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1、第六章 晶体三极管及交流放大电路,1. NPN 型三极管,集电区,集电结,基区,发射结,发射区,N,N,集电极C,基极B,发射极E,一、晶体三极管的基本结构,P,第一节 晶体三极管,分类和符号,集电区,集电结,基区,发射结,发射区,C,B,E,N,集电极C,发射极E,基极B,N,P,P,N,2. PNP型三极管,三极管的结构特点,1.基区做得很薄，而且掺入杂质很少，其百度只有几有几微米。 2.发射区的杂质浓度远高于集电区杂质浓度，因此多数载流电的数量最大。 3.集电区的几何尺寸最大，掺入杂质很少,EC,RC,IC,UCE,C,E,B,UBE,共发射极接法放大电路,二、三极管的电流放大作用,1.
2、三极管电流分配及放大作用,（1）发射结正向偏置；,（2）集电结反向偏置。,以NPN型三极管为例 应满足: UBE 0 UBC VB VE,公 共 端,EB,RB,IB,1 三极管的电流放大作用,IE = ICIB,结论,在Multisim中构建三极管测试电路，如下图所示：,三极管的基极回路接入一个电流源，集电极回路接入虚拟数字万用表，并设置成直流电流表，以测量集电极电流。集电极电压Uce=10V保持不变。,改变基极电流Ib的数值，并从虚拟仪表是上测得相应的集电极电流Ic,可得以下一组数据,由上可知，当Ib由10uA增至20uA时(ib=10uA)，相应的Ic由913uA增至1814uA(ic=
3、901uA), ic将近等于ib的90倍，说明三极管具有电流放大作用。,IC,N,P,N,2.三极管的放大原理,VCC,RC,VBB,RB,1. 三极管的输入特性,三、 三极管的特性曲线 三极管的特性曲线表示三极管各极电压和电流之间的关系曲线。,输入特性 类似二极管的特性,死区电压，硅管0.5V，锗管0.2V。,工作压降： 硅管UBE0.60.7V,锗管UBE0.20.3V。,（以硅管为例）,IB =40A,IB =60A,IB = 20A,2. 三极管的输出特性,IC / mA,UCE /V,0,三极管输出特性上的三个工作区,IB= 0 A,20A,40 A,60 A,80 A,1.放大区（
4、工作区）,IC(mA ),特点：满足IC= IB；IC受IB的控制；IC和UCE无关，呈现恒流特性。称为线性区（放大区）。,条件：发射结正偏，集电结反偏。,特点：此区域中UCE UBE ,集电结正偏，IC不再受IB的控制; IBIC , IC饱和;UCES 0.3V称为饱和压降。,2.饱和区,条件:发射结 和集电结均 为正偏.,此区域中特点 : IB=0,IC=ICEO,UBE 死区电压，称为截止区。,3.截止区,条件:发射结 和集电结均 为反偏.,电流放大系数：,1.电流放大系数 ,电流放大系数随着温度的变化 会变化。 温度增高、变大。,四、主要参数,60A,0,20A,1.5,2.3,在输
5、出特性上求,设UCE=6V, IB由40A加为60A 。,IC / mA,UCE /V,IB =40A,6,2.集-基极反向截止电流ICBO,ICBO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。,3.集-射极反向截止电流ICEO,ICEO= IBE+ICBO= （ +1）ICBO,4.集电极最大电流ICM,集电极电流IC上升会导致三极管的值的下降，当值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为ICM。,所以集电极电流应为：IC= IB+ICEO,而ICEO受温度影响很大，当温度上升时，ICEO增加很快，所以IC也相应增加。三极管的温度特性较差。,5.集-射极反向击穿电压,当集-射极
6、之间的电压UCE超过一定的数值时，三极管就会被击穿。手册上给出的数值是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,PC=ICUCE,集电极电流IC流过三极管，所发出的焦耳热，必定导致结温上升，所以PC有限制。,PCPCM,第二节 放大电路的基本组成及其性能指标,放大的概念,电子技术中放大的目的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。,Au,一、 基本交流放大电路的组成,RC,C1,C2,V,RL,RB2,RE,+,CE,+,+,1.电路组成,RB1,RS,us,信号源,直流电源提供 偏置和能量,基极偏置电阻 保证发射结正偏,EC,C1
7、、C2 为耦合电容，用来隔断放大电路与信号源及负载之间的直流通路，同时又起耦合交流的作用。其电容值应足够大，以保证在一定的频率范围内，耦合电容上的交流压降小到可以忽略 不计，即对交流信号可视为短路。 CE为旁路电容，对直流开路，对交流短路。,2.电容的作用：,负载,RC,C1,C2,V,RL,RB2,RE,+,CE,+,+,RB1,RS,信号源,uo,ui,us,EC,+UCC,3.基本交流放大电路的电位画法,RC,C1,C2,V,RL,RB2,RE,+,CE,+,+,RB1,RS,us,信号源,ui,uo,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
8、和UCE。可用放大电路的直流通路来分析。,放大电路没有输入信号时的工作状态称为静态。,IC,C1,C2,+,+,+,UCC,UBE,IB,UCE,二、放大电路的工作情况,二、放大电路的工作情况,放大电路有输入信号时的工作状态称为动态。动态分析是 在静态值确定后,分析信号的传输情况。加入输入信号 后， 三极管的各个电压和电流都含有直流分量和交流分量。,输入信号 ui = Uim sin t = 0.02sin t (v),RC,C1,C2,V,RB2,RE,+,CE,+,+,RB1,uo,UCC,RS,ui,us,三、放大电路的性能指标（交流参数）,1.电压放大倍数,基本放大电路的微变等效电路,
9、rbe,E,B,C,ri,RS,RB1,ro,2.放大电路的输入电阻,放大电路的输入电阻定义为：,对基本放大电放大电路,rbe,E,B,C,RB1,RB2,ro,RS,放大电路,3.放大电路的输出电阻,对负载而言,放大电 路相当于一个具有內阻 的信号源，这个信号源 的內阻就是放大电路的 输出电阻。,ro,可用外加电压法求ro,RC,RB1,RS,rbe,RB2,4放大电路的通频带,通频带,f,fH,fL,0.707,1,第三节 放大电路的基本分析,放大电路分析分为静态、动态。,一、 静态分析 输入信号ui=0,Q点,UBE的估算，对于硅管取0.7 V；对锗管取0.3V。,1.估算法,+ Ucc
10、 -,+ Ucc -,RB,Rc,0,IB = 0 A,20A,40 A,60 A,80 A,1,2,1.5,2,4,6,8,10,12,IC / mA,UCE /V,tan= -1/RC,2.图解法,将方程 UCE = UCC - IC RC所表示的直线画在三极管输出特性曲线的坐标平面上,N点 : IC = UCC / RC , UCE =0,M点 : IC = 0 , UCE = UCC,直线和三极管输出特性中相对于 IB的曲线的交点就是工作点Q。,* 放大电路的组成原则,(1) 为了不失真的放大交变电压信号, 必须给放大电路 设置合适的静态工作点。,(2) 在输入回路加入ui 应能引起
11、uBE 的变化, 从而引起 iB和 ic 的变化。,(3) 输出回路的接法应当使ic 变化转化为电压的 变化送到输出端。,课堂讨论题：下面各电路能否放大交流电压信号？,图(a)中，没有设置静 态偏置，不能放大。,图(b)中，有静态偏 置, 但ui被EB短路， 不能引起iB的变化， 所以不能放大。,图(c)中，有静态偏置, 有变化的iB和ic, 但因 没有RC ，不能把集电 极电流的变化转化为 电压的变化送到输出 端,所以不能放大交流 电压信号。,V,UCC 对交流可视为短路,二、动态分析,+,+,画出交流通路,C1,RC,RB1,UCC,C2,us,uo,RS,RL,RB2,RE,CE,三极管
12、在小信号(微变量)情况下工作时,可以在静态工作 点附近的小范围内用直线段近似地代替三极管的特性曲 线。,1、微变等效电路,rbe称为三极管的输入电阻，可 用下式来估算：,rbe是三极管的交流参数！,ic,uce,ube,ib, ib,C,B,E,根据,三极管的输出端近似地看成一个理想的电流源，因此可画出简化了的三极管的微变等效电路如下,E,三极管简化的微变等效电路,ic,uce,rbe,ib,B,C,ube,先画出放大电 路的交流通路,二、放大电路的微变等效电路,将交流通路中 的三极管用其 微变等效电路 来代替。,1.电压放大倍数Au,输出端开路,源电压放大倍数,2.输入电阻,3.输出电阻,r
13、o,例：已知电路中RB=500K，RC=3K，RL=3K UCC=12V。求静态工作点Q、Au、ri、ro 。,画出直流通路,UCE = UCC - IC RC=12-1.133=8.16V,硅管的UBE 约为 0.7V,ui,C1,V,RC,RB,UCC,C2,放大电路的微变等效电路,电压放大倍数的计算：,电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，因此一般总是希望得到较大的的输入电阻。,输入电阻的计算：,放大电路输出电阻的计算,可用外加电压法求ro,ro,RC,RB,RS,rbe,放大电路的非线性失真,0,uBE/V,Q1,Q,Q2,60,40,20,0,0,60,40,20,IB,0.68,0.7,0.72,UBE,t,t,在输入特性上作图,ube,uBE/V,0,IB = 4 0 A,20,60,80,Q,1. 5,6,N,0,M,t,0,0,2.25,0.75,2.25,1.5,0.75,IC,UCE,3,9,uCE /V,uCE /V,t,3,6,9,在输出特性上作图,这时交流负载线和上面直流 负载线的斜率不同,但也过Q点,iC / mA,iC / mA,t
