晶体管及其放大电路
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
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
电路中的晶体管与放大电路
电路中的晶体管与放大电路晶体管和放大电路是电子学中非常重要的概念，它们的存在和应用对于现代科技的发展起到了至关重要的作用。
本文将从晶体管的基本原理、结构和放大电路的工作原理来探讨电路中的晶体管与放大电路。
晶体管是一种半导体器件，由三个或更多不同类型的半导体材料组成。
它的基本原理是通过控制输入信号来实现输出信号的放大操作。
晶体管有三个电极：发射极、基极和集电极。
其中，基极和集电极之间的电压决定了晶体管的工作状态。
当基极与发射极之间的电压大于基极与集电极之间的电压时，晶体管处于导通状态；反之，晶体管处于截止状态。
利用这个特性可以控制电流的放大。
晶体管的结构可以分为NPN型和PNP型两种。
在NPN型中，发射极和基极是N型半导体，集电极是P型半导体；而在PNP型中，发射极和基极是P型半导体，集电极是N型半导体。
这两种结构有一些相似之处，但也有一些重要的不同。
放大电路是将输入信号放大到所需的幅度的电路。
它可以由一个或多个晶体管组成。
基本的放大电路有共射极放大电路、共集电极放大电路和共基极放大电路。
每种放大电路都有自己的特点和应用场景。
共射极放大电路是晶体管放大电路中最常见的形式之一，它的基本结构是晶体管的发射极与地相连，基极接收输入信号，而集电极提供放大后的输出信号。
这种放大电路具有放大增益高、输入电阻低、输出电阻高的特点，适用于信号放大和驱动负载。
共集电极放大电路也被称为电流跟随器或者阻容耦合放大电路。
它的特点是输入和输出均与集电极相连，而发射极作为引入信号的引线。
这种放大电路有较高的输入阻抗和输入功耗，适用于需要较高输入阻抗和低输出阻抗的场合。
共基极放大电路的特点是输入与基极相连，而输出与集电极相连。
它具有较高的电流放大系数和带宽，适用于需要较高频率响应和较小信号放大的场合。
在RF和微波电路中，这种放大电路得到广泛应用。
当然，以上只是放大电路的一些基本形式，实际的电路设计中还会根据实际需求进行各种不同的变形和组合。
晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路
传感器信号的特点
传感器输出的信号通常比较微弱，容易受到噪声干扰的影响 。为了准确获取传感器数据，需要使用晶体管和场效应管放 大电路对信号进行放大和噪声抑制。
放大电路的作用
通过适当的信号放大，可以增强传感器信号的强度，降低噪 声干扰的影响，提高信号的信噪比，从而获得更准确、可靠 的传感器数据。
THANKS
3
图解分析法
通过图形直观地分析晶体管的工作状态和性能指 标。
03
场效应管放大电路
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
场效应管放大原理
场效应管通过改变输入电压来控 制输出电流，从而实现放大功能。
场效应管具有输入阻抗高、噪声 低、热稳定性好等优点，适用于
小信号放大。
无线通信系统中的信号放大
无线通信系统
在无线通信系统中，信号传输距离较 远，信号强度会逐渐减弱。为了确保 信号的稳定传输，需要使用晶体管和 场效应管放大电路对信号进行放大。
信号质量与可靠性
通过适当的信号放大，可以增强无线 信号的强度，提高信号传输的可靠性 和稳定性，确保通信系统的正常运行 。
传感器信号的放大处理
输出级
负责将放大的信号进行功率放 大，提供足够的输出功率。
电压放大级
位于输入级和输出级之间，对 信号进行进一步放大。
偏置电路
为晶体管提供合适的静态工作 点，确保放大器正常工作。
晶体管放大电路的分析方法
1 2
直流通路分析法
在静态工作点下分析电路的直流工作状态和性能 指标。
交流通路分析法
在动态工作状态下分析电路的交流工作状态和性 能指标。
场效应管放大电路的放大倍数由 场效应管的跨导和电阻决定。
《模拟电子技术基础》第3章 双极型晶体管及其基本放大电路
3.2 双极型晶体管
3.2.4 晶体管的共射特性曲线
2.输出特性曲线—— iC=f(uCE) IB=const
以IB为参变量的一族特性曲线
(1)当UCE=0V时，因集电极无收集
作用，IC=0；
(2)随着uCE 的增大，集电区收集电
子的能力逐渐增强，iC 随着uCE 增加而
增加；
(3)当uCE 增加到使集电结反偏电压
电压，集电结应加反向偏置电压。
3.2 双极型晶体管
3.2.3 晶体管的电流放大作用
1. 晶体管内部载流子的传输
如何保证注入的载流
子尽可能地到达集电区？
P
N
IE=IEN + IEP
IEN >> IEP
IC= ICN +ICBO
ICN= IEN – IBN
IEN>> IBN
ICN>>IBN
N
IEP
IE
3. 晶体管的电流放大系数
(1) 共基极直流电流放大系数
通常把被集电区收集的电子所形成的电流ICN 与发射极电流
IE之比称为共基电极直流电流放大系数。
ത
I CN
IE
由于IE=IEP+IEN=IEP+ICN+IBN，且ICN>> IBN，ICN>>IEP。通常ത
的值小于1，但≈1，一般
ത
为0.9-0.99。
ത
3.2 双极型晶体管
3.2.3 晶体管的电流放大作用
3. 晶体管的电流放大系数
(2) 共射极直流电流放大系数
I C I CN I CBO I E I CBO ( I C I B ) I CBO
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
晶体管放大电路
2、晶体管放大电路原理2.1 晶体管和FET 的工作原理2.1.1晶体管和FET 的放大工作的理解晶体管和FET 的放大作用：晶体管或FET 的输入信号通过器件而出来，晶体管或FET 吸收此时输入信号的振幅信息，由电源重新产生输出信号，由于该输出信号比输入信号大，可以看成将输入信号放大而成为输出信号。
这就是放大的原理。
2.1.2晶体管和FET 的工作原理1、双极型晶体管的工作原理晶体管内部工作原理：对流过基极与发射极之间的电流进行不断地监视，并控制集电极-发射极间电流源使基极-发射极间电流的β倍的电流流在集电极与发射极之间。
就是说，晶体管是用基极电流来控制集电极-发射极电流的器件。
电源电源输入输出输出（a ）双极型晶体管(以NPN 型为例) （b ）FET （以N 型JFET 为例）A被基极电流控制的电流源检测基极电流的电流计集电极（输出端）基极（输入端）发射极（公共端）双极型晶体管的内部原理2、FET 的工作原理FET 内部工作原理：对加在栅极与源极之间的电压进行不断地监视，并控制漏极-源极间电流源使栅极-源极间电压的g m 倍的电流流在漏极与源极之间。
就是说，FET 是用栅极电压来控制漏极-源极电流的器件。
2.1.3分立元件放大电路的组成原理放大电路的组成原理（应具备的条件）1放大器件工作在放大区（三极管的发射结正向偏置，集电结反向偏置；结型FET 与耗尽型MOSFET 可采用自偏压方式或分压式偏置或混合偏置方式，增强型MOSFET 则一定要采用分压式偏置或混合偏置 方式）即要保证合适的直流偏置； （2）：输入信号能输送至放大器件的输入端； （3）：有信号电压输出。
判断放大电路是否具有放大作用，就是根据这几点，它们必须同时具备。
2.1.4晶体管放大电路的直流工作状态分析（以晶体管电路为例）直流通路：在没有信号输入时，估算晶体管的各极直流电流和极间直流电压，将放大电路中的电容视为开路，电感视为短路即得。
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