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1、项目2 实用助听器的制作,任务1 晶体三极管的认识与选择 任务2 三极管基本放大电路的认识 任务3 多级放大电路的认识 任务4 功率放大电路的分析及其应用,图2.1为一个语音放大电路的原理框图，该电路能将微弱的声音信号放大，并通过扬声器发出悦耳的声音，稍加改动还可作助听器使用。,微型话筒（或传声器）,四级 三极管放大,扬声器 （或耳机）,该电路的核心是三极管，主要功能是电信号的放大。,图2.1 语音放大助听电路（框图）,项目剖析,本项目需要完成以下四个任务：,项目2 实用助听器的制作,任务1 晶体三极管的认识与选择 任务2 三极管基本放大电路的认识 任务3 多级放大电路的分析 任务4 功率放大
2、电路的分析及其应用,2.1.1 三极管的认识晶体三极管是由两个PN结构成的三端半导体器件，简称为三极管或晶体管。1.三极管的结构、符号及其类型,任务1 晶体三极管的认识与选择,图2.2 常见的三极管实物照片 (a)塑封三极管 (b)大功率三极管 (c)金属封装三极管(d)一般功率三极管 (e)贴片三极管【想一想】三极管是如何制成的呢？,在一块半导体基片上经过特殊的工艺制成两个互为反向的PN结，并从相应区域引出三个电极，分别称为基极B，发射极E和集电极C。其中基极和发射极之间的PN结称为发射结，基极和集电极之间的PN结称为集电结。根据中间的公共区域是P区还是N区，三极管的管型又可分为NPN型和P
3、NP型两大类。三极管的结构、符号、管型及B、E、C各电极排列如图2.3所示。三极管的文字符号在国际标准中用VT表示。,任务1 晶体三极管的认识与选择,三区、三极、二结,【注意】三极管的三个区是有区别的：一般基区做得很薄（仅有1m几十m厚）、发射区多子浓度很高、集电结截面积大于发射结截面积。三极管有硅管和锗管之分，这是根据制作的基片材料来划分的，目前生产和使用的多为硅管。2.三极管的电流分配和放大作用分析 三极管能够控制能量的转换，将输入的任何微小变化不失真地放大输出。三极管只能对变化量进行放大，放大是模拟电路的最基本的功能。,任务1 晶体三极管的认识与选择,表2.1 三极管各极电流实验数据,任
4、务1 晶体三极管的认识与选择,图2.4 共射放大测试电路,【想一想】为什么三极管具有电信号的放大作用呢？ （1）三极管的电流分配关系 先做一下如图2.4所示的实验。,UCCUBB,三个电流之间的关系符合基尔霍夫电流定律： 且IC IB（ IC IE ）。 IC与IB的比值称为三极管的直流电流放大系数 ，即 或 IC随IB的微小变化而产生较大变化。例如：IB由40A增加到50A时，IC从3.2 m A增加到4 m A，则 式中 为三极管交流电流放大系数，工程中 常表示为hfe。三极管的这种以小电流变量控制大电流变量的作用就是它的交流电流放大作用，因此，三极管为电流控制器件。 【重要结论】发射极电
5、流IE最大，集电极电流IC次之，基极电流IB最小。但IB控制着IC的变化，二者总成一定的比例关系。,任务1 晶体三极管的认识与选择,发射区向基区发射电子形成IE； 基区中电子的复合形成IB；集电区收集电子形成IC。图中的ICBO为集电区少子空穴流向基区形成的饱和电流，其值很小（可略去），但对温度很敏感。【重要结论】三极管导通放大的条件发射结正偏，集电结反偏。对于NPN管三个极电压应满足：UCUBUE，对于PNP管为UEUBUC。,任务1 晶体三极管的认识与选择,图2.5 三极管内部载流子运动,（2）三极管内部载流子的运动,由于三极管内部有两种载流子参与导电，故三极管也称为双极型晶体管。,图2.
6、6 三极管输入伏安特性曲线（硅管）,任务1 晶体三极管的认识与选择,3.三极管伏安特性的认识三极管的伏安特性曲线是指三极管各电极的电流与电压之间的关系，它反映出三极管的性能，是分析放大电路的重要依据。(1)三极管的输入伏安特性（IB = f（UBE）三极管的输入伏安特性是非线性的，并且和二极管一样也存在着死区电压 ，硅管的死区电压约为0.5V，锗管的死区电压约为0.1V。三极管正常导通工作于放大区时，发射结压降UBE变化不大，硅管约为0.7V左右，锗管约为0.3V左右。,截止区。截止区的电压条件是：发射结反偏，集电结也反偏。放大区。恒流特性：当IB一定时，IC值基本不随UCE的变化而变化。 电
7、流放大： 。放大区的电压条件是：发射结正偏，集电结反偏。饱和区。在这个区域里，IC与IB已不成放大的比例关系。饱和区的电压条件是：发射结正偏，集电结也正偏。饱和压降UCES很低（一般硅管约为0.3V，锗管约为0.1V），相当于一个开关的接通。,任务1 晶体三极管的认识与选择,(2)三极管的输出伏安特性（IC = f（UCE）,图2.7 三极管输出特性曲线,【例2.1】某三极管的伏安特性见图2.7所示，试分别求出该三极管的直流电流放大系数和交流电流放大系数。【解】由图2.7可见每条曲线的IB值与IC值都是一一对应的。以IB = 40A为例，则 而 是电流的变化量之比，以任意两条曲线为例，如IB从
8、40A变化到80A ，则有可见， ，这绝不是巧合，而是通过实际测试得出的结论。,任务1 晶体三极管的认识与选择,1.三极管的主要参数（1）直流参数 集电极-基极反向饱和电流ICBO：图2.8(a)为该参数的测试电路 。 集电极-发射极反向电流ICEO （穿透电流）：ICEO大约是ICBO的倍 ，ICBO和ICEO受温度影响极大，它们是衡量管子热稳定性的重要参数，其值越小，性能越稳定。图2-8(b)为该参数的测试电路。,任务1 晶体三极管的认识与选择,2.1.2 三极管的主要参数、型号及其选用,图2.8 极间反向电流的测量 (a)测量ICBO的电路 (b)测量ICEO的电路,（2）交流参数 交流
9、电流放大系数（或hfe）：一般晶体管的大约在10200之间。如果太小，电流放大作用差；如果太大，性能往往不稳定。 共基极交流放大系数（或hfb）：=Ic/Ie （2-3） （3）极限参数 集电极最大允许电流ICM：当集电极电流IC增加到某一数值，引起值下降到正常值2/3时的IC值称为ICM。 当IC超过ICM时，虽然不致使管子损坏， 但值显著下降，影响放大质量。,任务1 晶体三极管的认识与选择,图2.9 ICM与的关系图, 集电极-发射极反向击穿电压U(BR) CEO：如果UCE U(BR) CEO ，管子就会被击穿，从而损坏三极管。集电极最大允许耗散功率PCM ：管子因受热而引起参数的变化不
10、超过允许值时的最大集电极耗散功率称为PCM。使用时应使实际的耗散功率 PC PCM。由此可以在三极管的输出伏安特性上画出一个允许管耗线，如图2.10所示。,任务1 晶体三极管的认识与选择,图2.10 三极管的安全工作区,【注意】PCM与散热条件有关，增加散热片可提高PCM ，所以在使用大功率三极管时一般要加散热片。（4）温度对三极管参数的影响对发射结电压UBE的影响 ：温度升高， UBE将会下降 。对穿透电流ICEO的影响 ：温度升高，ICEO将会增加，反之ICEO将下降。对电流放大系数的影响 ：随温度升高而增大。综上所述，温度的变化最终都导致三极管集电极电流发生变化。2.三极管的型号和分类国
11、产三极管一般按用途分类，如表2.2所示，也可参见附录A。 表2.2 常用三极管的种类,任务1 晶体三极管的认识与选择,任务1 晶体三极管的认识与选择,3.三极管的选用与代换注意事项 （1）三极管的选用 温度变化较大的环境，要优先选择硅三极管；当电源电压很低，要优先选择锗三极管。 当用于一般放大电路时，应选反向电流小且值不太高的三极管。 （2）三极管的代换原则 新换的三极管极限参数应等于或大于原三极管；性能好的可代换性能差的三极管。 性能相同的国产管与进口管可相互代换。 硅管和锗管可以相互代换但导电类型要相同。 高频三极管可代换低频三极管；开关管可代换普通管 。,任务1 晶体三极管的认识与选择,
12、实训 三极管的识别与检测1.训练目的掌握用万用表判别三极管管脚、管型和好坏的方法。2.设备与器件万用表1块； 3DG6、3AX31三极管各1只；质差的三极管若干只。3.原理与测试方法（1）三极管的识别目测法,图2.11 常用三极管管脚位置,任务1 晶体三极管的认识与选择,（2）三极管的万用表测试法 判断基极B和管型 将万用表欧姆挡置于R100或R1k挡。假设某极为“基极”，先将黑表笔接在该极上，再将红表笔接到其余的两个电极上，如图2.12（a）所示。若表针均偏转，则黑表笔接的电极为B极，同时可判断出该管为NPN型；反之，将表笔对调（红表笔任接一极），重复以上操作，则也可确定B极，管型为PNP型
13、，如图2.12（b）所示。,图2.12 三极管基极和管型的判别 (a) NPN型三极管的判别 (b) PNP型三极管的判别,正偏,任务1 晶体三极管的认识与选择,三极管好坏的判断 换一只三极管，重复以上操作，若无电极满足上述现象，说明此管已坏。 【想一想】如何用万用表的直流hFE参数档 检测三极管的质量好坏？ 判断集电极C和发射极E 用手捏住B和C极（但不可使B和C极短接），通过人体，相当于在B和C之间接入一个偏置电阻Rm 。,图2.13 利用手指判断C、E极,任务1 晶体三极管的认识与选择,任务拓展 场效应晶体管介绍 场效应管（FET）是利用电场效应来控制电流的一种半导体器件。场效应管分结型
14、场效应管（JFET）和绝缘栅场效应管（MOSFET）两大类。每一类又有N沟道和P沟道之分，在MOSFET中又分耗尽型与增强型两种。 1. 结型场效应管 （1） JFET内部结构与电路符号,图2.14 结型场效应管 (a)N沟道管结构示意图；(b) N沟道管符号； (c) P沟道管符号,任务1 晶体三极管的认识与选择,（2）JFET的工作原理,图2.15 栅源电压UGS大小对导电沟道的影响 (a) UGS=0 沟道最宽 (b) UGS0 沟道变窄 (c) UGS=UGS（OFF）沟道夹断,JFET工作特点是：正常工作时两个PN结必须反向偏压，几乎无栅极电流，输入电阻很高可达 以上。靠改变电压UGS达到控制漏极电流作用的，因此称JFET是电压控制器件。ID只由单一的多数载流子构成的，因此JFET是单极型器件。,【说明】UGS（OFF）称为栅源夹断电压 。,任务1 晶体三极管的认识与选择,（3）JFET的伏安特性曲线：包括两种。 输出特性曲线（ ）：可分成三个工作区。 转移特性曲线（ ）：可从输出特性曲线转化过来，成立条件为,
