第二章三极管
第二章 双极型晶体三极管
第二章 双极型晶体三极管（BJT ）§2.1 知识点归纳一、BJT 原理·双极型晶体管（BJT ）分为NPN 管和PNP 管两类（图2-1，图2-2）。
·当BJT 发射结正偏，集电结反偏时，称为放大偏置。
在放大偏置时，NPN 管满足C B C V V V >>；PNP 管满足C B E V V V <<。
·放大偏置时，作为PN 结的发射结的V A 关系是：/BE T v V E ES i I e =（NPN ），/E B T v VE ES i I e =（PNP ）。
·在BJT 为放大偏置的外部条件和基区很薄、发射区较基区高掺杂的内部条件下，发射极电流E i 将几乎转化为集电流C i ，而基极电流较小。
·在放大偏置时，定义了CNE i i α=（CN i 是由E i 转化而来的C i 分量）极之后，可以导出两个关于电极电流的关系方程：C E CBO i i I α=+(1)C B CBO B CEO i i I i I βββ=++=+其中1αβα=-，CEO I 是集电结反向饱和电流，(1)CEO CBO I I β=+是穿透电流。
·放大偏置时，在一定电流范围内，E i 、C i 、B i 基本是线性关系，而BE v 对三个电流都是指数非线性关系。
·放大偏置时：三电极电流主要受控于BE v ，而反偏CB v 通过基区宽度调制效应，对电流有较小的影响。
影响的规律是；集电极反偏增大时，C I ，E I 增大而B I 减小。
·发射结与集电结均反偏时BJT 为截止状态，发射结与集电结都正偏时，BJT 为饱和状态。
二、BJT 静态伏安特性曲线·三端电子器件的伏安特性曲线一般是画出器件在某一种双口组态时输入口和输出口的伏安特性曲线族。
BJT 常用CE 伏安特性曲线，其画法是：输入特性曲线：()CE B BE V i f v =常数（图2-13）输出特性曲线：()B B CE I i f v =常数（图2-14）·输入特性曲线一般只画放大区，典型形状与二极管正向伏安特性相似。
第二章 晶体三极管和场效应晶体管
第二章晶体三极管和场效应晶体管一、是非题（1）为使晶体管处于放大工作状态，其发射结应加反向电压，集电结应加正向电压。
（）（2）无论是哪种晶体三极管，当处于放大状态时，b极电位总是高于e极电位，c极电位也总是高于b极电位。
（）（3）晶体三极管的发射区和集电区是由同一类半导体（N型或P型）构成的，所以e极和c极可以互换使用。
（）（4）晶体三极管的穿透电流I CEO的大小不随温度而变化。
（）（5）晶体三极管的电流放大系数β随温度的变化而变化，温度升高，β减少。
（）（6）对于NPN三极管，当V BE>0，V BE>V CE，则该管的工作状态是饱和状态。
（）（7）已知某三极管的射极电流I E=1.36mA，集电极电流I C=1.33mA，则基极电流I B=30微安。
（）（8）某晶体三极管的射极电流I B=10微安时，I C=0.44mA；当I B=20微安时，I C=0.89mA 则它的电流放大系数β=45。
（）（9）可以用两个二极管连接成一个三极管。
（）（10）晶体三极管具有电压放大作用。
（）二、填空题1、晶体三极管的三个电极分别称为、、。
三极管在放大电路中，PNP管电位最高的一极是，NPN管电位最高的一极是。
此时，三极管发射结为偏置，集电结为偏置。
晶体三极管工作在饱和区和截止区时，具有特性，可应用于脉冲数字电路中。
2、测得工作在放大电路中的晶体管的两个电极在无交流信号输入时的电流大小及方向如图2-1所示，则另一电极的电流大小为，该管属于管（PNP NPN）。
0.1mA4mA-++ 10K20K1V图2-13、工作在放大区的某三极管，基极电流从20μA增大到40μA，集电极电流从1mA变为2mA，则该三极管的电流放大倍数为。
4、当晶体三极管工作在饱和状态时，其特点是集电结处于偏置，发射结处于偏置。
当工作在放大状态时,其特点是集电结处于偏置，发射结于偏置。
当工作在截止状态时,其特点是集电结处于偏置，发射结于偏置。
第二章_三极管放大电路
一. 多级放大器的耦合方式
1.阻容耦合 优点：
iC
放大电路产生 截止失真
输入波形
uCE
ib
ib失真 uo 输出波形
(2-41)
2. Q点过高，信号进入饱和区 iC
放大电路产生 饱和失真
输入波形
ib
uCE
输出波形
uo
(2-42)
实现放大的条件
1. 晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结 反偏。 2. 正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。 3. 输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。
rbe从几百欧到几千欧。
(2-25)
从输出回路看:
iC近似平行
i C IC i c β(I B i b ) βI B βi b
iC
所以： c i
βi b
uCE
uCE
(1) 输出端相当于一个受ib 控制 的电流源。 (2) 考虑 uCE对 iC的影响，输出 端还要并联一个大电阻rce。
rce的含义:
Δu CE u ce rce Δi C ic
(2-26)
三极管的微变等效电路 c
ib
ic
ib
ic ube rbe uce
ib
b
rce
uce
ube
eቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ib
b
rbe
ib
c
rce很大， 一般忽略。
微变等效电路
e
(2-27)
2、放大电路的微变等效电路
将交流通道中的三极管用微变等效电路代替: uo ui RB
4. 输出回路将变化的集电极电流转化成变化的集电 极电压，经电容滤波只输出交流信号。
晶体三极管及其基本放大电路
22
2.4、三极管的主要参数
• 1、电流放大系数 • i)共射极电流放大系数
直流电流放大系数 IC
IB
交流电流放大系 数 Vic
Vib
h（ fe 高频）
一般工作电流不十分大的情况下,可认为
Ma Liming
Electronic Technique
23
ii)共基极电流放大系数
共基极直流电流放大系数
3
6
9
IB=0 12 vCE(V)
区时, 有:VB>VC Rb
+
－
UBB
Ma Liming
+ 对于PNP型三极管,工作在饱和区 UCC 时, 有:VB<VC<VE
－
Electronic Technique
13
例:如图，已知三极管工作在放大状态, 求:1).是NPN结构还是PNP结构?
Ma Liming
Electronic Technique
20
方法二：用万用表的 hFE档检测 值
1. 拨到 hFE挡。
2.将被测晶体管的三个引脚分别插入相应的插孔 中（TO-3封装的大功率管，可将其3个电极接 出3根引线，再插入插孔），三个引脚反过来 再插一次，读数大的为正确的引脚。
3.从表头或显示屏读出该管的电流放大系数。
N
b
c PV
Rb
eN
+
－
UBB
Ma Liming
+
UCC 对于PNP型三极管,工作在放大区 － 时, 有:VC<VB<VE
Electronic Technique
10
iC(mA ) 4 3
2 1
第二章半导体三极管与分立元件放大电路
IC IB
IE(1)IB
三、三极管的电流放大作用
（1）三极管的电流放大作用就是基极电流IB的微小变化控 制了集电极电流IC较大的变化。
（2）三极管放大电流时，被放大的IC是由电源VCC提供 的，并不是三极管自身生成的，放大的实质是小信号对大信 号的控制作用。
（3）三极管是一种电流控制器件。
UB
Rb 2V CC Rb1 Rb2
若电路满足I1≥（5~10）IB，UB≥（5~10）UBE由上式可知， UB由Rb1、Rb2分压而定，与温度变化基本无关。
如果温度升高使IC增大，则IE增大，发射极电位UE=IERe升 高，结果使UBE=UB－UE减小，IB相应减小，从而限制了IC的增 大，使IC基本保持不变。上述稳定工作点的过程可表示为
这个值时，放大性能下降或损坏管子。
（2）反向击穿电压（Reverse breakdown voltage） U(BR)CBO ： 发射极开路时，集电极－基极之间允许施加的最高 反向电压，超过此值，集电结发生反向击穿。 U(BR)EBO ： 集电极开路时，发射极－基极之间允许施加的最高反 向电压。 U(BR)CEO：基极开路时，集电极与发射极之间所能承受的最高反 向电压。为可靠工作，使用时VCC取U(BR)CEO的1/2或2/3。在输出特 性曲线中，iB＝0的曲线开始急剧上翘所对应的电压即为U(BR)CEO ， 其值比U(BR)CBO小。T↑，U(BR)↓。
图（b）的电路，由于C1的隔断直流作用，VCC不能通过Rb 使管子的发射结正偏即发射结零偏，因此三极管不工作在放大 区，无放大作用。
2.2.4 共射基本电路的静态工作点
一般，三极管的UBE可视为已知量，硅管│UBE│取0.7V， 锗管│UBE│取0.2V，VCC>>UBE。
第二章_双极型晶体三极管(BJT)
传输到集电极的电流 发射区注入的电流
ICn
Rb
IE
IC ICBO IC
EB
IE
IE
一般要求 ICn 在 IE 中占的比例尽量大
ICBO IB
b IBn
c
IC
ICn
IEn e IE 一般可达 0.95 ~ 0.99
Rc EC
13
（2） i与C 的i关B 系
输入
b
+
cUCE 输出
e
V 回路UCE
回路
V
UBE
电流，UCE是输出电压；
VCC
25
1、共射输入特性曲线
I B f (U BE ) UCE 常数
(1) UCE = 0 时的输入特性曲线
Rb IB b c
VBB
+e
UBE _
IB/A
UCE 0
类似为PN结正偏时的伏安特性曲线。
O
U BE / V
IE = IC + IB IC IE ICBO
IB＝IBn－ICBO
当IE=0时，IC=ICBO
IC ( IC IB ) ICBO
1
IC 1 IB 1 ICBO
IC IB (1 )ICBO
= IB ICEO
穿透电流。
其中：
1
共射直流电流放大 系数。
14
IC IB ICEO
• 直流参数
– 直流电流放大系数 和
– 极间反向电流 和ICBO ICEO
• 交流参数
– 交流电流放大系数 和
– 频率参数 和 f
fT
• 极限参数
集电极最大允许电流ICmax 集电极最大允许功耗PCmax 反向击穿电压
《电子技术基础与技能》张金华主编-第二章
三极管输出特性曲线及测量
2.1.4 三极管的使用常识
一、三极管器件手册查阅 1.三极管型号命名
2.1.4 三极管的使用常识
一、三极管器件手册查阅 2.常用三极管主要参数查阅
1）电流放大系数
（21）共射极交直流电流放大系数
三极管共射接法时，当UUCEC为E 为规规定定值值时时，，集集电电极极直直流流电电流流变I化C 和量基极iC电和流IB
叠加了一个随ui 变化而变化
的交流量，这时电路处于交 流状态或动态工作状态，简 称为动态。电路及波形如图 所示。
2.2.2 静态工作点和放大原理
三、静态工作点对放大电路的影响 观在察放到大的电输路出的波输形入端送入f =1kHz，幅度适当的正弦信号，输出端用示波 器观如察图输所出示电。压波形。实验示意如图所示。
多级放大电路中级与级之间的连接称为耦合，耦合方式就是指连接方式。 常用的耦合方式有阻容、变压器和直接耦合三种。 如表所示。
常用的耦合方式
2.3.1 多极放大电路的耦合方式
一、电压放大倍数
电路如图所示。
前级电压放大倍数为
Au1
U o1 U i1
级联后的总电压放大倍数为
后级电压放大倍数为
Au
Uo Ui
2. 输出电阻
Ri Ri1
多级放大电路的输出级就是电路的最后一级，其作用是推动负载工作。
多级放大电路的输出电阻就是输出级的输出电阻，即
Ro Ron
2.3.1 多级放大电路的耦合方式
2.2.1 共射极基本放大电路
一、电路组成 如图所示。
2.2.1 共发射极基本放大电路
二、元器件的作用
元器件的作用如图所示
元器件的作用
2.2.2 静态工作点和放大原理
第二章 三极管及放大电路基础
第二章三极管及放大电路基础教学重点1．了解三极管的外形特征、伏安特性和主要参数。
2．在实践中能正确使用三极管。
3．理解放大的概念、放大电路主要性能指标、放大电路的基本构成和基本分析方法。
4．掌握共发射极放大电路的组成、工作原理，并能估算电路的静态工作点、放大倍数、输入和输出电阻等性能指标。
5．能搭建分压式放大电路，并调整静态工作点。
教学难点1．三极管的工作原理。
2．放大、动态和静态以及等效电路等概念的建立。
3．电路能否放大的判断。
学时分配2.1三极管2.1.1三极管的结构与符号 通过实物认识常见的三极管三极管有三个电极，分别从三极管内部引出，其结构示意如图所示。
按两个PN 结组合方式的不同，三极管可分为PNP 型、NPN 型两类，其结构示意、电路符号和文字符号如图所示。
PNP 型 NPN 型有箭头的电极是发射极，箭头方向表示发射结正向偏置时的电流方向，由此可以判断管子是PNP 型还是NPN 型。
基区 发射区e基极 ceVTe基极 cecVT《电子技术基础与技能》配套多媒体CAI 课件 电子教案三极管都可以用锗或硅两种材料制作，所以三极管又可分为锗三极管和硅三极管。
2.1.2三极管中的电流分配和放大作用动画：三极管电流放大作用的示意做一做：三极管中电流的分配和放大作用观察分析实验参考数据：1）三极管各极电流分配关系：I E = I B + I C ，I E ≈ I C ≫I B2）基极电流和集电极电流之比基本为常量，该常量称为共发射极直流放大系数β，定义为：BCI I =β 3）基极电流有微小的变化量Δi B ，集电极电流就会产生较大的变化量Δi C ，且电流变化量之比也基本为常量，该常量称为共发射交流放大系数β，定义为：BCΔi i ∆=β1．三极管的电流放大作用，实质上是用较小的基极电流信号控制较大的集电极电流信号，实现“以小控大”的作用。
2．三极管电流放大作用的实现需要外部提供直流偏置，即必须保证三极管发射结加正向电压（正偏），集电结加反向电压（反偏）。
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低频电子线路
第二章 三极管及其放大电路
三极管——分类
➢ 按频率可分为： ▪ 高频管、低频管
➢ 按功率可分为： ▪ 大功率管、中功率管、小功率管
➢ 按材料可分为： ▪ 硅管、锗管
➢ 按结构可分为： ▪ NPN型、PNP型
上篇
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第二章 三极管及其放大电路
三极管——内部结构特点与外部连接条件
上篇
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第二章 三极管及其放大电路
三极管——输出特性
➢ 当iB不变时，输出回路中的电流iC与电压uCE之间的关系
曲线称输出特性
①截止区：三极管的发射结与
集电结均处于反向偏置状态。
②饱和区：发射结与集电结均 处于正向偏置。饱和压降硅 管约0.3V，锗管约0.1V。
③放大区：发射结正向偏置而 集电结反向偏置，集电极电 流 iC 仅 受 iB 的 控 制 ， uCE 变 化 时 iC 基 本 不 变 ， 三 极 管 具 有 恒流特性。
上篇
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第二章 三极管及其放大电路
放大电路——组成原则
➢ 外加直流电源的极性必须使三极管的发射结正 向偏置，集电结反向偏置，以保证三极管工作 在放大区。
➢ 输入回路的接法应使输入电压的变化量Δui产生 基极电流的变化量ΔiB。
➢ 输出回路的接法应使集电极电流的变化量ΔiC转 化为集电极电压的变化量ΔuCE，并传送到放大 电路的输出端。
穿电压U(BR)CEO
上篇
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第二章 三极管及其放大电路
放大电路——主要性能指标
➢ 放大倍数：是衡量放大电路放大能力的指标。
▪ 电压放大倍数AU=UO/Ui ▪ 电流放大倍数Ai=IO/Ii ➢ 输入电阻：Ri=Ui/Ii，指从放大电路输入端口看进去的等 效电阻。它是衡量放大电路对信号源影响程度的一个指标， 其值越大，放大电路从信号源索取的电流就越小，对信号 源的影响就越小。
三极管——输入特性
➢ 当uCE不变时，输入回路中的电流iB与电压uBE之间的关
系曲线称输入特性
① 当uCE=0V时，C、E短接，
这时相当于两个二极管并联，
故该特性与二极管的正向特
性相似；
② 当uCE>0V时，曲线形状基本 不变，曲线位置随uCE增加向 右平移，当uCE>1V后，曲线 基本重合；
③ 发射结也存在死区电压，硅 管 约 为 0 . 5 V， 锗 管 约 为 0.1~0.2V。
①三极管电流分配关系
集电极电流：IC=ICN+ICBO≈ICN
发射极电流：IE=IC+IB ②三极管电流放大系数
IC
I B
共射交流电流放大系数：
IC
共基交流电流放大系数： 两者之间的关系：
I E
1
③由于β>>1；又IC=βIB，故三极管具有电流放大作 用
上篇
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第二章 三极管及其放大电路
上篇
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第二章 三极管及其放大电路
三极管——主要参数
➢ 共射交流电流放大系数β ➢ 反向饱和电流ICBO
三极管的安全工作区是 指在三极管的工作曲线 上，ICM、U(BR)CEO和 PCM围成的区域。
➢ 极限参数与安全工作区：
▪ 集电极最大允许电流ICM ▪ 集电极最大允许功耗PCM ▪ 集电极-发射极间反向击
➢ 三极管内部结构的两个特点：
▪ 内部发射区高掺杂，其中的多数载流子浓度很高 ▪ 基区薄且低掺杂，多数载流子浓度很低
➢ 三极管处于放大状态时，外部连接必须满足两 个条件：
▪ 发射结正偏——给发射结加正向电压 ▪ 集电结反偏——给集电结加反向电压
上篇
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第二章 三极管及其放大电路
三极管——电流分配与放大作用
➢ 输出电阻RO：在输入信号为零，负载开路的条件下，从放
大电路输出端看进去的等效内阻称为输出电阻。它是描述 放大电路带负载能力的一项技术指标，放大电路的输出电 阻越小，放大电路的带负载能力越强。
上篇
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第二章 三极管及其放大电路
放大电路——共射放大电路原理
➢ 单管共射放大电路组成：
直流通路
I BQ
VCC
U BEQ Rb
ICQ IBQ
U CEQ VCC ICQ RC
上篇
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第二章 三极管及其放大电路
放大电路——分析方法
3.图解分析法
▪ 静态分析：用作图的方法确定放大电路的静态工作点Q，
上篇
交流Байду номын сангаас路
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第二章 三极管及其放大电路
放大电路——共射放大电路原理
➢ 单管共射电路的放大原理：
➢ 在电路中的参数使三极管工作在放大区时，则由输入特 性曲线可知，输入电压有很小的变化量Δui时，引起 ΔuBE的微小变化将使输入回路的电流产生一个较大的 变化量ΔiB，由于三极管的电流放大作用，将引起集电
第二章 三极管及其放大电路
内容提要：
➢ 双极型三极管 ➢ 放大电路基础 ➢ 共射放大电路 ➢ 放大电路分析方法 ➢ 工作点稳定电路 ➢ 基本放大电路三种组态 ➢ 场效应管放大电路 ➢ 放大电路频率响应
上篇
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第二章 三极管及其放大电路
三极管——结构与符号
NPN 型结 构与 符号
PNP 型结 构与 符号
➢ 为保证放大电路正常工作，要合理地设置静态 工作点。
上篇
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第二章 三极管及其放大电路
放大电路——分析方法
1.直流通路和交流通路 ▪ 直流通路：直流成分流过的通路。画直流通路
时，将电容看成是开路，电感看成是短路，其 它元件保留。 ▪ 交流通路：交流成分流过的通路。画交流通路 时，将电容和电压源看成是短路，电感和电流 源开路，其它元件保留。 ▪ 根据交流通路和直流通路，即可分别进行静态 分析和动态分析。
极电流发生更大的变化，即ΔiC=βΔiB，这个集电极电
流的变化量流过集电极电阻RC，使集电极电压也产生相 应的变化量Δuo=ΔuCE，因而有Δuo>>Δui。可见，当 放大电路的输入端加上一个微小的变化量Δui时，在输 出端将得到一个较大的变化量Δuo，从而实现了信号放 大，这就是放大电路的放大原理。
上篇
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第二章 三极管及其放大电路
放大电路——分析方法
2.静态工作点
▪ 所谓静态就是外加输入信号为零时，放大电路所处的状 态。
▪ 静态工作点：通常用Q表示，包含有IBQ、ICQ、UBEQ、 UCEQ 等三极管各极电压、电流值。
▪ 静态工作点分析分为两个步骤：第一是画直流通路；第
▪
二是根据直流通路求解。 求解的一般公式为：