【正文】 1 下 篇 電 子 技 術(shù) 電工與電子技術(shù) 2 第 8章 晶體三極管及其基本放大電路 3 1. 了解晶體三極管的類型、主要參數(shù)；掌握電流分配關(guān)系、特性曲線和放大、飽和、截止三種工作狀態(tài)及條件； 2. 理解單管交流放大電路的放大作用和共發(fā)射極、 共集電極放大電路的性能特點(diǎn)； 3. 掌握靜態(tài)工作點(diǎn)的估算方法和放大電路的微變等 效電路分析法； 4. 了解放大電路輸入、輸出電阻和多級放大的概念，了解互補(bǔ)功率放大電路的工作原理； 5. 了解場效應(yīng)管的電流放大作用、主要參數(shù)；熟悉場效應(yīng)管放大電路的分析方法。 第 8章 晶體三極管及其基本放大電路 本章基本要求： 4 晶體三極管 共發(fā)射極放大電路的靜態(tài)分析 靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定 射極輸出器 ※ 互補(bǔ)對稱功率放大電路 ※ 場效應(yīng)晶體管及其放大電路 放大電路的動(dòng)態(tài)分析 多極放大電路 本章教學(xué)內(nèi)容 第 8章 晶體三極管及其基本放大電路 5 本章重點(diǎn)： 本章難點(diǎn)： 1. 2. 3. 4. 1. 2. 第 8章 晶體三極管及其基本放大電路 6 三、本章討論的重點(diǎn) 1. 基本放大電路的電路結(jié)構(gòu) 2. 基本放大電路的工作原理 3. 基本放大電路的分析方法 4. 基本放大電路的特點(diǎn)應(yīng)用 7 晶體三極管 1. 晶體三極管的基本結(jié)構(gòu) 晶體管的結(jié)構(gòu) (a)平面型 ； (b)合金型 B E P型硅 N型硅 二氧化碳保護(hù)膜 銦球 N型鍺 N型硅 C B E C P P 銦球 (a) (b) 三極管基本結(jié)構(gòu)和電流放大作用 8 晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖和表示符號(hào) (a)NPN型晶體管 ； (a) N N C E B P C E T B IB IE IC (b) B E C P P N E T C B IB IE IC (b)PNP型晶體管 C E 發(fā)射區(qū) 集電區(qū) 基區(qū) 集電結(jié) 發(fā)射結(jié) N N P 基極 發(fā)射極 集電極 B C E 發(fā)射區(qū) 集電區(qū) 基區(qū) P 發(fā)射結(jié) P 集電結(jié) N 集電極 發(fā)射極 基極 B 晶體三極管 9 基區(qū)：最薄， 摻雜濃度最低 發(fā)射區(qū)：摻 雜濃度最高 發(fā)射結(jié) 集電結(jié) B E C N N P 基極 發(fā)射極 集電極 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 集電區(qū)： 面積最大 三個(gè)區(qū) ： 1. 基區(qū) （ P） 2. 發(fā)射區(qū) （ N） 3. 集電區(qū) （ N） 二個(gè)結(jié)： (BE結(jié) ) (BC結(jié) ) 晶體三極管 10 (a) NPN 型晶體管 + UBE ? + UCE ? 電流方向 和發(fā)射結(jié)與集電結(jié) 電壓極性 發(fā)射結(jié)必須正向偏置，集電結(jié)必須反向偏置 (b) PNP 型晶體管 2. 電流放大作用 （ 1） 放大的外部條件和電流關(guān)系 + UBE ? + UCE ? IC IE IB C T E B ? ? ? ? IB IE IC C T E B ? ? ? ? 晶體三極管 11 B E C N N P 1）發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏電源連接圖 PNP 發(fā)射結(jié)正偏 VBVE 集電結(jié)反偏 VCVB NPN 發(fā)射結(jié)正偏 VBVE 集電結(jié)反偏 VCVB EB RB EC RC 從電位的角度看： 晶體三極管 12 晶體管電流放大的實(shí)驗(yàn)電路 設(shè) EC = 6 V， 改變可變電阻 RB, 則基極電流 IB、集電極電流 IC 和發(fā)射極電流 IE 都發(fā)生變化 ， 測量結(jié)果如下表： 2） 各電極電流關(guān)系 mA ?A V V mA IC EC IB IE RB + UBE ? + UCE ? EB C E B 3DG100 晶體三極管 13 晶體管電流測量數(shù)據(jù) IB(mA) IC(mA) IE(mA) 0 結(jié)論 : ① IE = IB + IC 符合基爾霍夫定律 ② IC ?? IB ， IC ? IE ③ ? IC ?? ? IB 把基極電流的微小變化能夠引起集電極電流較大 變化的特性稱為晶體管的電流放大作用。 實(shí)質(zhì) : 用一個(gè)微小電流的變化去控制一個(gè)較大電流 的變化，是 CCCS器件 。 晶體三極管 14 1）發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴(kuò)散電子形成電流 IE 2）電子在基區(qū)復(fù)合與擴(kuò)散形成電流 IB 3） 集電區(qū)收集電子形成電流 IC IC IB B E C N N P EB RB EC IE IBE ICE ICBO （ 2） 基本放大原理 晶體三極管 15 B E C N N P EB RB EC IE IBE ICE ICBO 基區(qū)空穴向發(fā)射區(qū)的擴(kuò)散可忽略。 發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射區(qū)電子不斷向基區(qū)擴(kuò)散，形成發(fā)射極電流 IE。 進(jìn)入 P 區(qū)的電子少部分與基區(qū)的空穴復(fù)合，形成電流 IBE ，多數(shù)擴(kuò)散到集電結(jié)。 從基區(qū)擴(kuò)散來的電子作為集電結(jié)的少子，漂移進(jìn)入集電結(jié)而被收集，形成 ICE。 集電結(jié)反偏，有少子形成的反向電流 ICBO。 載流子的運(yùn)動(dòng)過程 晶體三極管 16 IC = ICE+ICBO ? ICE IC IB B E C N N P EB RB EC IE IBE ICE ICBO IB = IBE ICBO ? IBE ICE 與 IBE 之比稱為共發(fā)射極電流放大倍數(shù) BCC B OBC B OCBECEIIIIIIII ??????C E OBC B OBC )(1 IIIII ????? ???BC C E O III ??，有忽略集－射極穿透電流 , 溫度 ??ICEO? (常用公式 ) 若 IB =0, 則 IC? ICE0 晶體三極管 17 管子各電極電壓與電流的關(guān)系曲線稱為伏安特性曲線，是管子內(nèi)部載流子運(yùn)動(dòng)的外部表現(xiàn)，反映了晶體管的性能，是分析放大電路的依據(jù)。 為什么要研究特性曲線： (1)直觀地分析管子的工作狀態(tài) (2)合理地選擇偏置電路的參數(shù) ,設(shè)計(jì)性能良好的電路 重點(diǎn)討論應(yīng)用最廣泛的共發(fā)射極接法的特性曲線 三極管的伏安特性曲線 晶體三極管 18 發(fā)射極是輸入回路、輸出回路的公共端 共發(fā)射極電路 輸入回路 輸出回路 測量晶體管伏安特性的實(shí)驗(yàn)電路 mA ?A V V IC EC IB RB + UBE ? + UCE ? EB C E B 3DG100 晶體三極管 19 CEB B E() UI f U ?? 常 數(shù)特點(diǎn) :非線性 正常工作時(shí)發(fā)射結(jié)電壓： NPN型硅管 UBE ? ~ PNP型鍺管 UBE ? ? ~ ? 3DG100晶體管的 輸入特性曲線 O IB/?A UBE/V UCE≥ 1V 60 40 20 80 死區(qū)電壓：硅管 ，鍺管 。 1. 輸入特性 晶體三極管 20 BC C E() II f U ?? 常 數(shù) 共發(fā)射極電路 IC EC=UCC IB RB + UBE ? + UCE ? EB C E B IC/mA UCE/V 100 181。A 80181。A 60 181。A 40 181。A 20 181。A O 3 6 9 12 4 3 2 1 IB =0 3DG100晶體管的輸出特性曲線 在不同的 IB下，可得出不同的曲線，所以晶體管 的 輸出特性曲線 是一組曲線。 2. 輸出特性 晶體三極管 21 晶體管有三種工作狀態(tài) ， 因而輸出特性曲線 分為三個(gè)工作區(qū) 3DG100晶體管的輸出特性曲線 IC/mA UCE/V 100 181。A 80181。A 60 181。A 40 181。A 20 181。A O 3 6 9 12 4 3 2 1 IB =0 (1) 放大區(qū) 在放大區(qū) IC = ? IB ，也 稱為線性區(qū)，具有恒流特性。 在放大區(qū)， 發(fā)射結(jié)處于正向偏置、集電結(jié)處于反向偏置，晶體管工作于放大狀態(tài)。 對 NPN 型管 而言 , 應(yīng)使 UBE 0, UBC 0，此時(shí)， UCE UBE。 Q2 Q1 大 放 區(qū) 晶體三極管 22 IC/mA UCE/V 100 181。A 80181。A 60 181。A 40 181。A 20 181。A O 3 6 9 12 4 3 2 1 IB =0 (2) 截止區(qū) 對 NPN型硅管 ， 當(dāng) UBE , 即已 開始截止 , 為使晶體 管可靠截止 , 常使 UBE? 0。 截止時(shí) , 集 電結(jié)也處于反向偏 置 (UBC 0),此時(shí) , IC? 0, UCE? UCC 。 IB = 0 的曲線以下的區(qū)域稱為截止區(qū)。 IB = 0 時(shí) , IC = ICEO(很小 )。 (ICEO) 截止區(qū) 晶體三極管 23 IC/mA UCE/V 100 181。A 80181。A 60 181。A 40 181。A 20 181。A O 3 6 9 12 4 3 2 1 IB =0 在飽和區(qū)， ?IB ?IC，發(fā)射結(jié)處于正向偏置，集電結(jié)也處于正 偏。 深度飽和時(shí)， 硅管 UCES ? ， 鍺管 UCES ? 。 IC ? UCC/RC 。 當(dāng) UCE UBE 時(shí)， 集電結(jié)處于正向偏置 (UBC 0)， 晶體管工作于飽和狀態(tài)。 飽和區(qū) (3) 飽和區(qū) 晶體三極管 24 晶體管三種工作狀態(tài)的電壓和電流 (a)放大 (b)截止 (c)飽和 當(dāng)晶體管飽和時(shí) ， UCE ? 0， 發(fā)射極與集電極之間如同一個(gè)開關(guān)的接通 ， 其間電阻很??；當(dāng)晶體管截止時(shí) ， IC ? 0 ， 發(fā)射極與集電極之間如同一個(gè)開關(guān)的斷開 ， 其間電阻很大 ， 可見 ， 晶體管除了有放大作用外 ， 還有開關(guān)作用 。 + UBE 0 ? IC IB + UCE ? ? UBC 0 + IC ? 0 IB = 0 + UCE ? UCC ? ? UBC 0 + + UBE ? 0 ? + UBE 0 ? IB + UCE ? 0 ? ? UBC