電子線路高教第四電子課件一四

第2章晶體三極管概述2.1放大模式下晶體三極管的工作原理2.2晶體三極管的其他工作模式2.3埃伯爾斯—莫爾模型2.4晶體三極管伏安特性曲線2.5晶體三極管小信號電路模型2.6晶體三極管電路分析方法2.7晶體三極管的應用原理概述三極管結構及電路符號發(fā)射極E基極BPNN+集電極C發(fā)射極E基極BNPP+集電極CBCEBCE發(fā)射結集電結第2章晶體三極管三極管三種工作模式發(fā)射結正偏，集電結反偏。放大模式：發(fā)射結正偏，集電結正偏。飽和模式：發(fā)射結反偏，集電結反偏。截止模式：注意：三極管具有正向受控作用，除了滿足內部結構特點外，還必須滿足放大模式的外部工作條件。三極管內部結構特點1)發(fā)射區(qū)高摻雜（相對于基區(qū)）。2)基區(qū)很薄。3)集電結面積大。第2章晶體三極管2.1放大模式下三極管工作原理內部載流子傳輸過程PNN+-+-+V1V2R2R1IEnIEpIBBICnICBOIEIE=IEn+IEpICIC=ICn+ICBOIBIB=IEp+IBB-ICBO=IEp+(IEn-ICn)-ICBO=IE-IC第2章晶體三極管發(fā)射結正偏：保證發(fā)射區(qū)向基區(qū)發(fā)射多子。發(fā)射區(qū)摻雜濃度>>基區(qū)摻雜濃度：減少基區(qū)向發(fā)射區(qū)發(fā)射的多子，提高發(fā)射效率?；鶇^(qū)的作用：將發(fā)射到基區(qū)的多子，自發(fā)射結傳輸?shù)郊娊Y邊界?；鶇^(qū)很薄：可減少多子傳輸過程中在基區(qū)的復合機會，保證絕大部分載流子擴散到集電結邊界。

集電結反偏且集電結面積大：保證擴散到集電結邊界的載流子全部漂移到集電區(qū)，形成受控的集電極電流。第2章晶體三極管三極管特性——具有正向受控作用即三極管輸出的集電極電流IC，主要受正向發(fā)射結電壓VBE的控制，而與反向集電結電壓VCE近似無關。注意：NPN型管與PNP型管工作原理相似，但由于它們形成電流的載流子性質不同，結果導致各極電流方向相反，加在各極上的電壓極性相反。V1NPP+PNN+V2V2V1+

-+

--+-+IEICIBIEICIB第2章晶體三極管觀察輸入信號作用在哪個電極上，輸出信號從哪個電極取出，此外的另一個電極即為組態(tài)形式。電流傳輸方程三極管的三種連接方式——三種組態(tài)BCEBTICIEECBETICIBCEBCTIEIB(共發(fā)射極)(共基極)(共集電極)放大電路的組態(tài)是針對交流信號而言的。第2章晶體三極管共基飯極直弟流電南流傳憂輸方攜程BCEBTICIE直流淘電流紫傳輸唇系數(shù)嬸：直流薪電流睜傳輸?shù)椒匠袒铮汗舶l(fā)擔射極雕直流掀電流美傳輸嘗方程ECBETICIB直流電流傳輸方程：其中討：第調2換章否晶體駐三極奇管的物理含義：

表示，受發(fā)射結電壓控制的復合電流IBB，對集電極正向受控電流ICn的控制能力。

若忽略ICBO，則：ECBETICIB

可見，為共發(fā)射極電流放大系數(shù)。第口2乏章罰晶體燭三極滑管ICE數(shù)O的物肝理含糞義：ICE挺O指基柔極開梳路時嚇，集距電極歸直通奪到發(fā)宴射極脫的電悶流。因為IB=硬0IEPICBOICnIEn+_VCENPN+CBEICEOIB=0所以IEp+踢(IEn-ICn)獨=IE-ICn=ICB介O因此第誼2舞章冤晶體勒三極板管三極兔管的胖正向寇受控疤作用敗，服捕從指遼數(shù)函賄數(shù)關隔系式限：放大搞模式夕下三陣極管經的模零型數(shù)學拒模型(指數(shù)宗模型)IS指發(fā)詳射結魯反向熱飽和牛電流IEB旁S轉化蠻到集想電極捎上的麥電流欄值，獻它不瞧同于雁二極備管的席反向逆飽和裂電流IS。式中第執(zhí)2松章段晶體部三極丹管放大首模式純直流宴簡化態(tài)電路菠模型ECBETICIB共發(fā)射極VBE圓(o局n)為發(fā)梅射結滴導通脖電壓威，工鞭程上蜓一般榴取：硅管VBE(on)=0.7V鍺管VBE(on)=0.25V第鋼2顏章率晶體京三極湖管電路模型VBE+-ECBEICIBIB

VCE+-直流簡化電路模型VBE(on)ECBEICIBIB

+-+-VCE三極乘管參洽數(shù)的側溫度齊特性溫度犯每升竿高1

C，

/

增大0.渠5%鉛

佳1俗%，即溫度披每升樹高1

C，VBE閑(o璃n)減小(2東

辨2錦.5鼠)括mV，即溫度胞每升啟高10

C，ICB測O增大納一倍五，即第駐2貧章察晶體晝三極饒管PNN+V1V2R2R12.剛2季晶體獅三極毀管的提其他蒼工作倒模式飽和晚模式(E皇結正裳偏，順C各結正抱偏)-+IF

FIF+-IR

RIRIE=IF-

RIRICIC=

FIF-IRIE結論寺：三極氣管失攤去正照向受油控作炎用。第刑2瘡章阻晶體鮮三極曲管飽和堂模式抖直流爺簡化鼓電路雪模型ECBETICIB共發(fā)射極通常，飽和壓降

VCE(sat)

硅管

VCE(sat)

0.3V鍺管

VCE(sat)

0.1V電路模型VBE+-ECBEICIB+-VCE(sat)直流簡化電路模型VBE(on)ECBEICIB+-+-VCE(sat)若忽餡略飽妨和壓氧降，寬三極席管輸靈出端換近似嘗短路叔。即三徑極管沒工作看于飽幻玉和模丟式時廈，相繁當于楚開關圍閉合令。第斯2伙章堪晶體幅三極訪管截止藍模式(E漲結反偏偏，肝C臨結反鮮偏)若忽郵略反柴向飽襪和電嫩流，森三極喝管IB

0，IC

0。即三穗極管把工作漠于截仰止模居式時牢，相浩當于佛開關欲斷開殊。ECBETICIB共發(fā)射極電路模型VBE+-ECBEICIB截止醋模式侄直流叔簡化慌電路添模型直流簡化電路模型ECBEIC

0IB

0第鞠2燥章途晶體云三極慢管2.筆3唉埃伯希爾斯將—莫統(tǒng)爾模扯型埃伯攏爾斯櫻—莫蛙爾模志型是警三極有管通輸用模勞型，掠它適蘭用于艘任何壓工作遇模式弟。IE=IF-

RIRIC=

FIF-IR其中ECBIEIF

RIRIC

FIFIRIB第融2掏章并晶體盲三極恨管2.用4責晶體鋪三極藏管伏黨安特告性曲羊線伏安櫻特性述曲線斥是三征極管積通用漫的曲澆線模穴型，磁它適翠用于寧任何頭工作丑模式殺。IB=f1E(VBE)VCE=常數(shù)IC=f2E(VCE)IB=常數(shù)共發(fā)射極輸入特性：輸出特性：+-TVCEIBVBEIC+-第暗2載章怒晶體防三極乒管輸入轟特性似曲線VCE=0IB/

AVBE/VVBE(on)0.3V10VOV(BR)BEOIEBO+ICBOVCE一定步：類似奧二極塑管伏右安特訴性。VCE增加鬼：正向軌特性裳曲線壺略右刷移。由于VCE=VCB+VBEWB

WBEBC基區(qū)寬度調制效應注：VCE>蠟0.艙3夜V態(tài)后，驕曲線合移動碧可忽偵略不秋計。因此究當VBE一定襪時：VCE

VCB

鴿復合組機會炕

凳

IB

補

曲線扮右移舞。第瘡2架章瞎晶體挑三極遞管輸出到特性抹曲線飽和軋區(qū)(VBE

0.師7挺V，VCE<約0.饒3疼V)IC/mAVCE/VOIB=40A30A20A10A0特點扣：條件董：發(fā)射萍結正爽偏，度集電冊結正飽偏。IC不受IB控制竊，而短受VCE影響猴。VCE略增仁，IC顯著盛增加商。輸出懸特性戚曲線穩(wěn)可劃愛分為逼四個幸區(qū)域齒：飽和翻區(qū)、吳放大蠢區(qū)、悼截止揀區(qū)、養(yǎng)擊穿敞區(qū)。第導2里章褲晶體澡三極持管放大租區(qū)(VBE

0.斜7樸V，VCE>瞧0.魄3想V)IC/mAVCE/VOIB=40A30A20A10A0特點條件發(fā)射結正偏集電結反偏VCE

曲線略上翹具有正向受控作用滿足IC=

IB+ICEO說明IC/mAVCE/VOVA上翹程度—取決于厄爾利電壓VA上翹原因—基區(qū)寬度調制效應(VCE

IC略

)第斃2每章鵲晶體測三極騙管在考朋慮三槽極管梯基區(qū)席寬度躁調制文效應賢時，站電流IC的修牙正方引程基寬WB越小痛調墾制效茄應對IC影響銀越大孫則裁

VA越方小。

與IC的關系：ICO

在IC一定范圍內

近似為常數(shù)。IC過小使IB造成

。IC過大發(fā)射效率

造成

。考慮割上述罵因素臺，IB等量效增加浙時，ICVCEO輸出銀曲線囑不再榨等間莫隔平鉗行上脊移。第羽2闊章藥晶體稼三極喊管截止洲區(qū)(VBE

0.般5謀V，VCE

0.革3芽V)IC/mAVCE/VOIB=40A30A20A10A0特點隨：條件緞：發(fā)射禍結反麥偏，尺集電柿結反倉偏。IC

順0，IB

盡0近似為

IB≤0以下區(qū)域

嚴格獄說，杯截止全區(qū)應課是IE=探0鹿即IB=-ICB螞O以下瞇的區(qū)辣域。因為IB在切0滔

-ICB瀉O時，葡仍滿違足第腎2急章遞晶體撥三極盒管擊穿嶼區(qū)特點工：VCE增大乳到一拘定值追時，因集電鼻結反責向擊拳穿，IC急劇敵增大腫。V(BR)CEO集電塑結反煙向擊事穿電勻壓，亞隨IB的增徐大而禾減小給。注意可：IB=遞0褲時，咬擊穿洋電壓剩為V(B垮R)襪CE彩OIE=揀0陜時，碎擊穿妹電壓存為V(B咐R)漏CB別OV(B竊R)長CB底O>V(B走R)雹CE磁OIC/mAVCE/VOIB=40A30A20A10A0IB=-ICBO(IE=

0)V(BR)CBO第襖2刮章赴晶體玩三極讀管三極慎管安且全工軍作區(qū)ICVCEOV(BR)CEOICMPCM最大顧允許黑集電熄極電誰流ICM(若IC>ICM

惡造成

勇

)反向流擊穿橋電壓V(B口R)濤CE誘O(若VCE>V(B動R)澇CE獵O

宗管子療擊穿)VCE<V(B餡R)玻CE喜O最大奔允許撲集電游極耗鉗散功痕率PCM(PC=ICVCE，若PC>PCM

媽燒管)PC<PCM要求IC

ICM第恒2蟲章百晶體挑三極石管放大禁電路賊小信跟號作陳用時館，在奴靜態(tài)兇工作冤點附仍近的烈小范根圍內霞，特恒性曲距線的邀非線循性可賢忽略蜘不計蛛，近朱似用偷一段席直線紐奉來代嬌替，揮從而各獲得擇一線珍性化句的電差路模遭型，印即小線信號簡(或桑微變抖)電悅路模寒型。2.漫5滔晶體鋪三極春管小繭信號算電路槍模型三極保管作藏為四串端網(wǎng)鑒絡，芽選擇份不同情的自滾變量喊，可斤以形蛾成多廊種電夏路模惕型。抓最常荷用的闊是混合

型小煮信號喘電路廚模型婦。第征2握章移晶體輛三極礎管混合Π型電烤路模村型的稻引出基區(qū)體電阻發(fā)射結電阻與電容集電結電阻與電容反映三極管正向受控作用的電流源由基區(qū)寬度調制效應引起的輸出電阻ibicbcerbb

rbecbecbcrbcb

gmvb

erce第茄2晌章丹晶體喂三極嫩管混合

型小隙信號釋電路媽模型若忽扯略rbc影響婚，整害理后盾即可末得出貴混合

榮型電路辜模型迷。rb

ercecbccberbb

bcegmvb

eb

ibic電路跌低頻碗工作繪時，房誠可忽消略結漲電容統(tǒng)影響跡，因招此低叛頻混貞合

土型電路夏模型橋簡化也為：rb

ercerbb

bcegmvb

eb

ibic第伍2猜章懶晶體陸三極授管小信擾號電示路參得數(shù)rbb

基區(qū)侄體電阻窩，其值較虛小，感約幾散十歐室，常佳忽略慈不計營。rbe三極禿管輸叔入電燦阻，約千賊歐數(shù)球量級逗?？鐚m表示蹤蝶三極醬管具個有正騙向受眾控作叮用的炒增量演電導狼。rce三極界管輸怖出電犁阻，映數(shù)值尚較大罰。RL<<rce時，租常忽估略。第驚2毯章梳晶體啊三極術管簡化宵的低束頻混

電路晴模型由于因此拴，等裙效電曉路中曉的gmvb

e，也財可用ib表示薪。cbeTiCiBrb

ebcegmvb

eibic=ib注意作：小信鳴號電藏路模搭型只維能用并來分衰析疊宅加在Q點上夾各交流酷量之將間的運相互詞關系籃，不側能分值析直匙流參住量。第趙2闊章爹晶體映三極添管由于繳交流帶信號耍均疊智加在晶靜態(tài)殲工作著點上認，且蹤蝶交流隱信號庫幅度檔很小偵，因替此對庫工作莊在放暖大模槳式下謎的電蛙路進知行分倆析時趟，應篩先進誰行直銷流分絲式析，離后進盛行交窯流分致析。2.鼓6賭晶體疤三極晶管電酷路分獅析方凡法直流分析法分析指標：IBQ、ICQ、VCEQ分析方法：圖解法、估算法

交流分析法分析指標：Av

、Ri、Ro分析方法：圖解法、微變等效電路法

第糾2慎章斥晶體棒三極擱管即分篇析交品流輸帆入信云號為滿零時太，放修大電撒路中紛直流茄電壓喊與直怎流電睬流的衡數(shù)值僻。直流地分析智法圖解孤法即利催用三末極管唉的輸毒入、么輸出衰特性薄曲線靠與管需外電乘路所鮮確定姨的負眼載線連，通圈過作金圖的惜方法尖進行共求解貿。要求換：已知督三極誰管特告性曲川線和鮮管外棕電路效元件療參數(shù)月。優(yōu)點漸：便于短直接傻觀察Q點位慘置是位否合暖適，抵輸出完信號肯波形是否辣會產槳生失膛真。第琴2世章鎮(zhèn)晶體喉三極晉管(1)由電旅路輸這入特鹽性確回定IBQ寫出帥管外蓄輸入狼回路么直流再負載齒線方膝程(VBE-IB)。圖解正法分召析步鐮驟：在輸都入特焰性曲爸線上稱作直域流負掩載線場。找出照對應柱交點從，得IBQ與VBE乒Q。(2)由電殿路輸條出特盆性確珍定ICQ與VCE神Q寫出監(jiān)管外璃輸出黎回路糊直流光負載淚線方砌程(VCE-IC)。在輸呀出特奏性曲申線上糕作直暈流負朽載線征。找出咳負載催線與百特性牲曲線茄中IB=IBQ曲線絕的交戲點，即Q點，史得到ICQ與VCE好Q。第拼2取章勢晶體偽三極洗管例周1已知戶電路儉參數(shù)承和三插極管瓣輸入虧、輸扭出特污性曲縣線，試求IBQ、ICQ、VCE模Q。Q輸入蜂回路營直流爪負載親線方單程VBE=VBB-IBRBVBBVBB/RBVBE厘QIBQ+-IBVBBIC-+VCCRBRC+-VBE+-VCE輸出柿回路不直流早負載惜線方捐程VCE=VCC-ICRCICVCEOVBEIBOIB=IBQVCCVCC/RCQICQVCE鎖Q第頓2淹章樂晶體食三極省管工程沉近似億法--估算闊法即利否用直達流通禁路，紗計算談靜態(tài)來工作航點。直流扮通路是指虛輸入愁信號題為零呈，耦敢合及凡旁路慨電容泛開路創(chuàng)時對稀應的匹電路砍。分析微步驟洲：確定貴三極劫管工造作模恐式。用相轉應簡酬化電砍路模收型替膨代三鑒極管臂。分析陶電路僻直流達工作昆點。只要VBE

碗0.欲5億V(E念結反濫偏)截止晝模式假定賊放大昌模式羅，估碼算VCE：若VＣE>倘0.界3驕V放大陶模式若VＣE<0.充3禁V飽和賀模式第潔2壺章摔晶體掠三極彎管例奧2已知VBE時(o勻n)=覆0.番7觀V鞠，VCE垂(s紀at竊)=擁0.經3糠V是，

=仿30，試判斷捕三極央管工熔作狀爬態(tài)，藥并計披算VC。解：假設守T裕工谷作在話放大情模式VCCRCRB(+6V)1k

100k

T因為VCE堂Q>穿0.扛3洪V，濃所以克三極躲管工悟作在放大思模式謀。VC=VCE媽Q=辰4.扮41兆V第姐2把章孝晶體集三極仁管例炮3若將咐上例胞電路中的電阻RB改為穿1凱0朱k，試重閃新判斷刺三極茂管工繡作狀毛態(tài)，辱并計毛算VC。解：假設貌T行工饞作在停放大吧模式VCCRCRB(+6V)1k

10k

T因為VCE晉Q<紹0.構3出V，它假設堅不成態(tài)立，回所以催三極不管工興作在飽和復模式察。第沈2礦章窮晶體漏三極沉管例爽4已知VBE收(o底n)=巡壽0.窩7凳V饑，VCE奴(s點at神)=喇0.蝦3印V拾，

=券30，試判斷藏三極秀管工擊作狀嶼態(tài)，拒并計撤算VC。解：所以碰三極概管工元作在截止爹模式估，VCCRCRB1(+6V)1k

100k

TRB22k

<VBE迷(o碧n)第或2凳章歐晶體權三極蘭管+-VBBRBRC+-VCC交流支分析騎法小信客號等界效電商路法(微變緞等效奶電路桂法)分析毅電路架加交闊流輸催入信違號后寒，疊宅加在Q點上歌的電景壓與循電流膀變化疏量之行間的域關系崖。在交夾流通弦路基填礎上另，將家三極聾管用繼小信勵號電鋤路模額型代泥替得鄉(xiāng)豐到的何線性涂等效紛電路綿即小母信號量等效亮電路守。利末用該蹲等效痰電路澤分析Av、Ri、Ro的方靠法即淘小信乒號等快效電嚷路法含。交流焰通路幼：即交扭流信趁號流勇通的江路徑繞。它是編將直慶流電機源短脂路、捷耦合簡、旁井路電騰容短粗路時間對應引的電黨路。第丈2編章抖晶體駝三極暑管小信蛇號等灣效電彈路法梳分析膊步驟鼓：畫交菌流通嗽路(直流篩電源男短路遷，耦宋合、旁路植電容屆短路)。用小日信號鋒電路納模型顯代替起三極惕管，補得小晴信號行等效確電路溜。利用餡小信健號等顧效電嬌路分狀析交赴流指爬標。計算鼓微變豬參數(shù)gm、rb

e。注意?。盒⌒盼痔柕瘸咝щ娛ヂ分诲\能用砍來分抱析交閣流量述的變彼化規(guī)叮律及腫動態(tài)肯性能探指標書，不彼能分掉析靜習態(tài)工縱作點驢。第進2嗽章靜晶體班三極黃管例系5已知ICQ=處1會mA弄，

=旨10甘0,vi=白20申si練nt(m峽V)瞎，ＲC=ＲＬ=仍４k

，畫電雙路的筒交流芽通路稀及交披流等幼效電步路,矛計其算vo頂。virb

e

ibibicRB+-RCRLvo+-viibicRBRC+-RL+-vovi+-iBVBBiCVCCRBRC+-+-RLC1C25k

第都2齊章崗晶體楚三極械管圖解研法確定蔑靜態(tài)提工作且點(方法乏同前)。畫交擊流負器載線簡。畫波籌形，歇分析詠性能享。過Q點、扇作斜垃率為-1/R

L的直起線即故交流章負載膊線。其中R

L=RC//RL。分析濱步驟沫：圖解乏法直搞觀、喚實用枯，容告易看胡出Q點設以置是蔑否合慶適，穿波形武是否托產生某失真李，但視不適帶合分退析含智有電逃抗元援件的榮復雜智電路偷。同煙時在遲輸入易信號唯過小妻時作則圖精閉確度批降低殘。第稱2按章混晶體告三極惕管例次6輸入必正弦血信號叼時，愿畫各悶極電金壓與窮電流拆的波魚形。tvBEOQvBEiBOiCvCEOQIBQICQtvCEO交流負載線-1/R

LVCE佛Qibvi+-iBVBBiCVCCRBRC+-vBE+-vCE+-+-RLC1C2第點2肝章某晶體謝三極嘉管tiBOiCtOQ點位斃置與喇波形經失真經：Q

點過低，vO

負半周易截止失真。PNP管

Q

點過高，vO

正半周易飽和失真。

Q點過低，vO正半周易截止失真。

NPN管

Q點過高，vO

負半周易飽和失真。

由于暗P假NP參管刮電壓蘭極性虛與發(fā)NP攏N另管相腥反，畢故橫瞎軸vCE可改樂為-vCE。消除飽和失真降低Q點：增大RB，減小IBQ減小RC：負載線變陡,輸出動態(tài)范圍增加。消除艙截止祝失真

升高Q點：撥減小RB，增大IBQ第敏2旨章酸晶體矩三極漏管2.踏7客晶體纖三極悅管應譜用原竄理電流遠源利用悅三極企管放死大區(qū)iB恒定磨時iC接近濤恒流懂的特最性，綿可構皮成集醋成電漸路中燙廣泛環(huán)采用莖的一妖種單蠅元電衫路—格—電鼻流源般。iCvCEOiBVCE(sat)QiCR+-VQ+viB恒值外電路(負載電路)該電盛流源框不是題普通煩意義蝦上的洋電流暢源，逼因它欣本身蜻不提妙供能聯(lián)量。保電流伏源電互路的淹輸出搜電流I０，由趴外電堅路中側的直限流電囑源提巾供。I０只受IB控制獸，與罪外電腫路在杯電流作源兩禮端呈刃現(xiàn)的煮電壓揭大小工幾乎窩無關艙。就圾這個衡意義摩而言速，將濁其看吸作為付電流木源。第濕2可章?lián)]晶體士三極繪管放大著器的鍋作用鞭就是箭將輸跳入信耀號進錘行不拋失