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1、 第四章第四章 晶体管及其小信号放大晶体管及其小信号放大(1)(1) 电子电路基础1晶体管及其小信号放大器1 1 双极型晶体管（双极型晶体管（BJTBJT） 1.1 1.1 基本结构基本结构B BE EC CN NN NP P基极基极发射极发射极集电极集电极NPNNPN型型P PN NP P集电极集电极基极基极发射极发射极B BC CE EPNPPNP型型发射结发射结集电结集电结2晶体管及其小信号放大器B BE EC CN NN NP P基极基极发射极发射极集电极集电极基区：较薄，基区：较薄，掺杂浓度低掺杂浓度低集电区：集电区：面积较大面积较大发射区：掺发射区：掺杂浓度较高杂浓度较高制造工艺上
2、的特点制造工艺上的特点3晶体管及其小信号放大器电路电路符号符号 两种类型的三极管两种类型的三极管4晶体管及其小信号放大器 1.2 1.2 BJTBJT的电流分配与放大原理的电流分配与放大原理 三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，通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。过载流子传输体现出来的。 （1 1）工作在放大状态的外部条件：）工作在放大状态的外部条件： 发射结正偏，集电结反偏。发射结正偏，集电结反偏。 （2 2）三种组态）三种组态共发射极接法、共发射极接法、共集电极接法、共集电极接法、共基极接法共基极接法5晶体管及其小信号放大器1 内部载流子的传输过程内
3、部载流子的传输过程 （以以NPN为为例例 ）发射区：发射载流子发射区：发射载流子 集电区：收集载流子集电区：收集载流子基区：传送和控制载流子基区：传送和控制载流子 6晶体管及其小信号放大器 （1 1）I IE E= = I IENEN+ + I IEP EP 且有且有I IENENI IEPEP I IENEN= =I ICNCN+ + I IBN BN 且有且有I IENEN I IBNBN ，I ICNCNI IBNBN （2 2）I IC C= =I ICNCN+ + I ICBOCBO （3 3）I IB B=I=IEPEP+ I+ IBNBNI ICBOCBO（4 4）I IE E=
4、I=IEPEP+I+IENEN=I=IEPEP+I+ICNCN+I+IBN BN =(I=(ICNCN+I+ICBOCBO)+(I)+(IBNBN+I+IEPEPI ICBOCBO) ) （5 5）I IE E =I =IC C+I+IB B2 2 电流分配关系式电流分配关系式7晶体管及其小信号放大器3 三极管的电流放大系数 IC=ICN+ICBO= IE+ICBO= (IC+IB)+ICBO(1) 共基极电流放大系数共基极电流放大系数 、 只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关加电压无关。一般。一般 = 0.9 0.99在放大区的相当大的范围内
5、 共基极交流电流放大系数共基极交流电流放大系数 共基极直流电流放大系数共基极直流电流放大系数8晶体管及其小信号放大器因 1, 所以 1定义定义: =: =I IC C / /I IB B=(=(I ICNCN+ + I ICBOCBO )/ )/I IB B(2) 共射极直流电流放大系数共射极直流电流放大系数 、 共射极直流电流放大系数共射极直流电流放大系数 共射极交流电流放大系数共射极交流电流放大系数在放大区的相当大的范围内9晶体管及其小信号放大器B BE EC CI IB BI IE EI IC CNPNNPN型三极管型三极管B BE EC CI IB BI IE EI IC CPNPPN
6、P型三极管型三极管10晶体管及其小信号放大器 1.2 1.2 晶体管的共射极特性曲线晶体管的共射极特性曲线+-bce共射极放大电路VBBVCCUBEICIB+-UCE I IB B= =f f(U(UBEBE) ) U UCECE=const=const1. 1. 输入特性曲线输入特性曲线11晶体管及其小信号放大器U UCECE 1V1VI IB B( ( A)A)U UBEBE(V)(V)20204040606080800.40.40.80.8工作压降：工作压降： 硅管硅管U UBEBE 0.60.7V,0.60.7V,锗管锗管U UBEBE 0.20.3V0.20.3V。U UCECE=0
7、V=0VU UCECE =0.5V =0.5V 死区电死区电压，硅管压，硅管0.5V0.5V，锗，锗管管0.2V0.2V。12晶体管及其小信号放大器2 2、输出特性曲线输出特性曲线I IC C( (mmA )A )1 12 23 34 4U UCECE(V)(V)3 36 69 91212I IB B=0=02020 A A4040 A A6060 A A8080 A A100100 A A此区域满此区域满足足I IC C= = I IB B称为线性称为线性区（放大区（放大区）。区）。当当U UCECE大于一大于一定的数值时，定的数值时，I IC C只与只与I IB B有关，有关，I IC C
8、= = I IB B。I IC C= =f f( (U UCECE) ) I IB B=const=const13晶体管及其小信号放大器I IC C( (mmA )A )1 12 23 34 4U UCECE(V)(V)3 36 69 91212I IB B=0=02020 A A4040 A A6060 A A8080 A A100100 A A此区域中此区域中U UCECE U UBEBE, ,集电结正偏，集电结正偏， I IB B I IC C，U UCECE 0.3V0.3V称称为饱和区。为饱和区。14晶体管及其小信号放大器I IC C( (mmA )A )1 12 23 34 4U
9、UCECE(V)(V)3 36 69 91212I IB B=0=02020 A A4040 A A6060 A A8080 A A100100 A A此区域中此区域中 : : I IB B=0,=0,I IC C= =I ICEOCEO, ,U UBEBE I IC C，U UCECE 0.3V0.3V (3) (3) 截止区：截止区： U UBEBE 死区电压，死区电压， I IB B=0 =0 ， I IC C= =I ICEOCEO 0 0 16晶体管及其小信号放大器例1：试判断三极管的工作状态17晶体管及其小信号放大器例2：用数字电压表测得放大电路中晶体管的各极电位，试判断晶体管的类
10、型（为NPN型还是PNP型，硅管还是锗管，分别标上B、E、C。18晶体管及其小信号放大器例例3 3： =50=50， U USCSC =12V=12V， R RB B =70k=70k ， R RC C =6k=6k 当当U USBSB = = -2V-2V，2V2V，5V5V时，时，晶体管的静态工作点晶体管的静态工作点Q Q位位于哪个区？于哪个区？当当U USBSB =-2V=-2V时：时：I IC CU UCECEI IB BU USCSCR RB BU USBSBC CB BE ER RC CU UBEBEI IB B=0 =0 ， I IC C= =0 0I IC C最大饱和电流：最大
11、饱和电流：Q Q位于截止区位于截止区 19晶体管及其小信号放大器例：例： =50=50， U USCSC =12V=12V， R RB B =70k=70k ， R RC C =6k=6k 当当U USBSB = -2V= -2V，2V2V，5V5V时，时，晶体管的静态工作点晶体管的静态工作点Q Q位位于哪个区？于哪个区？I IC C I Ic cmaxmax(=2 mA)(=2 mA)， Q Q位于饱和区。位于饱和区。( (实际上，此时实际上，此时I IC C和和I IB B 已不是已不是 的关系）的关系）21晶体管及其小信号放大器1. 1. 电流放大倍数电流放大倍数 和和 1.3 1.3
12、晶体管的主要参数晶体管的主要参数2. 2.集集- -基极反向截止电流基极反向截止电流I ICBOCBOI ICEOCEO= = I IB B+ +I ICBOCBO 3 3. . 集集- -射极反向截止电流射极反向截止电流I ICEOCEO4. 4.集电极最大电流集电极最大电流I ICMCM集电极电流集电极电流I IC C上升会导致三极管的上升会导致三极管的 值的下降，值的下降，当当 值下降到正常值的三分之二时的集电极电值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为流即为I ICMCM。22晶体管及其小信号放大器5. 5.反向击穿电压反向击穿电压 （1 1）U U(BR)CB(BR)CBO O发射
13、极开路时的集电结击穿电压发射极开路时的集电结击穿电压 （2）U(BR) EBO集电极开路时发射结的击穿电压（3）U(BR)CEO基极开路时集电极和发射极间的 击穿电压 几个击穿电压在大小上有如下关系 U U(BR)CBO(BR)CBOUU(BR)CES(BR)CESU U(BR)CEO(BR)CEOU U(BR) EBO(BR) EBO23晶体管及其小信号放大器6. 6. 集电极最大允许功耗集电极最大允许功耗P PCMCM 集电极电流集电极电流I IC C 流过三极管，流过三极管， 所发出的焦耳所发出的焦耳 热为：热为：P PC C = =I IC CU UCECE 必定导致结温必定导致结温
14、上升，所以上升，所以P PC C 有限制。有限制。P PC C P PCMCMI IC CU UCECEI IC CU UCECE= =P PCMCMI ICMCMU U(BR)CEO(BR)CEO安全工作区安全工作区24晶体管及其小信号放大器 由由P PCMCM、 I ICMCM和和V V(BR)CEO(BR)CEO在输出特性曲线上可以确在输出特性曲线上可以确定过损耗区、过电流区和击穿区。定过损耗区、过电流区和击穿区。 25晶体管及其小信号放大器 1.4 1.4 晶体管的温度特性晶体管的温度特性1 1 对对U UBEBE的影响的影响 温度每升高温度每升高1 1CC， U UBEBE减小减小2
15、 22.5mv2.5mv2 2 对对I ICBOCBO的影响的影响 温度每升高温度每升高1010CC， I ICBOCBO增大一倍增大一倍3 3 对对 的影响的影响 温度每升高温度每升高1 1CC， 增大增大0.50.51 1 最终使最终使I IC C随温度升高而增大随温度升高而增大 26晶体管及其小信号放大器国家标准对半导体晶体管的命名如下国家标准对半导体晶体管的命名如下: :3 3 D D G G 110110 B B 第二位：A锗PNP管、B锗NPN管、 C硅PNP管、D硅NPN管 第三位：X低频小功率管、D低频大功率管、 G高频小功率管、A高频大功率管、K开关管用字母表示材料用字母表示材料用字母表示器件的种类用字母表示器件的种类用数字表示同种器件型号的序号用数字表示同种器件型号的序号用字母表示同一型号中的不同规格用字母表示同一型号中的不同规格三极管三极管 1.5 1.5 半导体晶体管的型号半导体晶体管的型号27晶体管及其小信号放大器
