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1、高頻管、低頻管高頻管、低頻管小、中、大功率管小、中、大功率管硅管、鍺管硅管、鍺管NPN型、型、PNP型型半導(dǎo)體三極管半導(dǎo)體三極管:是具有電流放大功能的元件是具有電流放大功能的元件三極管分類：三極管分類：4.1 NNPNPN型型becPNP型型beciBiEiCbeciBiEiCNPN型三極管符號PNP型三極管符號發(fā)射極箭頭表示：當(dāng)發(fā)射結(jié)正偏時，電流的流向。發(fā)射極箭頭表示：當(dāng)發(fā)射結(jié)正偏時，電流的流向。發(fā)射極集電極基極集電極電流發(fā)射極電流基區(qū)：最薄，基區(qū)：最薄，摻雜濃度最低摻雜濃度最低發(fā)射區(qū)：摻發(fā)射區(qū)：摻雜濃度最高雜濃度最高集電結(jié)集電結(jié)JcJc基極基極發(fā)射極發(fā)射極集電極集電極集電區(qū)：集電區(qū)：面積最

2、大面積最大問題問題：c c、e e兩極可否互換？兩極可否互換？BJT結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)特點 發(fā)射區(qū)的摻雜濃度最高；發(fā)射區(qū)的摻雜濃度最高；集電區(qū)摻雜濃度低于發(fā)射區(qū)，且面積大；集電區(qū)摻雜濃度低于發(fā)射區(qū)，且面積大；基區(qū)很薄，一般在幾個微米至幾十個微米，且基區(qū)很薄，一般在幾個微米至幾十個微米，且摻雜濃度最低。摻雜濃度最低。管芯結(jié)構(gòu)剖面圖管芯結(jié)構(gòu)剖面圖BJTBJT結(jié)構(gòu)剖面圖：結(jié)構(gòu)剖面圖：共集電極接法共集電極接法：c作為公共端；作為公共端；b為輸入端，為輸入端，e為輸出端；為輸出端；共基極接法共基極接法：b作為公共端，作為公共端，e為輸入端，為輸入端，c為輸出端。為輸出端。共發(fā)射極接法共發(fā)射極接法：e作為公共端

3、；作為公共端；b為輸入端，為輸入端，c為輸出端；為輸出端；4.1.2 BJTBJT的電流分配和放大原理的電流分配和放大原理eEBRBRC發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏發(fā)射結(jié)正偏發(fā)射結(jié)正偏 VBVE集電結(jié)反偏集電結(jié)反偏 VCVB即即VCVBVEEB來實現(xiàn)來實現(xiàn)：VCVBEC來實現(xiàn)來實現(xiàn)即即 VCVBVE共射放大電路組成共射放大電路組成4.1.2 BJTBJT的電流分配與放大原理的電流分配與放大原理2.內(nèi)部載流子的傳輸過程內(nèi)部載流子的傳輸過程 三極管的放大作用是在一定的外部條件控制下，通三極管的放大作用是在一定的外部條件控制下，通過載流子傳輸體現(xiàn)出來的。過載流子傳輸體現(xiàn)出來的。外部條

4、件：外部條件：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。發(fā)射區(qū)：發(fā)射載流子發(fā)射區(qū)：發(fā)射載流子 以上看出，三極管內(nèi)有兩種載流子(自由電子和空穴)參與導(dǎo)電，故稱為雙極型三極管。或BJT(Bipolar Junction Transistor)。（以（以NPN為例）為例）放大狀態(tài)下放大狀態(tài)下BJTBJT中載流子的傳輸過程中載流子的傳輸過程集電區(qū)：收集載流子集電區(qū)：收集載流子基區(qū)：傳送和控制基區(qū)：傳送和控制 載流子載流子IE=IB+ICECBOECBONCCIIIIII BCEOBCIIII 發(fā)發(fā)射射極極注注入入電電流流傳傳輸輸?shù)降郊婋姌O極的的電電流流設(shè)設(shè) ECNII 即 ECII 則則有有

5、 、為電流放大系數(shù)為電流放大系數(shù)，它只它只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)，與外加電壓無關(guān)。一般關(guān)，與外加電壓無關(guān)。一般 1，幾十。幾十。3.三極管三極管電流分配關(guān)系電流分配關(guān)系BCII .,;,ECBCiiii 而而取取而而通通常常取取)(1v TBEeIiESEvIEIC IBECBOECIIII BEBCEOBCIIIIII)1(（3）BCBCiiII（4）（2）（1）4.三極管的電流分配關(guān)系總結(jié)三極管的電流分配關(guān)系總結(jié)（5）電流放大系數(shù)）電流放大系數(shù)1.共發(fā)射極電路共發(fā)射極電路輸入回路輸入回路輸出回路輸出回路ICVBBmA AVCEVBERBIBVC C+注意

6、：注意：T的類型與的類型與VBE、IB、VCE、IC極性極性ebc4.1.3 BJTBJT的特性曲線的特性曲線vCE=0V+-bce共射極放大電路VBBVCCvBEiCiB+-vCE iB=f(vBE)vCE=常數(shù)常數(shù)vCE=0V vCE 1V(1)當(dāng)當(dāng)vCE=0V時，相當(dāng)于發(fā)射結(jié)的正向伏安特性曲線。時，相當(dāng)于發(fā)射結(jié)的正向伏安特性曲線。（以共射極放大電路為例）（以共射極放大電路為例）1.輸入特性曲線輸入特性曲線(2)當(dāng)當(dāng)vCE1V時，時，vCB=vCE-vBE0，集電結(jié)已進(jìn)入反，集電結(jié)已進(jìn)入反 偏狀態(tài)，開始收集電子，基區(qū)復(fù)合減少，同樣的偏狀態(tài)，開始收集電子，基區(qū)復(fù)合減少，同樣的vBE 下下 I

7、B減小，特性曲線右移。減小，特性曲線右移。(3)輸入特性曲線的三個部分輸入特性曲線的三個部分死區(qū)死區(qū)非線性區(qū)非線性區(qū)線性區(qū)線性區(qū)結(jié)論：整體是非線性的，局部可看作是線性的結(jié)論：整體是非線性的，局部可看作是線性的輸出特性輸出特性IB=020 A40 A60 A80 A100 A常常數(shù)數(shù) BiCfiCEv36iC(mA)1234vCE(V)912O放大區(qū)放大區(qū)(1)放大區(qū)放大區(qū) 在放大區(qū)有在放大區(qū)有 iC=iB ，也，也稱稱為為線性區(qū)線性區(qū)，具有恒流特性。，具有恒流特性。在放大區(qū)，在放大區(qū)，發(fā)射結(jié)處于正發(fā)射結(jié)處于正向偏置、集電結(jié)處于反向偏向偏置、集電結(jié)處于反向偏置，晶體管工作于置，晶體管工作于放大狀

8、態(tài)放大狀態(tài)。+-bceRLiB=020 A40 A60 A80 A100 AmA O 在截止區(qū)發(fā)射結(jié)在截止區(qū)發(fā)射結(jié)J Je e處于反向偏置，集電結(jié)處于反向偏置，集電結(jié)J Jc c處于反向處于反向偏置，晶體管工作于截止?fàn)顟B(tài)。偏置，晶體管工作于截止?fàn)顟B(tài)。飽飽和和區(qū)區(qū)當(dāng)當(dāng)vCE vBE時時，晶體晶體管工作于飽和狀態(tài)。管工作于飽和狀態(tài)。在飽和區(qū)，在飽和區(qū)，IB IC，發(fā)射結(jié)處于正向偏置，發(fā)射結(jié)處于正向偏置，集集電結(jié)也處于正電結(jié)也處于正偏。偏。深度飽和時，深度飽和時，硅管硅管vCES 0.3V，鍺管鍺管vCES 0.1V。VCES(1)放大區(qū)放大區(qū)：Je正偏，正偏，Jc反偏反偏；IC=IB,且且 iC=

9、iB；VCVBVE。(2)飽和區(qū)飽和區(qū):Je正偏，正偏，Jc正偏正偏；即即vCE vBE，vCE 0.3V；iC iB。(3)截止區(qū)截止區(qū):Je反偏或零偏反偏或零偏，VBEVbVe放大放大VcVb0VCE1V CSII 由由于于1.1.圖圖(b)(b)示出了圖示出了圖(a)(a)固定偏流放大電路中三極管的輸出特性及固定偏流放大電路中三極管的輸出特性及 交、直流負(fù)載線，試求輸出電壓的最大不失真幅度為交、直流負(fù)載線，試求輸出電壓的最大不失真幅度為_。A.1V B.1.6V C.2V D.2.4V A.1V B.1.6V C.2V D.2.4V 2.若想得到最大的不失真輸出電壓若想得到最大的不失真輸

10、出電壓,VCEQVCES=？無無RL：2.4V有有RL：1.5VVCEQVCES=ICQRL課堂練習(xí)題課堂練習(xí)題3.如圖所給電路及如圖所給電路及vi和和vo的波形，的波形，問出現(xiàn)的是什么失真？問出現(xiàn)的是什么失真？如改變直流電源極性和三極管類型如改變直流電源極性和三極管類型,但但vi和和vo的波形不變的波形不變,則出現(xiàn)的是什么失真？則出現(xiàn)的是什么失真？若改為共射或共集放大電路，若改為共射或共集放大電路，vi和和vo的波形的波形還是如此還是如此,則出現(xiàn)的又是什么失真？則出現(xiàn)的又是什么失真？課堂練習(xí)題課堂練習(xí)題5、圖解法的適用范圍圖解法的適用范圍形象直觀；形象直觀；適應(yīng)于適應(yīng)于Q點分析、失真分析、最

11、大不失真輸出點分析、失真分析、最大不失真輸出電壓的分析；電壓的分析；能夠用于大信號分析；能夠用于大信號分析；不易準(zhǔn)確求解；不易準(zhǔn)確求解；不能求解輸入電阻、輸出電阻、頻帶等等參數(shù)。不能求解輸入電阻、輸出電阻、頻帶等等參數(shù)。6.判斷三極管工作狀態(tài)小結(jié)判斷三極管工作狀態(tài)小結(jié)（）根據(jù)直流電位判別根據(jù)直流電位判別：對于NPN管,當(dāng)VCVBVE，T為放大狀態(tài)；對于PNP管，當(dāng)VC VB VE，T為放大狀態(tài)。CCESCCCSBSRVVII 臨臨界界飽飽和和電電流流：（）根據(jù)電流判別根據(jù)電流判別：（3）根據(jù)根據(jù)Q點的位置判別點的位置判別：0IBIBS，T為放大狀態(tài)；IB IBS，T為飽和狀態(tài)。參閱習(xí)題4.2.

12、2Q點變化過程中始終處在放大區(qū)。點變化過程中始終處在放大區(qū)。1 BJT的小信號建模的小信號建模2 共射極放大電路的小信號模型分析共射極放大電路的小信號模型分析 H參數(shù)的引出參數(shù)的引出 H參數(shù)小信號模型參數(shù)小信號模型 模型的簡化模型的簡化 H參數(shù)的確定參數(shù)的確定（意義、思路）（意義、思路）利用直流通路求利用直流通路求Q點點 畫小信號等效電路畫小信號等效電路 求放大電路動態(tài)指標(biāo)求放大電路動態(tài)指標(biāo)4.3.2 小信號模型分析法小信號模型分析法建立小信號模型的意義建立小信號模型的意義建立小信號模型的思路建立小信號模型的思路 當(dāng)放大電路的輸入信號電壓很小時，就可以當(dāng)放大電路的輸入信號電壓很小時，就可以把三

13、極管小范圍內(nèi)的特性曲線近似地用直線來代替，把三極管小范圍內(nèi)的特性曲線近似地用直線來代替，從而可以把三極管這個非線性器件所組成的電路當(dāng)作從而可以把三極管這個非線性器件所組成的電路當(dāng)作線性電路來處理。線性電路來處理。由于三極管是非線性器件，這樣就使得放大電路的由于三極管是非線性器件，這樣就使得放大電路的分析非常困難。建立小信號模型，就是將非線性器件做分析非常困難。建立小信號模型，就是將非線性器件做線性化處理，從而簡化放大電路的分析和設(shè)計。線性化處理，從而簡化放大電路的分析和設(shè)計。1、BJT的小信號建模的小信號建模 H參數(shù)的引出參數(shù)的引出),(CEB1BEvvif 在小信號情況下，對上兩式取全微分得

14、在小信號情況下，對上兩式取全微分得CECEBEBBBEBEdddBQCEQvvvvv IVii用小信號交流分量表示用小信號交流分量表示vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevce 對于BJT雙口網(wǎng)絡(luò)，已知輸入輸出特性曲線如下：iB=f(vBE)vCE=constiC=f(vCE)iB=const可以寫成：可以寫成：),(CEB2Cvifi CECECBBCCdddBQCEQvv IViiiiiBJT雙口網(wǎng)絡(luò)雙口網(wǎng)絡(luò)(1)BJT(1)BJT的的H H參數(shù)及小信號模型參數(shù)及小信號模型 三極管可以用一個模型（三極管可以用一個模型（只適用交流小信號只適用交流小信號 條件下條件下）來代

15、替。）來代替。H 參數(shù)模型參數(shù)模型cerebiebehihvv ceoebfechihiv vBEvCEiBcebiCBJT共射接法共射接法 對于低頻模型可以不考慮結(jié)電容的影響。對于低頻模型可以不考慮結(jié)電容的影響。小信號意味著三極管在線性條件下工作，微變小信號意味著三極管在線性條件下工作，微變 也具有同樣的含義。也具有同樣的含義。（2 2）.BJT.BJT的小信號模型引出的小信號模型引出hfeibicvceibvbehrevcehiehoe即即 rbe=hie =hfe ur=hre rce=1/hoe一般采用習(xí)慣符號一般采用習(xí)慣符號則則BJT的的H參數(shù)模型為參數(shù)模型為 ibicvceibvb

16、eur vcerberce ur很小，一般為很小，一般為10-3 10-4，rce很大，約為很大，約為100k。故一。故一般可忽略它們的影響，得般可忽略它們的影響，得到簡化電路到簡化電路。ib 是受控源是受控源，且為電流，且為電流控制電流源控制電流源(CCCS)。電流方向與電流方向與ib的方向是關(guān)聯(lián)的方向是關(guān)聯(lián)的。的。.模型的簡化模型的簡化 一般用測試儀測出；一般用測試儀測出；rbe 與與Q點有關(guān)，一般用點有關(guān)，一般用公式估算公式估算：rbe=rbb+(1+)re其中對于低頻小功率管其中對于低頻小功率管 rb200 則則 )mA()mV(26)1(200EQbeIr )mA()mV()mA()

17、mV(EQEQTeIIVr26而而 (T=300K).H參數(shù)的確定參數(shù)的確定為什么要乘以為什么要乘以（1+）？）？.用近似估算法求用近似估算法求Q Q點點：bBECCBRVVI 一般硅管一般硅管VBE=0.7V，鍺管，鍺管VBE=0.2V，已知。已知。BCII cCCCCERIVV 2、用、用H參數(shù)小信號模型分析參數(shù)小信號模型分析 共射極基本放大電路共射極基本放大電路iBiCbIcIbIbIcIbIRbbIcIbIviRbiVbIcIOVbIRbviRciVbIcIOVbIicvce+-交流通路交流通路RbviRcRLiVbIcIOVbI小信號模型小信號模型(H參數(shù)等效參數(shù)等效)電路電路（2

18、2）.畫出小信號等效電路畫出小信號等效電路.求電壓增益求電壓增益根據(jù)根據(jù)RbviRcRLiVbIcIOVbIbebirIV bcII )/(LccORRIV 則電壓增益為則電壓增益為beLcbebLcbbebLcciO)/()/()/(rRRrIRRIrIRRIVVAV 小信號等效電路中電流小信號等效電路中電流電壓的符號一律用相量電壓的符號一律用相量可作為可作為公式公式beLcbebLcbbebLcciO)/()/()/(rRRrIRRIrIRRIVVAV .求輸入電阻求輸入電阻RbRcRLiVbIcIOVbIRiiIbebiii/rRIVR .求輸出電阻求輸出電阻RbRcRLiVbIcIOV

19、bIRo令令0i V0b I0b I Ro=Rc？定定義義：LSRVttoIVR01.如圖所示放大電路的H參數(shù)小信號等效電路為圖_。課堂練習(xí)課堂練習(xí)2.如圖所示放大電路的H參數(shù)小信 號等效電路為圖_。課堂練習(xí)課堂練習(xí) 3.電路如圖所示。試畫出電路如圖所示。試畫出其小信號等效模型電路。其小信號等效模型電路。-VCCRcRLReRb2Rb1Cb2Cb1+-vo+-vi+cebbIbI rbeebcbIbI RerbeebcbIiIiVbI Rb2Rerbe+-ebcbIiIiVbI Rb1Rb2Rerbe+-ebcbIiIiVbI Rb1Rb2RcRerbe+-ebcbIiIiVbI oVRb1R

20、b2RcReRLrbe+-+-ebc 解：解：PNP型小信號模型小信號模型如何畫型如何畫？課堂練習(xí)課堂練習(xí) 解：解：（1）4Vk4mA212cCCCCE RIVVmA2uA4050BC IIuA40k300V12bCCbBECCB RVRVVI（2）863)mA()mV(26)1(200)mA()mV(26)1(200CEbeIIr 87.115)/(beLcioV rRRVVA 863/bebebirrRRk4co RR36.73)87.115(500863863VsiiVS ARRRAioVVVA soVSVVA 2.放大電路如圖所示。試求：（放大電路如圖所示。試求：（1）Q點；（點；（2

21、）、oi RR、。已知已知=50。例題例題 溫度變化對溫度變化對ICBO的影響的影響 溫度變化對輸入特性曲線的影響溫度變化對輸入特性曲線的影響 溫度變化對溫度變化對 的影響的影響 穩(wěn)定工作點原理穩(wěn)定工作點原理 放大電路指標(biāo)分析放大電路指標(biāo)分析 固定偏流電路與射極偏置電路的比較固定偏流電路與射極偏置電路的比較4.4.1 溫度對工作點的影響溫度對工作點的影響4.4.2 射極偏置電路射極偏置電路4.4.放大電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定問題放大電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定問題QvCE/ViC/mAiB=0IBQ14.4.1 溫度對工作點的影響溫度對工作點的影響1.溫度變化對溫度變化對ICBO的影響的影響2.溫度變化對

22、輸入特性曲線的影響溫度變化對輸入特性曲線的影響溫度溫度T 輸出特性曲線上移輸出特性曲線上移)()C25CBO(CBO00TTkTeII V102.2)(30)C25BE(BE0 TTVVT溫度溫度T 輸入特性曲線左移輸入特性曲線左移3.溫度變化對溫度變化對 的影響的影響溫度每升高溫度每升高1 C，要增加要增加0.5%1.0%溫度溫度T 輸出特性曲線族間距增大輸出特性曲線族間距增大QvCE/ViC/mAiB=0IBQ1總之：總之：ICBO ICEO T VBE IB IC 4.4.2 4.4.2 射極偏置電路射極偏置電路1.穩(wěn)定工作點原理穩(wěn)定工作點原理目標(biāo)：溫度變化時，使目標(biāo)：溫度變化時，使I

23、IC C維持恒定。維持恒定。如果溫度變化時，如果溫度變化時，b b點電位能基點電位能基本不變本不變，則可實現(xiàn)靜態(tài)工作點的穩(wěn)，則可實現(xiàn)靜態(tài)工作點的穩(wěn)定。定。T 穩(wěn)定原理：穩(wěn)定原理：IC IE IC VE、VB不變不變 VBE IB（反饋控制）（反饋控制）b點電位基本不變的條件：點電位基本不變的條件：I1 IB，CCb2b1b2BVRRRV 此時，此時，不隨溫度變化而變化。不隨溫度變化而變化。VB VBE 且且Re可取可取大些，反饋控制作用更強(qiáng)。大些，反饋控制作用更強(qiáng)。一般取一般取 I1=(510)IB，VB=3V5V 圖圖4.4.1 射極偏置電路射極偏置電路 CCb2b1b2BVRRRV eBE

24、BECRVVII )(ecCCCeEcCCCCERRIVRIRIVV CBII 2 2 放大電路指標(biāo)分析放大電路指標(biāo)分析靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點輸出回路：輸出回路：)/(LcboRRIV 輸入回路：輸入回路：ebbebeebebi)1(RIrIRIrIV 電壓增益：電壓增益：ebeLcebebLcbioV)1()/()1()/(RrRRRrIRRIVVA 畫小信號等效電路畫小信號等效電路確定模型參數(shù)確定模型參數(shù) 已知，求已知，求r rbebe)mA()mV(26)1(200EQbeIr 增益增益電壓增益電壓增益)1(/ebeiiRrRRIVR 根據(jù)定義根據(jù)定義則輸入電阻則輸入電阻放大電路的輸入電阻

25、不包含信號源的內(nèi)阻放大電路的輸入電阻不包含信號源的內(nèi)阻RS iiIVR輸入電阻輸入電阻.iI2.放大電路指標(biāo)分析放大電路指標(biāo)分析輸出電阻輸出電阻輸出電阻輸出電阻oco/RRR 求輸出電阻的等效電路求輸出電阻的等效電路網(wǎng)絡(luò)內(nèi)獨立源置零網(wǎng)絡(luò)內(nèi)獨立源置零負(fù)載開路負(fù)載開路輸出端口加測試電壓輸出端口加測試電壓對回路對回路1和和2列列KVL方程方程r rcece對分析過程影響很大，此處不能忽略對分析過程影響很大，此處不能忽略0)()(ecbsbeb RIIRrI0)()(ebccebcT RIIrIIV 其中其中b2b1ss/RRRR 則則)1(esbeececToRRrRrIVR 當(dāng)當(dāng)coRR 時，時，

26、coRR 一般一般cceoRrR （）靜態(tài)：靜態(tài)：bBECCBRVVI BCII cCCCCERIVV CCb2b1b2BVRRRV eBEBECRVVII )(eeCCCCERRIVV CBII 3.固定偏流電路與射極偏置電路的比較固定偏流電路與射極偏置電路的比較3.固定偏流電路與射極偏置電路的比較固定偏流電路與射極偏置電路的比較 固定偏流共射極放大電路固定偏流共射極放大電路電壓增益：電壓增益：beLc)/(rRRAV ebeLcV)1()/(RrRRA RbviRcRLiVbIcIOVbI固定偏流共射極放大電路固定偏流共射極放大電路輸入電阻：輸入電阻：bebiii/rRIVR ebeb2b

27、1i)1(/RrRRR 輸出電阻：輸出電阻：Ro=Rc coRR 有旁路電容的射極偏置電路有旁路電容的射極偏置電路無旁路電容的射極偏置電路無旁路電容的射極偏置電路 beLcVebeLcVrRRARrRRA)/()1()/(21 beibeirRRRRrRRR/)1(/21 本章作業(yè)（本章作業(yè)（1 1）4.1.2；4.1.3；4.2.1；4.2.2；4.3.1；4.3.5；4.3.8：（a）（）（c）；4.3.9；4.3.11；謝謝觀看/歡迎下載BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH