半导体三极管与基本放大电路
第4章 三极管及放大电路基础1
与 的关系
IC IC ICBO I E ICBO IC I B ICBO
(1 ) IC I B ICBO
I CBO IC IB 1 1
IE
N
P
N
I'C ICBO IC
IC I B (1 ) ICBO
共射直流电流放大倍数： IC I B 1.7 42.5 0.04 共射交流电流放大倍数： IC I B 2.5 1.7 40 0.06 0.04 说明： 例：UCE=6V时： 曲线的疏密反映了 的大小； IC(mA ) 160mA 电流放大倍数与工作点的位置有关； I 5 140mA CM 120mA 交、直流的电流放大倍数差别不大， 4 100mA 今后不再区别；
3 80mA
___
4. 集电极最大电流ICM 当值下降到正常值的三分之二时的 集电极电流即为ICM。
IC
2.5 2 1.7
1 0 2 4 6 8
IB 40mA
IB=60mA 20mA IB=0 10 UCE(V)
六、主要参数
5. 集-射极反向击穿电压U(BR)CEO 手册上给出的数值是25C、基极开路时的击穿电压U(BR)CEO。 6. 集电极最大允许功耗PCM 集电极电流IC 流过三极管， 所发出的焦耳热为： PC =ICUCE 导致结温 上升，PC 有限制， PCPCM 7. 频率参数
扩散 I C 复合 I B
IC
C
N
IB
P N
EC
或者 IC≈IB
I E IC I B (1 ) I B
EB
E
IE
二、电流放大原理
三极管及放大电路基础教案
三极管及放大电路基础教案章节一：三极管概述教学目标：1. 了解三极管的定义、结构和工作原理。
2. 掌握三极管的类型和符号。
教学内容：1. 三极管的定义：三极管是一种半导体器件，具有放大电信号的功能。
2. 三极管的结构：三极管由发射极、基极和集电极组成。
3. 三极管的工作原理：通过基极控制发射极和集电极之间的电流。
4. 三极管的类型：NPN型和PNP型。
5. 三极管的符号：NPN型三极管符号为“N”，PNP型三极管符号为“P”。
教学活动：1. 讲解三极管的定义、结构和工作原理。
2. 展示三极管的实物图和符号图。
3. 引导学生通过实验观察三极管的工作状态。
章节二：放大电路基础教学目标：1. 了解放大电路的定义和作用。
2. 掌握放大电路的基本组成和原理。
教学内容：1. 放大电路的定义：放大电路是一种通过反馈作用放大电信号的电路。
2. 放大电路的作用：放大微弱的信号，使其具有足够的功率驱动负载。
3. 放大电路的基本组成：电源、三极管、输入电阻、输出电阻和反馈电阻。
4. 放大电路的原理：通过三极管的放大作用，实现电信号的放大。
教学活动：1. 讲解放大电路的定义、作用和基本组成。
2. 展示放大电路的原理图和实际电路图。
3. 引导学生通过实验观察放大电路的工作状态。
章节三：三极管的放大特性教学目标：1. 了解三极管的放大特性。
2. 掌握三极管的放大原理。
教学内容：1. 三极管的放大特性：三极管的放大能力与基极电流、集电极电流和发射极电流之间的关系。
2. 三极管的放大原理：通过基极电流的控制，实现发射极和集电极之间电流的放大。
教学活动：1. 讲解三极管的放大特性和放大原理。
2. 分析三极管放大电路的输入和输出特性曲线。
3. 引导学生通过实验观察三极管的放大特性。
章节四：三极管放大电路的设计与应用教学目标：1. 了解三极管放大电路的设计方法。
2. 掌握三极管放大电路的应用。
教学内容：1. 三极管放大电路的设计方法：根据输入和输出信号的要求，选择合适的三极管、电阻等元件，设计合适的电路。
半导体三极管及放大电路基础知识讲解
半导体三极管及放大电路基础知识讲解第一节学习要求第二节半导体三极管第三节共射极放大电路第四节图解分析法第五节小信号模型分析法第六节放大电路的工作点稳固问题第七节共集电极电路第八节放大电路的频率响应概述第九节本章小结第一节学习要求〔1〕把握差不多放大电路的两种差不多分析方法--图解法与微变等效电路法。
会用图解法分析电路参数对电路静态工作点的阻碍和分析波形失真等；会用微变等效电路法估算电压增益、电路输入、输出阻抗等动态指标。
〔2〕熟悉差不多放大电路的三种组态及特点；把握工作点稳固电路的工作原理。
〔3〕把握频率响应的概念。
了解共发射极电路频率特性的分析方法和上、下限截止频率的概念。
第二节半导体三极管〔BJT〕BJT是通过一定的工艺，将两个PN结结合在一起的器件，由于PN结之间的相互阻碍，使BJT表现出不同于单个 PN结的特性而具有电流放大，从而使PN结的应用发生了质的飞跃。
本节将围绕BJT什么缘故具有电流放大作用那个核心问题，讨论BJT的结构、内部载流子的运动过程以及它的特性曲线和参数。
一、BJT的结构简介BJT又常称为晶体管，它的种类专门多。
按照频率分，有高频管、低频管；按照功率分，有小、中、大功率管；按照半导体材料分，有硅管、锗管；依照结构不同，又可分成NPN型和PNP型等等。
但从它们的外形来看，BJT 都有三个电极，如图3.1所示。
图3.1是NPN型BJT的示意图。
它是由两个 PN结的三层半导体制成的。
中间是一块专门薄的P型半导体(几微米~几十微米)，两边各为一块N型半导体。
从三块半导体上各自接出的一根引线确实是BJT的三个电极，它们分别叫做发射极e、基极b和集电极c，对应的每块半导体称为发射区、基区和集电区。
尽管发射区和集电区差不多上N型半导体，然而发射区比集电区掺的杂质多。
在几何尺寸上，集电区的面积比发射区的大，这从图3.1也可看到，因此它们并不是对称的。
二、BJT的电流分配与放大作用1、BJT内部载流子的传输过程BJT工作于放大状态的差不多条件：发射结正偏、集电结反偏。
三极管及放大电路基础
IC(mA ) 4
3
2
1 36
截止区
100A 80A
IB= 60A 40A 20A 0 9 12 VCE(V)
IC RC
IB B C
VCE
RB
VBE EB
E IE
EC
（1-13）
特点:VBE＜死区电压, IB≤0≈0, IC ≤ICEO≈ 0,VCE ≈EC
这时三极管C 、 E端相当于: 一个断开的开关。
过大，温升过高会烧坏三极管。所以要求：
PC =IC VCE≤PCM 6.集-射极反向击穿电压V(BR)CEO ——基极开路时，集电极与发射极之间允许的最大反向 电压。
（1-22）
由三个极限参数可画出三极管的安全工作区
IC ICM
ICVCE=PCM
安全工作区
O
V(BR)CEO
VCE
（1-23）
八、晶体管参数与温度的关系
IC RC
IB B
C VCE
RB
VBE EB
E IE
EC
如何判断是否截止？
若：VBE ≤0(死区电压)
或 VC＞VE ＞VB 三极管可靠截止
IC
VCE
C RC
E
EC
（1-14）
(3) 放大区：IC=IB区域 , 发射结e正偏，集电结c反偏 特点: IC=IB , 且 IC = IB , VCE＝EC－IC RC
（1-29）
三极管在电路中的应用
1、放大电路 对三极管放大电路的分析，包括静态分 析和动态分析两部分。 也就是直流方面的分析和交流方面的分 析 直流方面的分析主要是判断三极管是否 有合适的直流工作条件 交流方面的分析主要是判断放大电路是 否能够正常的放大信号。
第03章-半导体三极管及放大电路基础
退出
放大电路的动态图解分析
（1）交流负载线 1.从B点通过输出特性曲线上的Q点做一条直线，
其斜率为-1/R'L 。 2.R'L= RL∥Rc，
是交流负载电阻。
3.交流负载线是有 交流 输入信号时Q 点的运动轨迹。
退出
三极管电流分配
半导体三极管在工作时一定要加上适当的直流偏置电压。 在放大工作状态： 发射结加正向电压，集电结加反向电压。
退出
三极的工作原理
发射结加正偏时，从发射区将
有大量的电子向基区扩散，形成
的电流为IEN。 从基区向发射区也有空穴的扩
散运动，但其数量小，形成的电
流为IEP。（这是因为发射区的掺杂浓
Av Vo /Vi
A I / I
i
oi
Ap Po / Pi Vo Io /Vi Ii
退出
(2) 输入电阻 Ri
输入电阻是表明放大电路从信号源 吸取电流大小的参数，Ri大放大电路 从信号源吸取的电流小，反之则大。
Ri
Vi Ii
退出
(3) 输出电阻Ro
输出电阻是表明放大电路带负载的能力，
Ro大表明放大电路带负载的能力差，反之则强。
退出
双极型三极管的参数
参数 型号
PCM
I CM
mW mA
3AX31D 125 125
3BX31C 125 125
3CG101C 100 30
3DG123C 500 50
3DD101D 5A
5A
3DK100B 100 30
3DKG23 250W 30A
电子技术课件第二章三极管及基本放大电路
2．三极管的主要参数
（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。
漏电电流。ICBO大的三极管工作的稳定性较差。
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
ICBO测量电路
ICEO测量电路
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。
性。 A——PNP锗材料，B——NPN锗材料， C——PNP硅材料，D——NPN硅材料。
三极管型号的读识 3 A G 54 A
规格号
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。
三极管 NP锗材料 高频小功率 序号
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。
饱和区 当VCE小于VBE时，三极管的发
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
一、放大电路静态工作点不稳定的原因
（1）温度影响 （2）电源电压波动 （3）元件参数改变
二、分压式偏置放大电路 1．电路组成
Rb1是上偏置电阻，Rb2是下偏置电阻。电源电压经Rb1、Rb2串联分压后为三极 管提供基极电压VBQ。Re起到稳定静态电流的作用，Ce是Re的交流信号旁路电容。
分压式偏置放大电路
放大电路的电压和电流波形
第三章半导体三极管及放大电路基础2
T VBE IB IC
温度与Q点 动画五 温度每升高1 °C ， 要增加0.5%1.0%
温度T 输出特性曲线族间距增大
3.5.2 射极偏置电路
1. 稳定工作点原理
目标：温度变化时，使IC维持恒定。 如果温度变化时，b点电位能基 本不变，则可实现静态工作点的稳 定。
.
.
.
be
3.6.1 共 集电极电 路
2. 复合管
作用：提高电流放大系数，增大电阻rbe
复合管也称为达林顿管
3.6.2 共基极电路
1. 静态工作点 直流通路与射极 偏置电路相同
VB Rb2 VCC Rb1 Rb2
VB VBE IC IE Re
VCE VCC IC Rc IE Re VCC IC ( Rc Re )
得
VCC VBE IB Rb (1 ) Re
VCE VCC I E Re VCC I C Re
3.6.1 共 集电极电 路
1. 电路分析
②电压增益
26( mV ) rbe 200 (1 ) I EQ ( mA )
其中
Vi I b rbe ( I b I b ) RL I b rbe I b (1 ) RL V ( I I ) R I (1 ) R
VB VBE IC IE Re
VCE VCC I C ( Rc Re ) I IB C
3.5.2 射 极偏置电 路
3. 固定偏流电路与射极偏置电路的比较
Ib Ic I b Rc
RL VO
Vii v
Rb
第4章三极管及放大电路基础
实现这一传输过程的两个条件是：
（1）内部条件：发射区杂质浓度远大于基区 杂质浓度，且基区很薄。
（2）外部条件：发射结正向偏置，集电结反 向偏置。从电位上来看对于NPN型三极管，
UC＞UB＞UE
4.1.3 BJT的特性曲线
iB/uA
vvio与iBv/iu相vABE位相反6i0B；
iC
vCE
Q`
|-vo|
iC/mA
可以测量出放40大电路的电Q压放大倍数；
可以确定最大不失真输出幅度。
20 IBQ
Q``
iC/mA 交流负载线
Q`
60uA
Q
40uA
ICQ
Q`` 20uA
t
vBE/V
t
共vB射E/V极放大电路
end
4.2 共射极放大电路
电路组成 简化电路及习惯画法 简单工作原理 放大电路的静态和动态 直流通路和交流通路
4.2 共射极放大电路
1. 电路组成
输入回路（基极回路） 输出回路（集电极回路）
3.2 共 射极放
2. 简化电路及习惯画法
大电路
共射极基本放大电路
习惯画法
注意： 判断一个电路能否正常放大一般从以下 几点考虑（1）保证三极管处于放大状态，因 此直流电源及其极性要接正确。直流电源要保 证发射结正偏、集电结反偏。 （2）输入信号Ui能够加在三极管的B、E之间 （RB不能为0），输出信号U0能够从C、E两点 取出（RC不能为0）。 （3）耦合电容作用是通交流阻直流。它的极 性及位置要接正确
4.2 共 射极放
4. 放大电路的静态和动态
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最常用：共发射极接法时的特性曲线 一、输入特性:IB=f (UBE) |UCE=常数 二、输出特性:IC=f (UCE) | IB=常数 IB(A)
实验线路 IB RB
EB
A
mA
IC
UBE V
RC UCE EC V
80
60
UCE =0.5V UCE=0V
一、输入特性: IB=f (UBE) |UCE=常数
IC 共射直流电流放大倍数： IB
I C I B
工作于动态的三极管，真正的信号是叠加在直流上的交流信号。基极电流的 变化量为IB，相应的集电极电流变化为IC，则交流电流放大倍数为：
例：UCE=6V时：IB = 40 A, IC =1.5 mA； IB = 60 A, IC =2.3 mA。
三极管放大的条件：要使三极管能放大电流，必须使发射结正偏， 集电结反偏。(外因）；内因 内部结构。
从物质不变和能量守恒角度如何看三极管电流放大作用？
NPN型三极管
NPN transistor B
C
PNP型三极管
IC PNP transistor B IE
C
IC
IB
E
IB
E
7
IE
2.1.3 特性曲线
电子技术 模拟电路部分
第2 章 半导体三极管与基 本放大电路
1
主要内容
• 元件：半导体三极管 •双极型晶体管 （两种极性载流子均参加导电） •场效应晶体管（又称单极型晶体管，只有一种极性载流子参加导电） •基本放大电路（分立元件组成） •共射极放大电路 •共集电极电路 •差动放大电路 •互补对称功率放大电路 •结构、原理、分析方法、特点、应用 •静态分析 •动态分析，微变等效电路分析法
电流分配： IE、IC远远大于IB ; IE=IC+IB IC=ICE+ICBO ICE C
IB=IBE-ICBOIBE
B
ICBO
RB EB
IB
ICE N P IBE N
EC
E I =I + I BE E CE
6
电流放大作用
ICE与IBE之比称为电流放大倍数（一般在几十倍到上百倍之间）
I CE I C I CBO I C I BE I B I CBO I B
NPN型
集电极collector N B 基极base P 基区：较薄，掺杂浓度低 发射结 发射极 发射区：掺杂浓度较高 B 基极 C 集电区：面积较大 集电结 PNP型 集电极 P N C
N
P
E
发射极emitter E
每个PN结就相当于一个二极管。 对于每个PN结，思考： 2种偏置， 2个电场，2种载流子3种运动。
UCE 1V UCE<1, UCE 增加，IB减小； UCE>1, UCE 增加，IB基本不变；
40
20 0.4
工作压降： 硅管UBE0.6~0.7V,锗管 UBE0.2~0.3V。 死区电压，硅管0.5V，锗管0.2V。 UBE(V) 0.8
8
二、输出特性:IC=f (UCE) |IB=常数
2
半导体三极管
• 三端元件，非线性元件。 • 2个作用：具有电流放大作用和开关作用。 • 外部特性 3个工作区：
– 放大区（电流放大作用） – 饱和区，截止区（开关作用） – 工作在不同工作区的条件是什么？如何实现2种作用？
3
2.1 双极性晶体管 transistor 2.1.1 基本结构：1块基片，2个PN结，3个区
IB变化,IC基本不变 IC≈ UCC / RC UBE =导通压降 UCE0.3V 短路，关
IC=ICEO 0 UBE < 死区电压 UCE UCC 开路, 开
10
2.1.4 主要参数 ___ 1. 电流放大倍数 和
前面的电路中，三极管的发射极是输入输出的公共点，称为共射接法，相应 地还有共基、共集接法。 ___
___
C I 1.5 37.5 I B 0.04
I C 2.3 1.5 40 I B 0.06 0.04
11
在以后的计算中，一般作近似处理： =
2.集-基极反 向截止电流 ICBO
ICBO A
ICBO是集电结反偏由少 子的漂移形成的反向电 流，受温度的变化影响。 ICBO越小越好
饱和区：发射结正 偏，集电结正偏。 4 UCE0.3V ,UCEUBE I B >I C 。 3
IC(mA )
放大区：发射结正偏，集 电结反偏。 0< UCE UCC , 100A UCE=UCC- RC IC 。 IC=IB 也称为线性区
80A
2
截止区 :发射结反偏， 集电结反偏。UBE< 1 死区电压。 UCE UCC IB=0,IC=ICEO。
4
2.1.2 放大作用 电流分配和放大原理 载流子运动 IC=ICE+ICBOICE 集电结反偏：集电区和基区 C
的少子形成的反向电流ICBO。
IC
B
IB=IBE-ICBOIBE IB
ICBO ICE
IBE
集电结反偏：从基区 内扩散到集电结附近 N 的自由电子作为少子， 漂移进入集电结而被 P 收集，形成IE C 。 CE
60A 40A 20A IB=0 12 UCE(V) 9
3
6
9
三个工作区域
截止区 放大区 发射结正偏 集电结反偏 饱和区 发射结正偏 集电结正偏
PN结
发射结反偏 集电结反偏
IB IC IB=0 UBE UCE
CE 放大 or开关
IC=IB UBE =导通压降 UCE=UCC- RC IC 0< UCE UCC 通路，放大作用
基区：发射区扩散来的电子:少 部分与空穴复合，并由电源等效 补充空穴，形成电流 EB IBE (基区薄、 掺杂浓度小）；绝大多数扩散到 集电结附近。
RB
N IE
发射结正偏，扩散运 动为主。发射区自由 电子扩散向基区，并 由电源补充电子，形 成发射极电流IE 。基 5 区空穴扩散运动忽略。
E
IE =IBE + ICE
3. 集-射极反向截止电流ICEO（穿透电流） ICEO= ICBO +ICBO 集电结反偏 有ICBO B 发射结正偏 ICBO进入N区， 形成IBE。 C ICBO
ICBO N
P
ICEO受温度影响很大，当 温度上升时，ICEO增加很 快，所以IC也相应增加。 三极管的温度特性较差。
N
E 根据放大关系，由于IBE 12 。 的存在，必有电流I BE