第6章-晶体三极管与交流放大电路模板

第2章 晶体三极管及基本放大电路

晶体三极管是电子电路中必备的基本电路元件，在电路中起放大作用。这里“放大”是一个通俗的说法。这里所谓放大，是指信号电压、电流的放大，也就是能量的放大。严格意义上讲晶体三极管是一个无源器件，根据能量守恒定律，它不能将信号的能量加以放大。那么，晶体三极管放大电路确实将小的输入信号，转化为大的信号输出了。这是为什么呢？实际上，晶体三极管在这里是将直流电源的能量转换为交流信号的能量输出了，也就是说晶体三极管在这里只起到能量转换的作用。理解晶体三极管在电路中的作用，是我们进行晶体三极管放大电路的故障诊断、检测与排除的基础。

2.1 晶体三极管的类型和管脚识别

一般来说晶体三极管分成三大类：一般用途的小信号元件、高频（射频）小信号元件和功率元件。图2.1是一部分晶体三极管的封装外壳示意图。

图2.1

每一类晶体管管脚一般可从它们的封装和型号上加以识别，但要准确识别还必须通过测试加以确认。在这里以一般用途的小功率晶体管为例，介绍使用万用表测试晶体三极管管脚的方法。首先将晶体三极管的三个管脚编号，如图2.2所示。

图2.2

然后将数字万用表拨到二极管测试档位，分别对管脚进行两两测试，将结果填入表2-1中。

表2-1

测试点 ①–② ②-① ①-③ ③-① ②-③ ③-②

表笔：红前黑后

对于正常的晶体三极管而言，测试结果有导通和不导通两种可能，每一组数据只有两个导通，其他四个不导通。表2-1中在两组万用表导通的数据中，若红表笔对应同一管脚此管脚是基极，而此晶体三极管一定是NPN型。在万用表导通的两组数据中，黑表笔对应同一管脚，此管脚是基极，而此晶体三极管一定是PNP型。当确定了基极后，可以用数字万用表测量三极管的专用插孔将管脚对应插入，基极不变其他两个管脚分别对调插入，然后读取相应的放大倍数，放大倍数大的一次管脚插入是正确的。这样，晶体三极管的管脚和类型就被识别出来了。（同学现在可以将自己手中的晶体管测试一下，然后，记录测试结果。）

第7章 半导体三极管及交流放大电路

在广播、通讯、测量和自动控制中，经常需要将微弱的电信号放大，以便有效地进行处理。放大微弱信号的电路以半导体三极管或场效应晶体管为主要组成部分，利用半导体三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用实现放大。本章首先介绍半导体三极管的结构与特性，然后对半导体三极管组成的交流电压放大电路及其基本分析方法、功率放大电路进行讨论，最后简单介绍场效应晶体管。

7.1 半导体三极管

7.1.1 半导体三极管的基本结构

半导体三极管（简称三极管或晶体管）是通过一定的工艺，在一整块半导体基片上形成两个PN结的器件，其结构及图形符号如图7.1所示。其中，NPN型三极管以硅单晶体为基片，PNP型三极管以锗单晶体为基片，这两种类型的三极管的工作原理相同。两种类型的三极管都是三层结构，中间的一层称为基区，外面的两层分别称为发射区和集电区。基区特别薄，所掺入的杂质少，其载流子浓度低；发射区掺入的杂质多、其载流子浓度很高；集电区掺入的杂质较多（比发射区少些，比基区多很多）、其载流子浓度较高。基区、发射区、集电区各引出一根引线作为电极，分别称为三极管的基极B、发射极E和集电极C。基区与发射区之间的PN结称为发射结，基区与集电区之间的PN结称为集电结，发射结的结面积比集电结的结面积小。

三极管由两个PN结构成，这两个PN结通过基区互相联系，互相影响，它与两个单独的PN结串联完全不同。另外，由于发射区与集电区掺入杂质的数量不同，发射结与集电结的结面积不同，因此使用三级管时应区分集电极和发射极。

7.1.2 电流分配和放大原理

三极管具有电流放大作用，如果在基极B输入一个较小的电流IB，那么在集电极C（或发射极E）输出一个较大的电流IC（或IB）。我们可以用一个实验来说明三极管的电流放大作用，实验电路如图7.2所示。

在图7.2电路中，实验用三极管为NPN型管，以发射极为公共端将三极管接成基极电路和集电极电路两个电路，即共发射极接法，使三极管的发射结正向偏置、集电结反向偏置，且使UCC＞UB，只有这样才能使三极管具有放大作用。调节基极电路中的可调电阻，可改变基极电阻RB从而改变基极电流IB，集电极电流IC和发射极电流IE随之改变，各个电流的方向已在图中标明，测量结果列于表7.1中。

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模拟电子线路

教、学指导与习题详解

杨 凌

1 第1章 常用半导体器件

1.1 教 学 要 求

1.1.1 半导体物理基础知识

1、熟悉本征半导体、杂质半导体、施主杂质、受主杂质、多子、少子、漂移、扩散的概念；

2、熟悉PN结的形成机理和基本特性——单向导电性、击穿特性、电容效应。

1.1.2 晶体二极管

1、了解二极管的结构、分类、符号、主要参数；

2、熟悉二极管的几种模型表示——数学模型、曲线模型、简化电路模型，掌握各种模型的特点及应用场合；

3、熟悉二极管电路的三种分析方法——图解法、简化分析法、小信号分析法。能熟练运用简化分析法分析各种功能电路；

4、了解几种特殊二极管的性能。

1.1.3 晶体三极管

1、了解三极管的结构、分类、符号、熟悉其主要参数及温度对参数的影响；

2、掌握三极管在放大状态下的电流分配关系；

3、熟悉三极管处在放大、饱和、截止三种工作状态下的条件及特点；

4、熟悉三极管的几种模型表示——数学模型、共射曲线模型、直流简化电路模型、小信号电路模型，掌握各种模型的特点及应用场合；

5、熟悉三极管放大电路的三种分析方法——图解法、估算法、小信号等效电路分析法。能熟练运用估算法判断三极管的工作状态。

1.1.4 场效应管

1、了解场效应管的工作原理，理解场效应管中预夹断的概念；

2、熟悉场效应管的几种模型表示——数学模型、曲线模型、直流简化电路模型、小信号电路模型，掌握各种模型的特点及应用场合；

3、熟悉放大状态下几种场效应管的外部工作条件；

4、熟悉场效应管与三极管之间的异同点；

1.2 基本概念和内容要点

1.1.1 半导体物理基础知识

半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间，其导电能力随温度、光照或所掺杂质的不同而显著变化，特别是掺杂可以改变半导体的导电能力和导电类型，因而半导体广泛应用于各种器件及集成电路的制造。

1、本征半导体 2 （1）高度提纯、几乎不含任何杂质的半导体称为本征半导体。

6.1选择正确答案填入空内。

（1）在本征半导体中加入 A 元素可形成N型半导体，加入 C 元素可形成P型半导体。

A. 五价 B. 四价 C. 三价

（2）PN结加正向电压时，空间电荷区将 A 。

A. 变窄 B. 基本不变 C. 变宽

（3）设二极管的端电压为vD，则二极管的电流方程是 c 。

A. DvIeS B. TDVvIeS C. )1e(S－TDVvI

（4）当温度升高时，二极管的反向饱和电流将 a 。

A. 增大 B. 不变 C. 减小

（5）稳压管的稳压区是其工作在 c 。

A. 正向导通 B.反向截止 C.反向击穿

（6）稳压二极管稳压时，其工作在(c )，发光二极管发光时，其工作在( a )。

A．正向导通区 B．反向截止区 C．反向击穿区

6.2将正确答案填入空内。

（1）图P6.2（a）所示电路中二极管为理想器件，则D1工作在 状态，D2工作在 状态，VA为 V。

解：截止，导通，2.7V。

（2）在图P6.2(b)所示电路中稳压管2CW5的参数为：稳定电压Vz12V，最大稳定电流IZmax20mA。图中电压表中流过的电流忽略不计。当开关S闭合时，电压表V和电流表A1、A2的读数分别为 、 、 ；当开关S断开时，其读数分别为 、 、 。

解：12V，12mA，6mA，12V，12mA，0mA。

6.3 电路如图P6.3所示，已知vi＝56sinωt(v)，试画出vi与vO的波形。设二极管正向导通电压可忽略不计。