第2章半导体三极管及其放大电路分解
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第二章半导体三极管与分立元件放大电路
IE=IB+IC
IC IB
IE(1)IB
三、三极管的电流放大作用
（1）三极管的电流放大作用就是基极电流IB的微小变化控 制了集电极电流IC较大的变化。
（2）三极管放大电流时，被放大的IC是由电源VCC提供 的，并不是三极管自身生成的，放大的实质是小信号对大信 号的控制作用。
（3）三极管是一种电流控制器件。
UB
Rb 2V CC Rb1 Rb2
若电路满足I1≥（5~10）IB，UB≥（5~10）UBE由上式可知， UB由Rb1、Rb2分压而定，与温度变化基本无关。
如果温度升高使IC增大，则IE增大，发射极电位UE=IERe升 高，结果使UBE=UB－UE减小，IB相应减小，从而限制了IC的增 大，使IC基本保持不变。上述稳定工作点的过程可表示为
这个值时，放大性能下降或损坏管子。
（2）反向击穿电压（Reverse breakdown voltage） U(BR)CBO ： 发射极开路时，集电极－基极之间允许施加的最高 反向电压，超过此值，集电结发生反向击穿。 U(BR)EBO ： 集电极开路时，发射极－基极之间允许施加的最高反 向电压。 U(BR)CEO：基极开路时，集电极与发射极之间所能承受的最高反 向电压。为可靠工作，使用时VCC取U(BR)CEO的1/2或2/3。在输出特 性曲线中，iB＝0的曲线开始急剧上翘所对应的电压即为U(BR)CEO ， 其值比U(BR)CBO小。T↑，U(BR)↓。
图（b）的电路，由于C1的隔断直流作用，VCC不能通过Rb 使管子的发射结正偏即发射结零偏，因此三极管不工作在放大 区，无放大作用。
2.2.4 共射基本电路的静态工作点
一般，三极管的UBE可视为已知量，硅管│UBE│取0.7V， 锗管│UBE│取0.2V，VCC>>UBE。
IC IB
IE(1)IB
三、三极管的电流放大作用
（1）三极管的电流放大作用就是基极电流IB的微小变化控 制了集电极电流IC较大的变化。
（2）三极管放大电流时，被放大的IC是由电源VCC提供 的，并不是三极管自身生成的，放大的实质是小信号对大信 号的控制作用。
（3）三极管是一种电流控制器件。
UB
Rb 2V CC Rb1 Rb2
若电路满足I1≥（5~10）IB，UB≥（5~10）UBE由上式可知， UB由Rb1、Rb2分压而定，与温度变化基本无关。
如果温度升高使IC增大，则IE增大，发射极电位UE=IERe升 高，结果使UBE=UB－UE减小，IB相应减小，从而限制了IC的增 大，使IC基本保持不变。上述稳定工作点的过程可表示为
这个值时，放大性能下降或损坏管子。
（2）反向击穿电压（Reverse breakdown voltage） U(BR)CBO ： 发射极开路时，集电极－基极之间允许施加的最高 反向电压，超过此值，集电结发生反向击穿。 U(BR)EBO ： 集电极开路时，发射极－基极之间允许施加的最高反 向电压。 U(BR)CEO：基极开路时，集电极与发射极之间所能承受的最高反 向电压。为可靠工作，使用时VCC取U(BR)CEO的1/2或2/3。在输出特 性曲线中，iB＝0的曲线开始急剧上翘所对应的电压即为U(BR)CEO ， 其值比U(BR)CBO小。T↑，U(BR)↓。
图（b）的电路，由于C1的隔断直流作用，VCC不能通过Rb 使管子的发射结正偏即发射结零偏，因此三极管不工作在放大 区，无放大作用。
2.2.4 共射基本电路的静态工作点
一般，三极管的UBE可视为已知量，硅管│UBE│取0.7V， 锗管│UBE│取0.2V，VCC>>UBE。
半导体三极管放大电路基础课件
第2章 半导体三极管放大电路基础
§2.1 三极管工作原理 §2.2 共射极放大电路 §2.3 图解分析法 §2.4 微变等效电路分析法 §2.5 工作点稳定的放大电路 §2.6 共集电极放大电路和共基极放大电路
1
§2.1 三极管工作原理
BJT全称为双极型半导体三极管，内部有自由电子 和空穴两种载流子参与导电。种类很多：有硅管和锗管， 有高频管和低频管，有大、中、小功率管。
2
2.1.1 三极管的结构与符号：
NPN型 c 集电极
集电极
c PNP型
N
b
P
基极
N
P
B
N
基极
P
e
b c 发射极
e
几微米至 几十微米
e
发射极
c b
e
3
c 集电极
集电结
N
b
P
基极
N
发射结
e
发射极
4
集电区： 面积较大
b
基极
c
集电极
N P N
e
发射极
基区：较薄， 掺杂浓度低
发射区：掺 杂浓度较高
5
2.1.2 三极管放大的工作原理
0.061mA
I B 50 0.061mA 3.05m Icmax
Ic Icmax 2mA
Q 位于饱和区，此时IC 和IB 已不是 倍的关系。
二、共基极连接时的V-I特性曲线
IB
A
RE
V UEB
IC
mA R
C
V UCB EC
EE
实验线路
26
1、输入特性：
UCB=5V
8
UCB =1V
=(ICN+ICBO)+(IBN+IEP－ICBO) IE =IC+IB
§2.1 三极管工作原理 §2.2 共射极放大电路 §2.3 图解分析法 §2.4 微变等效电路分析法 §2.5 工作点稳定的放大电路 §2.6 共集电极放大电路和共基极放大电路
1
§2.1 三极管工作原理
BJT全称为双极型半导体三极管，内部有自由电子 和空穴两种载流子参与导电。种类很多：有硅管和锗管， 有高频管和低频管，有大、中、小功率管。
2
2.1.1 三极管的结构与符号：
NPN型 c 集电极
集电极
c PNP型
N
b
P
基极
N
P
B
N
基极
P
e
b c 发射极
e
几微米至 几十微米
e
发射极
c b
e
3
c 集电极
集电结
N
b
P
基极
N
发射结
e
发射极
4
集电区： 面积较大
b
基极
c
集电极
N P N
e
发射极
基区：较薄， 掺杂浓度低
发射区：掺 杂浓度较高
5
2.1.2 三极管放大的工作原理
0.061mA
I B 50 0.061mA 3.05m Icmax
Ic Icmax 2mA
Q 位于饱和区，此时IC 和IB 已不是 倍的关系。
二、共基极连接时的V-I特性曲线
IB
A
RE
V UEB
IC
mA R
C
V UCB EC
EE
实验线路
26
1、输入特性：
UCB=5V
8
UCB =1V
=(ICN+ICBO)+(IBN+IEP－ICBO) IE =IC+IB
半导体三极管及基本放大电路教案
半导体三极管及基本放大电路教案授课教师上课时间：周次：教学章节第2章半导体三极管及基本放大电路2.1 双极型三极管课型理论课对象教学目标1.掌握：双极型三极管的电流分配方程和输入、输出曲线（截止区、放大区、饱和区的特点）；2.理解：双极型三极管的放大条件和放大原理，三极管的直流参数和交流参数；3.了解：双极型三极管的结构和电路符号，特殊三极管。
教学重点1.双极型三极管的电流分配方程；2.双极型三极管的输入、输出曲线（截止区、放大区、饱和区）；3.双极型三极管的放大条件和放大原理；4.三极管的直流参数和交流参数。
教学1.双极型三极管的放大原理；2.双极型三极管输入、输出曲线（截止区、难点放大区、饱和区）。
教学方法多媒体教学，讨论教学课时2学时教学内容2.1 双极型三极管半导体三极管有两大类型，一是双极型三极管，二是单极型场效应管。
由于它有空穴和自由电子两种载流子参与导电，故称为双极型。
本讲讨论双极型半导体三极管，通常用BJT表示，以下简称三极管。
双极型三极管可以分为如下几种类型：（1）按结构分——NPN管和PNP管（2）按功率大小分——大、中、小功率管（3）按材料分——硅管和锗管（4）按频率分——高频管和低频管2.1.1 三极管的结构和符号通过工艺的方法,把两个二极管背靠背的连接起来级组成了三极管。
按PN结的组合方式有PNP型和NPN型，它们的结构示意图和符号图分别为：如图2.1所示。
（a）NPN管的结构及符号（b）PNP管的结构及符号图2.1 三极管的结构示意图和符号不管是什麽样的三极管，它们均包含三个区：发射区，基区，集电区，同时相应的引出三个电极：发射极，基极，集电极。
同时又在两两交界区形成PN结，分别是发射结和集电结。
双极型晶体管的常见外形如图2.2所示。
图2.2 三极管的外型和管脚排列2.1.2 三极管的电流分配与放大原理（这一问题是重点）1.三极管的结构特点（1）基区很薄，且掺杂浓度很低；（2）发射区掺杂浓度远大于基区和集电区掺杂浓度；（3）集电结的结面积很大。
电子技术课件第二章三极管及基本放大电路
10
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
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2章半导体三极管及其放大电路
2020/4/23
2.1.7 特殊三极管简介
三、光电三极管与光电耦合器 应用举例： （1）光电检测与控制电路
2020/4/23
2.1.7 特殊三极管简介
（2）光电耦合器脉冲放大电路
2020/4/23
2.2 放大电路的基本工作原理
• 2.2.1 概述 • 2.2.2 放大电路的组成原理 • 2.2.3 直流通路和交流通路
2.输入电阻
输入电阻反映了放大电路的从信号 源中吸取信号的能力，常用Ri表示。 定义为：从放大电路输入端看向输 出端，放大电路的等效电阻。
2020/4/23
2.2.1概述
2020/4/23
Ri
ui ii
2.2.1概述
3.输出电阻
输出电阻反映了放大电路的携带负载 的能力，常用Ro表示。 定义为：从放大电路输出端看向输 入端，放大电路的等效电阻。
若考虑集电结反向饱和电流ICBO的影响，各 极电流关系为： IC=（1+ β ）ICBO=ICEO （称 为集电结穿透电流），则：
IC=IB+（1+ β ）ICBO=IB+ICEO
2020/4/23
2.1.3 三极管的电流分配关系 和电流放大作用
2020/4/23
ICEO的形成
2.1.3 三极管的电流分配关系 和电流放大作用
2020/4/23
2.1.5 三极管的主要参数
2020/4/23
2.1.5 三极管的主要参数
四、温度对三极管参数的影响
（1）对ICBO的影响 T↑→ ICBO ↑
（2）对β的影响 T↑→ β ↑
（3）对发射结导通电压UBE的影响 T↑→ UBE↓
2020/4/23
2.1.6 三极管的命名与检测
2.1.7 特殊三极管简介
三、光电三极管与光电耦合器 应用举例： （1）光电检测与控制电路
2020/4/23
2.1.7 特殊三极管简介
（2）光电耦合器脉冲放大电路
2020/4/23
2.2 放大电路的基本工作原理
• 2.2.1 概述 • 2.2.2 放大电路的组成原理 • 2.2.3 直流通路和交流通路
2.输入电阻
输入电阻反映了放大电路的从信号 源中吸取信号的能力，常用Ri表示。 定义为：从放大电路输入端看向输 出端，放大电路的等效电阻。
2020/4/23
2.2.1概述
2020/4/23
Ri
ui ii
2.2.1概述
3.输出电阻
输出电阻反映了放大电路的携带负载 的能力，常用Ro表示。 定义为：从放大电路输出端看向输 入端，放大电路的等效电阻。
若考虑集电结反向饱和电流ICBO的影响，各 极电流关系为： IC=（1+ β ）ICBO=ICEO （称 为集电结穿透电流），则：
IC=IB+（1+ β ）ICBO=IB+ICEO
2020/4/23
2.1.3 三极管的电流分配关系 和电流放大作用
2020/4/23
ICEO的形成
2.1.3 三极管的电流分配关系 和电流放大作用
2020/4/23
2.1.5 三极管的主要参数
2020/4/23
2.1.5 三极管的主要参数
四、温度对三极管参数的影响
（1）对ICBO的影响 T↑→ ICBO ↑
（2）对β的影响 T↑→ β ↑
（3）对发射结导通电压UBE的影响 T↑→ UBE↓
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2.1.6 三极管的命名与检测
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
第2章--半导体三极管及放大电路基础讲解
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2.2 场效应晶体管
3.结型场效应管的特性曲线(以N沟通结型场效应管为例) (1) 转移特性曲线据这个函数关系可得出它的特性曲线如图所示。
2.2 场效应晶体管
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(2) 输出特性曲线。 与三极管类似，输出特性曲线也为一簇曲线，如图所示。 可变电阻区(相当于三极管的饱和区) 恒流区(也称饱和区)(相当于三极管的放大区) 夹断区(相当于三极管的截止区)
可变电阻区
恒流区
截止区
i
(V)
(mA)
D
DS
u
GS
=6V
u
u
=5V
GS
=4V
u
GS
u
=3V
GS
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2.3 基本交流电压放大电路
2.3.1 共射基本放大电路的组成
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图所示是一个典型的共射基本放大电路。电路中各元件的作用如下所述： (1)三极管T。它是放大电路的核心器件，具有放大电流的作用 (2)基极偏流电阻RB。其作用是向三极管的基极提供合适的偏置电流，并使发射结正向偏置。
2.1.3 半导体三极管的特性曲线
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IB(A)
UBE(V)
20
40
60
80
0.4
0.8
UCE1V
1.输入特性 输入特性是指在三极管集电极与发射极之间的电压UCE为一定值时，基极电流IB同基极与发射极之间的电压UBE的关系，即
2.1 半导体三极管
2. 输出特性 输出特性是指在基极电流为一定值时，三极管集电极电流IC同集电极与发射极之间的电压UCE的关系。即 在不同的IB下，可得出不同的曲线．所以二极管的输出特性曲线是一组曲线，
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2.2 场效应晶体管
3.结型场效应管的特性曲线(以N沟通结型场效应管为例) (1) 转移特性曲线据这个函数关系可得出它的特性曲线如图所示。
2.2 场效应晶体管
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(2) 输出特性曲线。 与三极管类似，输出特性曲线也为一簇曲线，如图所示。 可变电阻区(相当于三极管的饱和区) 恒流区(也称饱和区)(相当于三极管的放大区) 夹断区(相当于三极管的截止区)
可变电阻区
恒流区
截止区
i
(V)
(mA)
D
DS
u
GS
=6V
u
u
=5V
GS
=4V
u
GS
u
=3V
GS
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2.3 基本交流电压放大电路
2.3.1 共射基本放大电路的组成
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图所示是一个典型的共射基本放大电路。电路中各元件的作用如下所述： (1)三极管T。它是放大电路的核心器件，具有放大电流的作用 (2)基极偏流电阻RB。其作用是向三极管的基极提供合适的偏置电流，并使发射结正向偏置。
2.1.3 半导体三极管的特性曲线
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IB(A)
UBE(V)
20
40
60
80
0.4
0.8
UCE1V
1.输入特性 输入特性是指在三极管集电极与发射极之间的电压UCE为一定值时，基极电流IB同基极与发射极之间的电压UBE的关系，即
2.1 半导体三极管
2. 输出特性 输出特性是指在基极电流为一定值时，三极管集电极电流IC同集电极与发射极之间的电压UCE的关系。即 在不同的IB下，可得出不同的曲线．所以二极管的输出特性曲线是一组曲线，
电子技术基础课程课件——单元二三极管及放大电路
元件集约 程度
分立元件放大 器
集成放大器
是由单个分立的元器件组成的电子线路
将电子元器件和连线按照电子线路的连接方法，集中制作在一小块晶片上的 电子器件
二、共射极基本放大电路的组成及工作原理
1.放大电路组成及各元件的作用
基极偏置电阻 其作用为电路提供 静态偏流IBQ。
输入耦合电容 其作用一是隔直流； 二是通交流。
四、三极管的主要参数
1.电流放大系数
反映三极管的电流放大能力。
（1）共射极直流电流放大系数hFE 三极管集电极电流与基极电流的比值，即hFE=IC/IB。反映三极
管的直流电流放大能力。
（2）共射极交流电流放大系数β
三极管集电极电流的变化量与基极电流的变化量之比，即
β=△IC/△IB。反映三极管的交流电流放大能力。 同一只三极管，在相同的工作条件下hFE≈β，应用中不再区
（2）集电极-发射极间的反向击穿电压U（BR）CEO 基极开路时，加在C与E极间的最大允许电压。 使用时，一般UCE＜U（BR）CEO，否则易造成管子击穿。选管 时，U（BR）CEO≥UCE。
（3）集电极最大允许耗散功率PCM
集电极消耗功率的最大限额。根据三极管的最高温度和
散热条件来规定最大允许耗散功率PCM，要求PCM≥ICUCE 。 PCM的大小与环境温度有密切关系，温度升高， PCM减小。
（1）当 IB一定时， IC的 大小与UCE基本无关（但UCE 的大小随IC的大小而变
化），具有恒流特性；
（2）IB不同，曲线也不同 ，IC受IB控制，具有电流放 大特性，IC=hFEIB， △IC=β△IB
各电极电流都很大，IC 不受IB控制，三极管失
去放大作用
ห้องสมุดไป่ตู้
三极管及放大电路
2021-07-31
第2章 三极管及放大电路
例2.1 已知图2.7中各晶体管均为硅管，测得各管脚的电压值分别如图中所示值，试判别各晶体管的 工作状态。
图2.7 例2.1的图
2021-07-31
第2章 三极管及放大电路
解： （1）在图2.7（a），发射结零偏；UCB=-2V＜0，集电结反偏，故中，因为UBE=0.7V＞0， 发射结正偏；UBC=0.5V＞0，集电结正偏，故可判断它工作在饱和区。 （2）在图2.7（b）中，因为UBE=0.7V＞0，发射结正偏；UBC= -5.3V＜0，集电结反偏， 故可判断它工作在放大区。 （3）在图2.7（c）中，因为UEB=0V可判断它工作在截止区。
2021-07-31
第2章 三极管及放大电路
（3）饱和区。IC随UCE的增大而增大的区域是饱和区。此时发射结正偏，集电结正偏。对NPN型管，当UCE ＜UBE时，三极管工作于饱和状态。当增加IB使工作点上移到Q1点时，三极管即进入饱和区，此时IB的变化对 IC的影响较小，IC≠IB，其管压降UCE称为饱和压降UCES，一般硅管约为0.3V，锗管约为0.1V，都可近似为0V。 因UCES≈0，C，E极近似于短路，UBE≈0.7V，B，E极也近似于短路，等效电路如图2.6（c）所示。
2021-07-31
第2章 三极管及放大电路
表2.1 实验测试数据
电流
1
2
IB（mA）
0
0.02
IC（mA）
＜0.001
0.70
IE（mA）
＜0.001
0.72
实验次数
3
4
0.04
0.06
1.50
2.30
1.54
2.36
5 0.08 3.10 3.18
第2章 三极管及放大电路
例2.1 已知图2.7中各晶体管均为硅管，测得各管脚的电压值分别如图中所示值，试判别各晶体管的 工作状态。
图2.7 例2.1的图
2021-07-31
第2章 三极管及放大电路
解： （1）在图2.7（a），发射结零偏；UCB=-2V＜0，集电结反偏，故中，因为UBE=0.7V＞0， 发射结正偏；UBC=0.5V＞0，集电结正偏，故可判断它工作在饱和区。 （2）在图2.7（b）中，因为UBE=0.7V＞0，发射结正偏；UBC= -5.3V＜0，集电结反偏， 故可判断它工作在放大区。 （3）在图2.7（c）中，因为UEB=0V可判断它工作在截止区。
2021-07-31
第2章 三极管及放大电路
（3）饱和区。IC随UCE的增大而增大的区域是饱和区。此时发射结正偏，集电结正偏。对NPN型管，当UCE ＜UBE时，三极管工作于饱和状态。当增加IB使工作点上移到Q1点时，三极管即进入饱和区，此时IB的变化对 IC的影响较小，IC≠IB，其管压降UCE称为饱和压降UCES，一般硅管约为0.3V，锗管约为0.1V，都可近似为0V。 因UCES≈0，C，E极近似于短路，UBE≈0.7V，B，E极也近似于短路，等效电路如图2.6（c）所示。
2021-07-31
第2章 三极管及放大电路
表2.1 实验测试数据
电流
1
2
IB（mA）
0
0.02
IC（mA）
＜0.001
0.70
IE（mA）
＜0.001
0.72
实验次数
3
4
0.04
0.06
1.50
2.30
1.54
2.36
5 0.08 3.10 3.18
第2章半导体三极管及其放大电路分解
半导体三极管及其放大电路
c
集电区
基区
N
b
P
发射区
N
e NPN型
集电结 发射结
集电区 基区 b
发射区
(a)
c
P N P e PNP型
集电结 发射结
c b
V
半导体三极管及其放大电路
c
b V
e NPN型
e PNP型
(b)
图2.1 （a）结构示意图;（b）电路符号
半导体三极管及其放大电路
无论是NPN型管还是PNP型管,它们内部均含有三 个区:发射区、基区、集电区。从三个区各引出一个金 属电极分别称为发射极（e）、基极（b）和集电极 （c）;同时在三个区的两个交界处形成两个PN结,发射 区与基区之间形成的PN结称为发射结,集电区与基区之 间形成的PN结称为集电结。三极管的电路符号如图2.1 （b）所示,符号中的箭头方向表示发射结正向偏置时的 电流方向。
IB
O
UBE2 UBE1
uBE
(a)
半导体三极管及其放大电路
iC
200 A
IC ′
150 A
IC
100 A
50 A
0
O
uCE
(b)
图2.9
（a）温度对输入特性的影响;（b）温度对输出特性的影响
半导体三极管及其放大电路
2）温度对ICBO 三极管输出特性曲线随温度升高将向上移动 。 3）温度对β 温度升高,输出特性各条曲线之间的间隔增大。
I I I I I I ,
C
CN
CBO B
BN
CBO
I I (1 )
C
CBO
当ICBO可以忽略时，上式可简化为
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半导体三极管及其放大电路
第 2 章 半导体三极管及其 放大电路
• • • • • • 2.1 半导体三极管 2.2 放大电路的基本概念 2.3 放大电路的失真现象分析 2.4 放大电路的偏置方式 2.5 放大电路性能指标的估算 2.6 多级放大电路
半导体三极管及其放大电路
2.1
2.1.1
1．
三极管的结构示意图如图 2.1 （a ）所示 ,它是由三 层不同性质的半导体组合而成的。按半导体的组合方 式不同,可将其分为NPN型管和PNP型管。
把集电极电流的变化量与基极电流变化量之比 定义为三极管的共发射极交流电流放大系数β，其 表达式为
IC IB
半导体三极管及其放大电路
3． 1） 图2.5所示为三极管各电极电流分配关系的测试电路。
IB Rb mA RP mA UBB IE － － b c V (NPN) e ＋ UCC mA IC Rc
图2.4 三极管内部载流子的运动情况
半导体三极管及其放大电路
由图2.4不难得出：
I I I
C B E
I CN I CBO I BN I CBO I CN I BN I C I B
以上式说明,在三极管中发射极电流IE等于集电极电 流IC和基极电流IB之和。 况读者可自己分析。 PNP管,三个电极产生的
这表示其交流放大性能, 用β表示, 即
IC IB
半导体三极管及其放大电路
(3) 从表中可知, 当IE＝０时, 即发射极开路, IC=一IB。 (4) 从表中可知, 当IB＝０时, 即基极开路, IC=IE≠０,
此电流称为集电极－发射极的穿透电流, 用ICEO表示。三
极管三电极电流分配关系可用图２.6表示。
半导体三极管及其放大电路
c
c IC ＋
(大 )
IB b － UBE ＋ e －
(最 小 )
IB b ＋ UBE － e
IC
UCE － IE
UCE ＋ IE
(最 大 ) (a)
图2.6 (a)NPN型三极管; (b)PNP型三极管
(b )
半导体三极管及其放大电路
2.1.3三极管的特性曲线
三极管的特性曲线是指各电极间电压和电流之间的 关系曲线。
（b）所示,符号中的箭头方向表示发射结正向偏置时的 电流方向。
半导体三极管及其放大电路
2． 三极管的分类 三极管的种类很多, 有下列5
(1)
NPN管和PNP 管;
(2) 按其制作材料分为硅管和锗管; (3) 按工作频率分为高频管和低频管;
半导体三极管及其放大电路
3． 常见三极管的外形结构如图2.2
＋
图2.5 电流分配关系测试电路
半导体三极管及其放大电路
2
3）数据分析 (1) IE、IC、IB间的关系。 (2) IC、 IB间的关系。 从表中第三列、 第四列数 据可知:
I I
C B
1.09 1.98 100 0.01 0.02
Hale Waihona Puke 半导体三极管及其放大电路
又
I I
C B
I B 0.02 0.01 0.01m A I C 1.98 1.09 0.89m A IC IB 0.89 89 0.01
半导体三极管及其放大电路
c 集电区 基区 b N P 发射结 发射区 N e NPN型 (a) 发射区 集电结 集电区 基区 b
c
P N
集电结
发射结 P e PNP型
半导体三极管及其放大电路
c b V e NPN型 (b)
图2.1
c b V e PNP型
（a）结构示意图;（b）电路符号
半导体三极管及其放大电路
0.6
(a)
uCE≥1 V
25℃
0.8 uBE / V
半导体三极管及其放大电路
iC / mA
饱和区
100 80
放 大 区
60 40 20 iB＝ 0 A
0
2
4
6
8
10 uCE / V
截止区 (b)
图2.8 (a)输入特性曲线; (b)输出特性曲线
半导体三极管及其放大电路
1) 当uCE＝０时
从输入端看进去, 相当于两个ＰＮ结并联且正向偏置, 此时的特性曲线类似于二极管的正向伏安特性曲线。 2) 当uCE≥1 从图中可见, uCE≥１Ｖ的曲线比uCE＝０V时的曲线稍
向右移
2 输出特性曲线如图2.8(b)所示, 该曲线是指当iB一定时, 输出回路中的iC与uCE之间的关系曲线, 用函数式可表示为
i
C
f (uCE ) iB 常数
IC IB V Rb － UBB ＋ IE
Rc
－ UCC ＋
(b)
图2.3 三极管具有放大作用的外部条件
半导体三极管及其放大电路
*1. 图2.4所示为三极管内部载流子运动的示意图。
1）
2） 3）
半导体三极管及其放大电路
IC
c ICBO ICN
N
Rc
IB
b
IBN
P ＋ UCC －
Rb N ＋ UBB － IE e
mA Rc
iB A ＋ Rb UBB － V － ＋ uBE
iC ＋ iE V － uCE
＋ UCC －
图2.7 三极管特性曲线的测试电路
半导体三极管及其放大电路
1．输入特性曲线 三极管的输入特性曲线如图2.8(a)所示。
iB / A 100 80
uCE＝ 0
60 40 20 0 0.2 0.4
电流方向正好和 NPN 管相反。其内部载流子的运动情
半导体三极管及其放大电路
2. 三极管的电流放大作用
由于 固有
C C
I I I I I ,I I (1 ) I
CN BN CN CBO
B
I BN I CBO
CBO
当ICBO可以忽略时，上式可简化为
I
C
I
B
无论是NPN 型管还是PNP型管, 它们内部均含有三 个区:发射区、基区、集电区。从三个区各引出一个金
属电极分别称为发射极（ e ）、基极（ b ）和集电极
（c）;同时在三个区的两个交界处形成两个PN结,发射 区与基区之间形成的PN结称为发射结,集电区与基区之
间形成的PN结称为集电结。三极管的电路符号如图2.1
小功率管 塑封管 硅铜塑封三极管
图2.2 常见三极管的外形结构
低频大功率三极管
半导体三极管及其放大电路
2.1.2 三极管实现放大作用的外部条件是发射结正向偏置,
集电结反向偏置。图2.3（a）为NPN管的偏置电路,
IC IB V Rb ＋ UBB － IE
Rc
＋ UCC －
(a)
半导体三极管及其放大电路
第 2 章 半导体三极管及其 放大电路
• • • • • • 2.1 半导体三极管 2.2 放大电路的基本概念 2.3 放大电路的失真现象分析 2.4 放大电路的偏置方式 2.5 放大电路性能指标的估算 2.6 多级放大电路
半导体三极管及其放大电路
2.1
2.1.1
1．
三极管的结构示意图如图 2.1 （a ）所示 ,它是由三 层不同性质的半导体组合而成的。按半导体的组合方 式不同,可将其分为NPN型管和PNP型管。
把集电极电流的变化量与基极电流变化量之比 定义为三极管的共发射极交流电流放大系数β，其 表达式为
IC IB
半导体三极管及其放大电路
3． 1） 图2.5所示为三极管各电极电流分配关系的测试电路。
IB Rb mA RP mA UBB IE － － b c V (NPN) e ＋ UCC mA IC Rc
图2.4 三极管内部载流子的运动情况
半导体三极管及其放大电路
由图2.4不难得出：
I I I
C B E
I CN I CBO I BN I CBO I CN I BN I C I B
以上式说明,在三极管中发射极电流IE等于集电极电 流IC和基极电流IB之和。 况读者可自己分析。 PNP管,三个电极产生的
这表示其交流放大性能, 用β表示, 即
IC IB
半导体三极管及其放大电路
(3) 从表中可知, 当IE＝０时, 即发射极开路, IC=一IB。 (4) 从表中可知, 当IB＝０时, 即基极开路, IC=IE≠０,
此电流称为集电极－发射极的穿透电流, 用ICEO表示。三
极管三电极电流分配关系可用图２.6表示。
半导体三极管及其放大电路
c
c IC ＋
(大 )
IB b － UBE ＋ e －
(最 小 )
IB b ＋ UBE － e
IC
UCE － IE
UCE ＋ IE
(最 大 ) (a)
图2.6 (a)NPN型三极管; (b)PNP型三极管
(b )
半导体三极管及其放大电路
2.1.3三极管的特性曲线
三极管的特性曲线是指各电极间电压和电流之间的 关系曲线。
（b）所示,符号中的箭头方向表示发射结正向偏置时的 电流方向。
半导体三极管及其放大电路
2． 三极管的分类 三极管的种类很多, 有下列5
(1)
NPN管和PNP 管;
(2) 按其制作材料分为硅管和锗管; (3) 按工作频率分为高频管和低频管;
半导体三极管及其放大电路
3． 常见三极管的外形结构如图2.2
＋
图2.5 电流分配关系测试电路
半导体三极管及其放大电路
2
3）数据分析 (1) IE、IC、IB间的关系。 (2) IC、 IB间的关系。 从表中第三列、 第四列数 据可知:
I I
C B
1.09 1.98 100 0.01 0.02
Hale Waihona Puke 半导体三极管及其放大电路
又
I I
C B
I B 0.02 0.01 0.01m A I C 1.98 1.09 0.89m A IC IB 0.89 89 0.01
半导体三极管及其放大电路
c 集电区 基区 b N P 发射结 发射区 N e NPN型 (a) 发射区 集电结 集电区 基区 b
c
P N
集电结
发射结 P e PNP型
半导体三极管及其放大电路
c b V e NPN型 (b)
图2.1
c b V e PNP型
（a）结构示意图;（b）电路符号
半导体三极管及其放大电路
0.6
(a)
uCE≥1 V
25℃
0.8 uBE / V
半导体三极管及其放大电路
iC / mA
饱和区
100 80
放 大 区
60 40 20 iB＝ 0 A
0
2
4
6
8
10 uCE / V
截止区 (b)
图2.8 (a)输入特性曲线; (b)输出特性曲线
半导体三极管及其放大电路
1) 当uCE＝０时
从输入端看进去, 相当于两个ＰＮ结并联且正向偏置, 此时的特性曲线类似于二极管的正向伏安特性曲线。 2) 当uCE≥1 从图中可见, uCE≥１Ｖ的曲线比uCE＝０V时的曲线稍
向右移
2 输出特性曲线如图2.8(b)所示, 该曲线是指当iB一定时, 输出回路中的iC与uCE之间的关系曲线, 用函数式可表示为
i
C
f (uCE ) iB 常数
IC IB V Rb － UBB ＋ IE
Rc
－ UCC ＋
(b)
图2.3 三极管具有放大作用的外部条件
半导体三极管及其放大电路
*1. 图2.4所示为三极管内部载流子运动的示意图。
1）
2） 3）
半导体三极管及其放大电路
IC
c ICBO ICN
N
Rc
IB
b
IBN
P ＋ UCC －
Rb N ＋ UBB － IE e
mA Rc
iB A ＋ Rb UBB － V － ＋ uBE
iC ＋ iE V － uCE
＋ UCC －
图2.7 三极管特性曲线的测试电路
半导体三极管及其放大电路
1．输入特性曲线 三极管的输入特性曲线如图2.8(a)所示。
iB / A 100 80
uCE＝ 0
60 40 20 0 0.2 0.4
电流方向正好和 NPN 管相反。其内部载流子的运动情
半导体三极管及其放大电路
2. 三极管的电流放大作用
由于 固有
C C
I I I I I ,I I (1 ) I
CN BN CN CBO
B
I BN I CBO
CBO
当ICBO可以忽略时，上式可简化为
I
C
I
B
无论是NPN 型管还是PNP型管, 它们内部均含有三 个区:发射区、基区、集电区。从三个区各引出一个金
属电极分别称为发射极（ e ）、基极（ b ）和集电极
（c）;同时在三个区的两个交界处形成两个PN结,发射 区与基区之间形成的PN结称为发射结,集电区与基区之
间形成的PN结称为集电结。三极管的电路符号如图2.1
小功率管 塑封管 硅铜塑封三极管
图2.2 常见三极管的外形结构
低频大功率三极管
半导体三极管及其放大电路
2.1.2 三极管实现放大作用的外部条件是发射结正向偏置,
集电结反向偏置。图2.3（a）为NPN管的偏置电路,
IC IB V Rb ＋ UBB － IE
Rc
＋ UCC －
(a)
半导体三极管及其放大电路