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1、,一、基本结构,基极,发射极,集电极,NPN型,1 半导体三极管,基区：较薄，掺杂浓度低,集电区,发射区：掺杂浓度较高,发射结,集电结：面积较大,基本结构： 三区两结三极 符号：,二、电流放大原理,1、晶体管内部载流子的运动（以NPN型管为例）,工作条件： 发射结加正向电压 集电结加反向电压,EC,EB,B,C,E,N,N,P,二、电流放大原理,1、晶体管内部载流子的运动（以NPN型管为例）,N,N,P,EB,EC,IE,IB,IC,B,C,E,发射结正偏，导致大量载流子注入到基区，形成发射极电流IE 注入到基区的少部分电子与基区的空穴复合，形成电流IB ，多数扩散到集电结附近。 多数扩散到集
2、电结附近的载流子被集电区收集，形成IC 三极管实质上是一个电流分配器：,或者 ICbIB,二、电流放大原理,N,N,P,EB,EC,B,C,E,ICBO,1、晶体管内部载流子的运动（以NPN型管为例）,2、说明,（1）发射结正偏，集电结反偏为什么是必要的外部条件？ （2）为什么IB小，而IC很大？ （3）的物理意义：发射区每向基区供给一个（份）复合用的载流子，就要向集电区供给个（份）载流子供收集。,（4）ICBO和ICEO,ICBO 反向饱和电流。是集电结反偏由少子的漂移形成的反向电流，受温度的变化影响。,ICEO穿透电流。,二、电流放大原理,N,N,P,EB,EC,B,C,E,ICBO,IC
3、,1、晶体管内部载流子的运动（以NPN型管为例）,2、说明,（1）发射结正偏，集电结反偏为什么是必要的外部条件？ （2）为什么IB小，而IC很大？ （3）的物理意义：发射区每向基区供给一个（份）复合用的载流子，就要向集电区供给个（份）载流子供收集。,（4）ICBO和ICEO,ICBO 反向饱和电流。是集电结反偏由少子的漂移形成的反向电流，受温度的变化影响。,二、电流放大原理,N,N,P,EB,EC,IE,IB,IC,3、考虑了ICBO时电流分配关系为,IC,B,C,E,ICBO,IC,IB,IE=IB+IC,四、放大器的三种组态,1、前提：发射结正偏，集电结反偏： 2、三极管的电流方向及放大器
4、的三种组态,共射极,共基极,共集电极,3、PNP型三极管放大器,三、共基极电路,IE=IC+IB 定义：,共基极电流放大系数,N,N,P,EB,EC,B,C,E,五、特性曲线,1、输入特性曲线IB=f(UBE)|UCE=常数,UCE=3V,（1）输入特性是非线性的。 （2）有一门限电压开始导通时的基极电压（硅管0.5V，锗管0.1V）。 （3）晶体管正常工作时，发射结的压降变化不大（硅管0.7V，锗管0.3V）。,（4）UCE=0，相当于两个二极管并联运用。 （5）UCE0时，整个曲线往右移。当UCE0.5V后，曲线几乎重合。,2、输出特性曲线IC=f(UCE)|IB=常数,（1）UCE=0I
5、C=0。发射区注入到基区的电子不能被集电区所收集； （2）当IB=0时，IC= ICEO 0； （3）IB上移，反映了IC=bIB ； （4）中间部分几乎平行等距； （5）实际的输出特性是中间稀疏，上下密集；,五、特性曲线,IB=60A,（5）当UCE1V，UCEIC。 （6）UCE1V以后，随着UCE的增加，IC几乎不变。,2、输出特性曲线IC=f(UCE)|IB=常数,五、特性曲线,N,N,P,EB,EC,IE,IB,IC,B,C,E,2、输出特性曲线IC=f(UCE)|IB=常数,（6）整个曲线可分为三个区,五、特性曲线,IB=60A,放大区：发射结正偏，集电结反偏。IC=bIB ，曲线
6、几乎平行等距。,截止区：发射结反偏，集电结反偏。ICbIB，IC=ICEO，此时UBE0.5V,饱和区：发射结正偏，集电结正偏。ICbIB,， UCE0.3V,共射直流电流放大倍数：,共射交流电流放大倍数：,3. 电流放大倍数 b, a,六、主要参数,例：UCE=6V时：,1. 集-基极反向截止电流ICBO,2. 集-射极反向截止电流ICEO,说明： 曲线的疏密反映了b 的大小； 电流放大倍数与工作点的位置有关； 交、直流的电流放大倍数差别不大，今后不再区别；,4. 集电极最大电流ICM 当值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为ICM。,5. 集-射极反向击穿电压U(BR)CEO 手册上给
7、出的数值是25C、基极开路时的击穿电压U(BR)CEO。 6. 集电极最大允许功耗PCM 集电极电流IC 流过三极管， 所发出的焦耳热为： PC =ICUCE 导致结温 上升，PC 有限制， PCPCM,ICUCE=PCM,六、主要参数,安全工作区,7. 频率参数 将在频率响应一节详细阐述,1、必须使晶体管工作在安全区。 2、若工作频率高，必须选用高频管。 3、若要求导通电压低时选用锗管， 若要求导通电压高时选用硅管。 4、ICBO、ICEO越小越好。 5、NPN管和PNP管对电源的极性要求不一样。 6、三极管的工作相当于电流分配器。,七、小结, 2 基本共射放大电路,一、概论,2、放大的目的
8、是将微弱的变化信号放大成较大的信号。这里所讲的主要是电压放大电路。可用四端网络表示。,Au,1、放大器的优点和在电子设备中的地位： 放大能力强，放大的频率范围宽，体积小，工作稳定，寿命长，省电。,共射放大器,共基放大器,共集放大器,3、基本放大电路的形式,扩音机框图,4、符号规定,UA,大写字母、大写下标，表示直流量。,uA= UA+ ua,小写字母、大写下标，表示全量。,ua,小写字母、小写下标，表示交流分量。,uA,ua,全量,交流分量,t,UA直流分量,Ua,大写字母、小写下标，表示交流分量的有效值。,一、概论,二、共射放大电路的基本组成,1、组成一个放大器的基本原则。 （1）发射结正偏
9、，集电结反偏。 （2）对输入回路，因为ic=ib，应当使输入的电压信号变成电流信号。 （3）对输出回路，应当尽可能将信号送到负载。 2、实际电路,T放大元件iC= iB； EC集电极电源，保证集电结反偏；EB基极电源，使发射结正偏； RB基极电阻，保证ui不被EB短路，与EB配合提供UBE； RC集电极电阻，将变化的电流转变为变化的电压，与EC配合提供UCE； C1， C2耦合电容隔离输入输出与电路直流的联系，同时能使信号顺利输入输出。,二、共射放大电路的基本组成,3、单电源放大电路,三、直流通道和交流通道,放大电路中，电容对交、直流的作用不同。如果电容容量足够大，可以认为它对交流不起作用，即
10、对交流短路。而对直流可以看成开路，这样，交直流所走的通道是不同的。,直流通道,ui,uo,+,-,+,-,RL,RB,+EC,RC,C1,C2,T,交流通路,三、直流通道和交流通道,放大电路中，电容对交、直流的作用不同。如果电容容量足够大，可以认为它对交流不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路，这样，交直流所走的通道是不同的。,ui,uo,+,-,+,-,RL,RB,+EC,RC,C1,C2,T,交流通路,四、静态工作点（Q点）,=0时,1、静态工作点的概念,由于电源的存在 IB0 ，IC0,(IBQ,UBEQ) 和( ICQ,UCEQ ) 称为静态工作点。,2、静态工作点的估算,（5）
11、UBE用估算的方法写出。 UBEQ0.7V或者0.3V,由输入回路 EC=UBEQ+IBQRB 由输出回路 EC=ICQRC+UCEQ （3）利用电流分配的关系 ICQ=IBQ （4）解方程组得到IB、IC、UCE。,四、静态工作点（Q点）,IBQ= (EC-UBEQ)/RB EC/RB ICQ=IBQ UCEQ=ECICQRC,（1）画出实际放大电路的直流通路。并在电路上标出IB、IC、UBE、UCE。 （2）根据直流通路列出输入回路、输出回路的电压方程。,估算法的核心！,2、静态工作点的估算,如图所示的电路，设=50，UBE(ON)=0.7V，若要求静态输出电压UOQ=0V,试求RB的值及
12、相应的ICQ，UCEQ。,-EE=IBQRB+UBE(ON)+ (IBQ+ICQ) RE -EE=UCEQ+(IBQ+ICQ) RE (IBQ+ICQ) RC=EC,解得：UCEQ=6V RB=270k,四、静态工作点（Q点）,已知：ICQ=IBQ,ui=0时,ui=Usint,uo=-icRC,iB=IB+ib,iC=iB =IB+ib =IC+ic,uCE=EC-iCRC =EC-(IC+ic)RC =EC-ICRC-icRC =UCE-icRC,ICQ=IBQ,UCEQ=ECICQRC,五、放大过程,结论： （1）uo与ui的相位相反。 （2）uBE、iB、uCE、iC都是由直流和交流两
13、个部分组成的。但总电流方向符合晶体管的要求。 （3）为了描述交流成份，我们有时说交流成份流进、流出晶体管。 （4）所说的放大是指输出与输入的交流成分的关系，不包括直流成分。,uBE=UBE+ui,IBQ,UBEQ,ICQ,UCEQ,RB断开,IBQ0 , UBEQ0,不设Q点会导致严重的失真！,正确设置静态工作点！ 怎样正确设置静态工作点？,六、不设静态工作点带来的问题,ICQ=IBQ,UCEQ=ECICQRC,3 放大电路的分析方法,静态分析：确定不加输入信号时放大电路的工作状态，估算静态工作点即IBQ、ICQ、UBEQ、UCEQ,动态分析：计算出加上输入信号后放大电路的各项主要技术指标，如
14、电压放大倍数Au、输入电阻Ri、输出电阻Ro等。,估算法,图解法,微变等效电路法,图解法,计算机仿真,一、放大电路分析,1、图解法确定Q点 （1）基本步骤 画出直流通道，标出相关量； 由基极回路： EC=IBRB+UBE 由集电极回路： EC=ICRC+UCE 由输入特性曲线： IB=f1(UBE) 由输出特性曲线： IC=f2(UCE),二、图解法,EC/RB,直流 负载线,（2）直流负载线的特点 与横轴的截距为EC 与纵轴的截距为EC/RC 与横轴的锐夹角为 =tg-1(1/RC),（3）电路参数的改变时对Q点的影响,1、图解法确定Q点,RB的影响：RBEC/RBIBQ,RC的影响： RCEC/RCQ右移,电源EC的影响： EC直流负载线发生平移 IB Q,为了得到合适的Q点，常常调节RB。,二、图解法,EC/RB,（1）交流负载线,2、动态分析,=-(iC-IC) RL,二、图解法,uCE=UCE-(iC-IC) RL,uce=uo=-ic RL,或 iC=(-1/RL)uCE+(UCE+IC RL)/ RL交流负载线,交流负载线的斜率是-1/RL，与横轴的锐夹
