晶体管及其基本放大电路-12
晶体三极管及其放大电路
第3章 晶体三极管及其放大电路3.1 教学基本要求教 学 基 本 要 求主 要 知 识 点熟练掌握 正确理解 一般了解晶体管的结构及其工作原理√ 电流分配与放大作用√ 晶体管三极管 晶体管的工作状态、伏安特性及主要参数√ 放大电路的组成原则及工作原理√ 放大电路的主要技术指标、查阅电子器件相关数据资料 √ 图解法 √ 静态工作点估算法 √ 三极管放大电路的分析方法微变等效电路法√三种组态基本放大电路比较√静态工作点的选择与稳定、基本电路设计√耦合方式及直接耦合电路的特殊问题√ 多极放大电路 分析计算方法 √频率响应的基本概念 √三极管放大电路基础放大电路的频率响应频率响应的分析计算方法√3.2 重点和难点一、重点1．正确理解三极管的结构、电流分配、伏安特性和“放大”的实质。
2．三极管放大电路的图解法、小信号模型和放大电路的小信号模型分析方法。
3．放大电路中静态工作点的稳定问题。
二、难点1．正确理解NPN 和PNP 型三极管的组成及其工作原理。
2．三极管放大电路的小信号模型分析方法和工作点稳定问题。
3．基本放大电路的设计3.3 知识要点三极管的结构及类型 电流分配及电流放大作用 1．双极型三极管 共发射极特性、工作区域 主要参数“放大”的概念“放大”的概念及条件 三极管的内部条件外部条件 放大电路的组成、各元器件的作用2．共发射极放大电路 固定偏置共发射极放大电路的原理和工作波形 共发射极放大电路的三种工作状态与失真分析 分析方法与步骤静态分析3．共发射极放大电路的图解法动态分析失真与最大不失真输出电压三极管的小信号模型4．小信号模型分析法H参数的物理意义共发射极放大电路的小信号模型分析方法5．共发射极放大电路的工作点稳定问题6．共发射极、共基极和共集电极放大电路的特点阻容耦合方式直接耦合方式7．多级放大器变压器耦合方式光电耦合方式多级放大器的分析频率响应的基本概念RC低通电路的特性及波特图8．放大电路的频率响应RC高通电路的特性及波特图BJT的高频小信号混合π型模型单级阻容耦合放大电路的频率特性多级放大电路的频率特性3.4 主要内容3.4.1 晶体三极管3.4.1.1 晶体三极管的分类及结构晶体三极管通常简称为三极管，也称为晶体管和半导体三极管。
晶体管放大电路及组成原理
VCC
ui
RB
C1
RC C2
T
RL uo
VCC
RB
RC
IB
IC
UBE
T UCE
2.3 放大电路的静态分析
2.3.2 估算法在放大电路静态分析中的应用
由输入回路方程
RB
VCC=IBRB+UBE
得
IBQ
VCC
UBEQ RB
VCC
RC IC
IB
UBE
T UCE
式中，|UBEQ |凡硅管可取为0.7 V、锗管0.3 V。
VCC
RC
RB
C2
ui
C1Leabharlann B CT uCE RLuo
uB E
式中 VCC UCEQ ICQ RL
2.4 放大电路的动态分析
iC
VCC / RC M a
直流负载线
ICQ
交流负载线
式 uCE VCC iC RL
O
VCC UCEQ ICQ RL
1 / RL 1 / RC
Qo
b b P
直流负载线与晶体管输出特性曲 线的交点，即为放大电路的输出 回路的静态工作点Qo。
VCC
RB
RC
IB
IC
UBE
T UCE
iC
VCC / RC
M
ICQ
输出 特性 O 曲线
直流负载线
Qo
N
U CEQ
IBQ
uCE
VCC
2.3 放大电路的静态分析
【例】 放大电路如图所示，已
知 VCC=12V ， RB=360kW ，
根据输入信号的频率， 将电抗极小的大电容、 小电感短路， 电抗极大的小电容、 大电感开路， 而电抗不容忽略的电容、 电感保留， 且直流电源对地短路(因其内阻极小)， 便得交流 通路。
双极型晶体管
3 2 5 晶体管的主要参数 3.2.5
晶体的参数分为三大类: 直流参数 交流参数 极限参数 直流参数、交流参数、极限参数 1. 直流参数 (1) 直流电流放大系数 ①共发射极组态直流电流放大系数 对共射组态的电流放大系数， 在UCE不变的条件下，输出 集电极电流ICQ与输入基极 电流IBQ之比，定义：
i C / mA
ICM
饱 和 区
过流区
过 PCM 损 耗 区 作 区
截止区
过电流区是集电极电流达到 ICM和超过ICM以上的部分。
过 电 压 区
u CE / V
安 全 工
过损耗区由晶体管的集电极 最大功率损耗值确定，是一 条曲线。 过电压区由U (BR)CEO决定。 曲线中间部分为安全工作区 曲线中间部分为安全工作区。
N
P
N
IE
IEP IBN
b
电子
ICN ICBO IB
空穴
IC
c
IC= ICN +ICBO ICN= IEN - IBN
e IEN
IB= IEP + IBN - ICBO
2. 晶体管电极电流的关系 发射极电流：IE= IEN+IEP 集电极电流：IC=ICN+ICBO ICN=IEN-IBN 基极电流： 且有IEN>> IBN ， ICN>>IBN IB=IEP+IBN-ICBO 且有IEN>>IEP
3.2.7 晶体管的型号及封装
1. 晶体管的型号 国家标准对半导体三极管的命名如下: 用字母表示同一型号中的不同规格 3 D G 110 B 用数字表示同种器件型号的序号 用字母表示器件的种类 用字母表示材料 三极管 第二位：A锗PNP管、B锗NPN管、 C硅PNP管、D硅NPN管 第三位：X低频小功率管、D低频大功率管、 G高频小功率管、A高频大功率管、K开关管
双极性晶体管的基本放大电路
双极性晶体管的基本放大电路在现代电子技术的发展中，晶体管是一种常见且重要的电子器件。
作为一种用于放大信号和控制电流的半导体器件，晶体管在各类电子设备中起着至关重要的作用。
而双极性晶体管就是其中一种常见的晶体管。
本文将介绍双极性晶体管的基本放大电路原理，以及其在实际应用中的重要性。
首先，让我们来了解一下双极性晶体管的基本结构。
双极性晶体管通常由三层半导体材料构成，其中两个外层为P型半导体，中间一层为N型半导体。
这三层分别被称为发射极（Emitter）、基极（Base）和集电极（Collector）。
通过外接电路的作用，可以控制基极和发射极之间的电流，进而调节集电极和发射极之间的电流。
在基本放大电路中，双极性晶体管起到了信号放大的关键作用。
下面我们以共射极放大电路为例来介绍双极性晶体管的放大原理。
在共射极放大电路中，双极性晶体管的基极通过一个输入源与负载电阻相连，而发射极与地连接。
集电极则接在一个电源上。
当输入信号施加到基极时，双极性晶体管的发射极电流将受到控制，从而产生集电极电流的变化。
这种变化使得输出信号经过负载电阻时产生相应的增益，从而实现信号的放大作用。
在共射极放大电路中，双极性晶体管的工作状态可以通过其静态工作点来描述。
静态工作点是指在无输入信号时，双极性晶体管的集电极电流和基极电流的大小。
通过适当选择电阻和电源电压，可以使双极性晶体管处于饱和区或截止区工作。
当输入信号施加到基极时，双极性晶体管的工作状态将发生变化，进而产生不同程度的集电极电流变化，实现信号的放大。
双极性晶体管的基本放大电路广泛应用于各类电子设备中。
在广播电视接收机中，它被用来放大无线电频率信号，使其能够被扬声器播放出来。
在音响设备中，它被用来放大音频信号，使得音乐声能够有足够的音量。
在计算机的中央处理器中，它被用来放大控制信号，使得处理器能够按照指令正确运行。
总结而言，双极性晶体管的基本放大电路是一种重要的电子技术应用。
晶体管及其基本放大电路
E
BJT示意图
BJT结构特点
• 发射区的掺杂浓度最高 ( N+ )；
• 集电区掺杂浓度低于发射区，且面积大；
• 基区很薄，一般在几个微米至几十个微米，且掺杂浓 度最低。
BJT三个区的作用：
CB E
发射区：发射载流子
集电区：收集载流子 基区：传送和控制载流子
P N+ N-Si
7.1.1 BJT的结构简介
基区：传送和控制载流子
（以NPN为例）
IE=IB+ IC IC= INC+ ICBO
动画示意
放大状态下BJT中载流子的传输过程
动画演示
7.1.2 放大状态下BJT的工作原理
三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，通
过载流子传输体现出来的。
外部条件：发射结正偏，集电结反偏。
以NPN管为例 发射结正偏 VBE≈ 0.7V； 晶体管发射结导通。
共发射极接法，发射极作为公共电极，用CE表示 ；
共基极接法，基极作为公共电极，用CB表示 ;
共集电极接法，集电极作为公共电极，用CC表示。
7.1.3 BJT的特性曲线
输入特性曲线 BJT的特性曲线
输出特性曲线
输入回路
RB VBB
IB
+ VBE
-
IC +
VCE IE
RC VCC
输出回路
试验电路
晶体管特性图示仪
P N
E
VCE IB 0V 1V 10V
VBE 0
随着VCE电压的增大, 基区IB的电流通道变窄, IB 减小。要 获得同样大的 IB , 必需增大VBE 。表现出曲线右移。
当VCE ≥1V时，特性曲线右移的距离很小。通常将VCE=1V
第四章 场效应晶体管及其放大电路
ID
IDSS(1源自U GS U GS(off)
)
2
3. 结型场效应管
结型场效应管的特性和耗尽型绝 缘栅场效应管类似。图4-7 a)、 b) 分别为Ｎ沟道和Ｐ沟道的结型场效 应管图形符号。
图4-7
使用结型场效应管时，应使栅极与源极间加反偏电压，漏 极与源极间加正向电压。对于Ｎ沟道的管子来说，栅源电压应 为负值，漏源电压为正值。
图4-1
（1）工作原理
增强型MOS管的源区(N+)、衬底(P型)和漏区(N+)三者之 间形成了两个背靠背的PN+结，漏区和源区被P型衬底隔开。
当栅-源之间的电压 uGS 0时，不管漏源之间的电源VDD 极 性如何，总有一个PN+结反向偏置，此时反向电阻很高，不能 形成导电通道。
若栅极悬空，即使漏源之间加上电压 uDS，也不会产生漏 极电流 iD ，MOS管处于截止状态。
2) 输出特性曲线 I D f (U DS ) UGS常数
图4-4b)是N沟道增强型MOS管的输出特性曲线，输出特性曲 线可分为下列几个区域。
① 可变电阻区
uDS很小时，可不考虑 uDS 对沟道的影响。于是 uGS一 定时，沟道电阻也一定， 故 iD 与 uDS 之间基本上是 线性关系。
uGS 越大，沟道电阻越
的变化而变化，iD 已趋于饱和， 具有恒流性质。所以这个区域 又称饱和区。
③ 截止区
uGS UGS(th)时以下的区域。
（夹断区）
当uDS增大一定值以后，漏源之间会发生击穿，漏极电流 iD急剧增大。
2. N沟道耗尽型绝缘栅场效应管的结构
上述的增强型绝缘栅场效应管只有当 uGS U GS(th) 时才能形成导电沟道，如果在制造时就使它具有一个原始 导电沟道，这种绝缘栅场效应管称为耗尽型。
晶体管差分放大电路
晶体管差分放大电路1. 前言晶体管是一种应用非常广泛的电子元件，它被广泛用于各种电子器件中。
例如，它可以作为开关来控制电流的流动，或者作为放大器来放大信号。
在本文中，我们将关注晶体管的一个重要应用——差分放大电路。
2. 差分放大电路的基本概念差分放大电路是一种基本的放大电路，它通常由两个晶体管组成。
这两个晶体管可以看作是一个晶体管对的形式，一个晶体管对相对于另一个晶体管对是反向的。
在差分放大电路中，晶体管对会受到输入电压的影响，从而输出一个放大后的电压。
3. 差分放大电路的工作原理差分放大电路的工作原理可以分为两个部分：差分输入电路和共射放大电路。
在差分输入电路中，输入信号被应用到晶体管对的基极上。
由于它是一个以反向有源负载为特点的放大器，因此输出电流会从一个晶体管到另一个晶体管，从而产生放大后的输出电路。
共射放大电路通常是用来产生输出信号的一个节点。
在这种放大器中，晶体管对位于电路的输入段，而晶体管的反向有源负载则位于电路的输出段。
这种放大器的输出信号是晶体管对的输出电流的一个函数。
一般情况下，差分输入电路中的电流会被放大，从而产生一个较大的电流信号。
由于输出电流被流通到共射放大器中，因此它被分为两部分，分别流向上面的电路电阻和下面的电路电阻。
该电路电阻是通过调整不同电流管的电阻来实现的。
4. 差分放大电路的应用差分放大器广泛应用于电子电路和通信电路中。
在电子电路中，它通常用作一种前置放大器或通用放大器，以增加电路输入信号的幅度。
在通信电路中，它通常用于放大电路接收器中的不同信号，以便更好地识别信号。
此外，差分放大器还被发现可以用于控制系统中的某些应用中，例如调节系统参数等，从而提高系统的稳定性并降低系统成本。
5. 结论总的来说，差分放大电路是一种重要的电子元件，在广泛的领域中得到了广泛的应用。
电子工程师们利用差分放大电路的特性，设计出很多不同用途的电子电路和通信电路，从而实现了很多不同的功能和应用。
晶体三极管及其基本放大电路
共基极交流电流放大系数
ic ie
一般可认为
h fe h fe 1
24
Ma Liming
1
Electronic Technique
2、极间反向电流 ICBO为发射极开路时,集电极和基极之间的反向 饱和电流,室温下小功率硅管的ICBO小于1μA，锗管 约为几微安到几十微安。
26
2.5、放大电路基础
2.5.1、放大电路的组成 信 号 源 放大电路
负 载
直流电源 放大电路电路结构示意图 信号输入 第一级 第二级 多级放大电路
Ma Liming Electronic Technique 27
第三级
信号输出
2.5.2、放大的概念
电子学中放大的目的是将微弱的变化信号放 大成较大的信号。即用能量较小的输入信号控制 另一个能源，从而使输出端的负载上得到能量较
20A IB=0 12 vCE(V)
b Rb + － UBB
Ma Liming
c V e
+ UCC －
对于PNP型三极管,工作在饱和区 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? 2).是Si还是Ge材料? 3).X ,Y ,Z分别对应 什么电极？
方法三：从外观上 半球型的三极管管脚识别方法：平面对着自己，
引脚朝下，从左至右依次是E、B 、C。
常用的三极管9011～9018系列为高频小功率 管，除9012和9015为PNP型管外，其余均为NPN
型管。
Ma Liming
Electronic Technique
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根本方法：改进电路结构
模 拟电子技术
2.7.2 稳定静态工作点的方法 • 引入直流负反馈 • 进行温度补偿
模 拟电子技术
一.直流负反馈稳定静态工作点原理
1. 为了稳定Q点，通常I1>> IB， 即I1≈ I2；因此
U BQ
Rb1 Rb1 Rb2
VCC
基本不随温度变化。
I EQ
U BQ
U BEQ Re
(1 )RL rbe (1 )RL
1
Au<1但接近于1 电流被放大了近似(1+β)倍
2.输入电阻Riui iiui ui ui
RB rbe (1 )RL
RB // [rbe (1 )RL ]
与共射放大电路相比,Ri提高了.实际上,共集电 极放大电路的输入电阻是三种组态里最大的.
IBQ RB C1
+ RS +u+Ii EQ us – RE
–
+VCC
C2
+
+
RL uo
–
ii ib
ii ib + Rs RB
ic
R
+s us
rbe RB
RE
ib
+ RL uo
小信号等效电路
ic +
RE RLuo
模 拟电子技术
1.电压放大倍数
Au
uo ui
（1 ）ib RE // RL ibrbe (1 )ib RE // RL
为今后学习反馈建立基础概念。
模 拟电子技术
深度拓展
图示电路中是否采用了措施来稳定静态工作点？
若采用了措施，则是什么措施？
模 拟电子技术
共发射极放大电路
固定偏置放大电路
射极偏置放大电路
不能稳定静态工作点
能稳定静态工作点
动态性能指标有以下特点:
(1) Au 1, uo与ui反相
(2) Ri不够大 (Ri≈rbe) (3) RO比较大 (RO ≈ RC)
模 拟电子技术
3.输出电阻 ii ib
ic
ii ib
ic
R
+s us
rbe RB
RE
ib
+ RL uo
R
s
us = 0
rbe RB
RE
i
ib
+
iRE
u
Ro
u i
u S
RL
0
RS = Rs // RB
i
R=OiRE
–RiEb
–
//
rbeib 1
RS'
u RE
(与电1 共阻 射小)放.实rbe大际u电上R路S共 相集比电,极输放出
硅管I1=（5--10）IBQ 锗管I1=（10--20）IBQ 硅管UB=（3--5）V 锗管UB=（1--3）V
模 拟电子技术
二.温度补偿稳定静态工作点原理
利用对温度敏感的元件，在温度变 化时直接影响输入回路。
例如，Rb1或Rb2采用热敏电阻。
Rb1负温度系数的热敏电阻。
T (℃) IC UE UBE IB IC
Rb1 UB
效果更好
Rb2温度系数？
模 拟电子技术
温度补偿的又一个例子
模 拟电子技术
2.7.3 射极偏置放大电路
一 .电路组成
特点：
RB1—上偏流电阻 RB2—下偏流电阻 RE—发射极电阻
共发射极电路 结构特点：输入信号从基极输入，
输出信号从集电极输出。
模 拟电子技术
二.静态分析 求Q点（IBQ、ICQ 、UCEQ） 1.直流通路
Ai
模 拟电子技术
2.8 共集电极放大电路
2.8.1共集电极放大电路(射极输出器、射极跟随器)
一、电路组成与电路特点
R IBQ
C1
B
+
–
RuS+s u+–IiERQ E
+VCC
C2 +
+
RL
uo
–
特点:
(1)被放大的交流信号从基极输入; (2)放大后的信号从发射极输出.
模 拟电子技术
二. 静态分析
中间隔离级: 利用共集放大电路输入电阻高,输出电阻低的特点.
驱动级:利用放大电路具有的电流放大作用的特点.
作为输入级的示意图
作为输出级的示意图
模 拟电子技术
五、例 子
=120，RB = 300 k，rbb= 200 ，
UBEQ = 0.7 V, RE = RL = Rs = 1 k，VCC = 12V。
等效直流通路
RB3也不能太大！
模 拟电
加入C3
C1
+
RS RB3
+
– us
子技
RB1
术
+VCC
C3
C2
+ ++
RB2 RE
uo
–
动态时，由于RB3两 端的电压几乎相等， 因而流过RB3的电流 很小，因此输入电阻 可以提高！！！
自举电路
RB1
C1 +
B
+
RB3
U·i
A
RB2
-
+VCC
+VCC
RB1
ICQ
RB1 C1 uR+sSR+B2
RC C2+VCC [解] 1)求“Q”
RE
++ +RL uo
UBQ
20 15 20 62
3.7
(V)
3.7 0.7
CE ICQ IEQ 1.5 2 (mA)
IBQ 2/ 100 0.02 (mA) 20 (A)
UCEQ 15 2(3 1.5) 6 (V)
接 C3 ：
Ri = (100 + 50) // 510 = 115 (k) RB3 // rbe rbe
模 拟电子技术
三“Q”过高引起饱和失真
集电极临界
iC
iC
ICS
饱和电流
Q
O tO
O
t
V CC uuCCEE
模 拟电子技术
四 解决工作点稳定问题思路
Q’
所谓Q点稳定，是指ICQ和
UCEQ在温度变化时基本不变，
而不是所有的静态值都不变。
事实上必须靠IBQ的变化 来实现。
若温度升高时要Q’回到Q， 则只有减小IBQ。
IBQ UB+EQ
ICQUC+EQ
IEQ
直流通路
模 拟电子技术
(一 ) 估算法
UBQ
Rb1 Rb1 Rb2
VC CRB1
I EQ
U BQ U BEQ RE
RB2
ICQ IEQ
IBQ ICQ /
+VCC IBQRC ICQ
UB+EQUC+EQ I1 RE IEQ
UCEQ VCC ICQ ( RC RE )
模 拟电子技术
三.动态分析 求AU、Ri、RO
一 画出放大电路的微变 等效电路 1.画出交流通路
模 拟电子技术
2.画出放大电路的微变等效电路
模 拟电子技术 二 计算动态性能指标
1.计算Au
模 拟电子技术
Au uo / ui
Au
rbe
RL' (1
)RE
“-”表示Uo和Ui反相。 Au的值比固定偏流放大电路小了。
2.7.4 带旁路电容的射极偏置放大电路
为了解决分压式射极偏置电路放大倍数减小的问题，通常 在RE上并联一个大容量的电容CE，称为射极旁路交流电 容。
RB1
C1+ +
U·i
RB2
-
+VCC
RC C2
+ +
RB1
I
+VCC
I·i
RC ICQ
+
IBQ
I·b b
c I·c
+ βI·b
VT
UB
U·o RL
RE
VT
IBQ
C +E
C2 +
RB3 B +
VT IEQ
+
RB2
RE
RL U·o
-
UB
RE
B′
IBQ
RB +
VBB -
B+
UB
B′
+VCC ICQ
VT IEQ RE
电路图
直流通路
加入C3后,不影响静态工作点
等效直流通路
模 拟电子技术
100 k C1
+
RS RB3
+100 k – 10u0sk
+VCC
RB1
= 50
C3
C2
+ ++
RB2
RE 10 k
uo
–
ii
+ RB3 ui RB
ib rbe
RE
ic
ib
+ uo
无 C3、RB3： Ri = (RB1 // RB2) // [rbe + (1 + ) RE]
Ri = 50 // 510 = 45 (k)
无 C3 有 RB3 ：Ri = (RB3 + RB1 // RB2) // [rbe + (1+ )RE]
Aus
ui us
Au
Ri
Ri RS
Au
1.36(130) 1 1.36
75
Ro = RC = 3 k