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第2章：晶体管及放大电路基础.

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第二章 双极型晶体管及其放大电路

第二章 双极型晶体管及其放大电路
0 U BE(on)
uBE
0 UCE(sat)
uCE b c iB e UCE(sat)
输入特性近似
输出特性近似
b
c
b
c iB e
放大状态模型
UBE(on) e
截止状态模型
βi B
UBE(on)
饱和状态模型
a.截止： UBE<UBE(ON) , iB≈0 , iC≈0 b.放大：UBE>UBE(ON) c.饱合：.UBE>UBE(ON)
∆i ∆iC =0 uCE一定 ∆ib
5
10
15
截止区
饱和压降: uces (or uce(sat))=0.3V 饱和: Saturation 4.击穿区：
三、温度对晶体管特性曲线的影响 温度对晶体管特性曲线的影响 uBE -(2~2.5)mv/℃ 2(T2-T1)/10 T iC 曲线上移 间隔加大(输出) 曲线左移 (输入)
双极型晶体管是由三层杂质半导体构成的器件。它有三个电极， 双极型晶体管是由三层杂质半导体构成的器件。它有三个电极， 又称半导体三极管、晶体三极管等，以后我们统称为晶体管。 又称半导体三极管、晶体三极管等，以后我们统称为晶体管。
小功率管
大功率管
大功率达林顿晶体管
2907A PNP 双极性晶体管
100 GHz 铟磷 钐铟砷异质 铟磷/钐铟砷异质 结双极性晶体管的电子扫 描显微图片
条件：三极管特点（e区重掺杂；b区薄；c区面积大）＋e结正偏＋c结反偏 利用两个特殊结构的PN结，将e结扩散电流“转化”为c 结漂移电流，使c 极出现受be结电压控制的较大电流。 对比：与变压器（杠杆、放大镜）的区别 IC ≈
β ΙΒ
电流控制型器件

晶体三极管及其基本放大电路

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

晶体管及其放大电路

晶体管及其放大电路
晶体管放大原理主要基于晶体三极管的特性。晶体三极管由发射极、基极和集电极构成，根据材料、结构和使用频率等有不同的分类。其电流放大原理需要满足一定的内部和外部条件，子经历复杂的传输过程，发射区向基区注入多子电子形成发射极电流，电子到达基区后多数向集电结方向扩散，少数与空穴复合。这导致了晶体三极管各电极间的电流分配关系，其中集电极电流与基极电流之间存在一定的比例关系，即电流放大系数。此外，晶体三极管的特性曲线包括输入特性和输出特性，分别描述了基极电流与发射结电压、集电极电流与集电极电压之间的关系。在放大区，集电极电流与基极电流呈线性关系，这是晶体管实现电流放大的关键。

第二章(简好用新)-基本放大电路..

第二章(简好用新)-基本放大电路..

五、实用共发射极放大电路
1．温度对工作点的影响
温度升高
UBE减小 ICBO增大
β增大
注：旁路电容的作用。接人发射极电阻 RE，一方面发射极电流的直流分量IE 通过它能起到自动稳定静态工作点的作 用；另一方面发射极电流的交流分量ie 也会产生交流压降，使uBE减小，这样 就会降低电压放大倍数，因此增加了旁 路电容，使交流信号从电容上流过。
ic
ii
ib
C
+ BE
+ Rs ui RB RE
RL
+
uo
us
–

E B
V
us+-
Rs
RB C ui+-
RE
RL
+-uo
交流通路
二、共集电极放大电路分析 1.静态工作点的计算
VCC IBQRB U BEQ IEQRE
I BQ

VCC U BE
RB (1 )RE
ICQ I BQ I EQ
动态分析步骤：
1.先画出交流通路， 有时为了便于分析， 还要把电路变形为我 们便于分析的方式。
2.根据交流通路画微 变等效电路
E B
V
RB C ui+-
RE
RL
+-uo
ic
ii
ib
C
+ BE
+ Rs ui RB RE
RL
+
uo
us
–

Ii B
Ib
Ic
画微变等效电路时需注意的 问题：
1.交流通路变化成微变等效
RC
C2
＋－
uCE

第2章 双极型晶体管及其基本放大电路 参考答案

第2章 双极型晶体管及其基本放大电路 参考答案

均很小。（1）若要求放大电路的最大不失真输出电压幅度尽可能大，则上偏置电阻 Rb1
应为多大？设晶体管的 ICEO 和UCES 皆为零，UBE = 0.7V 。（2）在上述条件下，求
Aɺu = ?
解：（1）Q 点在交流负载线的中点时输出幅度最大，由此可得
，解得 ， 。 UICCQERQL′≈=VUCCCEQ− ICQ (Rc +Re )
2.7 分压式稳定工作点共射放大电路如图 （ ） 2.6.4 a
所示，习题 2.7 图为晶体管输出特性及交直流负载线，
且负载电阻 RL = 6kΩ 。（1）确定 Rc 、Re 和VCC 的数值；
（ ）若 ， ，试确定 、 。 2 IRb2 = 370µA UBE = 0.7V
Rb1 Rb2
习题 2.7 图
解：UB
≈
Rb2 Rb1 + Rb2
VCC
=
12 30 +12
×12
≈
3.43V
I EQ
= UB − UBEQ Re1 + Re2
=
3.43 − 0.7 200 +1300
= 1.82mA
rbe
=
rbb′
+
(1 +
β)
26(mV) IEQ (mA)
=
80
+
61× 26 1.82
≈
0.95kΩ
Aɺ u
管 （ 其 极 限 参 数 ， ， ICM = 30mA
U(BR)CEO = 9V
）， ，取 。 ， PCM =100mW β = 20 UBE = −0.3V Rb = 24kΩ
Rc = 0.5kΩ ，−VCC = −12V 。试分析：（1）电路中的晶体

第2章 放大电路分析基础分析

第2章 放大电路分析基础分析

第2章 放大电路分析基础
讨论一
画图示电路的直流通路和交流通路。
第2章 放大电路分析基础
二、图解法
uBE VBB iB Rb
应用实测特性曲线
uCE VCC iC Rc
1. 静态分析：图解二元方程组
输入回路 负载线 IBQ
负载线
Q
ICQ
Q
IBQ
UBEQ
UCEQ
第2章 放大电路分析基础
第2章 放大电路分析基础
一、放大的概念及放大电路的性能指标
1、放大的概念
放大的对象：变化量
放大的本质：能量的控制
放大的特征：功率放大
判断电路能否放 大的基本出发点
放大的基本要求：不失真，放大的前提
第2章 放大电均可看成为两端口网络。
输入电流
信号源 内阻 输出电流
2)输入电阻和输出电阻
从输入端看进去的 等效电阻
Ui Ri Ii
输入电压与 输入电流有 效值之比。
U Uo U Ro ( 1) RL Uo Uo RL
' o ' o
将输出等效 成有内阻的电 压源，内阻就 是输出电阻。
空载时输出 电压有效值
带RL时的输出电 压有效值
第2章 放大电路分析基础
第2章 放大电路分析基础
在基本共射放大电路中，电压和电流都得到放大(ic=ib， uoui)，即功率得到放大。需要提醒大家的是，输出功
率并非来自输入信号 (信号源)，而是来自直流电源 VCC。
正是由于 iB 或 iE 对 iC 的控制作用，使得在 ui 的作用下直 流电源VCC输出的电流中包含与 ui同样变化且被放大的 分量，即放大电路的输出功率是在输入信号的作用下 通过晶体管将直流电源的能量转换而来。因此，放大

(完整版)第2章基本放大电路(2--放大电路的微变等效电路分析方法)

第3页 3
(2)输入电阻
第第2章2 章基基本本放放大大电电路
Ri Rb // rbe
对于共发射极低频电压放 大倍数，rbe约为1KΩ左右。
通常Rb》 rbe，所以Ri≈ rbe。 Ri越大，放大电路从信号源取得的信号也越大。
广东水利电力职业技术学院电力系WXH
第4页 4
第第2章2 章基基本本放放大大电电路 输出电阻
第第2章2 章基基本本放放大大电电路 微变等效电路分析法
微变等效电路法就是在小信号条件下，在给定的工作范围内，将晶体管看 成一个线性元件。把晶体管放大电路等效成一个线性电路来进行分析、计算。
1.晶体管的微变等效模型 （1）晶体管输入回路的等效电路
rbe为晶体管的交流输入电阻，
广东水利电力职业技术学院电力系WXH
RL Re // RL
AV
Vo Vi
(1 ) R'L rbe (1 )R&院电力系WXH
输入电压与输 出电压同相
电压跟随器
第 10 页 10
（3）输入电阻
第第2章2 章基基本本放放I•大T大电电路
Ri
VT IT
+
•
Rb // RL
VT
-
（4）输出电阻
Ro
RS
rbe
第 15 页 15
第第2章2 章基基本本放放大大电电路
放大电路的幅频特性和相频特性，称为频 率响应。因放大电路对不同频率成分信号的增 益不同，从而使输出波形产生失真，称为幅度 频率失真，简称幅频失真。放大电路对不同频 率成分信号的相移不同，从而使输出波形产生 失真，称为相位频率失真，简称相频失真。幅 频失真和相频失真是线性失真。
广东水利电力职业技术学院电力系WXH

[整理]02第二章 放大电路基础

第二章放大电路基础一、基本要求：1、认识三种组态放大电路，知道其特点及应用；2、知道放大电路基本工作原理，认识单管共发射极放大电路组成并会分析；知道静态工作点、输入电阻和输出电阻的概念及意义；3、会测试和调整静态工作点，知道静态工作点与波形失真的关系4、认识多级放大电路，认识放大电路的频率特性。

二、重难点：1、重点：单管共发射极放大电路组成、分析及特性；2、难点：放大电路原理，放大电路技术指标的理解。

三、例题：例2.1电路如题2.1（a）图所示，图（b）是晶体管的输出特性，静态时V BEQ＝0.7V。

利用图解法分别求出R L ＝∞和R L ＝3kΩ时的静态工作点和最大不失真输出电压V om （有效值）。

解：空载时：I BQ ＝20μA ，I CQ ＝2mA ，V CEQ ＝6V ；最大不失真输出电压峰值约为6-0.3=5.7V ，有效值约为4.03V 。

带载时：I BQ ＝20μA ，I CQ ＝2mA ，V CEQ ＝3V ；最大不失真输出电压峰值约为 2.7V ，有效值约为1.91V 。

v o+V BB v CE /V题2. 1图(a) (b)v CE /V解题2. 1图v CES例2.2在由NPN 型管组成的共射电路中，由于电路参数不同，在信号源电压为正弦波时，测得输出波形如题2.2图（a ）、（b ）、（c ）所示，试说明电路分别产生了什么失真，如何消除?解：(a)饱和失真，增大R b ，减小R c 。

(b)截止失真，减小R b 。

(c)同时出现饱和失真和截止失真，应增大V CC 。

例2.3若由PNP 型管组成的共射电路中，输出电压波形如题2.2图（a ）、（b ）、（c ）所示，则分别产生了什么失真？题2.2图解：（a ）截止失真；（b ）饱和失真；（c ）同时出现饱和失真和截止失真。

例2.4电路如题2.4图(a)所示， 已知β＝50，r be ＝1kΩ；V CC =12V ，R b1＝20kΩ, R b2＝10kΩ, R c ＝3kΩ, R e ＝2kΩ, R s ＝1kΩ,R L ＝3kΩ,（1）计算Q 点；(2)画出小信号等效电路；(3)计算电路的电压增益A v ＝v o /v i 和源电压增益A vs ＝v o /v s ；输入电阻R i 、输出电阻R o 。

西安交通大学-赵进全-模拟电子技术基础-第2章全篇

1．当RL=∞时
在输入回路
uBE=UBE+ui
uBE波形图
iB的波形图
工作点的移动
uBE波形图
(1) 信号的传递
已知Q
a
b
t
O
O
t
O
a. iB的形成过程
a
b
t
M
N
O
O
t
iB1
iB2
b. 输出波形
已知Q
已知 iB
工作点的移动
uCE波形图
iC波形图
输出电压uo
O
已知输入信号
小结
输出信号波形
饱和状态的特点
(3) 集电极饱和电压降UCES较小，小功率硅管为 0.3~0.5V 。
(5) UCE对IC的影响大，当UCE增大，IC将随之增加。
(4) 饱和时集电极电流
(2) IC=ICBO
3．发射结反向偏置、集电结反向偏置——截止状态
截止状态的特点
(1) 发射结反偏
(3) IB=－ICBO
输出电压uo与输入电压ui相位相反
(2) 如果静态工作点Q太低
工作点的移动
uBE波形图
a
b
已知Q
iB1
iB2
iB的波形图
a. 输入波形
a
b
iB1
iB2
已知Q
已知 iB
工作点的移动
uCE波形图
iC波形图
输出电压
b. 输出波形
截止失真
t
M
N
O
t
O
t
O
工作点的移动
uBE波形图
a
b
已知Q
iB1
iB2
2．对ICBO的影响

晶体管放大原理及条件


iB
+
u_i RB
+
uBE _
VBB
iC +
T uCE iE _
RC iB = ib + IB VCC iC = ic + IC
uCE = uce + UCE
模拟电子技术
2. 晶体管及放大电路基础
iB
iC +
RC uCE =VCC - iC Rc
u_+i RB
+ T uCE
uBE
iE
_
_
VCC
=VCC - (IC +ic )Rc =(VCC - IC Rc )-ic Rc
IB ICBO0
O
UBE b
IB
为三极管共射极
RB VBB
UCE
直流电流放大系数
VCC
RC
模拟电子技术
2. 晶体管及放大电路基础
由 的关系式
由 IE IC IB
及 与 的定义
得
1
或
1
0.95 ~ 0.995 20 ~ 200
模拟电子技术
2. 晶体管及放大电路基础
当输入回路电压
集电区掺杂浓度低，面积大。 外部条件：发射结正偏，集电结反偏
模拟电子技术
谢 谢！
模拟电子技术
模拟电子技术
2. 晶定义体管及放大电路基础
若只考虑电流的变化量，则定义：
I C
IE
共基极交流电流放大系数
I C
IB
共射极交流电流放大系数
一般可以认为： ，
模拟电子技术
2. 晶体管及放大电路基础
符号的意义
电流 ：
IB
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IC IB ICEO
条件： 发射结正偏 集电结反偏 特点： 水平、等间隔
ICEO
O 2
4
6
IB = 0
8 uCE /V
3. 饱和区：
iC / mA 4 50 µ A 饱 40 µ A 3 和 放大区 区 30 µ A
2
1
uCE u BE uCB = uCE u BE 0 条件：两个结正偏 特点：IC IB 深度饱和时： 0.3 V (硅管) 0.1 V (锗管)
2.1.1 晶体管的结构
NPN型
C N P N
集电极
集电极
C P N
PNP型
B
基极
B
基极
P
E
发射极
E
发射极
三个极，三个区
集电区： 面积较大
C
集电极
B
基极
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
两个结
C N P N
集电极
集电结
B
基极
发射结
E
发射极
2.1.2 晶体管的电流放大原理
20 µ A
10 µ A 截止区
2 4 6
ICEO
O
IB = 0
8 uCE /V
临界饱和时： uCE = uBE
UCE(SAT)=
输出特性三个区域的特点:
(1) 放大区：发射结正偏，集电结反偏。 即： IC=IB , 且 IC = IB (2) 饱和区：发射结正偏，集电结正偏。 即：UCEUBE ， IB>IC，UCE = UCES 0.3V (3) 截止区： 发射结反偏，集电结反偏。
UBE< 死区电压， IB=0 ， IC=ICEO 0
例： =50， USC =12V，
RB =70k， RC =6k 当USB = -2V，2V，5V时，
IB B UBE C E
IC
RC UCE USC
晶体管的静态工作点Q位
于哪个区？
RB
USB
当USB =-2V时：
IB=0 ， IC=0 Q位于截止区 IC最大饱和电流：
1) 发射区向基区注入多子电子， 形成发射极电流 IE。
IB
I BN
2)电子到达基区后 (基区空穴运动因浓度低而忽略) 多数向 BC 结方向扩散形成 ICN 少数与空穴复合，形成 IBN 。 IE 基区空 基极电源提供(IB) 穴来源 集电区少子漂移(ICBO)
即：
IB = IBN – ICBO
I CBO
1 I CEO＝ I CBO (1 ) I CBO 1－
得：
IC＝ IB＋ICEO IB
(3)共集电极电路的电流分配关系： 用IB来表示IE，则可得到共集电极电路的电 流分配关系：
I E (1 ) I B I CEO
I E (1 ) I B
IE = IC + IB IC IB ICEO
电流)
IB+IC=(1+) IE < (1+) IE
I BS
VCC U CES Rc
3) 三极管电位判定法 共射电路三极管各极电位(对”地”而言) VB和VC和三 极管的工作状态(以NPN管为例)
电位 工作状态 各位
VB <Uon(=0.5) 0.7 0.7
VC VCC VCES <VC < VCC VCES
-1.2V -1V
-3V
发射结正偏，所以发射结两端的电压硅管相差0.7V，锗
例：测量三极管三个电极对地电位如图 03.09所示，试判断三极管的工作状态。
放大
截止
饱和
例：用数字电压表测得VB =4.5 V 、VE = 3.8 V 、 VC =8 V，试判断三极管的工作状态。
2.1.4 晶体管的主要参数
1. 电压放大模型
——负载开路时的 A VO
电压增益
+ Vs –
Rs + Vi – Ri – +
Ro + AVOVi Vo – RL
Ri ——输入电阻
Ro ——输出电阻
V A 由输出回路得 V o VO i RL Ro RL
RL V o 则电压增益为 AV AVO Ro RL Vi
IC IB
IC I B
例：UCE=6V时：IB = 40 A, IC =1.5 mA； IB = 60 A, IC =2.3 mA。
___
I 1 . 5 C I 37.5 0.04 B
I C 2.3 1.5 40 I B 0.06 0.04
50 µ A
40 µ A 30 µ A
2
1
20 µ A
10 µ A 截止区
2 4 6
1. 截止区： IB 0 IC = ICEO 0 条件：两个结反偏
ICEO
O
IB = 0
8 uCE /V
4 3 2 1
iC / mA 放大区
2. 放大区：
50 µ A 40 µ A 30 µ A 20 µ A 10 µ A 截止区
I Cmax
U SC 12 2mA RC 6
例： =50， USC =12V，
RB =70k， RC =6k 当USB = -2V，2V，5V时，
IB B UBE C E
IC
RC UCE USC
晶体管的静态工作点Q位
于哪个区？
RB
USB
USB =2V时：
U SB U BE 2 0.7 IB 0.019mA RB 70 I C I B 50 0.019mA 0.95mA
1. 电流放大倍数 和 前面的电路中，三极管的发射极是输入输出的 公共点，称为共射接法，相应地还有共基、共 集接法。共射直流电流放大倍数：
___
___
工作于动态的三极管，真正的信号是叠加在 直流上的交流信号。基极电流的变化量为IB， 相应的集电极电流变化为IC，则交流电流放 大倍数为：
2.1.5 温度对管子参数的影响
对β的影响：温度每增加1度， β大约增加 （0.5~1）% 对ICBO的影响：温度每增加10度，其值增加 一倍。 对UBE的影响：温度每增加1度，其绝对值 下降2~2.5mV。

补充内容
半导体三极管的型号（补充） 国家标准对半导体三极管的命名如下： 3 D G 110 B 用字母表示同一型号中的不同规格 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表示锗PNP管、B表示锗NPN管、C表示硅 PNP管、D表示硅NPN管 第三位：X表示低频小功率管、D表示低频大功率管、G表 示高频小功率管、A表示高频小功率管、K表示开关管。
1. 三极管放大的条件
内部 条件 发射区掺杂浓度高 外部 基区薄且掺杂浓度低 条件 集电结面积大 发射结正偏 集电结反偏
2. 满足放大条件的三种电路
E ui B 共基极 C uo B C uo E 共发射极 ui E
B
C
ui
uo
共集电极
实现电路:
3. 三极管内部载流子的传输过程
I CBO
I CN

补充：判断三极管工作状态的三种方法。
1) 三极管结偏置的判定方法
偏置 工作状态 截止 放大 饱和 结 发射结 反偏或零偏 正偏 正偏 集电极 反偏 反偏 正偏或零偏
2) 三极管电流关系判定法
各极电流 电流关系 工作状态
IB
IC 0 IB <IB 0
IE
截止 放大 饱和
0 >0 IB>IBS(临界饱和基极
由此可见
RL
A V
即负载的大小会影响增益的大小
3、极限参数
iC ICM
ICEO O
安 全 PCM 工 作 区
U(BR)CEO
uCE
（1） ICM — 集电极最大允许电流，超过时 值明显降低。 （2） PCM — 集电极最大允许功率损耗 PC = iC uCE。
（3） U(BR)CEO — 基极开路时 C、E 极间反向击穿电压。
U(BR)CBO — 发射极开路时 C、B 极间反向击穿电压。 U(BR)EBO — 集电极极开路时 E、B 极间反向击穿电压。 U(BR)CBO > U(BR)CEO > U(BR)EBO
第二章 晶体管及放大电路基础
2.1 晶体管 2.2 共射极放大电路的组成和工作原理 2.3 放大电路的静态分析 2.4 放大电路的动态分析 2.5 静态工作点的选择和稳定 2.6 共集电极和共基极放大电路 2.7 多级放大电路 2.8 放大电路的频率响应

2.1 晶体管
V o A V V i
( ) (S )
A
I o
放大电路是一个双口网络。从端口特性来研究放大 电路，可将其等效成具有某种端口特性的等效电路。
信号源
+ Vs – Ii Rs + Vi – 放大电路 + Vo – Io RL
负载
输入端口特性可以等效为一个输入电阻
输出端口可以根据不同情况等效成不同的电路形式
I E = I C +I B
三个电极上的电流关系:
(2)共发射极电路的IC与I B之间的关系：
联立以下两式：
IC＝ IE＋ICBO
I E＝IC＋I B
IE＋ICBO＝ （IC＋IB）＋ICBO 得： IC＝
1 所以： I C＝ I B＋ I CBO 1－ 1－ ＝ 令： 1－
I E (1 ) I B I CEO