晶体三极管及其基本放大电路解读
模电 第6讲晶体三极管及基本放大电路
当放大电路的输入信号电压很小时，就可以把三极管 小范围内的特性曲线近似地用直线来代替，从而可以把 三极管这个非线性器件所组成的电路当作线性电路来处 理。
1. BJT的H参数及小信号模型
H参数的引出 对于BJT双口网络，已知输入
输出特性曲线如下：
iB=f(vBE) vCE=const iC=f(vCE) iB=const 可以写成： vBE f1(iB , vCE )
2) 计算法
:一般用测试仪测出；
rbe :与Q点有关，可用图示仪测出。
一般也用公式估算 rbe （忽略 r’e ） rbe= rbb’ + (1+ ) re
其中对于低频小功率管 rbb’≈200
而 re
VT (mV ) IEQ (mA )
26(mV ) IEQ (mA )
(T=300K)
20μA
ICQ IBQ 1.6mA
UCEQ VCC ICQRc 7.2V
讨论五：阻容耦合共射放大电路的动态分析（续）
80，rbe 1.5k
A u
(Rc ∥ rbe
RL )
80
A us
U o U s
U i U s
U o U i
Ri Rs Ri
H参数的数值与工作点的位置有关。
H参数都是微变参数，所以只适合对交流信号的分析。
h参数的物理意义
hie
uBE iB
U CE
rbe
b-e间的 动态电阻
hre
uBE uCE
IB
内反馈 系数
(完整word版)放大电路的工作原理和三种基本放大组态
放大电路的工作原理和三种基本放大组态放大电路里通常是晶体三极管、场效应管、集成运算放大器等，这些器件也称为有源器件。
共射放大电路如图所示。
V cc是集电极回路的直流电源，也是给放大电路提供能量的，一般在几伏到几十伏范围，以保证晶体三极管的发射结正向偏置、集电结反向偏置，使晶体三极管工作在放大区。
R c是集电极电阻，一般在几 K 至几十K 范围，它的作用是把集电极电流i C的变化变成集电极电压u CE的变化。
V BB是基极回路的直流电源，使发射结处于正向偏置，同时通过基极电阻R b提供给基极一个合适的基极电流I BQ，使三极管工作在放大区中适当的区域，这个电流I BQ常称为基极偏置电流，它决定着三极管的工作点，基极偏置电流I BQ是由V BB和基极电阻R b共同作用决定的，基极电阻R b一般在几十KΩ至几百KΩ范围。
如在输入端加上一个较小的正弦信号u i , 通过电容C1加到三极管的基极，从而引起基极电流i B在原来直流I BQ的基础上作相应的变化，由于u i是正弦信号，使i B随u i也相应地按正弦规律变化，这时的i B实际上是直流分流I BQ和交流分量i b迭加后的量。
同时i B的变化使集电极电流 i C 随之变化，因此i C也是直流分量I C和交流分量i c的迭加，但i C要比i B大得多（即β倍）。
电流i C在电阻R C上产生一个压降，集电极电压u CE =V CC－i C R L，这个集电极电压u CE也是由直流分量I C和交流分量 i C两部分迭加的。
这里的 u CE和 i C相位相反，即当 i C增大时, u CE减少。
由于C 2的隔直作用，使只有 u CE的交流分量通过电容C2作为放大电路的输出电压u O。
如电路参数选择适当，u O要比 u I的幅值要大得多，同时 u I与 u O的相位正好相反。
电路中各点的电流、电压波形如图所示。
放大电路的图解法放大电路有三种主要分析方法：一是图解法，二是微变等效电路法，三是计算机辅助分析法。
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
(完整版)三极管及放大电路原理
测判三极管的口诀三极管的管型及管脚的判别是电子技术初学者的一项基本功，为了帮助读者迅速掌握测判方法，笔者总结出四句口诀：“三颠倒，找基极；PN结，定管型；顺箭头，偏转大；测不准，动嘴巴。
”下面让我们逐句进行解释吧。
一、三颠倒，找基极大家知道，三极管是含有两个PN结的半导体器件。
根据两个PN结连接方式不同，可以分为NPN型和PNP型两种不同导电类型的三极管，图1是它们的电路符号和等效电路。
测试三极管要使用万用电表的欧姆挡，并选择R×100或R×1k挡位。
图2绘出了万用电表欧姆挡的等效电路。
由图可见，红表笔所连接的是表内电池的负极，黑表笔则连接着表内电池的正极。
假定我们并不知道被测三极管是NPN型还是PNP型，也分不清各管脚是什么电极。
测试的第一步是判断哪个管脚是基极。
这时，我们任取两个电极(如这两个电极为1、2)，用万用电表两支表笔颠倒测量它的正、反向电阻，观察表针的偏转角度；接着，再取1、3两个电极和2、3两个电极，分别颠倒测量它们的正、反向电阻，观察表针的偏转角度。
在这三次颠倒测量中，必然有两次测量结果相近：即颠倒测量中表针一次偏转大，一次偏转小；剩下一次必然是颠倒测量前后指针偏转角度都很小，这一次未测的那只管脚就是我们要寻找的基极(参看图1、图2不难理解它的道理)。
二、PN结，定管型找出三极管的基极后，我们就可以根据基极与另外两个电极之间PN结的方向来确定管子的导电类型(图1)。
将万用表的黑表笔接触基极，红表笔接触另外两个电极中的任一电极，若表头指针偏转角度很大，则说明被测三极管为NPN型管；若表头指针偏转角度很小，则被测管即为PNP型。
三、顺箭头，偏转大找出了基极b，另外两个电极哪个是集电极c，哪个是发射极e呢?这时我们可以用测穿透电流ICEO的方法确定集电极c和发射极e。
(1) 对于NPN型三极管，穿透电流的测量电路如图3所示。
根据这个原理，用万用电表的黑、红表笔颠倒测量两极间的正、反向电阻Rce和Rec，虽然两次测量中万用表指针偏转角度都很小，但仔细观察，总会有一次偏转角度稍大，此时电流的流向一定是：黑表笔→c 极→b极→e极→红表笔，电流流向正好与三极管符号中的箭头方向一致(“顺箭头”)，所以此时黑表笔所接的一定是集电极c，红表笔所接的一定是发射极e。
晶体三极管及其基本放大电路解读PPT课件
2. 设置静态工作点的必要性
为什么放大的对象是动态信号，却要晶体管在信号为零 时有合适的直流电流和极间电压？
输出电压必然失真！ 设置合适的静态工作点，首先要解决失真问题，但Q点 几乎影响着所有的动态参数！
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三、基本共射放大电路的波形分
析
动态信号
驮载在静
态之上
与iC变化 方向相反
当VCC>>UBEQ时，IBQ 已知：VCC＝12V，
VCC Rb
Rb＝600kΩ，
Rc＝3kΩ ，
β
＝100。
Q
＝？
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二、等效电路法
输入回路等效为 恒压源
•
半 利
导 用
体 线
器 性
件 元
的 件
非 建
线 立
性 模
特 型
性 ，
使 来
放 描
大 述
电 非
路线IBQ的性＝分器VBB析件－RU复的b BE杂特Q
第36页/共79页
直流负载线和交流负载线
B
I CQ RL'
Uom=? Q点在什么位置Uom最大？
交流负载线应过Q点，且 斜率决定于（Rc∥RL）
第37页/共79页
§4.4 晶体管放大电路的 三种接法
一、静态工作点稳定的共射放大电路 二、基本共集放大电路 三、基本共基放大电路 四、三种接法的比较
第38页/共79页ห้องสมุดไป่ตู้
• 在Ui不变的情况下， Rb减小，Uo如何变化？Au如何变化？
当Uo最大时，再减小Rb，会出现失真吗？
•
在增什大么，不情 真一了定？行！
况A下u ，UU空oi 载
晶体三极管放大电路基极电压、电流、电阻数值
晶体三极管（BJT）放大电路是一种电子放大器电路，主要由晶体三极管、直流电源、输入信号源和负载电阻等组成。
其基极电压、电流、电阻数值如下：
基极电压（Vbe）：一般来说，晶体三极管放大电路的基极电压范围在0.6V~0.8V之间。
在放大电路的工作中，如果基极电压低于0.6V，则晶体三极管无法正常导通；如果基极电压高于0.8V，则晶体三极管会过载，烧毁器件。
基极电流（Ib）：晶体三极管放大电路中的基极电流是由输入信号源提供的，一般来说，基极电流的大小会影响晶体三极管的放大倍数，增大基极电流可以增大放大倍数，但是同时也会导致晶体三极管的工作点变化，影响电路的线性度。
基极电阻（Rb）：晶体三极管放大电路中的基极电阻一般是一个外接电阻，用于控制基极电流的大小，从而影响放大倍数。
基极电阻的大小取决于电路的设计要求，一般在几千欧姆到几十千欧姆之间。
三极管及放大电路解析
6. 集电极最大允许耗散功耗PCM PCM取决于三极管允许的温升，消耗功率过大，温升过高会烧坏三极管。 PC PCM =IC UCE
硅管允许结温约为150C，锗管约为7090C。
由三个极限参数可画出三极管的安全工作区 IC
ICM
ICUCE=PCM
安全工作区 O
ICE 与 IBE 之比称为共发射极电流放大倍数
C IC
ICBO
N
ICE IB
P
EC
B
ICEICICBO IC
RB
IBE
N
IBE IBICBO IB
EB
E IE
IC IB ( 1)IC BO IB ICEO
若IB =0, 则 IC ICE0
集－射极穿透电流, 温度ICEO
忽 IC略 E ， O IC 有 IB (常用公式)
（3）通频带 衡量放大电路对不同频率信号的适应能力。
由于电容、电感及放大管PN结的电容效应，使放大电路在信号频率较低和较高时电压放大倍数数值下降， 并产生相移。
下限频率
fbwfHfL
（4）最大不失真输出电压Uom：交流有效值。 （5）最大输出功率Pom和效率η：功率放大电路的主要指标参数
上限频率
二、基本共射极放大电路 1、基本放大电路组成及各元件作用
问题：
将两个电源合二为
1. 两种电源
一
2. 信号源与放大电路不“共地”
共地，且要使信号驮载在静 态之上
－＋ UBEQ
有交流损失
有直流分量
静态时(ui=0)，
UBEQURb1
动态时，VCC和uI同时作用于晶体管的输入回 路。
（2）阻容耦合放大电路
三极管及其放大电路
第2章 半导体三极管及其基本放大电路
2.1.3 .BJT的特性曲线
BJT的特性曲线是指各电极电压与电流之间 的关系曲线，它是BJT内部载流子运动的外部 表现。
工程上最常用的是BJT的输入特性和输出特 性曲线。
第2章 半导体三极管及其基本放大电路
以共射放大电路为例：
输入特性：iBf vBEvCE 常 数 输出特性： iCf vCEiB常数
第2章 半导体三极管及其基本放大电路
输出特性曲线可以划分为三个区域： 饱和区——iC受vCE控制的区域，该区域内vCE的 数值较小。此时Je正偏，Jc正偏
iC /mA
25℃
=80μA =60μA =40μA
=20μA
vCE /V
第2章 半导体三极管及其基本放大电路
饱和区——iC受vCE显著控制的区域，该区域内vCE的数值较 小。此时Je正偏，Jc正偏。
电压增益2＝ 0lgAV dB 电流增益2＝ 0lgAI dB
由于功率与电压（或电流）的平方成比例， 因此功率增益表示为：
功率增益＝10lgAP
【 AP
Po 】 Pi
第2章 半导体三极管及其基本放大电路
2.2.2
+
VS
-
R
＝
i
Vi I i
输入电阻Ri
I i
Io
+
+
Rs Vi
放大电路 Ri (放大器)
2.3 共射基本放大电路
共射基本放大电路组成
放大的外部条件
输入回 路
输出回 路
两个回路 正确的直流偏置
ui为小信号 ui和VBB串接 RB为基极偏置电阻
RC为集电极偏置电
阻
第2章 半导体三极管及其基本放大电路
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2. 两种实用放大电路：（1）直接耦合放大
电路
问题：
将两个电源
1. 两种电源 合二为一
有交流损失 有直流分量
2. 信号源与放大电路不“共地” 静态时，U BEQ U Rb1
共地，且要使信号 驮载在静态之上
动态时，b-e间电压是uI与 VCC的共同作用的结果。
因基区薄且多子浓度低，使扩散到基 区的电子（非平衡少子）中的极少数 与空穴复合
基区空穴 的扩散
因发射区多子浓度高使大量电子从发 射区扩散到基区
扩散运动形成发射极电流IE，复合运动形成基极 电流IB，漂移运动形成集电极电流IC。
• 电流分配：
IE＝IB＋IC
IE－扩散运动形成的电流
IB－复合运动形成的电流 IC－漂移运动形成的电流
讨论：
试用PNP型管分别组成直接耦合和阻容耦 合共射放大电路。
§4.3 放大电路的分析方 法
一、放大电路的直流通路和交流通路 二、等效电路法 三、图解法
一、放大电路的直流通路和交流通 路
通常，放大电路中直流电源的作用和交流信号 的作用共存，这使得电路的分析复杂化。为简化 分析，将它们分开作用，引入直流通路和交流通 路的概念。
第四章 晶体三极管及其基 本放大电路
§4.1 晶体三极管 §4.2 放大电路的组成原则 §4.3 放大电路的分析方法 §4.4 晶体管放大电路的三种接法
§4.5 放大电路的频率响应
§4.1 晶体三极管
一、晶体管的结构和符号 二、晶体管的放大原理 三、晶体管的共射输入特性和输出特性 四、温度对晶体管特性的影响 五、主要参数
四、温度对晶体管特性的影 响
T (℃) ICEO
uBE不变时iB ，即iB不变时uBE
五、主要参数
•
直流参数：
、 、ICBO、 ICEO
IC
IE
iC iE 1
• 交流参数：β、α、fT（使β＝1的信号频率）
• 极限参数：ICM、PCM、U（BR）CEO
最大集电 极电流
c-e间击穿电压
UCE 常量
截止区 β是常数吗？什么是理想晶体管？什么情况下 ?
晶体管的三个工作区域
状态 截止 放大 饱和
uBE ＜Uon ≥ Uon ≥ Uon
iC ICEO βiB ＜βiB
uCE VCC ≥ uBE ≤ uBE
晶体管工作在放大状态时，输出回路的电流 iC几乎仅仅 决定于输入回路的电流 iB，即可将输出回路等效为电流 iB 控制的电流源iC 。
1. 直流通路：① Us=0，保留Rs；②电容开路；
③电感相当于短路（线圈电阻近似为0）。
• 以V2作为输入、以节 点1作为输出，采用 直流扫描的方法可得 输出电压与输出电压 之间函数关系的曲线， 即电压传输特性。
约小于0.5V时 截止
约大于1V时 饱和
§4.2 放大电路的组成原 则
一、基本共射放大电路的工作原理
二、如何组成放大电路
一、基本共射放大电路的工 作原理
1. 电路的组成及各元件的作用
VBB、Rb：使UBE＞ Uon，且有 合适的IB。 VCC：使UCE≥UBE，同时作为 负载的能源。
Rc：将ΔiC转换成ΔuCE(uO) 。
共射
动态信号作用时： uI iB iC uRc uCE (uo )
输入电压ui为零时，晶体管各极的电流、b-e间的电 压、管压降称为静态工作点Q，记作IBQ、 ICQ（IEQ）、 UBEQ、 UCEQ。ห้องสมุดไป่ตู้
一、晶体管的结构和符号 为什么有孔？
小功率管
中功率管
大功率管
多子浓度高
多子浓度很 低，且很薄
面积大
晶体管有三个极、三个区、两个PN结。
二、晶体管的放大原理
放大的条件uBE uCB
U
（发射结正偏）
on
0，即uCE uB（E 集电结反偏）
少数载流 子的运动
因集电区面积大，在外电场作用下大 部分扩散到基区的电子漂移到集电区
最大集电极耗散功 率，PCM＝iCuCE
安全工作区
讨论一
PCM iCuCE
uCE=1V时的iC就是ICM
2.7
iC iB
U CE
U（BR）CEO
由图示特性求出PCM、ICM、U （BR）CEO 、β。
清华大学 华成英 hchya@
讨论二
• 利用Multisim分析 图示电路在V2小于 何值时晶体管截止、 大于何值时晶体管饱 和。
直流电流 放大系数
穿透电流
IC
IB
iC
iB
ICEO (1 )ICBO
为什么基极开路集电极回 路会有穿透电流？
交流电流放大系数 集电结反向电流
三、晶体管的共射输入特性和输 出特性
1. 输入特性
iB f (uBE ) UCE
为什么像PN结的伏安特性？ 为什么UCE增大曲线右移？ 为什么UCE增大到一定值曲线 右移就不明显了？
2. 设置静态工作点的必要性
为什么放大的对象是动态信号，却要晶体管在信号为零 时有合适的直流电流和极间电压？
输出电压必然失真！ 设置合适的静态工作点，首先要解决失真问题，但Q点 几乎影响着所有的动态参数！
三、基本共射放大电路的波形分析
动态信号 驮载在静 态之上
与iC变化 方向相反
uCE 饱和失真
（2）阻容耦合放大电路
－＋
UBEQ
＋－
UCEQ
C1、C2为耦合电容！
耦合电容的容量应足够 大，即对于交流信号近似 为短路。其作用是“隔离 直流、通过交流”。
静态时，C1、C2上电压？ U C1 U BEQ，U C2 U CEQ
动态时， uBE＝uI＋UBEQ，信号驮载在静态之上。 负载上只有交流信号。
VCC
UCEQ O
底部失真
uCE
VCC
UCEQ
截止失真
tO
t
顶部失真
要想不失真，就要 在信号输的出整和个输入周反期相内！ 保证晶体管始终工作 在放大区！
二、如何组成放大电路
1. 组成原则
• 静态工作点合适：合适的直流电源、合适的电路参 数。
• 动态信号能够作用于晶体管的输入回路，在负载上 能够获得放大了的动态信号。
对于小功率晶体管，UCE大于1V的一条输入特性曲线 可以取代UCE大于1V的所有输入特性曲线。
2. 输出特性 iC f (uCE ) IB
对应于一个IB就有一条iC随uCE变化的曲线。 饱和区
iC
放大区
为什么uCE较小时iC随uCE变 化很大？为什么进入放大状态
曲线几乎是横轴的平行线？
iB
iC iB