第03章半导体三极管及其放大电路基础

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1、3 wsowm半导体三极管3.2 共发射极放大电路3.3 放大电路的基本分析方法3.43.53.6放大电路静态工作点的稳定问题共集电极放大电路和共基极放大电路放大电路的频率响应等中科技人孚gwscr/ b *csiHca tkmholo93-1半导体三极管3.1.1 三极管的结构3.1.2 三极管的工作原理3.1.3 三极管的伏安特性曲线3.1.4 三极管的主要参数(C)大功率管图3.1.1几种三极管的外形:(c) NPN管的符号3.1.1三极管的结构(b) NPN管的管芯结构剖面示意图e发射极(b) PNP管的结构示意图e发射极图3.L2 NPN三极管的结构和符号3.1 半导体三极管3.1.

2、1 三极管的结构2. PNP三极管c(b0k0e(a) PNP管的符号图3.L3 PNP三极管的结构和符号3.1.2三极管的工作原理注意:.1 .三极管内部载流子的传榆过程少数载流子的漂移运动,CB。(1)发射区向基区注入载流于11+ /E - EN 干EP(3)集电区收集裁流于IcN发射结 加正偏电压4b困3.1.4三极管内部载流子的传输过程止4B = /eP + /bN - /(JBO * BN 1 CBO=,CN +,CBO(2)载流子在基区 扩散与复合J 1. /4 EN 4 CN 十,B、集电结 加反偏电压312三极管的工作原理2 .三极管的电流分配关系电流传榆关系:输出端电流与榆入

3、端电流之间的关系。图3.1.5 BJT的三种连接方式(或称为三种组态)(a)共 41(c)共集电极T要使三极管有放大作用,都必须保证发射注意:无论是哪种连接方式,(b)共发射极结正偏、集电结反偏,则三极管内部载流子的运动和分配过程,以及 各电极的电流将不随连接方式的变化而变化.定义巨=分为共基极直流电流放大系数3.1.2三极管的工作原理2.三极管的电流分配关系共基极组态的电流传输关系所 : c = E +,CBO图3.1.5 BJT的三种连接方式注意:g的数值仅与三极管的几何尺寸 和掺杂浓度有关.显然豕:1, 一般在09099之间.困3.L4三极管内部栽流子的传输过程.73.1.2三极管的工作

4、原理2.三极管的电流分配关系共发射极组态的电流传榆关系将,E =,c+,B代入式,C = a/E + CBO 可得:仆号仆占小-40e(b)困3.L5 BJT的三种连接方式令=二为共射极直流电流放大系数1a则:Ic = 01R +(1 + ),CBO=01B + /cEO注意三P的数值也仅与三极管的几何尺寸 和掺杂浓度有关.一般在50300之间./ceo称为穿透电流(为基极开路时, 集电极与发射极之间的反向饱和电流).3.1.3三极管的伏安特性曲线1.共发射极连接时的特性曲线(1)输入特性曲线图3.1.6共发射极连接图3.L7共射极连接时的输入特性曲线3.1半导体三极管图31.6共发射极连接图

5、3.L8共射极连接时的输出特性曲线3.1.3三极管的伏安特性曲线2.温度对三极管特性的影响,c/mA温度对Ybe的影响温度每升高IC, 为e减小2mV2.5mV.、(2)温度对/(BO的影响温度每升高10C, BO约增加一倍温度对B的影响-/b=IOOjiA4802604020 P温度每升高1,产值约增大0.5%1%.246810 PCF/V困3.1.9温度对三极管输出特性的影响当温度升高时,匕讣:将咸小,/cBO、CEO、P都将增大,使榆出特性曲线上移,而各条曲线间的距离加大,如图3.L9中的虚线所示.n11 3.1半导体三极管3.1.4三极管的主要参数1.电流放大系数(1)共发射极直流电流

6、放大系数。共发射极交流电流放大系数月(3)共基极直流电流放大系数a(4)共基极直流电流放大系数a2.极间反向电流集电极-基极反向饱和电流,CBO(2)集电极一发射极反向饱和电流/ceo3.极限参数3.1 半导体三极管3.1.4三极管的主要参数3.极限参数(1)集电极最大允许电流(2)集电极最大允许耗散功率?(3)反向击穿电压 匕 BR)CEO 匕 BR)CBO (BR)EBO蠢弹中翻技人穿LMMIRWTV OR BCtOXS Rh TWCxtO.OW32共发射极放大电路3.2.1 共射极放大电路的组成3.2.2 放大电路的两种工作状态L静态2 .动态321共射极放大电路的组成1.电路组成图3.

7、2.1共射极放大电路3.2共发射极放大电路3.2.1共射极放大电路的组成2.工作原理&VCC1=1|一 =nu图3.2.1共射极放大电路321共射极放大电路的组成3.习惯画法图321共射极放大电路图322共射极放大电路习惯画法3.2共发射极放大电路图3.2.2共射极放大电路习惯画法3.2.5图322电路的交流通路322放大电路的两种工作状态L静态:当片=0时,放大电路处于静态 或直流工作状态(静态工作点Q).2.动态:当有正弦输入信号时,电路将 处在动态工作情况.困323图322电路的直流通路3.2.2放大电路的两种工作状态ccVcEQ=VcC -,CQC3.2共发射极放大电路Al图3.2.2

8、共射极放大电路习惯画法图3.2.3困3.2.2电路的直流通路上图3.2.2共射极放大电路习惯画法1.静态近似计算法求静态工作点Q:(1)画出直流通路,标出各支路电流.Vj = O (短路),携合电容开路(2)由基极一发射极回路求/bq.q萼简化为,bq 4(3)由三极管电流分配关系可得Icq=QIbq(4)由集电极一发射极回路求Leq3.2.2放大电路的两种工作状态2 .动态画交流通路的原则是:(1)隔直电容可视为短路.(2)直流电压源内阻很小可视为短路; 直流电流源内阻很大可视为开路.放大电路的动态分析方法有:(1)图解法(2)微变等效电路法石率中科技人学hurzxxcr acierce *

9、o vec*aLO8vMMBT33放大电路的基本分析方法3.3.1图解法3.3.2微变等效电路法督警三黑空繇计算机分社)3.2共发射极放大电路3.3.1图解法图解法 在三极管的伏安特性曲线上,通过作图对放大电路 的静态及动态进行分析。图解法分析思路将电路分成三部分输入回路线性部分三极管非线性部分输入回路求解7E、B交点直线:输入回路线性部分非线性曲线:三极管榆入栉性Cb|TH输出回路求解ic、EVbb直线:输出回路线性部分o_非线性曲线:三极管榆出特性BE“CE图331输出回路 线件;部分 T-亍V共射极放大电路原理困331图解法1 .静态工作点的图解分析在输入回路中:榆入回路线性部分的方程V

10、BE =三极管输入特性曲线交点今替态工作点Q (/四.VBhQ )(b)输出回路的图解分析vbeq Vbb Ube(a)翕入回路的图解分析图332静态工作点的图解分析3.3.1图解法1.静态工作点的图解分析在输出回路中:榆出回路线性部分的方程VCE= %c 一 认人VCEQ)三极管一条输出特性曲线上交点今播态工作点Q (Q、*C = f(VCE)Ib-/hq J 而图3.3.2静态工作点的图解分析24 2.动态工作情况的图解分析动态图解分析是在静态分析的基础上进行的,分析步骤如下: (1)根据匕的波形在三极管的榆入特性曲线困上画出的八波形VBE= VBEQ + Vi = VBB - ZBb +

11、 !2.动态工作情况的图解分析(2)根据力的变化在输出特性曲线图上画出和的波形3.3.1图解法困333交流通路它必然通过静态工作点Q;由交流通路可得:2.动态工作情况的图解分析 关于交流负载线有两个特点:其斜率为-1依%=T(RcRC = TRl宏3.3.1图解法3.波形非线性失真的图解分析因三极管截止而产生的失真称为截止失真困3.3.5共射极放大电路的截止失真(a)输入回路的失真波形(b)输出回路的失真波形3.3.1图解法3 .波形非线性失真的图解分析因三极管饱和而产生的失真称为饱和失其(a)输入回路的失真波形(b)输出回路的失真波形三极管的截止失真及饱和失真都是由于三极管特性曲线 的非线性

12、引起的,因此称为非线性失真.3.3.1图解法4 .困解分析法的适用范围图解法特点:直观、形象- 反映三极管放大电路的交流和直流信号共存现象;- 输入信号幅值较大时,观察截止失真和饱和失真的现象.- 合理设五静态工作点的位置- 确定输出电压的最大动态范围.工作频率较高时不适用由于三极管的特性曲线只反映了信号频率较低时的电压与 电流的关系,因此不能用于分析工作频率较高时的电路工 作状态.3.3.2微变等效电路法微变等效电路的基本思想图333交流通路是将放大电路中的三极管用线性模型代替,即将三极管组成 的放大电路线性化,然后采用求解线性电路的方法分析计算。微变等效电路的应用条件三极管的特性曲线是非线性的,但在输入信号幅值比较小的 条件下,可以把三极管在静态工作点附近小范围内的特性曲线近 似地用直线代替,这样可以把三极管用小信号线性模型代替,从 而用处理线性电路的方法分析三极管放大电路,这就是微变等效 电

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