第二章晶體三極管及基本放大器(電氣)ppt課件

1、第二章 晶體三極管及根本放大器2.1 引言2.2 晶體三極管的任務(wù)原理2.3 晶體三極管的三種銜接方式2.4 晶體三極管共發(fā)射極接法的伏安特性和參數(shù)2.5 晶體三極管組成的根本放大器2.6 多級放大器2.7 放大器的頻率呼應(yīng)1.2.1 引言 晶體三極管是電子電路中的重要器件，它經(jīng)過一定的工藝，將兩個PN結(jié)結(jié)合在一同，由于兩個PN結(jié)的相互影響，使三極管具有電流放大作用。從二極管開展到三極管,這是一個質(zhì)的飛躍。 1、分類 按資料分：硅管；鍺管 按功率分：小功率管；中功率管；大功率管 按構(gòu)造分：NPN；PNP 2.2、NPN和PNP管的構(gòu)造表示及符號 PN結(jié) PN結(jié)發(fā)射區(qū)發(fā)射極emitter基區(qū)基極

2、base集電區(qū)集電極collector集電結(jié)發(fā)射結(jié)ECBNPN 型(1)符號中的箭頭方向是三極管的實踐電流方向符號(2)三極管有三個區(qū)：發(fā)射區(qū)發(fā)射極e；基區(qū)基極b；集電區(qū)集電極c。(3)發(fā)射區(qū)摻雜濃度遠高于基區(qū)摻雜濃度，基區(qū)很薄且摻雜的濃度低；而集電結(jié)面積比發(fā)射結(jié)面積大得多，所三極管的發(fā)射極與集電極不能對調(diào)運用。3.2、NPN和PNP管的構(gòu)造表示及符號PN結(jié)PN結(jié)發(fā)射區(qū)發(fā)射極emitter基區(qū)基極base集電區(qū)集電極collector集電結(jié)發(fā)射結(jié)ECBPNP 型(1)符號中的箭頭方向是三極管的實踐電流方向符號(2)三極管有三個區(qū)：發(fā)射區(qū)發(fā)射極e；基區(qū)基極b；集電區(qū)集電極c。(3)發(fā)射區(qū)摻雜濃度

3、遠高于基區(qū)摻雜濃度，基區(qū)很薄且摻雜的濃度低；而集電結(jié)面積比發(fā)射結(jié)面積大得多，所三極管的發(fā)射極與集電極不能對調(diào)運用。4. 常見三極管的外形5.常見三極管的外形6.2.2 三極管的任務(wù)原理三極管有兩個PN結(jié)：一個是發(fā)射結(jié)，另一個是集電結(jié)，這兩個PN結(jié)上加正向偏置電壓的組合情況共有四種。首先討論發(fā)射結(jié)加正向偏置電壓，集電結(jié)加反向偏置電壓的情況。7.三極管放大的外部條件BECNNPEBRBECRC發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏 PNP發(fā)射結(jié)正偏 VBVE集電結(jié)反偏 VCVE集電結(jié)反偏 VCVB 8.2. 各電極電流關(guān)系及電流放大作用IB(mA)IC(mA)IE(mA)00.020.040.060.080.10

4、0.0010.701.502.303.103.950.0010.721.542.363.184.05結(jié)論:1三電極電流關(guān)系 IE = IB + IC2 IC IB ， IC IE 3 IC IB 把基極電流的微小變化可以引起集電極電流較大變化的特性稱為晶體管的電流放大作用。 本質(zhì):用一個微小電流的變化去控制一個較大電流的變化，是CCCS器件。9.發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)反偏UBBRbUCCRC2.1.1三極管的正向控制造用 NPNICIB1、三極管內(nèi)的載流子的傳輸過程以NPN為例IE電源接法: UBB 使發(fā)射結(jié)正偏 UBE=0.7V0 UCC 使集電結(jié)反偏 UBC 0 為了到達這個目的, 要保證 UC

5、CUBB 2電子在基區(qū)的分散與復合，構(gòu)成基極電流IB。由于基區(qū)很薄，且摻雜濃度低，電子只需一小部份被基區(qū)的空穴復合，大部份電子很快到達集電結(jié)邊緣。3由于集電結(jié)反偏，分散到集電結(jié)邊緣的電子，很快被吸引越過集電結(jié)，構(gòu)成集電極電流IC。(1)由于發(fā)射結(jié)正偏，因此高摻雜濃度的發(fā)射區(qū)中的多子自在電子越過發(fā)射結(jié)，向基區(qū)分散，構(gòu)成發(fā)射極電流IE。10.1、三極管各極電流表達式以NPN為例(a)發(fā)射極電流：(b)基極電流：(c)發(fā)射極電流： 結(jié)論： 三極管的發(fā)射極電流等于集電極電流和基極電流之和。11.2、三極管的正向控制造用以NPN為例(a)發(fā)射結(jié)的發(fā)射效率：(b) 載流子的傳輸效率：(c)三極管的共基極直

6、流電流傳輸系數(shù)： 12.(a)發(fā)射極電流：(b)集電極電流：(c)基極電流： 2.1.2 三極管各極電流表達式13.2.3 三極管的三種銜接方式輸入端輸出端輸入端輸出端輸入端輸出端abc(a)共基極接法(b)共發(fā)射極接法(c)共集電極接法14.2.3.1 共發(fā)射極接法下的直流電流傳輸方程輸入端輸出端ICIB15.2.3.2 共集電極接法下的直流電流傳輸方程輸入端輸出端cIBIE16.2.4 三極管共發(fā)射極接法的伏安特性和參數(shù)什么叫三極管的特性曲線？ 三極管伏安特性曲線是指三極管各電極電 壓與各電極電流之間關(guān)系的曲線，它是管子內(nèi) 部載流子運動規(guī)律的外部表達。17.輸入回路輸出回路1、輸入特性曲線

7、: (1)是研討當vCE=常數(shù) 時，vBE 和iB之間的關(guān)系曲 線，用函數(shù)關(guān)系式表示為:2.4.1 輸入特性18.(1)vBE 和iB之間的關(guān)系曲線(2)用 vCE=1V 的輸入特性曲線來代表vCE1V 一切輸入特性曲線(3)輸入特性的死區(qū)電壓： 硅管約為0.5V； 鍺管約為0.1V。 發(fā)射結(jié)正偏導通后： 硅管 VBE=0.7V； 鍺管 VBE=0.3V200.40.60.81006080400.2輸入回路輸出回路2.4.1 輸入特性19.1、輸出特性曲線: (1) 是研討當 iB=常數(shù) 時，vCE和iC之間的關(guān)系曲線，用函數(shù)表示為:輸入回路輸出回路2.4.2 輸出特性20.(2)輸出特性曲線

8、,當vCE較小時起始部份很陡，當vCE 略有添加，iC 添加很快，當vCE1V 以后，再添加vCE、iC 添加不明顯。(3)如改動IB 那么得到另一條輸出特性曲線。輸入回路輸出回路2.4.2 輸出特性21.a 輸入特性曲線; b 輸出特性曲線 圖1-28 三極管的輸入、 輸出特性曲線22.2、把輸出特性曲線劃分成三個區(qū)510152012340飽和區(qū)截止區(qū)放大區(qū)擊穿區(qū)(3)飽和區(qū) 區(qū)域： vCE 0.7v 以左部分 條件：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏。 特點：失去放大才干，iCRC=4k保證集電結(jié)反偏 ,即UBCIB I1I2 (ii) TICQIEUReUBE=UB-UReIB (iii)普通?。?

9、I1=(510)IB UB=35UBE 分壓式射極偏置電路 UB是穩(wěn)定的任務(wù)點穩(wěn)定的典型電路61.例2-5 分壓式射極偏置電路如圖2-29所示，60，Re1k，Rb130k，Rb210k，Rc2k，RL2k。 求：1 靜態(tài)任務(wù)點Q； 2 電壓放大倍數(shù)Au； 3 輸入電阻； 4 輸出電阻。 62.(a)共基極放大電路b 直流通路; 1. 靜態(tài)分析直流通路2.4.5 共基極放大器63. 交流通路2. 動態(tài)分析2.4.5 共基極放大器64.微變等效電路(接上圖 )2. 動態(tài)分析從上可見，共基放大電路放大倍數(shù)較大，且輸入與輸出相位一樣，Ri較小，Ro較大， ,所以共基電路也叫電流跟隨器，主要用于高頻電

10、路中。65.2.4.6共集電極放大器a 共集電極放大電路; b 交流通路 集電極是輸入輸出公共參考端，故各為共集電極電路，由于輸出信號從射極輸出，所以之稱為射極輸出器交流通路為什么稱為共集電極放大電路？66.1、靜態(tài)分析 靜態(tài)任務(wù)點UCC=IBRb+UBE+IERe =IBRb+UBE+(1+)IBRe IC IB UCEUCC IERe UCC - ICRe圖2-33 共集電極放大電路2.4.6共集電極放大器67.2.交流分析交流通路微變等效電路68.2.交流分析1電壓放大倍數(shù)所以這個電壓放大倍數(shù)是小于1且約等于1的， 并且輸出電壓和輸入電壓同相。 這闡明輸出電壓和輸入電壓相位一樣、 大小近

11、似相等， 所以共集電極放大電路又被稱為電壓跟隨器或射極跟隨器。 69.2.交流分析2輸入電阻Ri70.2.交流分析3輸出電阻Ro圖2-35中，IB和IC的方向與圖2-34中相反，主要緣由是由測試電壓源UT作用下產(chǎn)生，而不是輸入信號源產(chǎn)生的。71.2.交流分析3輸出電阻Ro72.2.交流分析3輸出電阻Ro73.2.5 多級放大電路普通來說， 單級放大電路并不能同時滿足多個性能目的的要求，因此， 實踐的放大器都是由假設(shè)干單級放大電路銜接而成的多級放大電路， 其方框圖如圖3-30所示。信號源負載輸出級末前級中間級輸入級74.1、電壓放大倍數(shù) 所以多級放大器總的電壓放大倍數(shù)是多級電壓放大倍數(shù)的乘積。2

12、.5.2 多級放大電路的目的計算多級放大電路進展分析時，必需思索到級與級之間的影響。將前級電路作為后級電路的信號源，而后級電路當做前級電路的負載，這樣，單級放大電路的很多公式和結(jié)論,都可以直接運用于多級放大電路的計算中。= Au1 Au2 Aun 第一級第N級第二級uo1=ui2uo(N-1)=ui(N)信號源第一級第二級負載uiuo75.2、輸入電阻多級放大器的輸入電阻,就是輸入級的輸入電阻.在計算輸入電阻時要將后級的輸入電阻當作前級的負載，即3、輸出電阻多級放大器的輸出電阻,就是輸出級的輸出電阻.在計算輸出電阻時，將前級的輸出電阻作為輸出級的信號源內(nèi)阻，即 76.2.6 多級放大電路2.5

13、.1 阻容耦合放大器2.5.2 變壓器耦合放大器2.5.3 光電耦合放大器 2.5.4 直接耦合放大器77.信號源第一級第二級負載2.5.1 阻容耦合放大器 阻容耦合： (1)多級放大電路采用電容和電阻下級的輸入電阻銜接的方式稱為阻容耦合，電路為圖3-31。圖3-31 兩級阻容耦合放大電路 (2)阻容耦合構(gòu)造簡單，本錢低，頻率特性好，靜態(tài)任務(wù)點不相互影響，其運用非常廣泛。但耦合電容對低頻信號衰減大，對緩慢變化的信號不能進展耦合，同時在集成電路中難于制造大的電容，所以阻容耦合方式在集成電路中無法運用。78.直接耦合： (1)把前一級的輸出端和后一級的輸入端直接相連的級間耦合方式叫做直接耦合，如圖3-32所示。圖3-