第二章晶体三极管及基本放大电路

PowerpointDesignedbyChenZhenyuan《电子技术基础》教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第二章晶体三极管及基本放大电路陈振源主编HEP1第二章晶体三极管及基本放大电路晶体三极管是具有放大作用的半导体器件，由三极管组成的放大电路广泛应用于各种电子设备中，例如收音机、扩音机、测量仪器及自动控制装置等。本章介绍三极管应用的必备知识及由它构成的基本放大电路的工作原理和一般分析方法。晶体三极管三极管基本放大电路放大电路的分析方法静态工作点稳定的放大电路多级放大电路本章小结PowerpointDesignedbyChenZhenyuan《电子技术基础》教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第二章晶体三极管及基本放大电路陈振源主编HEP2第一节晶体三极管晶体三极管是一种利用输入电流控制输出电流的电流控制型器件，它由两个PN结构成，在电路中主要作为放大和开关元件使用。一、结构与分类1．外形近年来生产的小、中功率管多采用硅酮塑料封装；大功率三极管多采用金属封装，通常做成扁平形状并有螺钉安装孔，有的大功率管制成螺栓形状。塑料封装小功率管塑料封装中功率管金属封装小功率管金属封装大功率管PowerpointDesignedbyChenZhenyuan《电子技术基础》教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第二章晶体三极管及基本放大电路陈振源主编HEP32.结构三极管的核心是两个互相联系的PN结，按两个PN结的组合方式不同，可分为NPN型和PNP型两类。PNP型三极管NPN型三极管三极管内部有发射区、基区和集电区，引出电极分别为发射极e、基极b、集电极c。发射区与基区之间的PN结称为发射结，集电区与基区之间的PN结称为集电结。PowerpointDesignedbyChenZhenyuan《电子技术基础》教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第二章晶体三极管及基本放大电路陈振源主编HEP43.分类三极管的种类很多，通常按以下方法进行分类：按半导体制造材料可分为：硅管和锗管。硅管受温度影响较小、工作稳定，因此在自动控制设备中常用硅管。按三极管内部基本结构可分为：NPN型和PNP型两类。目前我国制造的硅管多为NPN型(也有少量PNP型)，锗管多为PNP型。按工作频率可分为：高频管和低频管。工作频率高于3MHz为高频管，工作频率在3MHz以下为低频管。按功率可分为：小功率管和大功率管。耗散功率小于1W为小功率管，耗散功率大于1W为大功率管。按用途可分为：普通放大三极管和开关三极管等。PowerpointDesignedbyChenZhenyuan《电子技术基础》教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第二章晶体三极管及基本放大电路陈振源主编HEP5二、三极管的电流放大作用1．三极管放大条件要使三极管能够正常放大信号，发射结应加正向电压，集电结应加反向电压。NPN管偏置电路PNP管偏置电路电源VCC通过偏置电阻Rb为发射结提供正向偏置，RC阻值小于Rb阻值，所以集电结处于反向偏置。PowerpointDesignedbyChenZhenyuan《电子技术基础》教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第二章晶体三极管及基本放大电路陈振源主编HEP62．三极管的电流放大作用三极管各电极电流关系的测量电路三极管电流分配关系：IE=IC+IB三极管电流放大倍数：β=ΔIC/ΔIB当ΔIB有一微小变化，就能引起ΔIC较大的变化，这种现象称为三极管的电流放大作用。PowerpointDesignedbyChenZhenyuan《电子技术基础》教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第二章晶体三极管及基本放大电路陈振源主编HEP7在实际放大电路中，除了共发射极联接方式外，还有共集电极和共基极联接方式。共发射极接法共基极接法共集电极接法PowerpointDesignedbyChenZhenyuan《电子技术基础》教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第二章晶体三极管及基本放大电路陈振源主编HEP8三、三极管的特性曲线1．输人特性曲线输人特性曲线是反映三极管输人回路电压和电流关系的曲线，它是在输出电压VCE为定值时，iB与vBE对应关系的曲线。当输入电压vBE较小时，基极电流iB很小，通常近似为零。当vBE大于三极管的死区电压vth后，iC开始上升。三极管正常导通时，硅管VBE约为0.7V，锗管约为0.3V，此时的VBE值称为三极管工作时的发射结正向压降。输人特性曲线PowerpointDesignedbyChenZhenyuan《电子技术基础》教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第二章晶体三极管及基本放大电路陈振源主编HEP92．输出特性曲线输出特性曲线是反映三极管输出回路电压与电流关系的曲线，是指基极电流IB为某一定值时，集电极电流IC与集电极电压VCE对应关系的曲线。截止区习惯把IB=0曲线以下的区域称为截止区，三极管处于截止状态，相当于三极管内部各极开路。在截止区，三极管发射结反偏或零偏，集电结反偏。放大区它是三极管发射结正偏、集电结反偏时的工作区域。最主要特点是IC受IB控制，具有电流放大作用。饱和区当VCE小于VBE时，三极管的发射结和集电结都处于正偏，此时IC已不再受IB控制。此时管子的集电极—发射极间呈现低电阻，相当于开关闭合。输出特性曲线PowerpointDesignedbyChenZhenyuan《电子技术基础》教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第二章晶体三极管及基本放大电路陈振源主编HEP10四、三极管器件手册的使用三极管的类型非常多，从晶体管手册可以查找到三极管的型号，主要用途、主要参数和器件外形等，这些技术资料是正确使用三极管的依据。1．三极管型号国产三极管的型号由五部分组成。第一部分是数字“3”，表示三极管。第二部分是用拼音字母表示管子的材料和极性。A——PNP锗材料，B——NPN锗材料，C——PNP硅材料，D——NPN硅材料。第三部分是用拼音字母表示管子的类型。X——低频小功率管，G——高频小功率管，D——低频大功率管，A——高频大功率管。第四部分用数字表示器件的序号。第五部分用拼音字母表示规格号。三极管型号的读识3AG54A三极管NP锗材料高频小功率序号规格号PowerpointDesignedbyChenZhenyuan《电子技术基础》教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第二章晶体三极管及基本放大电路陈振源主编HEP112．三极管的主要参数（1）直流参数反映三极管在直流状态下的特性。直流电流放大系数hFE用于表征管子IC与IB的分配比例。集—基反向饱和电流ICBO它是指三极管发射极开路时，流过集电结的反向漏电电流。ICBO大的三极管工作的稳定性较差。ICBO测量电路ICEO测量电路集—射反向饱和电流ICEO它是指三极管的基极开路，集电极与发射极之间加上一定电压时的集电极电流。ICEO是ICBO的(1+β)倍，所以它受温度影响不可忽视。PowerpointDesignedbyChenZhenyuan《电子技术基础》教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第二章晶体三极管及基本放大电路陈振源主编HEP12（2）交流参数是反映三极管交流特性的主要指标。交流电流放大倍数hfe通常也写为ß，用于表征管子对交流信号的电流放大能力。共发射极特征频率fT三极管的ß值下降到1时，所对应的信号频率称为共发射极特征频率，它是表征三极管高频特性的重要参数。（3）极限参数三极管有使用极限值，如果超出范围则无法保证管子正常工作。集电极最大允许电流ICM若三极管的工作电流超过ICM，其ß值将下降到正常值的2/3以下。集电极最大允许耗散功率PCM它是三极管的最大允许平均功率。集—射反向击穿电压V（BR）CEO它是基极开路时，加在集电极和发射极之间的最大允许电压。若管子的VCE超过V（BR）CEO，会引起电击穿导致管子损坏。PowerpointDesignedbyChenZhenyuan《电子技术基础》教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第二章晶体三极管及基本放大电路陈振源主编HEP13五、三极管引脚与管型的判别（1）先确定b极（2）判断e极、c极确定b极判断e极、c极PowerpointDesignedbyChenZhenyuan《电子技术基础》教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第二章晶体三极管及基本放大电路陈振源主编HEP14第二节三极管基本放大电路一、基本放大电路的构成1.电路元件作用共发射极基本放大电路由三极管、电阻和电容所组成。V—晶体三极管，起电流放大作用+VCC—直流供电电源Rb—基极偏置电阻C1—输入耦合电容C2—输出耦合电容RC—集电极负载电阻2.放大电路的电压、电流符号规定共发射极基本放大电路直流分量——用大写字母和大写下标表示，如IB、IC、IE、VBE、VCE。交流信号——用小写字母和小写下标表示，如ib、ic、ie、vbe、vce。交流和直流叠加信号——用小写字母和大写下标表示，如iB、iC、iE、vBE、vCE。PowerpointDesignedbyChenZhenyuan《电子技术基础》教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第二章晶体三极管及基本放大电路陈振源主编HEP153．三种基本放大电路的比较共集电极放大电路共基极放大电路（1）共发射极放大电路的电压、电流、功率放大倍数都较大，所以应用在多级放大器的中间级。（2）共集电极放大电路只有电流放大作用，无电压放大作用，它的输入电阻大，输出电阻小，常用作实现阻抗匹配或作为缓冲电路来使用，也可作为多级放大器的输入级和输出级。（3）共基极放大电路主要是频率特性好，所以多用作高频放大器、高频振荡器及宽频带放大器。PowerpointDesignedbyChenZhenyuan《电子技术基础》教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第二章晶体三极管及基本放大电路陈振源主编HEP16静态工作点对波形影响实验电路二、放大电路的静态工作点未设置静态工作点情况设置静态工作点情况输入电流波形失真输入电流波形正常PowerpointDesignedbyChenZhenyuan《电子技术基础》教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第二章晶体三极管及基本放大电路陈振源主编HEP17三、放大原理输入交流信号vi通过电容C1的耦合送到三极管的基极和发射极。交流信号vi与直流偏压VBEQ叠加的vBE波形如图（b），基极电流iB产生相应的变化，波形如图（c）所示。电流iB经放大后获得对应的集电极电流iC，如图（d）所示。集—射极电压vCE波形与输出电流iC变化情况相反，如图（e）所示。vCE经耦合电容C2隔离直流成分，输出的只是放大信号的交流成分vo，波形如图（f）所示。放大电路的电压和电流波形PowerpointDesignedbyChenZhenyuan《电子技术基础》教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第二章晶体三极管及基本放大电路陈振源主编HEP18第三节放大电路的分析方法一、主要性能指标1．放大倍数电压放大倍数电压增益Gv=20lgAv(dB)电流放大倍数电流增益G=20lgAi(dB)功率放大倍数功率增益Gp=10lgAp（dB）2.输入电阻和输出电阻输入电阻输出电阻iiiIVRoooIVRPowerpointDesignedbyChenZhenyuan《电子技术基础》教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第二章晶体三极管及基本放大电路陈振源主编HEP19二、估算分析法估算分析法是利用电路中已知参数，通过数学方程式近似计算来分析放大电路。常用来估算小信号放大器的静态工作点和放大倍数、输入电阻、输出电阻等。1．估算静态工作点（1）画出直流通路电容对直流电相当于开路，因此画直流通路时把电容支路断开即可。基本放大电路基本放大电路的直流通路PowerpointDesignedbyChenZhenyuan《电子技术基础》教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第二章晶体三极管及基本放大电路陈振源主编HEP20（2）根据直流通路得出