号的规定
表示符号 物理量 直流量 交流量 交直流叠加量 交流分量的有效值 用大写字母带大写下标，如：IB、IC、IE、 UBE、UCE 用小写字母带小写下标，如：ib、ic、ie、ube、 uce、ui、u0 用小写字母带大写下标，如：iB、iC、iE、uBE、 uCE 用大写字母带小写下标，如：Ib、Ic、Ie、Ube、 Uce
5.1.2 二极管
图5-8二极管的电压、电流特性曲线
5.1.2 二极管
5二极管的主要参数
二极管的参数是选择和使用二极管的重要依据。 （1）最大正向电流IFM ：指在规定的散热条件下,二极管长期安全运 行时允许通过的最大正向电流的平均值。如果实际工作时正向电流 的平均值超过此值,二极管可能会因过热而损坏。 （2）最高反向工作电压URM ： 指二极管允许承受的最高反向电压。 一般规定最高反向工作电压为反向击穿电压的二分之一。