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1、第二章 晶体管及基本放大电路,1,第二章 晶体管及放大电路,基本内容 半导体晶体管 共射极基本放大电路 放大电路的基本分析方法 放大电路的频率特性 基本要求 1.理解并掌握晶体管的外部特性 （3个区）、判断晶体管的类型和极性。 2.掌握各种放大电路的特点和分析方法。 3.了解放大电路的频率特性。,第二章 晶体管及基本放大电路/2.1 半导体晶体管,2,2. 1 半导体晶体管,要求: 理解晶体管的放大原理 掌握晶体管的三个状态特点 掌握组成放大电路的外部条件 掌握晶体管的电流关系,第二章 晶体管及基本放大电路/2.1 半导体晶体管/基本结构与分类,3,一. 基本结构与分类,1. 内部结构 符号,
2、第二章 晶体管及基本放大电路/2.1 半导体晶体管,5,放大器一般为4端网络，根据公共端的不同，晶体管有三种连接方式,二 . 晶体管的连接方式,第二章 晶体管及基本放大电路/2.1 半导体晶体管/晶体管的放大作用,6,（一）三个区的特点 1) 发射区是掺杂质比集电区掺杂多的 N型半导体，电子浓度很大； 2） 基区很薄，为掺杂质很少的 P 型半导体。 3） 集电极面积大，保证尽可能收集到发射区发射的电子。,（二）载流子运动规律及电流分配关系 当一个 NPN 型的晶体管接成共射极接法的放大电路时： 发射结正向偏置 集电结反向偏置,T 放大作 用的内部 条件,T 放大作用 的外部条件,三. 晶体管的
3、放大作用,第二章 晶体管及基本放大电路/2.1 半导体晶体管/晶体管的放大作用,7,晶体管共射极接法的放大电路图,第二章 晶体管及基本放大电路/2.1 半导体晶体管/晶体管的放大作用,8,1. 载流子运动规律,(a) 载流子运动 (b) 电流分配,第二章 晶体管及基本放大电路/2.1 半导体晶体管/晶体管的放大作用,9,2. 电流关系,1）据KCL 定律有：,2）共射极晶体管的电流放大倍数：,晶体管的电流关系体现了电流放大作用，故称晶体管为电流控制型元件。因电流中有两种载流子的运动，所以又称为双极型晶体管。,第二章 晶体管及基本放大电路/2.1 半导体晶体管/特性曲线,10,1. 输入特性曲线
4、 集一射极电压 UCE 为常数时，输入电路(基极电路)中基极电流 IB 与基射极电压UBE 之间的关系曲线，即 IB=f (UBE)| U CE=常数,四. 特性曲线,3DG6的输入特性,第二章 晶体管及基本放大电路/2.1 半导体晶体管/特性曲线,11,2. 输出特性曲线,当基极电流 IB 为常数时，输出电路(集电极电路)中集电极电流 IC 与集一射极电压 UCE 之间的关系曲线，即 IC=f (UCE)| I B=常数,1）三个基本区 (1)放大区(UCE UBE （0.7或0.3）) ; (2)截止区 ( IB 0 ，UBE 0 , UCE 0) ; (3)饱和区（ UCE UBE )。
5、,第二章 晶体管及基本放大电路/2.1 半导体晶体管/特性曲线,12,3DG6的输入特性,3DG6的输出特性,3.晶体管特性曲线,第二章 晶体管及基本放大电路/2.1 半导体晶体管/特性曲线,13,a) 静态电阻 动态电阻 rceRCE,4.晶体管输出回路电阻,第二章 晶体管及基本放大电路/2.1 半导体晶体管/主要参数,14,1电流放大系数 1）共射极直流电流放大系数 在静态(无输入信号)时 称为共射极直流放大系数。 2）交流电流放大系数 集电极电流的变化量IC 与基极电流的变化量IB 的比值。 在放大区工作时，常有 ,五.主要参数,第二章 晶体管及基本放大电路/2.1 半导体晶体管/主要参
6、数,15,2 . 集电极最大允许电流 ICM 集电极电流 IC 超过一定值时，晶体管的值要下降。当 值下降到正常数值的三分之二时的集电极电流 IC ，称为集电极最大允许电流 ICM 。 3集射极反向击穿电压 U(BR)CEO IB= 0时，加在集电极和发射极之间的最大允许电压，称为集射极反向。当晶体管的集射极电压 U(BR)CEO 。 注：当UCE U(BR)CEO 时，晶体管会被击穿。 4集电极最大允许功率损耗 PCM PCM允许在集电极上消耗功率的最大值。,第二章 晶体管及基本放大电路/2.1 半导体晶体管,16,一般温度对所有参数都影响，但影响最显著的是 ： 1. ICBO集电极与基极间
7、的反向饱和电流 T (10C ) ICBO （约一倍）； 2. ：T (1C ) ( 1 % ); 3. UBE : T (1C ) UBE ( 约2mV）。,六. 温度对参数的影响,第二章 晶体管及基本放大电路/2.2 共射极基本放大电路,17,2. 2 共射极基本放大电路,基本要求: 理解组成基本放大电路各元件的作用 掌握放大电路组成原则 掌握直流通路和交流通路的画法,第二章 晶体管及基本放大电路/2.2 共射极基本放大电路/电路组成,18,一. 放大电路的组成,第二章 晶体管及基本放大电路/2.2 共射极基本放大电路/电路组成,19,1. 各元件的作用,T : 放大元件，在线性区。 UC
8、C :作为放大电路直流工作 电源：与RC一起保证集电结 反向偏置。 RB ：基极偏置电阻，与UCC共同提供适当的基极电流IB（偏流），以使放大电路获得合适的工作点。 C1、C2 ：用以耦合交流，隔断直流，通常称为耦合电容器。 RC ：为集电极负载电阻，将集电极电流的变化变换为电压UCE的变化，以实现电压放大。,第二章 晶体管及基本放大电路/2.2 共射极基本放大电路/电路组成,20,1). 晶体管必须工作在放大区，即 NPN管：UC UB ，由RC、UCC保证， UB UE，由RB、UCC保证; PN P管： UC UB UE （与NPN管原理 同，电源和电容极性相反） ； 2). 信号能输入
9、（C1），即u i 能使 i B 变化; 3). 信号能输出（C2），即 i C 变化产生 u o 输出。,2. 放大电路组成的原则,第二章 晶体管及基本放大电路/2.2 共射极基本放大电路/电路组成,21,例1：,在晶体管放大电路中，测的得3个晶体管的各级电位如图所示。试判断其极性（E 、B、C）和类型（NPN、PNP、硅、锗）,解：（a） , , 1 , 2 , 3 ; （b） , , 1 , 2 , 3 ; （c） , , 1 , 2 , 3 ;,NPN 硅 E B C,PNP 硅 C B E,PNP 锗 C E B,第二章 晶体管及基本放大电路/2.2 共射极基本放大电路,22,二.
10、直流通路和交流通路,交流通路 （ C短路，UCC对地短路。）,直流通路（C开路）,直流分析：IB、IC、UCE,交流分析：Aus、ri、ro,第二章 晶体管及基本放大电路/2.3 静态（直流）分析,23,2. 3 放大电路的静态（直流）分析,内容： 放大电路的直流分析是指：当ui=0，为保证晶体管工作在放大区，确定放大电路的直流值（静态值），即I B 、 I C 、UCE ，又称静态工作点，简称Q点， Q点可通过公式估算或通过作图求出 。 任务： 掌握Q点估算的方法。,第二章 晶体管及基本放大电路/2.3 静态（直流）分析,24,解析法确定Q点,直流通路,根据直流通路计算，UBE、为已知。,硅
11、管 UBE=0.6V0.7V， 锗管 UBE=0.1V0.2V，,IC=IB UC=UCC - ICRC,第二章 晶体管及基本放大电路/2.3 静态（直流）分析,25,在图所示的放大电路中，已知UCC12V，RC 3k，RB280k ，=50。求静态值。,IC=IB=500.04=2mA,UCE=UCC-IC RC =12 - 23=6V,例1.,第二章 晶体管及基本放大电路/2.3 静态（直流）分析,26,例2：,判断图中各晶体管的工作状态（饱和，放大，截止）。设所有的二极管和晶体管均为硅管，40。,解： （a） 截止 , （b） 饱和 , （c） 放大 ,第二章 晶体管及基本放大电路/2.
12、4 动态分析,27,2. 4 放大电路的动态分析,动态：当放大电路的输入信号ui 0 时的工作状态。 任务：分析信号（交流分量）的传输情况 ，掌握放大倍数 A u 、 输入电阻ri 和输出电阻ro的计算方法。 方法：微变等效电路法、图解法。,第二章 晶体管及基本放大电路/2.4 动态分析/微变等效电路,28,表述：把非线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一个线性电路，也就是把晶体管线性化，等效为一个线性元件。这就是微变等效电路法。 线性化的条件：晶体管在小信号(微变量)情况下工作，才能在静态工作点附近的小范围内用直线段近似地代替晶体管的特性曲线。,一. 微变等效电路,第二章 晶体管及基本放大电
13、路/2.4 动态分析/微变等效电路,29,1. 晶体管的微变等效电路,输入回路 在线性工作区，当UCE 为常数时,晶体管输入端BE等效为一个电阻 rbe。,第二章 晶体管及基本放大电路/2.4 动态分析/微变等效电路,30,2) 输出回路,a) 在线性工作区，当UCE 为常数时，晶体管输出端CE可等效为一个受控电流源 ic=ib。 b) 当IB 为常数时， UCE 的变化量UCE 与 I C的变化量 IC 之比，称为晶体管的输出电阻r ce ，在Q点附近， r ce为常数，即受控电流源内阻,第二章 晶体管及基本放大电路/2.4 动态分析/微变等效电路,31,3）晶体管的微变等效电路图,r ce
14、 R c,第二章 晶体管及基本放大电路/2.4 动态分析/微变等效电路,32,2. 放大电路的微变等效电路,表述：将放大电路交流通路中的晶体管变换为微变等效电路就构成放大电路的微变等效电路,第二章 晶体管及基本放大电路/2.4 动态分析,33,二. 放大电路的基本性能指标,1.电压放大倍数 放大电路的输出电压与输入电压幅值或有效值之比，称为放大电路的电压放大倍数。 2. 输入电阻ri 3. 输出电阻ro,表达式：,第二章 晶体管及基本放大电路/2.4 动态分析/微变等效电路,34,三. 分析举例,1）.电压放大倍数,ri,Au的特点：UO与Ui的相位相反；Au1。,第二章 晶体管及基本放大电路
15、/2.4 动态分析/分析举例,35,2）输入电阻ri,当RB rbe 时，ri r be,第二章 晶体管及基本放大电路/2.4 动态分析/分析举例,36,讨论：,当信号源为电压源时，若ri 很小，则有: 1） 将从信号源取用较大的电流，从而增加信号源的负担； 2） 经过信号源内阻Rs和ri 的分压，使实际加到放大电路的输入电压ui 减小，从而减小输出电压； 3） 后级放大电路的输入电阻，就是前级放大电路的负载电阻，从而将会降低前级放大电路的电压放大倍数。 结论：希望放大电路的输入电阻ri 大。 电流放大时，希望ri要低。 功率放大时，希望ri=rs 。,第二章 晶体管及基本放大电路/2.4 动
16、态分析/分析举例,37,3）输出电阻 ro,根据定义, Ui=0，Ib=0 Ib=0，ro = UO / IO=RC 讨论：若ro 较小，当负载变化时输出电压的变化较小，放大电路带负载的能力较强。 结论：希望放大电路的输出电阻ro 小。,第二章 晶体管及基本放大电路/2.4 动态分析/分析举例,38,4）源电压放大倍数,考虑信号源内阻，放大倍数将下降。,第二章 晶体管及基本放大电路/2.4 动态分析/图解分析法,39,四.图解分析法,由于 ui 0 ，整个放大电路既有直流信号，又有交流信号，即 iB=IBQ+ib、 iC=ICQ+ic 、uCE=UCEQ+uce。,若只考虑交流信号，由交流通路有： ic= -1/RLuce，RL=RC /RL称为交流负载。,基本放
