三極管基本分析方法

2.2晶體管的基本應(yīng)用引言2.2.2交流分析2.2.1直流分析第2章半導(dǎo)體三極管引言基本思想

非線性電路經(jīng)適當(dāng)近似后可按線性電路對(duì)待，利用疊加定理，分別分析電路中的交、直流成分。一、分析三極管電路的基本思想和方法直流通路(ui

=0)為靜態(tài)。交流通路(ui

0)為動(dòng)態(tài)，只考慮變化的電壓和電流畫(huà)交流通路原則：1.固定不變的電壓源都視為短路；2.固定不變的電流源都視為開(kāi)路；3.視電容對(duì)交流信號(hào)短路。第2章半導(dǎo)體三極管基本方法圖解法：

在輸入、輸出特性圖上畫(huà)交、直流負(fù)載線，求靜態(tài)工作點(diǎn)“Q”，分析動(dòng)態(tài)波形及失真等。解析法：根據(jù)發(fā)射結(jié)導(dǎo)通壓降估算“Q”。用小信號(hào)等效電路法分析計(jì)算電路動(dòng)態(tài)參數(shù)。第2章半導(dǎo)體三極管二、電量的符號(hào)表示規(guī)則A

AA大寫(xiě)表示電量與時(shí)間無(wú)關(guān)(直流、平均值、有效值)；A小寫(xiě)表示電量隨時(shí)間變化(瞬時(shí)值)。大寫(xiě)表示直流量或總電量(總最大值，總瞬時(shí)值)；小寫(xiě)表示交流分量。總瞬時(shí)值直流量交流瞬時(shí)值交流有效值直流量往往在下標(biāo)中加注QA—主要符號(hào)；

A—下標(biāo)符號(hào)。tuouBE=UBE

+ube第2章半導(dǎo)體三極管2.2.1直流電路的分析一、圖解分析法+–RBRC+uCE–+

uBE

+–VCCVBB3V5ViBiC輸入直流負(fù)載線方程:uCE

=VCC

iC

RCuBE

=VBB

iBRB輸出直流負(fù)載線方程:輸入回路圖解QuBE/ViB/A靜態(tài)工作點(diǎn)VBBVBB/RB115kUBEQIBQ0.720輸出回路圖解uCE/ViC/mAVCCVCC/RC01kQ23UCEQICQ0iB

=20A第2章半導(dǎo)體三極管二、工程近似分析法+–RBRC+uCE–+

uBE

+–VCCVBB3V5ViBiC115k1k

=100第2章半導(dǎo)體三極管第2章半導(dǎo)體三極管2.2.2晶體管開(kāi)關(guān)電路及工作狀態(tài)的判斷一、晶體管工作狀態(tài)的判斷方法幾種？截止、放大、飽和當(dāng)輸入uI為低電平，使uBE<0.5V時(shí)，三極管截止。

iB≈0，iC≈0，C、E間相當(dāng)于開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。

三極管關(guān)斷的條件和等效電路IC(sat)QAuCEUCE(sat)OiCMNIB(sat)TS負(fù)載線臨界飽和線

飽和區(qū)放大區(qū)截止區(qū)uBE<0.5VBEC三極管截止?fàn)顟B(tài)等效電路uI=UILuBE+-通常用硅管門(mén)限電壓Uth=0.5V—截止?fàn)顟B(tài)一、晶體管工作狀態(tài)的判斷方法

uI增大使uBE>0.5V時(shí)，三極管開(kāi)始導(dǎo)通，iB

>0，三極管工作于放大導(dǎo)通狀態(tài)。uBE

≈UBE(on)≈0.7V

IC(sat)QAuCEUCE(sat)OiCMNIB(sat)TS臨界飽和線

飽和區(qū)放大區(qū)uI增大使iB增大，從而工作點(diǎn)上移，iC增大，uCE減小截止區(qū)三極管放大狀態(tài)等效電路uBE+-—放大狀態(tài)0<iB<

IB(sat)BEUBE(on)CUCE>0.7第2章半導(dǎo)體三極管一、晶體管工作狀態(tài)的判斷方法IC(sat)QAuCEUCE(sat)OiCMNIB(sat)TS臨界飽和線

飽和區(qū)放大區(qū)截止區(qū)iB≥

IB(sat)BEUBE(sat)CUCE(sat)三極管飽和狀態(tài)等效電路三極管開(kāi)通的條件和等效電路uCE≈UCE(sat)≈0.3V≈0，C、E間相當(dāng)于開(kāi)關(guān)合上。

當(dāng)輸入uI為高電平，使iB≥

IB(sat)時(shí)，三極管飽和。

uBE+-uBE+-uI=UIH

S為放大和飽和的交界點(diǎn)，這時(shí)的iB稱臨界飽和基極電流，用IB(sat)表示；相應(yīng)地，IC(sat)為臨界飽和集電極電流；UBE(sat)為飽和基極電壓，UBE(sat)≈0.7V；UCE(sat)為飽和集電極電壓，UCE(sat)≈0.3V。在臨界飽和點(diǎn)三極管仍然具有放大作用?！柡蜖顟B(tài)第2章半導(dǎo)體三極管第2章半導(dǎo)體三極管二、晶體管開(kāi)關(guān)電路T截止IB≈0，IC≈0，C、E間相當(dāng)于開(kāi)關(guān)斷開(kāi),LED不發(fā)光。

T導(dǎo)通飽和導(dǎo)通條件:T飽和導(dǎo)通LED發(fā)光因?yàn)樗?VCC(5V)1kRCRB+-+-uIuO4.3kβ=30IBICLEDEBCiC

0iC

=VCC/RC例2.2.1設(shè)RB

=

38

k，求VBB=0

V、3

V時(shí)的iC、uCE。+–RBRC+uCE–+

uBE

+–VCCVBB3V5ViBiC1

k[解]uCE/ViC/mAiB=010A20A30A40A50A60A410235當(dāng)VBB=0V:iB

0，iC

0，5VuCE

5V當(dāng)VBB=3V:0.3uCE

0.3

V0,iC

5mA三極管的開(kāi)關(guān)等效電路截止?fàn)顟B(tài)SBCEVCC+RCRBiB

0uCE

5ViB飽和狀態(tài)uCE

0判斷是否飽和臨界飽和電流

ICS和IBS:iB

>IBS，則三極管飽和。第2章半導(dǎo)體三極管2.2.3晶體管基本放大電路及其分析方法一、圖解分析法線性非線性線性輸入回路(A左)(B右)輸出回路(B左)(A右)+–RBRC+uCE–+uBE

+–VCCVBBiBiCiBiC+uBE

+uCE–AB第2章半導(dǎo)體三極管例2.2.4

硅管，ui

=10sint(mV)，RB=176k，RC=1k，VCC=VBB=6V，圖解分析各電壓、電流值。[解]令ui

=0，求靜態(tài)電流IBQuBE/ViB/AO0.7V30QuiOtuBE/VOtiBIBQ(交流負(fù)載線)uCE/ViC/mA41023iB=10A20304050505Q6直流負(fù)載線QQ6OtiCICQUCEQOtuCE/VUcemibicuceRL+–

iBiCRBVCCVBBRCC1ui+–

+

–

+uCE+uBE–

第2章半導(dǎo)體三極管當(dāng)ui

=0

uBE=UBEQ

iB=IBQ

iC=ICQ

uCE=UCEQ

當(dāng)ui

=Uimsint

ib=Ibmsin

t

ic=Icmsin

t

uce=–Ucem

sint

uo=uceiB=

IBQ

+Ibmsin

tiC

=

ICQ

+Icmsin

tuCE=

UCEQ

–

Ucem

sin

t=

UCEQ

+Ucem

sin

(180°–

t)uBE/ViB/A0.7V30QuituBE/VtiBIBQ(交流負(fù)載線)uCE/ViC/mA4123iB=10A20304050605Q6直流負(fù)載線QQ6tiCICQUCEQtuCE/VUcemibicuceOOOO00第2章半導(dǎo)體三極管基本共發(fā)射極電路的波形：+–

iBiCRBVCCVBBRCC1ui+–

+

–

+uCE+uBE–

IBQuiOt

iB

OtuCEOtuoOt

iC

OtICQUCEQ第2章半導(dǎo)體三極管二、小信號(hào)等效電路分析法(微變等效)1.晶體三極管電路小信號(hào)等效電路分析法三極管電路可當(dāng)成雙口網(wǎng)絡(luò)來(lái)分析(1)

晶體三極管H(Hybrid)參數(shù)小信號(hào)模型從輸入端口看進(jìn)去，相當(dāng)于電阻rberbe—Hie從輸出端口看進(jìn)去為一個(gè)受

ib

控制的電流源

ic

=

ib

，—Hfe+uce–+ube–

ibicCBErbe

Eibicib+ube+uceBCrbb’—三極管基區(qū)體電阻第2章半導(dǎo)體三極管(2)

晶體三極管交流分析步驟：

分析直流電路，求出“Q”，計(jì)算rbe。

畫(huà)電路的交流通路。

在交流通路上把三極管畫(huà)成H參數(shù)模型。

分析計(jì)算疊加在“Q”點(diǎn)上的各極交流量。第2章半導(dǎo)體三極管例2.2.5=100，uS

=10sint(mV)，求疊加在“Q”點(diǎn)上的各交流量。+uo+–

iBiCRBVCCVBBRCRLC1C2uS+–

+–

RS+uCE+uBE–

12V12V510470k2.7k3.6k[解]令ui

=0，求靜態(tài)電流IBQ求“Q”，計(jì)算rbeICQ=IBQ=2.4mAUCEQ=12

2.42.7=5.5V第2章半導(dǎo)體三極管

交流通路+uo+–

iBiCRBVCCVBBRCRLC1C2uS+–

+–

RS+uCE+uBE–

ubeuce

小信號(hào)等效+uo+–

RBRLRSrbe

EibicibBCusRC+ube

分析各極交流量

分析各極總電量uBE

=(0.7+0.0072sint

)ViB

=(24+5.5sint)AiC

=(2.4+0.55sint

)

mAuCE

=(5.5–

0.85sint

)V第2章半導(dǎo)體三極管放大電路的非線性失真問(wèn)題：

因工作點(diǎn)不合適或者信號(hào)太大使放大電路的工作范圍超出了晶體管特性曲線上的線性范圍，從而引起非線性失真。NPN管：頂部失真為截止失真。PNP管：底部失真為截止失真。不發(fā)生截止失真的條件:

IBQ>Ibm

。交流負(fù)載線1.“Q”過(guò)低引起截止失真OQibOttOuBE/ViBuBE/ViBui

uCEiCictOOiCOtuCEQuce第2章半導(dǎo)體三極管2.“Q”過(guò)高引起飽和失真ICS集電極臨界飽和電流NPN管：

底部失真為飽和失真。PNP管：頂部失真為飽和失真。IBS—基極臨界飽和電流。不接負(fù)載時(shí)，交、直流負(fù)載線重合，V

CC=VCC不發(fā)生飽和失真的條件：IBQ+I

bm