三極管及其應(yīng)用電路---筆記整理解讀

1、三極管及其應(yīng)用電路簡述半導(dǎo)體三極管也稱為晶體三極管，可以說它是電子電路中最重要的器件。它最主要的 功能是電流放大和開關(guān)作用。 三極管顧名思義具有三個(gè)電極。 二極管是由一個(gè) PN 結(jié)構(gòu)成的， 而三極管由兩個(gè) PN結(jié)構(gòu)成，共用的一個(gè)電極成為三極管的基極（用字母 b 表示）。其他的 兩個(gè)電極成為集電極（用字母 c表示）和發(fā)射極（用字母 e 表示）。由于不同的組合方式， 形成了一種是 NPN 型的三極管，另一種是 PNP 型的三極管。、三極管的識(shí)別三極管的電路符號(hào)有兩種： 有一個(gè)箭頭的電極是發(fā)射極， 箭頭朝外的是 NPN 型三極管， 而箭頭朝內(nèi)的是 PNP 型。實(shí)際上箭頭所指的方向是電流的方向?；鶇^(qū)：

2、較薄，摻雜濃度低； 發(fā)射區(qū)：摻雜濃度較高，多子載流子多；集電區(qū)：面積較大。圖2 NPN和PNP三極管的等效模型三、三極管工作原理分析（）講三極管的原理我們從二極管的原理入手講起。 我們知道二極管是由一個(gè) PN 結(jié)構(gòu)成的， 而三極管由兩個(gè) PN結(jié)構(gòu)成，共用的一個(gè)電極成為三極管的基極（用字母 b 表示）。 二極管的結(jié)構(gòu)與原理都很簡單，內(nèi)部一個(gè)PN 結(jié)具有單向?qū)щ娦?，如示意圖 B。很明顯圖示二極管處于反偏狀態(tài)， PN 結(jié)截止。我們要 特別注意這里的截止?fàn)顟B(tài)，實(shí)際上 PN 結(jié)截止時(shí)，總是會(huì)有很 小的漏電流存在， 也就是說 PN 結(jié)總是存在著反向關(guān)不斷的現(xiàn) 象，PN 結(jié)的單向?qū)щ娦圆⒉皇前俜种佟?因?yàn)?/p>

3、 P 區(qū)除了因 “摻 雜”而產(chǎn)生的多數(shù)載流子 “空穴 ”之外，還總是會(huì)有極少數(shù)的本 征載流子 “電子”出現(xiàn)。N區(qū)也是一樣， 除了多數(shù)載流子電子之 外，也會(huì)有極少數(shù)的載流子空穴存在。由于 PN 結(jié)內(nèi)部存在有一個(gè)因多數(shù)載流子相互擴(kuò)散而產(chǎn) 生的內(nèi)電場， 而內(nèi)電場的作用方向總是阻礙多數(shù)載流子的正向 通過，所以，多數(shù)載流子正向通過 PN 結(jié)時(shí)就需要克服內(nèi)電場 的作用，需要約 0.7 伏的外加電壓，這是 PN 結(jié)正向?qū)ǖ拈T電壓。而反偏時(shí)，內(nèi)電場在電 源作用下會(huì)被加強(qiáng)也就是 PN 結(jié)加厚，少數(shù)載流子反向通過 PN 結(jié)時(shí)，內(nèi)電場作用方向和少 數(shù)載流子通過 PN 結(jié)的方向一致， 也就是說此時(shí)的內(nèi)電場對于少數(shù)載

4、流子的反向通過不僅不 會(huì)有阻礙作用，甚至還會(huì)有幫助作用。結(jié)論：反偏時(shí)少數(shù)載流子反向通過PN 結(jié)是比正偏時(shí)多數(shù)載流子正向通過 PN 結(jié)還要容易。這就能解釋為什么三極管在飽和狀態(tài)下，集電極電位很低甚至?xí)咏蛏缘陀诨鶚O電位， 集電結(jié)處于零偏置， 但仍然會(huì)有較大的集電結(jié)的反向電 流 Ic 產(chǎn)生。2）集電極電流 Ic 的形成 ：如圖 C ，發(fā)射結(jié)加上正偏電壓導(dǎo)通后，在外加電壓的作用 下，發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子 電子就會(huì)很容易地被大量發(fā)射進(jìn)入基區(qū)。 這些載流子一旦進(jìn)入 基區(qū)，它們在基區(qū)（ P 區(qū)）的性質(zhì)仍然屬于少數(shù)載流子的性質(zhì)。如前所述，少數(shù)載流子很容易反向穿過處于反偏狀態(tài)的 PN 結(jié)，所以，這些載流子 電

5、子就會(huì)很容易向上穿過處于反偏狀態(tài)的集電結(jié)到達(dá)集電 區(qū)形成集電極電流 Ic 。由此可見， 集電極電流的形成并不是 一定要靠集電極的高電位。 集電極電流的大小更主要的要取 決于發(fā)射區(qū)載流子對基區(qū)的發(fā)射與注入， 取決于這種發(fā)射與 注入的程度。所以說： Ic 的本質(zhì)是 “少子 ”電流，是通過電子 注入而實(shí)現(xiàn)的人為可控的集電結(jié) “漏”電流， 因此它就可以很 容易地反向通過集電結(jié)。 這就可以證明： 三極管在放大狀態(tài) 下，集電極電流 Ic 與集電極電位 Vc 的大小無關(guān)的原因。 放 大狀態(tài)下 Ic 并不受控于 Vc ，Vc 的作用主要是維持集電結(jié)的 反偏狀態(tài)。3） Ic 與 Ib 的關(guān)系 ：通過上面的討論，

6、 現(xiàn)在已經(jīng)明白， 三極管在電流放大狀態(tài)下， 內(nèi)部的主要電流就是由B 上加一個(gè)微載流子電子由發(fā)射區(qū)經(jīng)基區(qū)再到集電區(qū)貫穿三極管所形成。當(dāng)三極管的基極 小的電流 IB 時(shí)，在集電極 C 上可以得到一個(gè)是注入電流 倍（電流放大系數(shù)）的電流，即 集電極電流 Ic（ Ic=IB ）。集電極電流隨基極電流的變化而變化，并且基極電流很小的變 化可以引起集電極電流很大的變化，這就是三極管的放大作用。三極管的電流 Ic 主要是電子流。這種貫穿的電子流與歷史 上的電子三極管非常類似。如圖 E，圖 E 就是電子三極管的原理 示意圖。電子三極管的電流放大原理因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)的直觀形象，可 以很自然得到解釋。如圖 E所示，很容

7、易理解， 電子三極管 Ib與 Ic之間的固定 比例關(guān)系，主要取決于電子管柵極（基極）的構(gòu)造。當(dāng)外部電路 條件滿足時(shí)，電子三極管工作在放大狀態(tài)。在放大狀態(tài)下，穿過 管子的電流主要是由發(fā)射極經(jīng)柵極再到集電極的電子流。電子流 在穿越柵極時(shí)，很顯然柵極會(huì)對其進(jìn)行截流，截流時(shí)就存在著一 個(gè)截流比問題。截流比的大小，則主要與柵極的疏密度有關(guān)，如 果柵極做的密，它的等效截流面積就大，截流比例自然就大，攔 截下來的電子流就多。反之截流比小，攔截下來的電子流就少。柵極攔截下來的電子流其實(shí)就是電流Ib ，其余的穿過柵極到達(dá)集電極的電子流就是Ic。從圖中可以看出，只要柵極的結(jié)構(gòu)尺寸確定，那么截流比例就確定，也就是

8、Ic 與 Ib 的比值確 定。所以，只要管子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)確定，的值就確定，這個(gè)比值就固定不變。由此可知，電流 放大倍數(shù)的 值主要與柵極的疏密度有關(guān)。 柵極越密則截流比例越大， 相應(yīng)的 值越低， 柵 極越疏則截流比例越小，相應(yīng)的 值越高。其實(shí)晶體三極管的電流放大關(guān)系與電子三極管類似。 晶體三極管的基極就相當(dāng)于電子三 極管的柵極， 基區(qū)就相當(dāng)于柵網(wǎng)， 只不過晶體管的這個(gè)柵網(wǎng)是動(dòng)態(tài)的是不可見的。 放大狀態(tài) 下，貫穿整個(gè)管子的電子流在通過基區(qū)時(shí)， 基區(qū)與電子管的柵網(wǎng)作用相類似， 會(huì)對電子流進(jìn) 行截流。如果基區(qū)做得薄， 摻雜度低， 基區(qū)的空穴數(shù)就會(huì)少， 那么空穴對電子的截流量就小， 這就相當(dāng)于電子管的柵網(wǎng)

9、比較疏一樣。 反之截流量就會(huì)大。 與電子管不同的是， 晶體管的截流主要是靠分布在基區(qū)的帶正電的 “空穴 ”對貫穿的電子流中帶負(fù)電的 “電子”中和來實(shí)現(xiàn)。 所 以，截流的效果主要取決于基區(qū)空穴的數(shù)量。而且，這個(gè)過程是個(gè)動(dòng)態(tài)過程，“空穴 ”不斷地與“電子 ”中和，同時(shí) “空穴 ”又不斷地會(huì)在外部電源作用下得到補(bǔ)充。在這個(gè)動(dòng)態(tài)過程中，空 穴的等效總數(shù)量是不變的。 基區(qū)空穴的總數(shù)量主要取決于摻 “雜 ”度以及基區(qū)的厚薄， 只要晶 體管結(jié)構(gòu)確定， 基區(qū)空穴的總定額就確定， 其相應(yīng)的動(dòng)態(tài)總量就確定。 這樣，截流比就確定， 晶體管的電流放大倍數(shù)的值就是定值。這就是為什么放大狀態(tài)下，三極管的電流 Ic 與 I

10、b 之 間會(huì)有一個(gè)固定的比例關(guān)系的原因。4）內(nèi)部載流子的傳輸過程 發(fā)射區(qū)：發(fā)射載流子；集電區(qū)：收 集載流子；基區(qū)：傳送和控制載流子（以 NPN 為例）IE = IEN+ IEPIC = ICN+ ICBOIB = IEP+ IBN- ICBO= IEP+ I EN - ICN ICBO= IE - IC3. 電流分配關(guān)系ICNIE通常 IC ICBO根據(jù)傳輸過程可知： IE=IB+ IC；IC= ICN+ ICBO并非全部到達(dá)集電極，管子制成后，符合所占的比例就定了。也就是由發(fā)射區(qū)注入的電子傳輸?shù)郊娊Y(jié)所占的百分比時(shí)一定的。這個(gè)百分比用表示。稱為共基極電流放大系數(shù)，一般0.9 0.99 。根據(jù)

11、 IE=IB+ I C；IC= ICN+ IICNCBO為電流放大系數(shù)。它只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)，與外加電壓無關(guān)。由載流子的傳輸過程可知， 由于電子在基區(qū)的符合， 發(fā)射區(qū)注入到基區(qū)的電子E且令 ICEO= （1+ ） I CBO（穿透電流）是另一個(gè)電流放大系數(shù)。同樣，它也只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)， 與外加電壓無關(guān)。一般 1 。四、三極管曲線特性 三極管的曲線特性即指三極管的伏安特性曲線， 它是描述三極管的各端電流與兩個(gè) PN 結(jié)外加電壓之間的關(guān)系的一種形式，其特點(diǎn)是能直觀，全面地反映晶體管的電氣性能的外 部特性。包括輸入特性曲線和輸出特性曲線。4.1 輸入特性 是指三極管輸入

12、回路中，加在基極和發(fā)射極的電壓UBE 與由它所產(chǎn)生的基極電流 IB之間的關(guān)系。 UCE=const 即一個(gè)固定值。1）UCE = 0 時(shí)，相當(dāng)于集電極與發(fā)射極短路，此時(shí)，IB 和 UBE 的關(guān)系就是發(fā)射結(jié)和集電結(jié)兩個(gè)正向二極管并聯(lián)的伏安特性。 因?yàn)榇藭r(shí)發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均正偏， IB 是發(fā)射區(qū)和集電 區(qū)分別向基區(qū)擴(kuò)散的電子電流之和。2）UCE1V 時(shí)，即：給集電結(jié)加上固定的反向電壓，集電結(jié)的吸引力加強(qiáng)！使得從發(fā)射區(qū)進(jìn)入基區(qū)的電子絕大部分流向集電極形成Ic。同時(shí)，在相同的 UBE 值條件 下，流向基極的電流 IB 減小，即特性曲線右移。總之，晶體管的輸入特性曲線與二極管的正向特性 相似，因?yàn)?b、e

13、 間是正向偏置的 PN結(jié)（放大模式下）輸入特性曲線圖4.2 輸出特性通常是指在一定的基極電流 IB 控制下，三極管的集電極與發(fā)射極之間的電壓UCE 同集電極電流 Ic 的關(guān)系。 I B=const 即一個(gè)固定值。根據(jù)外加電壓的不同，整個(gè)曲線可劃分為四個(gè)區(qū)：放大區(qū)、截止區(qū)、飽和區(qū)、擊穿區(qū)4.2.1）飽和區(qū) （Ic 隨 UCE 的增加而增加，即 Ic 受 UCE 顯著控制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi) UCE 的數(shù)值較小，一般 UCE 0.7V（硅管 ），此時(shí)發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏）即： UCE UBE ， IBIC，UCE 0.3V ；在飽和模式下 ：UBE0.7V， UBC0，當(dāng) IB 改變時(shí)， Ic 基本

14、上不會(huì)隨之而改變。 晶體管飽和的程度將因 IB和 Ic 的數(shù)值不同而改變，一般規(guī)定：當(dāng) UCE=UBE 時(shí)的狀態(tài)為臨界飽和（ UCB=0）；當(dāng) UCE UBE 時(shí)的狀態(tài)為過飽和；飽和時(shí)的 UCE 用 UCES 表示，三極管深度飽和時(shí) UCES 很小，一般小功率管的 UCE= UCES 0.3V，而鍺管的 UCESIC , IB IBS。4.2.2）放大區(qū) （Ic 平行于 UCE 軸的區(qū)域，曲線基本平行等距。此時(shí)發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié) 反偏， UCE 0.7V（ 硅管）。即： IC= IB , 且 IC =IB , IC 只與 IB有關(guān)。在放大模式下 ：UBE 0.7V, UBC IB；隨著 UCE

15、 的增加，曲 線有些上翹。結(jié)論：在放大區(qū)， UBE 0.7V ，UBCIB，具有很強(qiáng)的電流放大作用。如果集電極電 流 Ic 是流過一個(gè)電阻 R 的，那么根據(jù)電壓計(jì)算公式U=R*I 可以算得，這電阻上電壓就會(huì)發(fā)生很大的變化。我們將這個(gè)電阻上的電壓取出來，就得到了放大后的電壓信號(hào)。4.2.3 截止區(qū) （ IC 接近零的區(qū)域，相當(dāng) IB=0 的曲線的下方，此時(shí) 發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反 偏）即： UBE 死區(qū)電壓（死區(qū)電壓：硅管 0.5V ，鍺管 0.2V ）， IB=0 ， IC=ICEO 0 ； 在截止模式下 ： UBE0.7V，UBC ICM 時(shí)，并不表示三極管會(huì)損壞。3.2 集電極最大允許功率損

16、耗 PCM集電極電流通過集電結(jié)時(shí)所產(chǎn)生的功耗，PCM = ICV CB ICVCE 因發(fā)射結(jié)正偏，呈低阻，所以功耗主要集中在集電結(jié)上。在計(jì)算時(shí)往往用VCE 取代 VCB 。3.3 反向擊穿電壓 U（BR）CEO六、三極管放大電路工作原理分析1.三極管的放大作用 ，主要是依靠它的發(fā)射極電流能夠通過基區(qū)傳輸，然后到達(dá)集電 極而實(shí)現(xiàn)的。實(shí)現(xiàn)這一傳輸過程的兩個(gè)條件是：（1）內(nèi)部條件：發(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度遠(yuǎn)大于基區(qū)雜質(zhì)濃度，且基區(qū)很薄。 （2）外部條件：晶體管必須偏置在放大區(qū)：發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置。2.基本放大電路分析放大電路時(shí)有兩類問題： 直流問題和交流問題。 （電感通直阻交， 電容通交阻直） （

17、 1）直流通路：將放大電路中的電容視為開路，電感視為短路即得。它又被稱為靜 態(tài)分析。（2）交流通路：將放大電路中的電容視為短路，電感視為開路，直流電源視為短路 即得。它又被稱為動(dòng)態(tài)分析。2.1.共射極放大電路2.1.1）靜態(tài) 放大電路不加輸入信號(hào)（ Vi= 0 或 Ii= 0）時(shí)，電路中各處的電壓、電流都是固定 不變的直流量， 這時(shí)電路處于直流工作狀態(tài)， 簡稱靜態(tài)。 電路處于靜態(tài)時(shí)， 三極管三個(gè)Q 點(diǎn)。一般用電極的電壓、電流在特性曲線上確定為一點(diǎn)，稱為靜態(tài)工作點(diǎn)，常稱為IB、 IC和 VCE （或 IBQ、ICQ 和 VCEQ ）表示。 設(shè)置正確靜態(tài)的必要性：設(shè)置正確的靜態(tài)：輸出電壓必然失真！

18、 靜態(tài)工作點(diǎn) （Q 點(diǎn)）的分析計(jì)算 （求 IB、IC、V CE） 步驟：2.1.1.1 ）畫直流通路 ：直流電流流經(jīng)的通路原則： Us=0，保留 Rs；電容開路； 電感相當(dāng)于短路 （線圈電阻近似為 0）2.1.1.2）計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)I BQVCCVBEQRbI CQBIQ I CEO BIQ2.1.2）動(dòng)態(tài)輸入信號(hào)不為零時(shí)，放大電路的工作狀態(tài)， 也稱交流工作狀態(tài)。 輸入正弦信號(hào)Us ，電路將處在動(dòng)態(tài)工作情況。此時(shí)，三極管各極電流及電壓都將在靜態(tài)值的基 礎(chǔ)上隨輸入信號(hào)作相應(yīng)的變化。畫交流通路：信號(hào)電流流經(jīng)的通路原則：大容量電容相當(dāng)于短路；直流電源 VCC 相當(dāng)于交流接地。2.1.3）兩種實(shí)用放大

19、電路2.1.3.2） 阻容耦合放大電路C1 、C2 為耦合電容 ,耦合電容的容量應(yīng)足夠大，即對于交流信號(hào)近似為短路。 其作用是 “隔離直流、通過交流 ”。例題：放大電路如圖所示。已知 BJT 的 ?=80 ，Rb=300k ， Rc=2k ，VCC= +12V ，2）當(dāng) Rb=100k 時(shí)，放大電路的 Q求： 1）放大電路的 Q點(diǎn)。此時(shí) BJT 工作在哪個(gè)區(qū)域？點(diǎn)。此時(shí) BJT 工作在哪個(gè)區(qū)域？（忽略 BJT 的飽和壓降）I BQ12V300k40AI CQ I BQ 80 40 A 3.2mAVCEQ VCCRc I CQ 12V -2k 3.2mA 5.6V靜態(tài)工作點(diǎn)為 Q（40 A，3.

20、2mA，5.6V ），BJT 工作在放大 區(qū)。2）當(dāng) Rb=100k 時(shí)，I BQ12V100k120AI CQIBQ 80 120A 9.6mAVCEQ VCCRc ICQ 12V -2k 9.6mA 7.2VVCE 不可能為負(fù)值，其最小值也只能為0，即 IC 的最大電流為：I CMVCC VCESRc12V 6mA2k此時(shí)， Q（120uA ，6mA，0V），由于 IBQ ICM 所以 BJT 工作在飽和區(qū)。2.2. 集電極放大電路和共基極放大電路的分析原理與共射極放大電路分析類似不重 復(fù)不累贅（了解即可）2.3. 放大電路三種組態(tài)的比較2.3.1） 三種組態(tài)的判別： 以輸入、輸出信號(hào)的位

21、置為判斷依據(jù)信號(hào)由基極輸入， 集電極輸出 共射極放大電路， 以基極電流 IB 作為輸入控制電流。信號(hào)源消耗的功率很小。信號(hào)由基極輸入，發(fā)射極輸出 共集電極放大電路 信號(hào)由發(fā)射極輸入， 集電極輸出 共基極電路， 以發(fā)射極電流 IE 作為輸入控制電 流。2.3.2）三種組態(tài)比較說明：輸入電阻是衡量放大電路從其前級(jí)取電流大小的參數(shù)，輸入電阻越大，從其前級(jí) 取得的電流越小，對前級(jí)的影響越小。因而， 輸入電阻越大越好 ， 輸出電阻越小越好 。在三極管放大電路中：直流、交流信號(hào)時(shí)共存的，二兩種信號(hào)的作用不同。直流信號(hào)是基礎(chǔ) ，它為 BJT 提供正確的偏置， 保證 BJT 工作在放大狀態(tài)， 并同時(shí)為 BJT

22、 提供合適的直流工作點(diǎn)，以保證放大電路不失真地放大交流信號(hào)；交流信號(hào)時(shí)被放大的量 。輸入回路將變化的電壓轉(zhuǎn)化成變化的基極電流。輸出回路將變化的集電極電流轉(zhuǎn)化成變 化的集電極電壓，經(jīng)電容濾波只輸出交流信號(hào)?！咀⑨尅糠?hào)規(guī)定 U A：大寫字母、大寫下標(biāo)，表示直流量； uA：小寫字母、大寫下標(biāo) 表示全量（既可是交流也可是直流） ；ua 小寫字母小寫下標(biāo)，表示交流分量。2.3.2.1 共射極放大電路： VCC 集電極電源為電路提供能量，并保證集電結(jié)反偏。RC集電極電阻，將變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷?。US 基極電源與 RB 基極電阻，發(fā)射結(jié)正偏，并提供適當(dāng)?shù)撵o態(tài)工作點(diǎn)。 Cb1，Cb2 耦合電容 （隔直

23、流通交流， 放大交流信號(hào)輸出交流信號(hào)） ： 隔離輸入輸出與電路直流的聯(lián)系，同時(shí)能使信號(hào)順利輸入輸出。2.3.3）三種組態(tài)的特點(diǎn)及用途2.3.3.1）共射極放大電路 ：電壓和電流增益都大 1，輸入電阻在三種組態(tài)中居中，輸出電阻與集電極電阻有很大 關(guān)系。適用于低頻情況下，作多級(jí)放大電路的中間級(jí)。2.3.3.2）共集電極放大電路（射極跟隨器） ：只有電流放大作用， 沒有電壓放大， 有電壓跟隨作用。 在三種組態(tài)中， 輸入電阻最高，輸出電阻最小，頻率特性好?？捎糜谳斎爰?jí)、輸出級(jí)或緩沖級(jí)。2.3.3.3）共基極放大電路 ：只有電壓放大作用，沒有電流放大，有電流跟隨作用，輸入電阻小，輸出電阻與集電極電阻有關(guān)

24、。高頻特性較好，常用于高頻或?qū)掝l帶低輸入阻抗的場合，模擬集成電路中亦兼有電位移動(dòng)的功能。2.4 總結(jié)2.4.1.工作模式發(fā)射結(jié)集電結(jié)放大區(qū)正偏反偏飽和區(qū)正偏正偏截至區(qū)反偏反偏2.4.2. 根據(jù)三極管正常放大的工作條件，工作在放大區(qū)的三極管，三個(gè)電極的電位有 如下關(guān)系： NPN 型： VCVBV EPNP 型： V CV BVE2.4.3 不同材料的三極管，正常工作在放大區(qū)時(shí)，發(fā)射結(jié)的壓降不同。 硅管： VBE= 0.7V （約） 鍺管： VBE= 0.3V （約）2.5 組合放大電路多級(jí)放大電路的級(jí)間耦合形式： 1）直接耦合， 耦合電路采用直接連接或電阻連接，不 采用電抗性元件。 直接耦合電路

25、可傳輸?shù)皖l甚至直流信號(hào)， 因而緩慢變化的漂移信號(hào)也可以 通過直接耦合放大電路。 2）電抗性元件耦合 ：級(jí)間采用電容或變壓器耦合。 抗性元件耦合， 只能傳輸交流信號(hào)，漂移信號(hào)和低頻信號(hào)不能通過。2.5.1）共射 共基放大電路的（ Av、Ri 、 Ro)原理圖交流通路組合放大電路總的電壓增益等于組成它的各級(jí)單管放大電路電壓增益的乘積。前一級(jí)的輸出電壓是后一級(jí)的輸入電壓，后一級(jí)的輸入電阻是前一級(jí)的負(fù)載電阻RL。電壓增益vovo1voAv oAv1 Av2viviv o1Av11RL1rbe2rbe1(1 2)Av22RL22 (Rc2 |RL )其中：所以：Av1rbe22( Rc2 | RL)(1

26、 2) rbe1rbe2因?yàn)椋? 1因此：Av1(Rc2 |RL ) rbe1輸入電阻輸出電阻Ro Rc22.5.2）共集 共集放大電路2.5.2.1）四種組合方式：2.5.2.2 ）求共集 共集放大電路的（ Av、 Ri 、Ro ）注： T1 、T2 構(gòu)成復(fù)合管，可等效為一個(gè) NPN 管原理圖（上圖）交流通路（下圖）三極管在實(shí)際的放大電路中使用時(shí)，還需要加合適的偏置電路。這有幾個(gè)原因。首先是由于三極管 BE結(jié)的非線性（相當(dāng)于一個(gè)二極管），基極電流必須在輸入電壓大到一定程度后才能產(chǎn)生（對于硅管，常取 0.7V ）。當(dāng)基極與發(fā)射極之間的電壓小于 0.7V 時(shí)，基極電七、偏置電路流就可以認(rèn)為是 0

27、。但實(shí)際中要放大的信號(hào)往往遠(yuǎn)比 0.7V 要小，如果不加偏置的話，這么 小的信號(hào)就不足以引起基極電流的改變（因?yàn)樾∮?0.7V 時(shí)，基極電流都是 0）。如果我們 事先在三極管的基極上加上一個(gè)合適的電流（叫做偏置電流，上圖中那個(gè) 電阻 Rb（電阻一 端接基極，另一端 Vcc） 就是用來提供這個(gè)電流的，所以它被叫做基極偏置電阻），那么當(dāng)一個(gè)小信號(hào)跟這個(gè)偏置電流疊加在一起時(shí)，小信號(hào)就會(huì)導(dǎo)致基極電流的變化，而基極電流 的變化，就會(huì)被放大并在集電極上輸出 。另一個(gè)原因就是 輸出信號(hào)范圍的要求，如果沒有 加偏置，那么只有對那些增加的信號(hào)放大，而對減小的信號(hào)無效（因?yàn)闆]有偏置時(shí)集電極 電流為 0，不能再減小

28、了） 。而加上偏置，事先讓集電極有一定的電流，當(dāng)輸入的基極電流 變小時(shí)，集電極電流就可以減小；當(dāng)輸入的基極電流增大時(shí)， 集電極電流就增大。 這樣減小 的信號(hào)和增大的信號(hào)都可以被放大了。八、三極管開關(guān)電路工作原理分析7.1 原理分析： 如右圖以 NPN 為例，因?yàn)槭艿诫娮?Rc 的限制（ Rc 是固 定值，那么最大電流為 U/Rc ，其中 U 為電源電壓） ，集電極電 流是不能無限增加下去的。當(dāng)基極電流的增大，不能使集電極 電流繼續(xù)增大時(shí)，三極管就進(jìn)入了飽和狀態(tài)。一般判斷三極管 是否飽和的準(zhǔn)則是： Ib* Ic。進(jìn)入飽和狀態(tài)之后，三極管的 集電極跟發(fā)射極之間的電壓將很小 VCE 0，可以理解為

29、一個(gè)開 關(guān) 閉合 。若三極管是在截止區(qū)： IB 趨近于 0 （Ube 亦趨近于 0）， 說明外部電壓 Ube 太小，沒有達(dá)到發(fā)射結(jié)的門電壓值 0.7V ，發(fā)射區(qū)沒有載流子 “電子 ”向基 區(qū)的發(fā)射注入，所以，此時(shí)既不會(huì)有電流IB，也更不可能有電流 Ic。C 極與 E 極間約呈斷路狀態(tài)，負(fù)載無電流， Ic = IB，Ic = 0，VCE = VCC。三極管在截止態(tài)時(shí) C-E 間如同斷路，在飽和態(tài)時(shí) C-E 間如同通路，因此可以作為開 關(guān)。7.2最小控制電流 IIN 電壓 VIN 的分析與計(jì)算 由于對硅三極管而言，其基射極接面之正向偏壓值約為 VBE = 0.6 伏 特，因此欲使三極管截止， Vi

30、n 必須低于 0.6 伏特，以使三極管的基極電 流為零。通常在設(shè)計(jì)時(shí)，為了可以更確定三極管必處于截止?fàn)顟B(tài)起見，往 往使 Vin 值低于 0.3 伏特。三極管呈飽和狀態(tài)時(shí)，集電極電流相當(dāng)大，幾 乎使得整個(gè)電源電壓 Vcc 均跨在負(fù)載電阻上，如此則 VCE 便接近于 0，而使三極管的集電極和射極幾乎呈短路。在理想狀況下，根據(jù)歐姆定律， 集電極電流應(yīng)該為：三極管呈飽和時(shí)，其因此，基極電流最少應(yīng)為由于基極回路只是一個(gè)電阻和基射極接面的串聯(lián)電路， 那么 VIN 最少為：7.3 開關(guān)應(yīng)用舉例(1) UI = UIL = - 2V 時(shí) , 發(fā)射結(jié)反偏 T 截止 :iB 0iC 0uO VCC 12V(2)

31、UI = UIH = 3V 時(shí), 還是飽和？ ):(3) 飽和導(dǎo)通條件 :發(fā)射結(jié)正偏 T 導(dǎo)通 ( 放大iBI BSVCCRciBICSI BSVCC U CESRc因?yàn)?：iB I BS7.3 常見三極管開關(guān)電路uI uBE (uBE 0.7V)VCCRc所以：Rb3 0.7mA 1mA2.312 mA 0.06mA100 2T 飽和uOUCE S 0.3V八、溫度對晶體管特性的影響 由于三極管也是由半導(dǎo)體材料構(gòu)成，和二極管一樣，溫度對晶體管的特性有著不容 忽視的影響。表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：1、溫度對 UBE 的影響： 輸入特性曲線隨溫度升高向左移， 這樣在 IB 不變時(shí)， UBE 將減小。

32、UBE 隨溫度變化的規(guī)律與二極管正向?qū)妷阂粯樱?即：溫度每升高 1，UBE 減小 2 2.5mV 。2、溫度對 ICBO 的影響： ICBO 是集電結(jié)的反向飽和電流，它隨溫度變化的規(guī)律是： 溫度每升高 10， ICBO 約增大一倍。3、溫度對 的影響：晶體管的電流放大系數(shù) 隨溫度升高而增大，變化規(guī)律是：每 升高 1， 值增大 0.51%。在輸出特性曲線上，曲線間的距離隨溫度升高而增大?？傊?溫度對 UBE 、ICBO 和 的影響反映在管子上的集電極電流Ic 上，它們都是使 Ic 隨溫度升高而增大，這樣造成的后果將在后面的放大電路的穩(wěn)定及反饋中詳細(xì)討論九、三極管的具體應(yīng)用1）三極管的結(jié)構(gòu)特

33、點(diǎn)：發(fā)射區(qū)的摻雜濃度最高；集電區(qū)摻雜濃度低于發(fā)射區(qū)，且面積大；基區(qū)很薄，一般在幾個(gè)微米至幾十個(gè)微米，且摻雜濃度最低。2）三極管的分類 按頻率分：高頻管、低頻管； 按功率分：小、中、大功率管； 按半導(dǎo)體材料分：硅、鍺管； 按結(jié)構(gòu)分： NPN 和 PNP 管；3）電子制作中常用的三極管有 90系列，包括低頻小功率硅管 9013（NPN ）、9012 （PNP），低噪聲管 9014（NPN），高頻小功率管 9018（NPN ）等。它們的型號(hào)一般都標(biāo)在 塑殼上，而樣子都一樣，都是 TO-92 標(biāo)準(zhǔn)封裝。除 9012 和 9015 為 PNP 型管外，其余均為 NPN 型管 。4）三極管的管腳判別 ：4.1 目測法 ：常用三極管的封裝形式有 金屬封裝 和 塑料封裝 兩大類，引腳的排列方 式具有一定的規(guī)律， 如圖對于小功率金屬封裝三極管， 按圖示底視圖位置放置， 使三個(gè)引腳 構(gòu)成等腰三角形的頂點(diǎn)上， 從左向右依次為 e b c；對于中小功率塑料三極管按圖使其平面朝 向自己，三個(gè)引腳