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1、(1-1),2.1.1 双极型晶体管,基极,发射极,集电极,NPN型,PNP型,一、结构与符号,2.1 半导体三极管,(1-2),基区：较薄，掺杂浓度低,集电区：面积较大,发射区：掺杂浓度较高,三极管工艺制作要求:(为了具有放大作用),(1-3),发射结,集电结,二、类型,有PNP型和NPN型；硅管和锗管；大功率管和小功率管；高频管和低频管。,(1-4),三、半导体三极管的命名和识别方法（1）晶体三极管的命名方法 国产晶体三极管的型号命名有五部分组成，第一部分用数字“”表示三极管，第二部分用字母表示材料和极性，第三部分用字母表示类型，第四部分用数字表示序号，第五部分用字母表示规格。例如，AX3
2、1为PNP型锗材料低频小功率晶体三极管，3DG6B为NPN型硅材料高频小功率晶体三极管。（2）晶体三极管的引脚识别 如前所述，晶体三极管具有3只引脚,分别是发射极E、基极B和集电极C,使用中应识别清楚.绝大多数小功率三极管的引脚均按E-B-C的标准顺序排列,并标有标志,如图所示，但也有例外,如某些三极管型号后有后缀“R”,其引脚排列顺序往往是E-C-B。,(1-5),(1-6),四、三极管的连接方式,(a)共发射极接法(b)共基极接法(c)共集电极接法,(1-7),*判断连接方法：（1）、以交流通路中接“地”的那一个电极命名。（2）、输入信号和输出信号连接哪个电极。,(1-8),2.1.2 晶
3、体管的电流放大作用,EB,RB,EC,进入P区的电子少部分与基区的空穴复合，形成电流IBE，多数扩散到集电结。,发射结正偏，发射区电子不断向基区扩散，形成发射极电流IE。,(1-9),EB,RB,EC,集电结反偏，有少子形成的反向电流ICBO。,从基区扩散来的电子作为集电结的少子，漂移进入集电结而被收集，形成ICE。,(1-10),IB=IBE-ICBOIBE,(1-11),ICE与IBE之比称为电流放大倍数,要使三极管能放大电流，必须使发射结正偏，集电结反偏。,(1-12),NPN型三极管,PNP型三极管,(1-13),综上所述，三极管的放大作用，主要是依靠它的发射极电流能够通过基区传输，然
4、后到达集电极而实现的。实现这一传输过程的两个条件是：（1）内部条件：发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，且基区很薄。（2）外部条件：发射结正向偏置，集电结反向偏置。,(1-14),2.1.3 晶体管的共射特性曲线,IC,V,UCE,UBE,RB,IB,EC,EB,实验线路,(1-15),vCE=0V,iB=f(vBE)vCE=const,(2)当vCE1V时，vCB=vCE-vBE0，集电结已进入反偏状态，开始收 集电子，基区复合减少，同样的vBE下 IB减小，特性曲线右移。,(1)当vCE=0V时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。,1.输入特性曲线,（以共射极放大电路为例）,(1-16),(3
5、)输入特性曲线的三个部分,死区,非线性区,线性区,(1-17),iC=f(vCE)iB=const,2.输出特性曲线,输出特性曲线的三个区域:,(1-18),输出特性三个区域的特点:,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，IBIC，UCE0.3V,(3)截止区：UBE 死区电压，IB=0，IC=ICEO 0,(1-19),2.1.4 晶体管的主要参数,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
6、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：,1.电流放大倍数和,(1-20),(2)集电极发射极间的反向饱和电流ICEO ICEO=（1+）ICBO,2.极间反向电流,ICEO,(1)集电极基极间反向饱和电流ICBO 发射极开路时，集电结的反向饱和电流。,(1-21),(1)集电极最大允许电流ICM,(2)集电极最大允许功率损耗PCM,PCM=ICVCE,3.极限参数,(1-22),(3)反向击穿电压,V(BR)CBO发射极开路时的集电结反 向击穿电压。,V(BR)EBO集电极开路时发射结的反 向击穿电压。,V(BR)CEO基极开路时集电极和发射 极间的击
7、穿电压。,几个击穿电压有如下关系 V(BR)CBOV(BR)CEOV(BR)EBO,(1-23),由PCM、ICM和V(BR)CEO在输出特性曲线上可以确定过损耗区、过电流区和击穿区。输出特性曲线上的过损耗区和击穿区,(1-24),2.1.5 放大的概念,电子学中放大的目的是将微弱的变化信号放大成较大的信号。这里所讲的主要是电压放大电路。,电压放大电路可以用有输入口和输出口的四端网络表示，如图：,Au,(1-25),2.1.6 放大电路的性能指标,一、电压放大倍数Au,Ui 和Uo 分别是输入和输出电压的有效值。,二、输入电阻ri,放大电路一定要有前级（信号源）为其提供信号，那么就要从信号源取
8、电流。输入电阻是衡量放大电路从其前级取电流大小的参数。输入电阻越大，从其前级取得的电流越小，对前级的影响越小。,(1-26),三、输出电阻ro,放大电路对其负载而言，相当于信号源，我们可以将它等效为戴维南等效电路，这个戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。,(1-27),如何确定电路的输出电阻ro？,步骤：,1.所有的电源置零(将独立源置零，保留受控源)。,2.加压求流法。,方法一：计算。,(1-28),方法二：测量。,1.测量开路电压。,2.测量接入负载后的输出电压。,步骤：,3.计算。,(1-29),四、通频带,通频带：,fbw=fHfL,放大倍数随频率变化曲线,(1-30),2.1.7 符号
9、规定,UA,大写字母、大写下标，表示直流量。,uA,小写字母、大写下标，表示全量。,ua,小写字母、小写下标，表示交流分量。,uA,ua,全量,交流分量,t,UA直流分量,(1-31),基本共射放大电路的工作原理,三极管放大电路有三种形式,共射放大器,共基放大器,共集放大器,以共射放大器为例讲解工作原理,(1-32),2.1.8 共射放大电路的基本组成,放大元件iC=iB，工作在放大区，要保证集电结反偏，发射结正偏。,输入,输出,？,参考点,(1-33),放大元件iC=iB，工作在放大区，要保证集电结反偏，发射结正偏。,输入,输出,？,参考点,(1-34),集电极电源，为电路提供能量。并保证集
10、电结反偏。,(1-35),集电极电阻，将变化的电流转变为变化的电压。,(1-36),使发射结正偏，并提供适当的静态工作点。,基极电源与基极电阻,(1-37),耦合电容,隔离输入输出与电路直流的联系，同时能使信号顺利输入输出。,(1-38),可以省去,电路改进：采用单电源供电,(1-39),(1-40),2.1.9 基本共射放大电路的工作原理及 波形分析,由于电源的存在IB0,IC0,IBQ,ICQ,IEQ=IBQ+ICQ,一、静态工作点,(1-41),IBQ,ICQ,(ICQ,UCEQ),(IBQ,UBEQ),(1-42),(IBQ,UBEQ)和(ICQ,UCEQ)分别对应于输入输出特性曲线上
11、的一个点称为静态工作点。,(1-43),IB,uCE怎么变化,？,假设uBE有一微小的变化,(1-44),uCE的变化沿一条直线,uce相位如何,？,uce与ui反相！,(1-45),各点波形,(1-46),实现放大的条件,1.晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结反偏。,2.正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。,3.输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。,4.输出回路将变化的集电极电流转化成变化的集电极电压，经电容滤波只输出交流信号。,(1-47),放大电路的分析方法,放大电路分析,静态分析,动态分析,估算法,图解法,微变等效电路法,图解法,计算机仿真,(1-48),2.1.9
12、 直流通道和交流通道,放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流上附加了小的交流信号。,但是，电容对交、直流的作用不同。如果电容容量足够大，可以认为它对交流不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路，这样，交直流所走的通道是不同的。,交流通道：只考虑交流信号的分电路。直流通道：只考虑直流信号的分电路。信号的不同分量可以分别在不同的通道分析。,(1-49),例：,对直流信号（只有+EC）,(1-50),对交流信号(输入信号ui),(1-51),一、直流负载线,IC,UCE,UCEIC满足什么关系？,1.三极管的输出特性。,2.UCE=ECICRC。,直流负载线,与输出特性的交点就是Q点,IB,2
13、.1.10 图解法 1、直流负载线和交流负载线,(1-52),二、交流负载线,其中：,(1-53),iC 和 uCE是全量，与交流量ic和uce有如下关系,所以：,这条直线通过Q点，称为交流负载线。,(1-54),交流负载线的作法,IB,过Q点作一条直线，斜率为：,交流负载线,(1-55),2.1.11 等效电路法 1）静态分析,一、估算法,（1）根据直流通道估算IB,RB称为偏置电阻，IB称为偏置电流。,(1-56),（2）根据直流通道估算UCE、IB,IC,UCE,(1-57),二、图解法,先估算 IB，然后在输出特性曲线上作出直流负载线，与 IB 对应的输出特性曲线与直流负载线的交点就是
14、Q点。,(1-58),例：用估算法计算静态工作点。,已知：EC=12V，RC=4k，RB=300k，=37.5。,解：,请注意电路中IB 和IC 的数量级。,(1-59),2）动态分析,一、三极管的微变等效电路,1.输入回路,当信号很小时，将输入特性在小范围内近似线性。,uBE,对输入的小交流信号而言，三极管相当于电阻rbe。,rbe的量级从几百欧到几千欧。,(1-60),2.输出回路,所以：,(1)输出端相当于一个受ib 控制的电流源。,(2)考虑 uCE对 iC的影响，输出端还要并联一个大电阻rce。,rce的含义,(1-61),rce很大，一般忽略。,3.三极管的微变等效电路,c,b,e
15、,(1-62),二、放大电路的微变等效电路,将交流通道中的三极管用微变等效电路代替:,(1-63),三、电压放大倍数的计算,特点：负载电阻越小，放大倍数越小。,(1-64),四、输入电阻的计算,对于为放大电路提供信号的信号源来说，放大电路是负载，这个负载的大小可以用输入电阻来表示。,电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，因此一般总是希望得到较大的的输入电阻。,(1-65),五、输出电阻的计算,对于负载而言，放大电路相当于信号源，可以将它进行戴维南等效，戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。,计算输出电阻的方法：,(1)所有电源置零，然后计算电阻（对有受控源的电路不适用）。,(2)所有独立电源
16、置零，保留受控源，加压求流法。,(1-66),所以：,用加压求流法求输出电阻：,(1-67),2.1.12 失真分析,在放大电路中，输出信号应该成比例地放大输入信号（即线性放大）；如果两者不成比例，则输出信号不能反映输入信号的情况，放大电路产生非线性失真。,为了得到尽量大的输出信号，要把Q设置在交流负载线的中间部分。如果Q设置不合适，信号进入截止区或饱和区，造成非线性失真。,(1-68),uo,可输出的最大不失真信号,选择静态工作点,(1-69),uo,1.Q点过低，信号进入截止区,放大电路产生截止失真,输出波形,(1-70),2.Q点过高，信号进入饱和区,放大电路产生饱和失真,(1-71),
17、静态工作点的稳定,为了保证放大电路的稳定工作，必须有合适的、稳定的静态工作点。但是，温度的变化严重影响静态工作点。,对于前面的电路（固定偏置电路）而言，静态工作点由UBE、和ICEO 决定，这三个参数随温度而变化，温度对静态工作点的影响主要体现在这一方面。,T,UBE,ICEO,Q,(1-72),一、温度对UBE的影响,50C,(1-73),二、温度对 值及ICEO的影响,总的效果是：,(1-74),小结：,固定偏置电路的Q点是不稳定的。Q点不稳定可能会导致静态工作点靠近饱和区或截止区，从而导致失真。为此，需要改进偏置电路，当温度升高、IC增加时，能够自动减少IB，从而抑制Q点的变化。保持Q点
18、基本稳定。,常采用分压式偏置电路来稳定静态工作点。电路见下页。,(1-75),分压式偏置电路：,一、静态分析,(1-76),(1-77),可以认为与温度无关。,似乎I2越大越好，但是RB1、RB2太小，将增加损耗，降低输入电阻。因此一般取几十k。,(1-78),本电路稳压的过程实际是由于加了RE形成了负反馈过程,(1-79),二、动态分析,+EC,uo,(1-80),问题1：如果去掉CE，放大倍数怎样？,(1-81),去掉 CE 后的交流通路和微变等效电路：,(1-82),问题2：如果电路如下图所示，如何分析？,(1-83),静态分析：,直流通路,(1-84),动态分析：,交流通路,(1-85
19、),交流通路：,微变等效电路：,(1-86),问题：Au 和 Aus 的关系如何？,定义：,(1-87),单元实训2-1 共射极基本放大电路的制作与调试,学习目标：1 了解三极管的基本知识；2 理解扩音器前置放大电路的组成和放大原理；3 会检测三极管的质量、极性和类型；4 能判别三极管的工作状态；5 会制作扩音器前置放大电路；6 能分析扩音器前置共射放大电路静态和动态特性；7 能测量扩音器前置共射放大电路中三极管的各极静态电压；8 能测量扩音器前置共射放大电路交流输入、输出电压波形。工作任务：1 判别三极管的质量、极性、类型和工作状态；2 仿真电路并选取元件 3 制作扩音器前置共射放大电路；4
20、 测量扩音器前置共射极放大电路中三极管的静态电压并分析状态；5 测量扩音器前置共射极放大电路中交流输入、输出电压波形并作比较。学时数：2学时,(1-88),一、电子电路 如图所示单电源供电电路，其中Rb由47K电阻与47K电位器RP相串联构成，RC=1K，RL=1K，C1=10F/50V，C2=10F，V是标识型号为3DG201A（或2N3394）的二极管。,(1-89),二、仪器仪表工具030V 双路直流稳压电源1台，双踪示波器一台，万用表1块，镊子1把。三、测试步骤1、共射放大电路静态工作点的测量（1）按上述制作步骤接好如图所示的电路并复查，通电检测。（2）不接i接入VCC=12V，用万用
21、表测量三极管的静态工作点。（3）测量UBE，并记录：UBE=V（4）调节Rb(Rp),观察UBE有无明显变化，并记录UBE（有/无）明显变化明显变化。IB=VCC-VBE/RB可知IB=（有/无）明显变化。（5）调节RB（RP）观察UCE有无明显变化，并记录：UCE（有/无）明显变化，由IC=VCC-VBE/RB可知，此时IC应（有/无）明显变化。显然，在放大区IC实际上主要受（IB/UCE）控制。此时，三极管的发射结 偏，集电极 偏，工作在 区调节RB（RP），使UCE=6V。,(1-90),（6）从测试中可以看出：在放大区，调节RB（RP）时UBE（有/无）明显变化，IB（有/无）明显变化
22、，而IC=IB必然（有/无）明显变化。因此，UBE=VCC-ICRC也会（有/无）明显变化，即调节RB（RP）（不可以/可以）明显改变放大器的工作点和工作状态。2、共射放大电路动态工作过程的测量与观察 按上述制作步骤接好如图P2M1.12所示的电路并复查，通电检测。不接i接入VCC=12V，用万用表测量三极管的静态值。VB=V，VC V。调节Rb(Rp)使UCE=6V。,(1-91),保持步骤，输入端接入i(f=1KHZ,i=10=mV)，用示波器（AC输入）同时观察i，BE波形，并记录i，BE波形。从实践中可以看出，i与BE波形幅度大小（基本相同/完全相同）。另外，接入i后，由于BE（含有/
23、不含有）直流分量，即BE为（纯交流量/交直流叠加量），因此，BE（BE+i或i）iB=(IB+ib或Ib)ic=iB=(IB+ib)=IB+ib=IC+ic(IB=IC或ib=ic)保持步骤，用示波器Y2轴输入（DC输入/“交替”显示）观察CE波形和幅度大小，并记录CE波形和幅度大小。从实践中可以看出，输出电压的波形与输入电压波形（基本相同/完全相同），输出电压波形比输入电压波形的幅度（变大/变小/基本相同），即（实现了/没有实现）信号的不失真放大。,(1-92),从实践中还可以看出，CE中（含有/不含有）直流分量，即CE为（纯交流量/交直流叠加量），因此，CE=（UCE+ce或ce）。保持步骤，改用示波器Y2轴输入观察o的波形和幅度大小，并记录o的波形和幅度。从实践中可以看出，由于电容C2的隔直流作用，实际的输出电压o中（含有/不含有）直流分流，即o=（UCE+ce或ce）。保持步骤，观察和比较i与o的相位关系，并记录：i与o的相位关系为（同相/反相）。,(1-93),3、放大电路不正常现象的观察按上述制作步骤接好并复查，通电检测。保持实践步骤，用短路线将Rc两端短接，观察o有无输出，并记录。结论：RC=0时，（有/无）交流电压输出。去掉RC两端的短路线，然后将RB支路断开，观察o有无输出，并记录。,
