電子基礎(chǔ)-三極管課件

晶體三極管老式的三極管現(xiàn)在的三極管2.1.1三極管的結(jié)構(gòu)類型與符號發(fā)射結(jié)

集電結(jié)基極發(fā)射極

集電極晶體三極管是由兩個PN結(jié)組成的發(fā)射區(qū)基區(qū)

集電區(qū)

半導(dǎo)體三極管在工作時一定要加上適當?shù)闹绷髌秒妷骸Ｔ诜糯蠊ぷ鳡顟B(tài)：發(fā)射結(jié)加正向電壓，集電結(jié)加反向電壓。2.1.2三極管的電流分配關(guān)系和放大作用共集電極接法：集電極作為公共端；共基極接法：基極作為公共端。共發(fā)射極接法：發(fā)射極作為公共端；各極電流之間的關(guān)系式共發(fā)射極電流放大系數(shù)。IE=IC+IB>>1IB/uA020406080100IC/mA0.0050.992.083.174.265.40IE/mA0.0051.0012.123.234.345.50計算結(jié)果表明，微小的基極電流變化，可以控制比之大數(shù)十倍的集電極電流，這就是三極管的電流放大作用。通過了解三極管內(nèi)部載流子的運動，可以解釋晶體管的電流放大原理。二、輸出特性曲線—iC=f(vCE)

iB=常數(shù)iC是輸出電流，vCE是輸出電壓。

⑴放大區(qū)：發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏⑵截止區(qū)：

IB=0以下的區(qū)域。⑶飽和區(qū)：發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均為正偏。IC隨著VCE的變化而迅速變化。工程上以VCE=0.3伏作為放大區(qū)和飽和區(qū)的分界線。VCE大于0.7

V左右(硅管)。發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均為反偏。例：測量三極管三個電極對地電位，試判斷三極管的工作狀態(tài)。

放大截止飽和-+正偏反偏-++-正偏反偏+-放大Vc>Vb>Ve放大Vc<Vb<Ve發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均為反偏。發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均為正偏。例：測得VB=4.5

V、VE=3.8

V、VC=8

V，試判斷三極管的工作狀態(tài)。放大2.極間電流1.集電極基極間反向飽和電流ICBO。

ICBO的下標CB代表集電極和基極，O是Open的字頭，代表第三個電極E開路。它相當于集電結(jié)的反向飽和電流。

2.集電極發(fā)射極間的反向飽和電流ICEO

ICEO和ICBO有如下關(guān)系

ICEO=（1+）ICBO

相當基極開路時，集電極和發(fā)射極間的反向飽和電流，即輸出特性曲線IB=0那條曲線所對應(yīng)的Y坐標的數(shù)值。①集電極最大允許電流ICM

三極管集電極最大允許電流ICM。當IC＞ICM時，管子性能將顯著下降，甚至?xí)p壞三極管。②集電極最大允許功率損耗PCM

集電極電流通過集電結(jié)時所產(chǎn)生的功耗，

PCM=ICVCB≈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。在計算時往往用VCE取代VCB。3.極限參數(shù)③反向擊穿電壓V(BR)EBO——集電極開路時發(fā)射結(jié)的擊穿電壓。下標BR代表擊穿之意，是Breakdown的字頭，CB代表集電極和基極，O代表第三個電極E開路。VCC<V(BR)EBO由PCM、ICM和V(BR)CEO在輸出特性曲線上可以確定過損耗區(qū)、過電流區(qū)和擊穿區(qū)。輸出特性曲線上的過損耗區(qū)和擊穿區(qū)半導(dǎo)體三極管的型號國家標準對半導(dǎo)體三極管的命名如下:3

D

G

110B

第二位：A鍺PNP管、B鍺NPN管、

C硅PNP管、D硅NPN管

第三位：X低頻小功率管、D低頻大功率管、

G高頻小功率管、A高頻大功率管、K開關(guān)管材料器件的種類同種器件型號的序號同一型號中的不同規(guī)格三極管三極管的工作原理

發(fā)射結(jié)加正偏時，從發(fā)射區(qū)將有大量的電子向基區(qū)擴散，形成的電流為IEN。從基區(qū)向發(fā)射區(qū)也有空穴的擴散運動，但其數(shù)量小，形成的電流為IEP。（這是因為發(fā)射區(qū)的摻雜濃度遠大于基區(qū)的摻雜濃度。）

進入基區(qū)的電子流因基區(qū)的空穴濃度低，被復(fù)合的機會較少。又因基區(qū)很薄，在集電結(jié)反偏電壓的作用下，電子在基區(qū)停留的時間很短，很快就運動到了集電結(jié)的邊上，進入集電結(jié)的結(jié)電場區(qū)域，被集電極所收集，形成集電極電流ICN。在基區(qū)被復(fù)合的電子形成的電流是IBN。

另外因集電結(jié)反偏，使集電結(jié)區(qū)的少子形成漂移電流ICBO。

很小的基極電流IB，就可以控制較大的集電極電流IC，從而實現(xiàn)了放大作用。2.2放大電路的基本組成

基本放大電路一般是指由一個三極管與相應(yīng)元件組成的三種基本組態(tài)放大電路。共發(fā)射極、共集電極、共基極(2)輸入電阻Ri

輸入電阻是表明放大電路從信號源吸取電流大小的參數(shù)，Ri大放大電路從信號源吸取的電流小，反之則大。(3)輸出電阻Ro

輸出電阻是表明放大電路帶負載的能力，Ro大表明放大電路帶負載的能力差，反之則強。

注意：放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻通常都是在正弦信號下的交流參數(shù)，只有在放大電路處于放大狀態(tài)且輸出不失真的條件下才有意義。2.3共射基本放大電路2.3.1共射放大電路的組成三極管T起放大作用。偏置電路VCC、Rb提供電源，并使三極管工作在線性區(qū)。耦合電容C1、C2輸入耦合電容C1保證信號加到發(fā)射結(jié)，不影響發(fā)射結(jié)偏置。輸出耦合電容C2保證信號輸送到負載，不影響集電結(jié)偏置。負載電阻RC、RL將變化的集電極電流轉(zhuǎn)換為電壓輸出。

直流電源和耦合電容對交流相當于短路直流通路和交流通路

(a)直流通路直流通路

能通過直流的通路。交流通路能通過交流的電路通路。(b)交流通路

一、靜態(tài)工作狀態(tài)的計算分析法IB、IC和VCE這些量代表的工作狀態(tài)稱為靜態(tài)工作點，用Q表示。在測試基本放大電路時，往往測量三個電極對地的電位VB、VE和VC即可確定三極管的靜態(tài)工作狀態(tài)。1.根據(jù)直流通路對放大電路的靜態(tài)進行計算2.靜態(tài)工作狀態(tài)的圖解分析法2.由直流負載線VCE=VCC－ICRC

VCC、VCC/Rc3.得到Q點的參數(shù)IB、IC和VCE。1.在輸出特性曲線上確定兩個特殊點,即可畫出直流負載線。通過圖解分析，可得如下結(jié)論：

1.vivBEiBiCvCE|-vo|

2.vo與vi相位相反；3.可以測量出放大電路的電壓放大倍數(shù)；4.可以確定最大不失真輸出幅度。(2)交流工作狀態(tài)的圖解分析二、微變等效電路法

(1)模型的建立

1.三極管可以用一個模型來代替。2.對于低頻模型可以不考慮結(jié)電容的影響。3.小信號意味著三極管在線性條件下工作，微變也具有線性同樣的含義。h參數(shù)模型（2)模型中的主要參數(shù)rbe交流輸入電阻

iB——輸出電流源表示三極管的電流放大作用①hie為輸入電阻，即rbe。②hre為電壓反饋系數(shù)，即μr。③hfe為電流放大系數(shù)，即。

④hoe為輸出電導(dǎo)，即1/rce。

(3)模型簡化

μr反映三極管內(nèi)部的電壓反饋，因數(shù)量很小，一般可以忽略。1/rce與電流源并聯(lián)時，分流極小，可作開路處理。三、動態(tài)性能指標的計算

(1)小信號等效電路(2)電壓放大倍數(shù)(3)輸入電阻Ri(4)輸出電阻Ro①波形的失真飽和失真截止失真由于放大電路的工作點達到了三極管的飽和區(qū)而引起的非線性失真。對于NPN管，輸出電壓表現(xiàn)為底部失真。

由于放大電路的工作點達到了三極管的截止區(qū)而引起的非線性失真。對于NPN管，輸出電壓表現(xiàn)為頂部失真。(1)最大不失真輸出幅度

注意：對于PNP管，由于是負電源供電，失真的表現(xiàn)形式，與NPN管正好相反。四、放大電路其他性能指標的介紹②放大電路的最大不失真輸出幅度

放大電路要想獲得大的不失真輸出幅度，需要：

1.工作點Q要設(shè)置在輸出特性曲線放大區(qū)的中間部位；2.要有合適的交流負載線。

(2)通頻帶BW相應(yīng)的頻率fL稱為下限頻率，fH稱為上限頻率。

放大電路的增益A(f)是頻率的函數(shù)。在低頻段和高頻段放大倍數(shù)都要下降。當A(f)下降到中頻電壓放大倍數(shù)A0的1/時，即2.4工作點穩(wěn)定的電路I1分壓式偏置VBI1=(5~10)IBVB=(3~5)VIB(1)確定工作點:QIe+Ve-VB+VBE-穩(wěn)定過程(2)電壓增益工作點穩(wěn)定，增益下降。解決這個矛盾的方法是加電容Ce。(3)輸入電阻Ri輸入電阻提高了，相當于增加了一個(1+β)Re的電阻。(4)輸出電阻Ro由KVL：輸出電阻提高了，即提高了電路的恒流特性。解：例1：求電路的靜態(tài)參數(shù)（IB、IC、VCE)，及動態(tài)參數(shù)（AV、Ri、Ro)。根據(jù)直流通路求靜態(tài)參數(shù)VBIBIC根據(jù)微變等效電路求動態(tài)參數(shù)1.電壓放大倍數(shù)2.輸入電阻Ri3.輸出電阻Ro（輸出端開路，輸入電壓為零）RiRi'根據(jù)微變等效電路求動態(tài)參數(shù)解：例2：求電路的靜態(tài)參數(shù)（IB、IC、VCE)，及動態(tài)參數(shù)（AV、Ri、Ro)。根據(jù)直流通路求靜態(tài)參數(shù)與例1結(jié)果完全相同VBIBIC根據(jù)微變等效電路求動態(tài)參數(shù)1.電壓放大倍數(shù)根據(jù)微變等效電路求動態(tài)參數(shù)2.輸入電阻Ri3.輸出電阻Ro（輸出端開路，輸入電壓為零）RiRi'例3：電路的參數(shù)不變，若β增加一倍，靜態(tài)參數(shù)（IB、IC、VCE)，及動態(tài)參數(shù)（AV、Ri、Ro)如何變化。(1)靜態(tài)參數(shù)∴

β增加一倍，IC、VCE不變，

IB減小一倍。（2）動態(tài)參數(shù)∴

β增加一倍，Ri、Ro

不變，

AV增大。例4：電路的參數(shù)不變，若斷開