《電子技術(shù)基礎(chǔ)與技能》(張金華主編)第二章

當(dāng)前1頁，總共39頁。掌握三極管的結(jié)構(gòu)及符號，能識別引腳；了解三極管的特性曲線、主要參數(shù)、溫度對三極管特性的影響；能在實踐中正確使用三極管；會用萬用表判別三極管的引腳和質(zhì)量優(yōu)劣。當(dāng)前2頁，總共39頁。2.1.1三極管的結(jié)構(gòu)與符號

一、三極管的外形三極管從封裝外形來分，一般有硅酮塑料封裝、金屬封裝，以及用于表面安裝的片狀三極管，目前常用的90××系列三極管采用TO-92型塑封，它們的型號一般都標(biāo)在塑殼上。如圖所示。

三極的外形當(dāng)前3頁，總共39頁。2.1.1三極管的結(jié)構(gòu)與符號

二、三極管的結(jié)構(gòu)與符號

三極管有三個電極，分別從三極管內(nèi)部引出，三極管的核心是兩個互相聯(lián)系的PN結(jié)，它是根據(jù)不同的摻雜工藝在一個硅片上制造出三個摻雜區(qū)域而形成。在三個摻雜區(qū)域中，位于中間的區(qū)域稱為基區(qū)，引出基極，兩邊的區(qū)域稱為發(fā)射區(qū)和集電區(qū)，分別引出發(fā)射極和集電極；基區(qū)和發(fā)射區(qū)的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié)，基區(qū)和集電區(qū)的PN結(jié)成為集電結(jié)。按兩個PN結(jié)組合方式不同，三極管可分為PNP型、NPN型兩類。如果邊是N區(qū)，中間夾著P區(qū)，就稱為NPN型三極管；反之，則稱為PNP型三管。如圖所示。當(dāng)前4頁，總共39頁。2.1.2三極管中的電流分配和放大作用

一、放大的概念

只要給電路中的三極管外加合適的電源電壓，就會產(chǎn)生電流、和

，這時很小的就可以控制比它大上百倍的

。顯然

不是由三極管產(chǎn)生的，而是由電源電壓在

的控制下提供的，這就是三極管的能量轉(zhuǎn)換作用。如圖所示。電流放大示意圖當(dāng)前5頁，總共39頁。2.1.2三極管中的電流分配和放大作用

二、三極管的電流放大作用測試電路如圖所示。實驗數(shù)據(jù)表明（1）三極管的電流放大作用，實質(zhì)上是用較小的基極電流信號控制較大的集電極電流信號，實現(xiàn)“以小控大”的作用。（2）三極管電流放大作用的實現(xiàn)需要外部提供直流偏置，即必須保證三極管發(fā)射結(jié)加正向電壓（正偏），集電結(jié)加反向電壓（反偏）。這時，三電極電流Ib、Ic、

Ie方向如圖所示，電位關(guān)系應(yīng)為Vc>Vb>Ve。當(dāng)前6頁，總共39頁。2.1.3三極管的特性曲線

一、三極管特性曲線測試

三極管在電路應(yīng)用時，必定有一個電極作為信號的輸入端，一個電極作為信號的輸出端，另一個電極作為輸入、輸出回路的公共端，由此，三極管在電路中有三種組態(tài)（連接方式）。如圖所示。三極管的三種組態(tài)當(dāng)前7頁，總共39頁。二、共射輸入特性曲線

2.1.3三極管的特性曲線

如圖所示的共射輸入特性曲線是指當(dāng)

為某一定值時，基極電流

和發(fā)射極電壓

之間關(guān)系。當(dāng)前8頁，總共39頁。2.1.3三極管的特性曲線

三、共射輸出特性曲線

共射輸出特性曲線是在基極電流

為一常量的情況下，集電極電流

和管壓降

之間的關(guān)系。通常把三極管輸出特性曲線分為截止、飽和和放大三個區(qū)域。如圖所示。NP型三極管的三種工做狀態(tài)如表所示。三極管輸出特性曲線及測量當(dāng)前9頁，總共39頁。2.1.4三極管的使用常識

一、三極管器件手冊查閱

1.三極管型號命名

當(dāng)前10頁，總共39頁。2.1.4三極管的使用常識

一、三極管器件手冊查閱

2.常用三極管主要參數(shù)查閱

1）電流放大系數(shù)（1）共射極直流電流放大系數(shù)

三極管共射接法時，當(dāng)為規(guī)定值時，集電極直流電流

和基極電流

的比值為，即（2）共射極交流電流放大系數(shù)

三極管共射接法時，當(dāng)UCE為規(guī)定值時，集電極直流電流變化量和基極電流變化量的比值為β，即當(dāng)前11頁，總共39頁。2.1.4三極管的使用常識

一、三極管器件手冊查閱

2.常用三極管主要參數(shù)查閱

2）極間反向電流

和（1）集-基反向飽和電流

是發(fā)射極開路時集電極的反向飽和電流。（2）集-射反向飽和電流

是基極開路時集電極和發(fā)射極之間的穿透電流。當(dāng)前12頁，總共39頁。2.1.4三極管的使用常識

一、三極管器件手冊查閱

2.常用三極管主要參數(shù)查閱

3）主要極限參數(shù)主要極限參數(shù)如圖所示（1）集電極最大允許電流一般規(guī)定三極管電流放大系數(shù)β下降到額定值的2/3時的集電極電流，稱為集電極最大允許電流。實際使用時，必須使

<

，否則β將明顯下降。（2）集電極最大允許耗散功率

表示集電極允許損耗功率的最大值。在應(yīng)用中，必須使三極管的

≤

，否則會使三極管性能變壞或燒毀。（3）集-射反向擊穿電壓

是基極開路時（

），允許加在集-射極之間的最大反向電壓。若集電結(jié)反偏電壓超過該值，將導(dǎo)致反向電流劇增，從而使三極管損壞。當(dāng)前13頁，總共39頁。2.1.4三極管的使用常識

一、三極管器件手冊查閱

3.三極管引腳排列

三極管引腳識讀如表所示當(dāng)前14頁，總共39頁。2.1.4三極管的使用常識

二、小功率三極管檢測

1.三極管基極和類型判斷萬用表置于R×1k擋。用萬用表的第一根表筆依次接三極管的一個引腳，而第二根表筆分別接另兩根引腳，以測量三極管三個電極中每兩個極之間的正、反向電阻值。當(dāng)?shù)谝桓砉P接某電極，而第二根表筆先后接觸另外兩個電極均測得較小電阻值時，則第一根表筆所接的那個電極即為基極b。如果接基極b的第一根表筆是紅表筆，則可判定三極管為PNP型；如果是黑表筆接基極b，則可判定三極管為NPN型。測量方法如圖所示。類型判斷和基極的測量方法當(dāng)前15頁，總共39頁。2.1.4三極管的使用常識

二、小功率三極管檢測

2.三極管引腳的判斷和β值估測選擇能測

的萬用表。將萬用表置于R×1k擋，根據(jù)被測三極管的管型，將三極管的基極引腳b插入NPN或PNP對應(yīng)的插孔，另兩個引腳分別插入NPN或PNP的其他插孔，以測量三極管的

（β），然后再將三極管倒過來（基極b位置不變）再測一遍，兩次測量結(jié)果明顯不同，測得

（β）值比較大的一次時，三極管的三個引腳極性恰好分別對應(yīng)NPN或PNP插孔上的e、b、c。這時測得的

值，即為該三極管的直流電流系數(shù)的估測值。測量方法如圖所示。判斷引腳的測量方法當(dāng)前16頁，總共39頁。2.1.4三極管的使用常識

3.三極管性能簡易判斷二、小功率三極管檢測

簡易判斷三極管性能時，可將萬用表置于R×1k擋，分別用紅、黑表筆測量三極管各極間阻值，然后將測量結(jié)果對照下表大致判斷三極管的好壞。當(dāng)前17頁，總共39頁。2.1.4三極管的使用常識

三、三極管選用

1.三極管使用頻率選用三極管首先要明確電路是工作在低頻場合還是在高頻場合。工程設(shè)計中一般要求三極管的

高于電路工作頻率3倍以上。2.三極管工作的安全性對于工作在大電流場合的三極管，如驅(qū)動繼電器等，應(yīng)根據(jù)實際工作電流選用

較大的管子，從而保證集電極工作電流

≤

。對于工作在大功率場合的三極管，應(yīng)重點考慮三極管的集電極最大耗散功率

，使三極管額定消耗功率

≤

。同時，大功率三極管在使用時，因功耗較大，應(yīng)按要求加裝一定規(guī)格尺寸的散熱片。當(dāng)前18頁，總共39頁。能識讀和繪制基本共射放大電路圖，理解共射放大電路主要元件的作用；了解溫度對放大電路靜態(tài)工作點的影響；能識讀分壓式偏置放大電路的電路圖，了解分壓式偏置放大電路的工作原理；了解共射、共集和共基三種放大電路的電路構(gòu)成特點；了解小信號放大電路性能指標(biāo)（放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻）的含義；了解放大電路的直流通路與交流通路；會使用公式估算靜態(tài)工作點、輸入電阻、輸出電阻和電壓放大倍數(shù)；能搭接分壓式偏置放大電路，會調(diào)整靜態(tài)工作點；當(dāng)前19頁，總共39頁。2.2.1共射極基本放大電路

一、電路組成如圖所示。

當(dāng)前20頁，總共39頁。二、元器件的作用元器件的作用如圖所示

2.2.1共發(fā)射極基本放大電路

元器件的作用當(dāng)前21頁，總共39頁。2.2.2靜態(tài)工作點和放大原理基極不加偏置電阻時工作波形為了避免放大電路的非線性失真，必須設(shè)置合適的靜態(tài)工作點，才能保證放大電路不失真地放大輸入信號。波形如圖所示。一、設(shè)置靜態(tài)工作點的必要性基本放大電路中交、直流量共存，電路在沒有輸入信號、只有直流電源單獨作用下的直流工作狀態(tài)，簡稱為靜態(tài)。放大電路在靜態(tài)時，三極管各級電壓和電流在輸入、輸出特性曲線上可以確定坐標(biāo)點Q,該Q點稱為靜態(tài)工作點。輸入輸出特性曲線如圖所示。當(dāng)前22頁，總共39頁。二、共射放大電路的工作原理

2.2.2靜態(tài)工作點和放大原理在放大電路中，輸入信號

經(jīng)過

耦合加至三極管b、e極后，各極電壓、電流大小均在直流量的基礎(chǔ)上，疊加了一個隨

變化而變化的交流量，這時電路處于交流狀態(tài)或動態(tài)工作狀態(tài)，簡稱為動態(tài)。電路及波形如圖所示。當(dāng)前23頁，總共39頁。三、靜態(tài)工作點對放大電路的影響

2.2.2靜態(tài)工作點和放大原理共射基本放大電路實驗示意

在放大電路的輸入端送入

=1kHz，幅度適當(dāng)?shù)恼倚盘枺敵龆擞檬静ㄆ饔^察輸出電壓波形。實驗示意如圖所示。觀察到的輸出波形如圖所示。當(dāng)前24頁，總共39頁。一、分壓式偏置放大電路構(gòu)成電路如圖所示。

2.2.3工作點穩(wěn)定的三極管放大電路當(dāng)前25頁，總共39頁。二、工作原理

2.2.3工作點穩(wěn)定的三極管放大電路為了穩(wěn)定靜態(tài)工作點，通常情況下，電路參數(shù)的選取應(yīng)滿足?

因此，為當(dāng)溫度升高時，分壓式偏置放大電路穩(wěn)定工作點的過程可表示為：當(dāng)前26頁，總共39頁。一、主要性能指標(biāo)2.2.4放大電路的分析方法1.放大倍數(shù)

（1）電壓放大倍數(shù)是指放大電路輸出電壓有效值和輸入電壓有效值之比，定義為（2）電流放大倍數(shù)是指放大電路輸出電壓有效值和輸入電壓有效值之比，定義為（3）功率放大倍數(shù)是指放大電路輸出電壓有效值和輸入電壓有效值之比，定義為當(dāng)前27頁，總共39頁。當(dāng)前28頁，總共39頁。2.2.4放大電路的分析方法一、主要性能指標(biāo)2.輸入電阻

輸入電阻

是從放大電路輸入端看進去的等效電阻，如圖所示。對信號源來說，就是負(fù)載。放大電路從信號源索取電流的大小反映了放大電路對信號源的影響程度，

定義為輸入電壓有效值和輸入電流有效值之比，即輸入輸出等效電阻當(dāng)前29頁，總共39頁。2.2.4放大電路的分析方法一、主要性能指標(biāo)3.輸出電阻

輸出電阻

是從放大電路輸出端看進去的等效電阻當(dāng)前30頁，總共39頁。二、靜態(tài)分析2.2.4放大電路的分析方法靜態(tài)分析前，首先需畫出電路的直流通路，它是放大電路在

僅作用下直流電流所流過的路徑。如圖所示。畫直流通路的原則：（1）輸入信號

短路。（2）電容視為開路。（3）電感視為短路。當(dāng)前31頁，總共39頁。2.2.4放大電路的分析方法三、動態(tài)分析動態(tài)分析前，首先需畫出電路的交流通路，它是放大電路在

，僅

作用下交流電流所流過的路徑。如圖所示。畫交流通路的原則：（1）由于耦合電容容量大，所有耦合電容視為通路。（2）電源電壓對地短路。當(dāng)前32頁，總共39頁。能區(qū)分多級放大電路的級間耦合方式；了解三種耦合方式的優(yōu)缺點；了解幅頻特性指標(biāo)的重要性；了解多級放大電路的增益和輸入、輸出電阻的概念及工程中的應(yīng)用。當(dāng)前33頁，總共39頁。在實際應(yīng)用中，需要放大的信號往往很弱，如擴音機從話筒拾取的信號僅幾十毫伏，甚至更低，而推動擴音機揚聲器的信號需要幾十伏，甚至更高，這樣要求擴音機達到103以上的放大倍數(shù)，顯然，靠單級放大電路是無法實現(xiàn)的