第二章晶体三极管及基本放大器(电气)
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。
第二章基本放大电路
Rc Cb1
T
Cb2 VCC
Rc Cb2
Rb VBB
(a)
(b)
(c)
工作原理 放大电路的静态分析
静态 Ui=0时，放大电路的工作状态，也称直流工作状态。
静态分析 确定放大电路的静态值IBQ、ICQ、UCEQ,即静 态工作点Q。静态工作点的位置直接影响放 大电路的质量。
静态分析方法 1. 计算法 计算法 图解分析法
根据所用放大管的类型设置合适的静态工作点Q 。对 于晶体管应使发射结正偏，集电结反偏，以使晶体管工 作于线性放大区； 必须保证从输入到输出信号的正常流通途径。输入信 号能有效地作用于放大电路的输入回路；输出信号能有 效地加到负载上。 对实用放大电路的要求：共地、直流电源种类尽可能 少、负载上无直流分量。
-
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。
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由于(IB,UBE) 和( IC,UCE )分别对应于输入、输出 特性曲线上的一个点，所以称为静态工作点。
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两种实用放大电路：（1）直接耦合放大电路
－ ＋ UBEQ
有交流损失 有直流分量 将两个电源 问题： 合二为一 静态时，U BEQ U Rb1 1. 两种电源 2. 信号源与放大电路不“共地” 动态时，VCC和uI同时作用 于晶体管的输入回路。 共地，且要使信号 驮载在静态之上
大倍数为源增益us、Ais、Ars 和Ags。 A
4
（2）输入电阻： 从输入端看进去的等效电阻
半导体三极管及其放大电路专题
解： 原则：先求UBE，若等于0.6-0.7V，为硅管；若等于0.2-0.3V，为锗管。
2
1
03 6 ICEO
截止条件：
100A 发射结反偏（或零偏），集电结反偏。
80A
60A 特点：
40A （1）三极管无电流放大作用，相当于一
20A 个断开的开关。uBE小于死区电压，发射结 IB=0 反偏。
9 12 UCE(V) （2)IB=0，IC不为0，IC=ICEO≈0。
截止区
ICEO叫穿透电流。
三极管的开关特性
• 三极管同二极管一样，也可以作为电 子开关器件，构成电子开关电路。当三极管 用于开关电路中时，三极管工作在截止区和 饱和区。如下表是三极管开关特性说明。
开关状态 三极管工作状态 内阻特性
解说
开关接通 饱和状态 开关断开 截止状态
集电极与 发射极间 内阻很小
集电极与 发射极间 内阻很大
二、三极管的电流放大作用
1。放大作用的内部条件：
发射区掺杂浓度最高 基区掺杂浓度最低且最薄
2. 放大作用的外部条件： 集电区面积最大
发射结正偏、集电结反偏
从电位的角度看：
C
NPN
发射结正偏 集电结反偏
发射结正偏 集电结反偏
VB>VE
VC>VB PNP
VB<VE VC<VB
N
B
P
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
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
第二章-晶体管
（1）共基直流放大系数 IC
IE
（2）共基交流放大系数
IC
I E
由于ICBO、ICEO 很小，因此 在以后的计算中，不必区分。
二、极间反向电流
1 ICBO
发射极开路时，集电极—基极间的反向电流，称为集 电极反向饱和电流。
2 ICEO
基极开路时，集电极—发射极间的反向电流，称为集 电极穿透电流。
T
( 0.5 ~ 1) / C
2.3.2 晶体管的主要参数 一、电流放大系数
1.共射电流放大系数
（1） 共射直流放大系数 反映静态时集电极电流与基极电流之比。
（2） 共射交流放大系数 反映动态时的电流放大特性。
由于ICBO、ICEO 很小，因此 在以后的计算中，不必区分。
2. 共基电流放大系数
a. 受控特性：iC 受iB的控制
uCE＝uBE 4
放
IB＝40μ A
iC iB
饱 和3
30μ A
区
大 20μ A
iC iB
2
区
10μ A
1
b. 恒流特性:当 iB 恒定时，
0
uCE 变化对 iC 的影响很小
0μ A iB＝－ICBO
5
10
15
uCE/V
截止区
即iC主要由iB决定，与输出环路的外电路无关。
iC主要由uCE决定 uCE ↑→ iC ↑
iC /mA
=80μA =60μA =40μA
=20μA
25℃
uCE /V
（3）当uCE增加到使集电结反偏电压较大时，运动 到集电结的电子基本上都可以被集电区收集，
此后uCE再增加，电流也没有明显得增加，特 性曲线几乎平行于与uCE轴
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。
集电区基区发射区发射极e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。
集电极cNC e发射极eNPN型PNP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。
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 ~l C ? 1 2B2） 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B3）基极电流有微小的变化量 A B ，集电极电流就会产生较大的变化量 A i 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1“定义为：r ： PNP 型三极管放大工作时，其电源电压 V CC 极性与NPN 型管相反，这时，管子三个电极的电流方向也与 NPN 型管电流方向相反，电位关系则为V E >V B >V C 。
2.1.3三极管的特性曲线三极管在电路应用时，有三种组态（连接方式），以基极为公共端的共基极组态、以发射极为公共端的共发射极组态和以集电极为公共端的共集电极组态，如图所示。
电子线路基础 第2单元 三极管及放大电路
第3节 放大电路静态工作点的稳定
1
三极管的概况
2
三种基本放大电路
3 放大电路静态工作点的稳定
4
放大电路的分析
Байду номын сангаас
5
多级放大电路
6
技能实训
第1节 三极管的概况
▪ 一、三极管的结构及特点 ▪ 二、三极管的主要参数 ▪ 三、三极管的型号、识别与检测
一、三极管的结构及特点
1．三极管的结构
一个三极管有NPN型和PNP型两类 ，如图2.5（a）、（c）所示。三极管内部3 个区分别称为：集电区、基区和发射区。与集电区相连接的PN 结称为集电结，与发 射区相连接的PN 结称为发射结。从3 个区引出的电极分别称为集电极C、基极B 和 发射极E，相应的电流分别称为集电极电流IC，基极电流IB 和发射极电流IE ，它们的 关系是：IE = IC + IB。三极管的电路符号分别如图2.5（b）、（d）所示，图中发射 极箭头表示电流方向。
应用实例：
图2.7 所示为5.5 寸实训用黑白电视机行扫描部分电路，高频大功率管用做行输 出管，在行振荡器控制下，为行偏转线圈提供行扫描电流。
二、三极管的主要参数
1．三极管伏安特性
（1）输入特性。输入特性如图2.8（a）所示。 有一段死区，只有UBE 大于死区电压时，才有基极电流IB，三极管也才能导
技能目标：
❖ 学会查阅晶体管手册，能在实践中合理使用晶体三极管。
❖ 能识读晶体三极管电路符号、识别其引脚，会用万用表判 别晶体三极管的引脚和质量优劣。
❖ 能识读和绘制基本共射放大电路，能识读分压式偏置、集 电极— 基极偏置放大器的电路图。
❖ 能搭接分压式偏置放大器，会使用万用表测试静态工作点， 会调整静态工作点。
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(1)符号中的箭头 方向是三极管的 实际电流方向
4
2、NPN和PNP管的结构示意及符号
PNP 型 基极base
集电极collector
P
集电区
PN结
集电结
N
基区
PN结
发射结
P
发射区
发射极emitter
符号
(3)发射区掺杂C浓度 (发远度杂2射)高，的三区于 基 浓极—基 区 度管发区 很 低有射掺 薄 ；三极杂 且 而个e浓 掺 集；区： 基电区结—B面—积基比极发b射；结 集面电积区大—得—多集，电所极三c。 极管的发射极与集 电极不能对调使用。
1、分类 按材料分：①硅管；②锗管 按功率分：①小功率管；②中功率管；③大功率管 按结构分：①NPN；②PNP
3
2、NPN和PNP管的结构示意及符号
NPN 型 基极base
集电极collector
N
集电区
PN结
集电结
P
基区
PN结
发射结
N
发射区
发射极emitter
符号
(3)发射区掺杂C浓度 (发远度杂2射)高，的三区于 基 浓极—基 区 度管发区 很 低有射掺 薄 ；三极杂 且 而个e浓 掺 集；区： 基电区结—B面—积基比极发b射；结 集面电积区大—得—多集，电所极三c。 极管的发射极与集 电极不能对调使用。
于集电极电流和基极电流之和。
12
2、三极管的正向控制作用 （以NPN为例）
(a)发射结的发射效率：
E
I En IE
(b)
载流子的传输效率：B
I Cn I En
(c)三极管的共基极直流电流传输系数：
E B
I En IE
IC I En
I Cn IE
IC
ICBO IE
13
2.1.2 三极管各极电流表达式
0.04 0.06 0.08 0.10 1.50 2.30 3.10 3.95 1.54 2.36 3.18 4.05
结论:
1）三电极电流关系 2） IC IB ， IC IE 3） IC IB
IE = IB + IC
把基极电流的微小变化能够引起集电极电流较大变 化的特性称为晶体管的电流放大作用。
((23))线 入用输来特入硅vRC代性B特管E输=表 曲性约1V入V；电ce特所v压CE性有：输曲输常出数回路1068000
1
第二章 晶体三极管及基本放大器
2.1 引言 2.2 晶体三极管的工作原理 2.3 晶体三极管的三种连接方式 2.4 晶体三极管共发射极接法的伏安特性和参数 2.5 晶体三极管组成的基本放大器 2.6 多级放大器 2.7 放大器的频率响应
2
2.1 引言
晶体三极管是电子电路中的重要器件，它通过一定 的工艺，将两个PN结结合在一起，由于两个PN结的相 互影响，使三极管具有电流放大作用。从二极管发展 到三极管,这是一个质的飞跃。
v BE
v BE
(a)发射极电流：iE I EBS (e VT 1) I EBS e VT
v BE
(b)集电极电流： iC iE I EBS e VT
v BE
(c)基极电流： iB iE iC (1 )I EBS e VT
14
2.3 三极管的三种连接方式
输出端
输出端
输入端
输入端
为了基部达区份U到B的电C这＜空子个穴很0 目复快的合到,，达大集N 要保电证结边UC缘C＞。UBB
IB
P
I Icn CBO
快被吸引越过集电 结，形成集电极RC电 流IC。
集电结反偏 (1)由于发射结正
b
Rb
偏发，射因结此正高偏掺杂浓 度的发射区中的多
N I Ep I En
子（自由电子）越 过发射结，向U基CC区
输入端
（a） （b）
输出端
（c）
(a)共基极接法 (b)共发射极接法 (c)共集电极接法
15
2.3.1 共发射极接法下的直流电流传输方程
输出端 输入端
IC
IC (IC I B ) ICBO
IB
1
IC 1 I B 1 ICBO
令： 三极管共1发射极直流电 流传输系数
ICEO (1 )ICBO IC I B ICEO
18
2.4.1 输入特性
1、输入特性曲线: (1)是研究当vCE=常数 时，vBE 和iB之间的关系曲 线，
用函数关系式表示为:
iB f (vBE ) vCE常数
RB iB
iC c
RC
b
vCE 常数
vBE e 输出回路
输入回路
iE
VBB
VCC
19
2.4.1 输入特性
(1)vBE 和iB之间的关系曲线
16
2.3.2 共集电极接法下的直流电流传输方程
输出端 输入端
IE IB
（c）
IE IC IB
IC I B ICEO I E (1 )I B ICEO
17
2.4 三极管共发射极接法的伏安特性和参数
什么叫三极管的特性曲线？
三极管伏安特性曲线是指三极管各电极电 压与各电极电流之间关系的曲线，它是管子内 部载流子运动规律的外部体现。
E
(1)符号中的箭头 方向是三极管的 实际电流方向
5
常见三极管的外形
6
常见三极管的外形
7
2.2 三极管的工作原理
三极管有两个PN结：一个是发射结，另一个 是集电结，这两个PN结上加正向偏置电压的 组合情况共有四种。
首先讨论发射结加正向偏置电压，集电结加反 向偏置电压的情况。
三极管放大的外部条件
UBB
IE
e
扩散，形成发射极 电流IE。
11
1、三极管各极电流表达式 （以NPN为例）
(a)发射极电流： I E I En I Ep (b)基极电流： I B I Ep I En ICn ICBO
(c)发射极电流： IC ICn ICBO 结论： IE IC IB 三极管的发射极电流等
实质:用一个微小电流的变化去控制一个较大电流的 变化，是CCCS器件。
9
10
2.1.1三极管的正向控制作用
电源（接2）法电: 子在基区的
c 1、UUBC扩极很电三BC 使散电薄子使U极B与流，只集发E管=I复且有电射B0。内.合掺一结结7V因，杂小反的正＞为形浓部偏偏载0基成度份流区基低被子，的传IC输过程（以NP（ 反结N3偏边为），缘例由的扩于）电散集子到电，集结很电
发射结正偏、集电结反偏
从电位的角度看：
发射结正偏 集电结反偏
NPN VB>VE VC>VB
发射结正偏 集电结反偏
PNP
VB<VE VC<VB
C
N
B
P
N RB
E EB
RC EC
8
2. 各电极电流关系及电流放大作用
IB(mA) 0 0.02 IC(mA) <0.001 0.70 IE(mA) <0.001 0.72