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1、,4 双极结型三极管及放大电路基础,4.1 半导体三极管,4.3 放大电路的分析方法,4.4 放大电路静态工作点的稳定问题,4.5 共集电极放大电路和共基极放大电路,4.2 共射极放大电路的工作原理,4.6 组合放大电路,4.7 放大电路的频率响应,1.掌握BJT的电流分配、放大原理、特性曲线和主要参数；,3.能熟练地利用图解分析法确定静态工作点，掌握工作点的设置与非线性失真的关系；,2.掌握共射、共集电路的组成、工作原理和计算；,4.能熟练地应用H参数小信号等效电路计算放大电路的电压增益、输入电阻和输出电阻；,5.掌握射极偏置电路的工作原理和静态、动态指标的计算；,6.正确理解影响放大电路频
2、率特性的因素，重点掌握放大电路的高频特性；,4 双极结型三极管及放大电路基础,1. H参数小信号等效电路的分析和计算；,2. 放大电路的频率特性及高频响应;,3. 组合放大电路的分析和计算。,4 双极结型三极管及放大电路基础,4.1 半导体三极管,4.1.1 BJT的结构简介,4.1.2 放大状态下BJT的工作原理,4.1.3 BJT的VI特性曲线,4.1.4 BJT的主要参数, 按频率分：高频管、低频管；, 按功率分：小、中、大功率管；, 按半导体材料分：硅、锗管；,4.1.1 BJT的结构简介,BJT的类型：, 按结构分：NPN和PNP管；,4.1.1 BJT的结构简介,(a) 小功率管
3、(b) 小功率管 (c) 大功率管 (d) 中功率管,半导体三极管的结构示意图如图所示。它有两种类型:NPN型和PNP型。,4.1.1 BJT的结构简介,(a) NPN型管结构示意图 (b) PNP型管结构示意图 (c) NPN管的电路符号 (d) PNP管的电路符号,集成电路中典型NPN型BJT的截面图,4.1.1 BJT的结构简介,结构特点：, 发射区的掺杂浓度最高；, 集电区掺杂浓度低于发射区，且面积大；, 基区很薄，一般在几个微米至几十个微米，且掺杂浓度最低。,三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，通过载流子传输体现出来的。 外部条件：发射结正偏集电结反偏,4.1.2 放大状态下B
4、JT的工作原理,1. 内部载流子的传输过程,发射区：发射载流子 集电区：收集载流子 基区：传送和控制载流子 （以NPN为例）,由于三极管内有两种载流子(自由电子和空穴)参与导电，故称为双极型三极管或BJT (Bipolar Junction Transistor)。,IC= ICN+ ICBO,IB =IEP+ IBN- ICBO= IEP+ IEN - ICN ICBO= IE - IC,放大状态下BJT中载流子的传输过程,IE=IEN+ IEP,2. 电流分配关系,根据传输过程可知,IC= ICN+ ICBO,通常 IC ICBO,IE=IB+ IC,放大状态下BJT中载流子的传输过程,4
5、.1.2 放大状态下BJT的工作原理,且令,2. 电流分配关系,4.1.2 放大状态下BJT的工作原理,3. 三极管的三种组态,共集电极接法，集电极作为公共电极，用CC表示。,共基极接法，基极作为公共电极，用CB表示；,共发射极接法，发射极作为公共电极，用CE表示；,BJT的三种组态,4.1.2 放大状态下BJT的工作原理,共基极放大电路,4. 放大作用,电压放大倍数,vO = -iC RL = 0.98 V，,4.1.2 放大状态下BJT的工作原理,综上所述，三极管的放大作用，主要是依靠它的发射极电流能够通过基区传输，然后到达集电极而实现的。 实现这一传输过程的两个条件是： （1）内部条件：
6、发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，且基区很薄。 （2）外部条件：发射结正向偏置，集电结反向偏置。,4.1.2 放大状态下BJT的工作原理,4.1.3 BJT的V-I 特性曲线,iB=f(vBE) vCE=const,(2) 当vCE1V时， vCB= vCE - vBE0，集电结已进入反偏状态，开始收集电子，基区复合减少，同样的vBE下 IB减小，特性曲线右移。,(1) 当vCE=0V时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。,1. 输入特性曲线,（以共射极放大电路为例）,共射极连接,饱和区：iC明显受vCE控制的区域，该区域内，一般vCE0.7V (硅管)。此时，发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很
7、小。,iC=f(vCE) iB=const,2. 输出特性曲线,输出特性曲线的三个区域:,截止区：iC接近零的区域，相当iB=0的曲线的下方。此时， vBE小于死区电压。,放大区：iC平行于vCE轴的区域，曲线基本平行等距。此时，发射结正偏，集电结反偏。,4.1.3 BJT的V-I 特性曲线,(1) 共发射极直流电流放大系数=（ICICEO）/IBIC / IB vCE=const,1. 电流放大系数,4.1.4 BJT的主要参数,与iC的关系曲线,(2) 共发射极交流电流放大系数 =IC/IBvCE=const,1. 电流放大系数,(3) 共基极直流电流放大系数=（ICICBO）/IEIC/
8、IE,(4) 共基极交流电流放大系数=IC/IEvCB=const,当ICBO和ICEO很小时， 、 ，可以不加区分。,4.1.4 BJT的主要参数,2. 极间反向电流,(1) 集电极基极间反向饱和电流ICBO 发射极开路时，集电结的反向饱和电流。,4.1.4 BJT的主要参数,(2) 集电极发射极间的反向饱和电流ICEO,ICEO=（1+ ）ICBO,2. 极间反向电流,4.1.4 BJT的主要参数,(1) 集电极最大允许电流ICM,(2) 集电极最大允许功率损耗PCM,PCM= ICVCE,3. 极限参数,4.1.4 BJT的主要参数,3. 极限参数,(3) 反向击穿电压, V(BR)CB
9、O发射极开路时的集电结反 向击穿电压。, V(BR) EBO集电极开路时发射结的反 向击穿电压。, V(BR)CEO基极开路时集电极和发射极间的击穿电压。,几个击穿电压有如下关系 V(BR)CBOV(BR)CEOV(BR) EBO,4.1.4 BJT的主要参数,4.1.5 温度对BJT参数及特性的影响,(1) 温度对ICBO的影响,温度每升高10，ICBO约增加一倍。,(2) 温度对 的影响,温度每升高1， 值约增大0.5%1%。,(3) 温度对反向击穿电压V(BR)CBO、V(BR)CEO的影响,温度升高时，V(BR)CBO和V(BR)CEO都会有所提高。,2. 温度对BJT特性曲线的影响,
10、1. 温度对BJT参数的影响,讨论一,1、分别分析uI=0V、5V时T是工作在截止状态还是导通状态； 2、已知T导通时的UBE0.7V，若当uI=5V，则在什么范围内T处于放大状态，在什么范围内T处于饱和状态？,通过uBE是否大于Uon判断管子是否导通。,临界饱和时的,讨论二,由图示特性求出PCM、ICM、U（BR）CEO、。,2.7,uCE=1V时的iC就是ICM,U（BR）CEO,end,4.2.1 电路组成,4.2.2 共射放大电路的工作原理,4.2.3 两种实用放大电路,4.2 共射极放大电路,4.2.1 电路组成,输入回路（基极回路）,输出回路（集电极回路）,4.2.1 电路组成,4
11、.2.2 共射放大电路的工作原理,Vi=Vsint,1.简单的工作原理,2.静态,电路处于静态时，三极管三个电极的电压、电流在特性曲线上确定为一点，称为静态工作点，常称为Q点。一般用IB、 IC和VCE （或IBQ、ICQ和VCEQ ）表示。,# 思考题：放大电路为什么要建立正确的静态？,输入信号为零（vi= 0 或 ii= 0）时，放大电路的工作状态，也称直流工作状态。,4.2.2 共射放大电路的工作原理,设置正确静态的必要性,设置合适的静态工作点，主要是为了解决失真问题；但Q点将影响所有动态参数！,电路的放大对象是动态信号，为什么要求晶体管在信号为零时有合适的直流电流和极间电压？,不设置正
12、确的静态：,输出电压必然失真！,4.2.2 共射放大电路的工作原理,（1）画直流通路, Us=0，保留Rs；电容开路；电感相当于短路（线圈电阻近似为0）,3.静态工作点(Q点）的分析计算,步骤：,直流电流流经的通路,直流通路,共射极放大电路,原则：,求 IB、IC、VCE,4.2.2 共射放大电路的工作原理,（2）计算静态工作点,VCEQ=VCCICQRc,直流通路,3.静态工作点(Q点）的分析计算,4.2.2 共射放大电路的工作原理,4.动态,输入信号不为零时，放大电路的工作状态，也称交流工作状态。,输入正弦信号vs后，电路将处在动态工作情况。此时，BJT各极电流及电压都将在静态值的基础上随
13、输入信号作相应的变化。,4.2.2 共射放大电路的工作原理,直流电源相当于交流接地。,交流通路：信号电流流经的通路,大容量电容相当于短路；,原则：,共射极放大电路,交流通路,4.动态,4.2.2 共射放大电路的工作原理,4.2.3 两种实用放大电路,问题： 1、两种电源 2、信号源与放大电路不“共地”,将两个电源合二为一,共地，且要使信号驮载在静态之上,静态时，,动态时，uBEuIURb1,1.直接耦合放大电路,耦合电容的容量应足够大，即对于交流信号近似为短路。其作用是“隔离直流、通过交流”。,静态时，C1、C2上电压？,动态时，,C1、C2为耦合电容！,uBEuIUBEQ，信号驮载在静态之上
14、。 负载上只有交流信号。,2.阻容耦合放大电路,4.2.3 两种实用放大电路,共射极放大电路,放大电路如图所示。已知BJT的 =80， Rb=300k ， Rc=2k， VCC= +12V，求：,（1）放大电路的Q点。此时BJT工作在哪个区域？,（2）当Rb=100k时，放大电路的Q点。此时BJT工作在哪个区域？（忽略BJT的饱和压降）,解：（1）,（2）当Rb=100k时，,静态工作点为Q（40A，3.2mA，5.6V），BJT工作在放大区。,其最小值也只能为0，即IC的最大电流为：,，所以BJT工作在饱和区。,VCE不可能为负值，,此时，Q（120uA，6mA，0V），,例题,讨论1 放大
15、电路的组成原则,静态工作点合适：合适的直流电源合适的电路参数,输入信号能够作用于晶体管的输入端，输出信号能够传送给负载。,对实用放大电路的要求：共地；直流电源种类尽可能少；负载上无直流分量。,1.用NPN型管组成一个在本节课中未见过的共射放大电路。 2.用PNP型管组成一个共射放大电路。,照葫芦画瓢！,讨论2,end,4.3 放大电路的分析方法,4.3.1 图解分析法,4.3.2 小信号模型分析法,1. 静态工作点的图解分析,2. 动态工作情况的图解分析,3. 非线性失真的图解分析,4. 图解分析法的适用范围,1. BJT的H参数及小信号模型,2. 用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路,3. 小信号模型分析法的适用范围,1. 静态工作点的图解分析,采用该方法分析静态工作点，必须已知三极管的输入输出特性曲线。,共射极放大电路,4.3.1 图解分析法静态,1. 静态工作点的图解分析, 列输入回路方程, 列输出回路方程（直流负载线）VCE=VCCiCRc, 首先，画出直流通路,直流通路,4.3.1 图解分析法静态, 在输出特性曲线上，作出直流负载线 VCE=VCCiCRc，与IBQ曲线的交点即为Q点，从而得到VCEQ 和ICQ。, 在输入特性曲线上，作出直线 ，两线的交点即是Q点，得到IBQ。,
