-三極管及放大電路基礎(chǔ)

1、第三章(3-1)3.1 半導(dǎo)體三極管半導(dǎo)體三極管3.2 共射極放大電路共射極放大電路3.3 圖解分析法圖解分析法3.4 小信號(hào)模型分析法小信號(hào)模型分析法3.5 放大電路的工作點(diǎn)穩(wěn)定問(wèn)題放大電路的工作點(diǎn)穩(wěn)定問(wèn)題3.6 共集電極電路和共基極電路共集電極電路和共基極電路3.7 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)第三章第三章 半導(dǎo)體三極管及其放大電路半導(dǎo)體三極管及其放大電路第三章(3-2) 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： 半導(dǎo)體三極管（半導(dǎo)體三極管（BJT）的結(jié)構(gòu)、工作原理、）的結(jié)構(gòu)、工作原理、特性曲線(xiàn)和主要參數(shù)特性曲線(xiàn)和主要參數(shù) BJT放大電路的分析方法：放大電路的分析方法：和和 BJT放大電路的三種組態(tài)及

2、其特點(diǎn)放大電路的三種組態(tài)及其特點(diǎn) 重點(diǎn)：重點(diǎn)： BJT電壓放大電路、分析方法、主要技術(shù)指電壓放大電路、分析方法、主要技術(shù)指標(biāo)（標(biāo)（AV、Ri、Ro、BW） 難點(diǎn)：難點(diǎn)： BJT放大電路的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)分析與計(jì)算放大電路的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)分析與計(jì)算第三章(3-3)一、結(jié)構(gòu)一、結(jié)構(gòu) 三極管通常三極管通常 又稱(chēng)為又稱(chēng)為晶體管晶體管，是通過(guò)一定的工，是通過(guò)一定的工藝將兩個(gè)藝將兩個(gè)PN結(jié)結(jié)合在一起的器件。結(jié)結(jié)合在一起的器件。按結(jié)構(gòu)分：按結(jié)構(gòu)分：NPN型，型，PNP型型按功率分：按功率分：小、中、大小、中、大功率管功率管按頻率分：按頻率分：高頻高頻管、管、低頻低頻管管按半導(dǎo)體材料分：按半導(dǎo)體材料分：鍺鍺(Ge)管、

3、管、硅硅(Si)管管 c：集電極：集電極 b：基極：基極 e：發(fā)射極：發(fā)射極 b b c e c e NPNPNP第三章(3-4)第三章(3-5)常見(jiàn)的BJT外形如圖所示圖圖 幾種半導(dǎo)體三極管的外形幾種半導(dǎo)體三極管的外形 第三章(3-6)小功率管塑封管硅銅塑封三極管圖圖 幾種半導(dǎo)體三極管的外形幾種半導(dǎo)體三極管的外形第三章(3-7)NPN集電極 c b集電結(jié)發(fā)射結(jié)集電區(qū)基區(qū)發(fā)射區(qū)發(fā)射極 eebc(a)bPNPcbeebc(b)ceb圖 晶體三極管的結(jié)構(gòu)示意圖和符號(hào) 發(fā)射區(qū) 基區(qū) 集電區(qū) 發(fā)射結(jié) 集電結(jié)發(fā)射極 e 基極 b集電極c第三章(3-8)第三章(3-9)要使三極管正常工作，要加上合適的要使

4、三極管正常工作，要加上合適的外加電壓，稱(chēng)為外加電壓，稱(chēng)為。 以以NPN管為例，為使發(fā)射區(qū)發(fā)射電子，管為例，為使發(fā)射區(qū)發(fā)射電子，集電區(qū)收集電子，必須具備的條件是：集電區(qū)收集電子，必須具備的條件是：發(fā)射結(jié)上加上正向電壓發(fā)射結(jié)上加上正向電壓（正向偏置）（正向偏置） 0VVBE IIC C，U UCECE 0.3V0.3V (3) (3) 截止區(qū)截止區(qū) U UBEBE 死區(qū)電壓，死區(qū)電壓， I IB B=0 =0 ， I IC C=I=ICEO CEO 0 0 第三章(3-17)第三章(3-18) 三極管的參數(shù)是用來(lái)表征其性能和適用范圍的三極管的參數(shù)是用來(lái)表征其性能和適用范圍的,也是評(píng)價(jià)三極管質(zhì)量以及

5、選擇三極管的依據(jù)也是評(píng)價(jià)三極管質(zhì)量以及選擇三極管的依據(jù)。常。常用的主要參數(shù)有用的主要參數(shù)有: 1）電流放大系數(shù)）電流放大系數(shù) 2）反向飽和電流）反向飽和電流ICBO 3）穿透電流）穿透電流ICEO 4）集電極最大允許電流）集電極最大允許電流ICM 5）集電極）集電極發(fā)射極間的擊穿電壓發(fā)射極間的擊穿電壓U（BR）CEO 6) 集電極最大耗散功率集電極最大耗散功率PCM第三章(3-19) 1.共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)共發(fā)射極直流電流放大系數(shù) 和交流電流和交流電流放大系數(shù)放大系數(shù) 和和分別由式分別由式(3.1.5)、(3.1.6)定義，其數(shù)定義，其數(shù)值可以從輸出特性曲線(xiàn)上求出。值可以從輸出特性曲線(xiàn)上

6、求出。 2. 共基極直流電流放大系數(shù)共基極直流電流放大系數(shù) 和交流電流和交流電流放大系數(shù)放大系數(shù) 由式由式(3.1.7)定義，而定義，而 定義為，定義為，uCB為常為常數(shù)時(shí)，集電極電流變化量數(shù)時(shí)，集電極電流變化量IC與發(fā)射極電流變化與發(fā)射極電流變化量量IE之比，即之比，即BCuEII常(3.1.8)第三章(3-20) 由于由于ICBO、ICEO都很小，在數(shù)值上都很小，在數(shù)值上 , 。所以在以后的計(jì)算中，。所以在以后的計(jì)算中，不再加以區(qū)分。不再加以區(qū)分。 應(yīng)當(dāng)指出，應(yīng)當(dāng)指出，值與測(cè)量條件有關(guān)。一般來(lái)值與測(cè)量條件有關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，在說(shuō)，在iC很大或很小時(shí)，很大或很小時(shí)，值較小。只有在值較小。只有在i

7、C不大、不小的中間值范圍內(nèi)，不大、不小的中間值范圍內(nèi)，值才比較值才比較大，且基本不隨大，且基本不隨iC而變化。因此，在查手而變化。因此，在查手冊(cè)時(shí)應(yīng)注意冊(cè)時(shí)應(yīng)注意值的測(cè)試條件。尤其是大功值的測(cè)試條件。尤其是大功率管更應(yīng)強(qiáng)調(diào)這一點(diǎn)。率管更應(yīng)強(qiáng)調(diào)這一點(diǎn)。第三章(3-21) 1. ICBO ICBO指發(fā)射極開(kāi)路時(shí)，集電極指發(fā)射極開(kāi)路時(shí)，集電極基極間基極間的反向電流，稱(chēng)為集電極反向飽和電流。的反向電流，稱(chēng)為集電極反向飽和電流。 2. ICEO ICEO指基極開(kāi)路時(shí)，集電極指基極開(kāi)路時(shí)，集電極發(fā)射極間發(fā)射極間的反向電流，稱(chēng)為集電極穿透電流。的反向電流，稱(chēng)為集電極穿透電流。 3. IEBO IEBO指集電

8、極開(kāi)路時(shí)，發(fā)射極指集電極開(kāi)路時(shí)，發(fā)射極基極基極間的反向電流。間的反向電流。IICBOCEO)1 (第三章(3-22) U(BR)CBO指發(fā)射極開(kāi)路時(shí)，集電極指發(fā)射極開(kāi)路時(shí)，集電極基基極間的反向擊穿電壓。極間的反向擊穿電壓。 U(BR)CEO指基極開(kāi)路時(shí)，集電極指基極開(kāi)路時(shí)，集電極發(fā)射發(fā)射極間的反向擊穿電壓。極間的反向擊穿電壓。U(BR)CEOICM時(shí)，時(shí)，雖然管子不致于損壞，但雖然管子不致于損壞，但值已經(jīng)明顯減值已經(jīng)明顯減小。因此，晶體管線(xiàn)性運(yùn)用時(shí)，小。因此，晶體管線(xiàn)性運(yùn)用時(shí)， iC不應(yīng)不應(yīng)超過(guò)超過(guò)ICM 。第三章(3-24) 集電極最大耗散功率是指三極管正常集電極最大耗散功率是指三極管正常工

9、作時(shí)最大允許消耗的功率。工作時(shí)最大允許消耗的功率。 晶體管工作在放大狀態(tài)時(shí)，晶體管工作在放大狀態(tài)時(shí)，c結(jié)承受著較高結(jié)承受著較高的反向電壓，同時(shí)流過(guò)較大的電流。因此，在的反向電壓，同時(shí)流過(guò)較大的電流。因此，在c結(jié)上要消耗一定的功率，從而導(dǎo)致結(jié)上要消耗一定的功率，從而導(dǎo)致c結(jié)發(fā)熱，結(jié)結(jié)發(fā)熱，結(jié)溫升高。當(dāng)結(jié)溫過(guò)高時(shí)，管子的性能溫升高。當(dāng)結(jié)溫過(guò)高時(shí)，管子的性能下降，甚至下降，甚至?xí)龎墓茏?，因此需要?guī)定一個(gè)功耗限額。會(huì)燒壞管子，因此需要規(guī)定一個(gè)功耗限額。 PCM與管芯的材料、大小、散熱條件及環(huán)境與管芯的材料、大小、散熱條件及環(huán)境溫度等因素有關(guān)。一個(gè)管子的溫度等因素有關(guān)。一個(gè)管子的PCM如已確定，如已確

10、定，則由則由PCM =iCuCE可知，可知， PCM在輸出特性上為一在輸出特性上為一條條IC與與UCE乘積為定值乘積為定值PCM的雙曲線(xiàn)，稱(chēng)為集電的雙曲線(xiàn)，稱(chēng)為集電極功耗曲線(xiàn)，極功耗曲線(xiàn)，第三章(3-25)uCE工iC0安ICMU(BR)CEOPCM極限損極限損耗線(xiàn)耗線(xiàn)PCM =iCuCE第三章(3-26)小練習(xí)：根據(jù)參數(shù)選擇管子小練習(xí)：根據(jù)參數(shù)選擇管子應(yīng)選用=100，ICEO=10A的管子。因的管子。因?yàn)闉橹颠m中，值適中， ICEO小，溫度穩(wěn)定性好。小，溫度穩(wěn)定性好。有兩只晶體管，一只的有兩只晶體管，一只的=200，ICEO=200A；另一只的；另一只的=100，ICEO=10A，其他參數(shù)大

11、致相同。你認(rèn)為應(yīng)該選用哪只管子？其他參數(shù)大致相同。你認(rèn)為應(yīng)該選用哪只管子？為什么？為什么？第三章(3-27) 三極管的型號(hào)一般由五大部分組成三極管的型號(hào)一般由五大部分組成,如如3AX31A、3DG12B、3CG14G等。下面以等。下面以3DG110B為例說(shuō)明各部分的命名含義。為例說(shuō)明各部分的命名含義。1三極管型號(hào)的意義三極管型號(hào)的意義第三章(3-28) (1)第一部分由數(shù)字組成，表示電極數(shù)。第一部分由數(shù)字組成，表示電極數(shù)?！?”代表三極管。代表三極管。 (2)第二部分由字母組成，表示三極管的材料與類(lèi)型。如第二部分由字母組成，表示三極管的材料與類(lèi)型。如A表示表示PNP型鍺管，型鍺管，B表示表示N

12、PN型鍺管，型鍺管，C表示表示PNP型硅管，型硅管，D表表示示NPN型硅管。型硅管。 (3)第三部分由字母組成，表示管子的類(lèi)型，即表明管子的第三部分由字母組成，表示管子的類(lèi)型，即表明管子的功能功能 。 (4)第四部分由數(shù)字組成第四部分由數(shù)字組成,表示三極管的序號(hào)。表示三極管的序號(hào)。 (5) 第五部分由字母組成第五部分由字母組成,表示三極管的規(guī)格號(hào)表示三極管的規(guī)格號(hào)。 )1(3)2(D)3(G)4(110)5(B第三章(3-29) 1）三極管手冊(cè)的基本內(nèi)容）三極管手冊(cè)的基本內(nèi)容 (1)三極管的型號(hào)三極管的型號(hào); (2)電參數(shù)符號(hào)說(shuō)明電參數(shù)符號(hào)說(shuō)明; (3)主要用途主要用途; (4)主要參數(shù)。主要

13、參數(shù)。2）三極管手冊(cè)的查閱方法）三極管手冊(cè)的查閱方法 （1）已知三極管的型號(hào)查閱其性能參）已知三極管的型號(hào)查閱其性能參數(shù)和使用范圍。數(shù)和使用范圍。 （2）根據(jù)使用要求選擇三極管。）根據(jù)使用要求選擇三極管。2三極管手冊(cè)的查閱方法三極管手冊(cè)的查閱方法第三章(3-30) (1）根據(jù)三極管外殼上的型號(hào)）根據(jù)三極管外殼上的型號(hào),初判其類(lèi)型。初判其類(lèi)型。 (2）根據(jù)三極管的外形特點(diǎn)）根據(jù)三極管的外形特點(diǎn),初判其管腳初判其管腳 3判別三極管的管型和管腳判別三極管的管型和管腳第三章(3-31) 典型三極管的管腳排列圖典型三極管的管腳排列圖 bcebcecbecebecbcbecbeebc凸片凸片焊接片接管殼接

14、管殼凸片距發(fā)射極引線(xiàn)45 角凸片距發(fā)射極引線(xiàn)45 角以色點(diǎn)辨認(rèn)集電極以色點(diǎn)辨認(rèn)集電極ebc以色點(diǎn)辨認(rèn)集電極ecbbcbc第三章(3-32)cbe紅筆紅筆黑筆V 三極管基極的測(cè)試三極管基極的測(cè)試(3）用萬(wàn)用表判別三極管的管腳及管型。）用萬(wàn)用表判別三極管的管腳及管型。 基極的判別?；鶚O的判別。 第三章(3-33) 判別原理：判別原理： 對(duì)于對(duì)于PNP型三極管，型三極管，C、E極分別為其內(nèi)部?jī)蓚€(gè)極分別為其內(nèi)部?jī)蓚€(gè)PN結(jié)結(jié)的正極，的正極，B極為它們共同的負(fù)極，而對(duì)于極為它們共同的負(fù)極，而對(duì)于NPN型三極管而型三極管而言，則正好相反：言，則正好相反：C、E極分別為兩個(gè)極分別為兩個(gè)PN結(jié)的負(fù)極，而結(jié)的負(fù)極

15、，而B(niǎo)極則為它們共用的正極，根據(jù)極則為它們共用的正極，根據(jù)PN結(jié)正向電阻小反向電阻結(jié)正向電阻小反向電阻大的特性就可以很方便的判斷基極和管子的類(lèi)型。大的特性就可以很方便的判斷基極和管子的類(lèi)型。 判別方法：判別方法： 將萬(wàn)用表?yè)茉趯⑷f(wàn)用表?yè)茉赗100或或R1K檔上。黑筆接觸某一檔上。黑筆接觸某一管腳，用紅表筆分別接另外兩個(gè)管腳，這樣就可得到三組管腳，用紅表筆分別接另外兩個(gè)管腳，這樣就可得到三組（每組兩次）的讀數(shù)，當(dāng)其中一組二次測(cè)量都是幾百歐的（每組兩次）的讀數(shù)，當(dāng)其中一組二次測(cè)量都是幾百歐的低阻值時(shí)，則黑表筆所接觸的管腳就是基極，且三極管的低阻值時(shí)，則黑表筆所接觸的管腳就是基極，且三極管的管型為管

16、型為NPN型；如用上述方法測(cè)得一組二次都是幾十至上型；如用上述方法測(cè)得一組二次都是幾十至上百千歐的高阻值時(shí)，則黑表筆所接觸的管腳即為基極，且百千歐的高阻值時(shí)，則黑表筆所接觸的管腳即為基極，且三極管的管型為三極管的管型為PNP 型。型。 第三章(3-34) 集電極和發(fā)射極的判別。集電極和發(fā)射極的判別。 具體測(cè)試方法如圖所示具體測(cè)試方法如圖所示,圖（圖（a）、（）、（b）為為PNP管的測(cè)試圖管的測(cè)試圖,圖（圖（c）為）為NPN管的測(cè)試圖。管的測(cè)試圖。 根據(jù)硅管的發(fā)射結(jié)正向壓降大于鍺管的根據(jù)硅管的發(fā)射結(jié)正向壓降大于鍺管的正向壓降的特點(diǎn)正向壓降的特點(diǎn),來(lái)判斷其材料。一般常溫下來(lái)判斷其材料。一般常溫下,

17、鍺管正向壓降為鍺管正向壓降為0.20.3V,硅管的正向壓降為硅管的正向壓降為0.60.7V。根據(jù)圖電路進(jìn)行測(cè)量。根據(jù)圖電路進(jìn)行測(cè)量,由電壓表的由電壓表的讀數(shù)大小確定是硅管還是鍺管。讀數(shù)大小確定是硅管還是鍺管。第三章(3-35) 第三章(3-36) 以以NPN型管為例，型管為例，將將萬(wàn)用表萬(wàn)用表?yè)軗茉谠赗1檔檔上。用手上。用手將將基基極與極與另一管腳捏在一起（注意不要另一管腳捏在一起（注意不要讓電極讓電極直接相直接相碰碰），），為為使使測(cè)測(cè)量量現(xiàn)現(xiàn)象明象明顯顯，可，可將將手指手指濕潤(rùn)濕潤(rùn)一下，一下，相當(dāng)相當(dāng)于在于在b、c之間通過(guò)人體接入偏置電阻。之間通過(guò)人體接入偏置電阻。將將黑表黑表筆筆接在接在

18、與與基基極極捏在一起的管腳上，捏在一起的管腳上，紅紅表表筆筆接另一管腳，注意接另一管腳，注意觀觀察萬(wàn)用表指察萬(wàn)用表指針針向右向右擺動(dòng)擺動(dòng)的幅度。然后的幅度。然后將兩個(gè)將兩個(gè)管腳管腳對(duì)對(duì)調(diào)調(diào)，重，重復(fù)復(fù)上述上述測(cè)測(cè)量步量步驟驟。比。比較兩較兩次次測(cè)測(cè)量中表量中表針針向右向右擺擺動(dòng)動(dòng)的幅度，找出的幅度，找出擺動(dòng)擺動(dòng)幅度大的一次。幅度大的一次。（對(duì)對(duì)PNP型三型三極極管，管，則將則將紅紅表表筆筆接在接在與與基基極極捏在一起的管腳上，重捏在一起的管腳上，重復(fù)復(fù)上述上述實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)，找出表，找出表針擺動(dòng)針擺動(dòng)幅度大的一次幅度大的一次），這時(shí)這時(shí)黑表黑表筆筆接的是集接的是集電極電極，紅紅表表筆筆接的是接的是發(fā)發(fā)射射極極。 這種這種判判別電極別電極方法的原理是，利用萬(wàn)用表方法的原理是，利用萬(wàn)用表內(nèi)內(nèi)部的部的電電池，池，給給三三極極管的集管的集電極電極、發(fā)發(fā)射射極極加上加上電壓電壓，使其具，使其具有放大能力。有手捏其基有放大