电路与模拟电子技术ppt第5章晶体三极管及其基本放大电路

PC = iC uCE uCE （3）U(BR)CEO — 基极开路时 C、E
极间反向击穿电压。
电路与模拟电子技术ppt第5章晶体三
极管及其基本放大电路
5.2 放大电路的组成和工作原理
5.2.1 放大电路概述
放大电路的功能是将微弱的电信号不失真放大到所需 要的数值，从而使电子设备的终端执行器件工作。
放大器：不可能产生能量， 作用：能量的控制和转换
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5.2.2 基本共射极放大电路
组成原则：
1、放大器工作在放大状态
共
2、放大的信号通路应畅通
发
射
极
基
本
放
大
电
路
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VT：NPN 型三极管，为放大元件； VCC：为输出信号提供能量；并保证集电结反偏。 RC：当 iC 通过 Rc，将电流的变化转化为集电 极电压的变化，传送到电路的输出端； VBB 、Rb：为发射结提供正向偏置电压，提供 静态基极电流(静态基流)。
• 图解法
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（1）晶体管的微变等效电路模型
晶体管及其等效电路 在输入特性曲线上，Q点越高，rbe越小！
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（2）放大电路的微变等效电路
画交流通路的原则： 1. 固定不变的电压源都视为短路。 2. 固定不变的电流源都视为开路。 3. 大电容对交流信号短路。
ICEO=（1+ ）（IC2B）O集电极-发射极反向饱和电流ICEO
iC3．极限参数 ICM
安
全 PCM
（1）集电极最大容许电流 ICM （2）集电极最大容许耗散功率PCM
（1）ICM — 集电极最大允许电 流，超过时 值明显降低。
工
（2） PCM — 集电极最大允许功率损耗
ICEO O
作
区
U(BR)CEO
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用放大电路的直流通路计算静态值
静态值是直流量，故可用放大电路的直流通路 （直流流过的路径）来分析计算。
静态时的基极电流为
ICQ= IBQ
例5.3.1 见课本
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用图解法确定静态值
• （1）画出直流通路 • （2）利用输入特性曲线来确定IBQ和UBEQ
BC E
→
电压放大倍数：
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+VCC （+12V） RC IC
Rb 1
3 T2
+
VBB
IB
U CE
U BE -
符号说明
基本共射放大电路的电压
放大作用是利用晶体管的
电流放大作用，并依靠RC 将电流的变化转化成电压 的变化来实现的。
各电压、电流的波形
D：低频大功率管
G：高频小功率管
A：高频大功率管
图5.1.1 三极管的外形
三极管有两种类型：NPN 型和 PNP 型。
主要以 NPN 型为例进行讨论。
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5.1.1 晶体管的结构及其类型
常用的三极管的结构有硅平面管和锗合金管两种类型。
二氧化硅 e
• 按结构工艺分类，有NPN和PNP型； • 按制造材料分类，有锗管和硅管； • 按照工作频率分类，有低频管和高频管； • 按照容许耗散功率大小分类，有小功率管
和大功率管。
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5.1.2 晶体管的电流分配与放大作用
三极管若实现放大， 必须从三极管内部 结构和外部所加电 源的极性来保证。
5.3 放大电路的分析 放大电路可分为静态和动态两种情况来 分析。 静态是当放大电路没有输入信号时的工 作状态；主要是确定电路的静态工作点。 动态则是有输入信号时的工作状态；确 定放大电路的电压放大倍数、输入电阻和 输出电阻。
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画直流通路的原则：
b
发射N 区 P 基区
b
N
发射区
集电区
e PP
c
N 集电区
c
(a)平面型(NPN)
图5.1.3a 三极管的结构
e 发射极， b基极， c 集电极。
基区
(b)合金型(PNP)
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集电极 c
N
基极 b
P
N
集电区
集电结
c
基区 发射结 b
发射区
e 符号
1. 信号源都视为短路，但保留内阻。 2. 电容视为开路。 3.电感线圈视为短路。
画交流通路的原则：
1. 固定不变的电压源都视为短路。 2. 固定不变的电流源都视为开路。 3. 大电容对交流信号短路。
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5.3.1 静态分析
• 用放大电路的直流通路计算静态值 • 用图解法确定静态值
c
三极管内部结构要求：
N
b
PP
NN
1. 发射区高掺杂。
2. 基区做得很薄。通常只有 几微米到几十微米，而且掺杂较 少。
3. 集电结面积大。
e
三极管放大的外部条件：外加电源的极性应使发射 结处于正向偏置状态，而集电结处于反向偏置状态。
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晶体管的种类
NPN型晶体管的电流关系
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一、晶体管内部载流子的运动
c
Rc
IB
b Rb
e IE
1. 发射结加正向电压，扩散 运动形成发射极电流IE
2.
2. 扩散到基区的自由电子与 空穴的复合运动形成基极 电流Ib
3.集电结加反向电压，漂移 运动形成集电极电流Ic
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5.1.4 晶体管的主要参数
（1）共射直流电流放大系数 1．电流放大系数 （2）共射交流电流放大系数 （1）共射直流电流放大系数
（2）共射交流电流放大系数
例5.1.2 见课本
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2．极间反向电流 （1）集电极-基极反向饱和电流ICBO
输出电阻愈小，带载能力愈强。
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以共射极放大电路为例：
放大电路的 交流等效电路
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阻容耦合共射放大电路的动态分析
电路动态参数的分析就是 求解电路电压放大倍数、 输入电阻、输出电阻。
解题的方法是： 作出h参数的交流等效电路
电压放大电路可以用有输入口和输出口的四端网络表 示，如图：
ui
Au
uo
放大电路放大的本质是能量的控制和转换。
放大的前提是不失真，即只有在不失真的 情况下放大才有意义。
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放大电路的结构示意图
信号源：待放大的输入信号
负载：经过放大的较强的信 号输出到终端执行器件
二、输出特性曲线
iC / mA
4 3
50 µA 40 µA
1. 截止区：发射结电压小
于开启电压，集电结反偏。
2
30 µA
2. IB = 0
20 µA
3. IC = ICEO 0
1
10 µA
ICEO
O
2
截止区
4
IB = 0
4.
6 8 uCE /VFra Baidu bibliotek
条件：两个结反 偏
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C1、C2：耦合电容，隔直通交。
放大电路没有输入信号时的工作状态称为静态。
静 态工作点Q（直流值）：UBEQ、IBQ、 ICQ 和UCEQ
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以右图为例介绍电路的放大原理：
若设置了适当静态工作点
→△uBE →△iB
→△iC（△iB）
→△uCE（-△iC×Rc）
解 求基极电流
实际中晶体管的 值变化很大，不同型号的晶体管的 值 相差很远，从几十到几百；相同型号的晶体管也有不同的 值。
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5.1.3 晶体管的共射特性曲线
一、输入特性
输入 回路
(1) 与二极管特性相似
输出 回路
uCE = 0V
uBE /V
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共射极放大电路
图 5.3.1(b)
发射极 e
三极管结构示意图和符号 NPN 型
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集电极 c
集电区
基极 b
NP NN
P
集电结
c
基区
发射结 b
发射区
发射极 e 图 5.3.1(b) 三极管结构示意图和符号
e 符号
(b)PNP
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电路与模拟电子技术ppt 第5章晶体三极管及其基
本放大电路
2020/11/28
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5.1 晶体三极管
又称半导体三极管、双极性晶体管，或简称晶体管。 (Bipolar Junction Transistor)
三极管的外形如下图所示。
X：低频小功率管
（3）放大电路交流性能指标的计算
电路动态参数的分析就是求解电路电压放大 倍数、输入电阻、输出电阻。
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放大倍数：表示放大器的放大能力
根据放大电路输入信号的条件和对输出信号的要求， 放大器可分为四种类型，所以有四种放大倍数的定义。
（1）电压放大倍数为: （2）电流放大倍数为:
晶体管内部载流子的运动
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二、晶体管的电流分配关系
IE =IC+IB
三、晶体管的共射电流放大系数
共射交流电流放大系数:
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【例5.1.1】 一个晶体管的发射极电流为12.1mA ，集电极电流为12.0mA，晶体管的 是多少？
Auu=UO/UI（重点）
Aii=IO/II
（3）互阻放大倍数为:
Aui=UO/II
（4）互导放大倍数为:
Aiu=IO/UI
本书重点研究电压放大倍数Auu
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输入电阻Ri
输入电阻是衡量放大电路从其前级取电流大小的 参数。输入电阻越大，从其前级取得的电流越小， 对前级的影响越小。
30 µA
uCE u BE
uCB = uCE u BE 0
条件：两个结正偏
2
20 µA 特点：IC IB
1
10 µA
ICEO
O
2
截止区
4
临界饱和时：
IB = 0 6 8 uCE /V
uCE = uBE
深度饱和时：
模拟电路中，放大状态
UCE(SAT)=
数字电路或开关电路：饱和 截止状态
0.3 V (硅管) 0.1 V (锗管)
O
(2)
特性右移(因集电结开始吸引电子)
(3)
特性基本重合(电流分配关系确定)
对于小功率晶体管，UCE大于1V的一条输入特性曲线 可以取代UCE大于1V的所有输入特性曲线。
导通电压 UBE(on)
硅管： (0.6 0.8) V 锗管： (0.2 0.3) V
取 0.7 V 取 0.2 V
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Ii
US ~
Ui
Au
Ri=Ui / Ii
一般来说， Ri越大越好。
（1）Ri越大，ii就越小，从信号源索取的电流越小。 （2）当信号源有内阻时， Ri越大， ui就越接近uS。
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输出电阻 Ro
从放大电路输出端看进去的等效电阻。
输入端正弦电压 ，分别测量空载和输出端接负载 RL 的输出电压 、 。
iC / mA
4
2. 放大区：
50 µA
3
40 µA 放大区
30 µA
条件：
2
20 µA
发射结正偏
1
10 µA
集电结反偏
ICEO
O
2
截止区
4
6
IB
=
0
8
uCE
特点：
/V
水平、等间隔
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3. 饱和区：
iC / mA 4饱
50 µA
3和 区
40 µA 放大区
• （3）利用输出特性曲线确定 ICQ和UCEQ uCE = VCC - iCRc
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利用图解法求静态工作点
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5.3.2 动态分析
• 微变等效电路法
晶体管的微变等效电路模型 放大电路的微变等效电路 放大电路交流性能指标的计算
ui
O
t
iB IBQ
O
t
iC
ICQ
O
uCE
t
UCEQ
uOo
t
O
t
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基本共射极放大电路的简化：
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• 5.1 • 5.2 • 5.4
习题
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