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1、2.1 晶体管,2.2 放大的概念及放大电路的性能指标,2.3 共发射极放大电路的组成及工作原理,2.4 放大电路的图解分析法,2.5 放大电路的微变等效电路分析法,2.6 分压式稳定静态工作点电路,2.7 共集电极放大电路,第2章 晶体管及其基本放大电路,2.1晶体管,2.1.1 晶体管的结构及类型,2.1.2 晶体管的三种连接方式,2.1.3 晶体管的工作方式,(Semiconductor Transistor),2.1.1 晶体管的结构及类型,一、结构、符号,发射极 E,基极 B,集电极 C,发射结,集电结, 基区, 发射区, 集电区,emitter,base,collector,NPN
2、 型,PNP 型,2.1.2 晶体管的三种连接方式 根据所选择的公共端e、c、b的不同，晶体管在电路中分别有三种不同的连接方式,共基极,共发射极,共集电极,2.1.3 晶体管的工作状态 工作状态可分为三种： 放大状态 饱和状态 截止状态 1. 放大状态（发射结正向偏置、集电结反向偏置 ）,发射区正偏向基区注入多子 电子，形成发射极电流 IE。,I CN,多数向 BC 结方向扩散形成 ICN。,IE,少数与空穴复合，形成 IBN 。,I BN,基区空 穴来源,基极电源提供(IB),集电区少子漂移(ICBO),I CBO,IB,IBN IB + ICBO,即：,IB = IBN ICBO,2)电子
3、在基区的复合和传输,(基区空穴运动因浓度低而忽略),(1) 放大状态下晶体管中载流子的传输过程,I CN,IE,I BN,I CBO,IB,3) 集电结反向偏置形成 集电极电流 IC,IC,I C = ICN + ICBO,（2）晶体管的电流分配关系,IB = I BN ICBO,IC = ICN + ICBO, 共射直流电流放大系数,穿透电流, 共基直流电流放大系数,的值小于1且接近于1，一般为0.950.99。,的关系,(3) 晶体管的放大作用,向偏置，集电结反向偏置，此时，各电极电位 之间的关系是： NPN型 UCUBUE PNP型 UCUBUE,晶体管实现电流放大的外部偏置条件：发射结
4、正,电流放大作用的实质是通过改变基极电流IB的大小，达到控制IC的目的，而并不是真正把微小电流放大了，因此，晶体管称为电流控制型器件。 定义 ：保持工作点处UCE不变，集电极电流变化量与基极电流变化量之比，称为共发射极交流电流放大系数。即,2. 饱和状态 (发射结正向偏置、集电结正向偏置),IC主要受UCE的控制，随着UCE的增大，集电结由正向偏置向零偏变化过程中，集电区收集电子的能力逐步增强，集电极电流IC随UCE的增大而增大。,晶体管工作于饱和状态时的UCE称为集电极饱和 电压降，记作UCES。处于深度饱和时，硅管,锗管,3. 截止状态 （发射结反向偏置、集电结反向偏置） 晶体管发射结反向
5、偏置或零偏(UBE0)，集电结反向偏置(UBC0），不利于发射极多数载流子的扩散运动，发射极电流几乎为零，此时，集电极流过反向饱和电流IC=ICBO， 基极电流： IB= ICBO， ICBO很小可忽略不计，认为晶体管处于截止状态。,【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。,【解】,分析 工作于放大状态的晶体管，发射结正向偏置、集电结反 向偏置，有：NPN管UCUBUE，PNP管UCUBUE 基极电位总是居中，据此可确定基极； 硅管UBE的约为0.60.8V、锗管的UBE约为0.20.4V， 从而可判断出
6、与基极相差这一数值的电极为发射极， 并由这一差值大小判断是硅管还是锗管； 余下一个电极为集电极。 集电极电位最高的为NPN管，集电极电位最低的为PNP 管。,【例2-2】 测得工作在放大状态的晶体管两个电极的电流 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) 若ICBO均为零，试求 及 的值。 【解】： 晶体管三个电极的电流关系为： 其中 最小、 居中、 最大； 工作于放大状态时，对于 NPN 管： 流出晶体管， 、 流入晶体管。对于PNP管： 流入晶体 管， 、 流出晶体管。标出的电流方向及管子类型
7、如下：,由于,=0.1mA，,=5.0mA，故,2.1.4 晶体管的伏安特性曲线,晶体管伏安特性曲线用来描述晶体管外部各极电流 与电压之间的关系。,晶体管的不同连接方式有不同的伏安特性曲线，因共发 射极接法应用最为广泛，下面以NPN管共发射极接法为 例讨论晶体管的输入特性和输出特性，,一、输入特性,输入 回路,输出 回路,与二极管特性相似,对应不同的UCE，输入特性曲线为一族非线性的曲线，存 在一段死区，当外加电压UBE小于阈值电压（或称死区电压） UBE(th)时，晶体管不导通，处于截止状态。硅管UBE(th)约 为0.5V，锗管约为0.1V。 当UBEUBE(th)时，随着UBE的增 大，
8、IB开始按指数规律增加，而后近似按直线上升。晶体管 正常工作时，UBE变化不大，硅管导通电压UBE(on)约为0.7V,左右，锗管约为0.3V左右。,UCE =0V iB-uBE的伏安特性曲线和普通二极管的特性相似。,(2) UCE =1V iB-uBE的伏安特性曲线与UCE=0V时相比，特性曲线 右移。,(3) UCE1V 当UCE从1V继续增大时，特性曲线将继续右移， 但是移动量不大了，对于不同的UCE，特性曲线基本重合。,2. 输出特性,在共射接法的晶体管电路中，当IB为参变量时，输出回路中的 电流IC与电压UCE之间的关系特性曲线称为输出特性，用函数 关系表示为：,截止区： IB 0
9、IC = ICEO 0 条件：两个结反偏,截止区,ICEO,2. 放大区：,放大区,截止区,条件： 发射结正偏 集电结反偏 特点： 水平、等间隔,ICEO,3. 饱和区：,uCE u BE,uCB = uCE u BE 0,条件：两个结正偏,特点：IC IB,临界饱和时： uCE = uBE,深度饱和时：,0.3 V (硅管),UCE(SAT)=,0.1 V (锗管),放大区,截止区,饱 和 区,ICEO,4. 击穿区：,条件：发射结正偏 集电结反偏,特点：集电结发生 了雪崩击穿,基极开路(IB=0)时，使集电极发生击穿的UCE值， 记为U(BR)CEO 。,2.1.6 晶体三极管的主要参数,
10、一、电流放大系数,1. 共发射极电流放大系数, 直流电流放大系数, 交流电流放大系数,一般为几十 几百,Q,2. 共基极电流放大系数, 1 一般在 0.98 以上。,Q,二、极间反向饱和电流,CB 极间反向饱和电流 ICBO，,CE 极间反向饱和电流 ICEO。,三、极限参数,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。,U(BR)CBO 发射极开路时 C、B 极间反向击穿电压。,3. U(BR)CEO 基极开路时 C、E 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
11、, U(BR)CEO, U(BR)EBO,已知: ICM = 20 mA, PCM = 100 mW，U(BR)CEO = 20 V， 当 UCE = 10 V 时，IC mA 当 UCE = 1 V，则 IC mA 当 IC = 2 mA，则 UCE V,10,20,20,晶体管的安全工作区,4. 频率参数,特征频率fT是当的模等于1（0dB）时所对应的频率 。,2.1.7 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。,温度每升高 1C，UBE (2 2.5) mV。,温度每升高 10C，ICBO 约增大 1 倍。,T2 T1,2. 温度升高，输出特性曲线向上移。,温度每升高
12、 1C， (0.5 1)%。,输出特性曲线间距增大。,O,2.2.1.放大的基本概念,2.2放大的概念及放大电路的性能指标,一.扩音机示意图,1) 输入量控制输出量,2)把直流能量转换成按输入量变化的交流能量,二、 方框图,直流电源,信 号 源,放大 电路,负 载,方框图的示意图,三、放大电路的四端网络表示,us 信号源电压,Rs 信号源内阻,RL 负载电阻,ui 输入电压,uo 输出电压,ii 输入电流,io 输出电流,2.2.2 放大电路的主要性能指标,电压增益 Au (dB) = 20lg |Au|,一、 放大倍数,电压放大倍数 Au = uo/ui,电流放大倍数 Ai = io/ ii
13、,电流增益 Ai (dB) = 20lg |Ai|,二、输入电阻,Ri 越大， ui 与 us 越接近,例 us = 20 mV，Rs = 600 ，比较不同 Ri 时的 ii 、ui。,当信号源有内阻时：,三、输出电阻,放大电路的输出相当于负载的信号源，该信号源的内阻称为电路的输出电阻。,计算：,= 0,测量：,uout 负载开路时的输出电压；,uo 带负载时的输出电压，,Ro 越小，uout 和 uo 越接近。,四、 通频带,1. 幅频特性和相频特性,电抗元件(主要是电容)使放大电路对不同频率输入 信号的放大能力不同，反映在：,Au( f ) 幅频特性, ( f ) 相频特性,2. 频带宽
14、度(带宽)BW,Aum,fL,fH,下限 频率,上限 频率,中频段,低频段,高频段,BW0.7,BW0.7 = fH fL,(Band Width),2. 3共发射极电路的组成及工作原理,2.3.1 共发射极放大电路的组成,输出不失真,发射结加正向电压,集电结加反向电压,1. 确保晶体管工作于放大区,2. 确保输入交流信号 作用于发射结,3. 确保输出交流信号作用于负载,1.静态： ui=0.,C1,+,2.动态： ui0，若输入为正弦信号,IBQ,ui,O,t,O,t,O,t,uo,O,t,O,t,ICQ,UCEQ,BEQ,O,2.3.2 共发射极放大电路的工作原理,符号说明,IB+ib,I
15、c+ic,UCE + uce,UBE + uce,IBQ,ui,O,t,iB,O,t,uCE,O,t,uo,O,t,iC,O,t,ICQ,UCEQ,UBEQ,uBE,O,t,Rb,2.3.3、直流通路和交流通路,1.直流通路,(1)含义,(2)目的,(3)画法,将交流电压源短路 将电容开路。,直流通路的画法：,直流通路,RL,(2) 目的,(3) 画法,(1) 含义,2.交流通路,对交流信号(输入信号ui),1/C0,将直流电压源短路，将电容短路。,方法和步骤,交流通路,共射放大电路,直流通路,交流通路,放大电路没有输入信号时的工作状态称为静态。,静态分析的任务是根据电路参数和三极管的特性确定静 态值（直流值）UBE、IB、 IC 和 UCE。可用放大电路的直流通路来分析。,2.4.1 静态工作情况分析,2. 4放大电路的图解分析法,Rb,为什么要 设置静态 工作点？,放大电路建立正确的静态工作点，是为了使三极管工作在线性区以保证信号不失真。,静态工作点（ IB、UBE、IC、UCE）,一.估算法,（1）估算IB（ UBE 0.7V),Rb称为偏置电阻，IB称为偏置电流。,（2）估算UCE、IC,IC= IB,例：用估算法计算静态工作点。,已知：VCC=12V，RC=4K， Rb=
