第二章晶体管及放大电路基础一、教学要求
知识点
教学要求
学时掌握理解了解
晶体管晶体管的结构√电流分配与放大作用√√
晶体管的工作状态、伏安特性及主要参数√√
放大电路基础放大电路的组成原则及工作原理√
放大电路的主要技术指标√
放大电路
的分析方法
图解法√
静态工作点估算法√
微变等效电路法√
三种基本放大电路比较√
静态工作点的选择与稳定√√多极放大电路
耦合方式及直接耦合电
路的特殊问题
√
分析计算方法√
放大电路的频率响
应
频率响应的基本概念√√
频率响应的分析计算方
法
√√
本章的重点是：
晶体管的伏安特性、主要参数；放大电路的组成原则及工作原理、静态工作点的近似估算法、主要动态指标的微变等效电路分析法、静态工作点的选择与稳定、三种基本放大电路的特点；放大电路频率响应的基本概念及分析计算方法。

本章的难点是：
放大电路频率响应的基本概念及分析方法。

三、教学内容
2.1晶体管
1. 晶体管的结构及类型
晶体管有双极型和单极型两种，通常把双极型晶体管简称为晶体管，而单极型晶体管简称场效应管。

晶体管是半导体器件，它由掺杂类型和浓度不同的三个区（发射区、基区和集电区）形成的两个PN结（发射结和集电结）组成，分别从三个区引出三个电极（发射极e、基极b和集电极c）。

晶体管根据掺杂类型不同，可分为NPN型和PNP型两种；根据使用的半导体材料不同，又可分为硅管和锗管两类。

晶体管内部结构的特点是发射区的掺杂浓度远远高于基区掺杂浓度，并且基区很薄，集电结的面积比发射结面积大。

这是晶体管具有放大能力的内部条件。

2. 电流分配与放大作用
晶体管具有放大能力的外部条件是发射结正向偏置，集电结反向偏置。

在这种偏置条件下，发射区的多数载流子扩散到基区后，只有极少部分在基区被复合，绝大多数会被集电区收集后形成集电极电流。

通过改变发射结两端的电压，可以达到控制集电极电流的目的。

晶体管的电流分配关系如下：
其中电流放大系数和之间的关系是=/(1＋)，=/（1－）；I CBO是集电结反向饱和电流，I CEO是基极开路时集电极和发射极之间的穿透电流，并且I CEO=(1＋)I CBO。

在放大电路中，通过改变U BE，改变I B或I E，由ΔI B或ΔI E产生ΔI C，再通过集电极电阻R C，把电流的控制作用转化为电压的控制作用，产生ΔU O=ΔI C R C。

实质上，这种控制作用就是放大作用。

3. 晶体管的工作状态
当给晶体管的两个PN结分别施加不同的直流偏置时，晶体管会有放大、饱和和截止三种不同的工作状态。

这几种工作状态的偏置条件及其特点如表2.1所列。

表2.1 晶体管的三种工作状态
工作状态直流偏置条件各电极之间的电位关系特点
NPN PNP
放大发射结正偏，集电结反偏U C>U B>U E U C<U B<U E I C=βI B
饱和发射结正偏，集电结正偏 U B >U E，U B >U C U B <U E，U B <U C U CE=U CES
截止发射结反偏，集电结反偏 U B <U E，U B <U C U B >U E，U B >U C I C=0
4.
（1）共射极输入特性（以NPN管为例）
输入特性表达式为：。

当U CE=0时，输入特性相当于两个并联二极管的正向特性。

当U CE>0时，输入特性右移，U CE≥1V后输入特性基本重合。

因为发射结正偏，晶体管的输入特性类似于二极管的正向伏安特性。

（2）共射极输出特性（以NPN管为例）
共射极输出特性表达式为：。

晶体管输出特性曲线的三个区域对应于晶体管的三个工作状态（饱和、放大和截止）。

a）饱和区：此时U CE很小，集电区收集载流子的能力很弱。

I C主要取决于U CE，而与I B 关系不大。

b）放大区：位于特性曲线近似水平的部分。

此时，I C主要取决于I B，而与U CE几乎无关。

c）截止区：位于I B=－I CBO的输出特性曲线与横轴之间的区域。

此时，I C几乎为零。

（3）主要参数
a）直流参数：共基极直流电流放大系数，共射极直流电流放大系数；集电极—基极间反向饱和电流I CBO，集电极—发射极间穿透电流I CEO。

b）交流参数：共基极交流电流放大系数，共射极交流电流放大系数，其中，
；共基极截止频率，共射极截止频率，特征频率，其中。

c）极限参数：集电极最大允许功率耗散P CM，集电极最大允许电流I CM ；反向击穿电压：U（BR）CEO，U（BR）EBO，U（BR）CBO。

（4）温度对参数的影响
温度每增加1℃，U BE将减小(2~2.5)mV；温度每增加10℃左右，I CBO增加一倍；温度每增加1℃，β增大（0.5～1）%。

2.2 放大电路的组成及工作原理
1. 放大电路的组成原则
放大电路的作用是把微弱的电信号不失真地放大到负载所需要的数值。

即要求放大电路既要有一定的放大能力，又要不产生失真。

因此，首先要给电路中的晶体管（非线性器件）施加合适的直流偏置，使其工作在放大状态（线性状态），其次要保证信号源、放大器和负载之间的信号传递通道畅通。

(1) 直流偏置原则：晶体管的发射结正偏，集电结反偏。

(2) 对耦合电路的要求：第一，信号源和负载接入放大电路时，不能影响晶体管的直流偏置；第二，在交流信号的频率范围内，耦合电路应能使信号无阻地传输。

固定偏置的共射极放大电路如图2.1所示。

图中电容器C1、C2起耦合作用，只要电容器的容量足够大，在信号频率范围内的容抗足够小，就可以保证信号无阻地传输；同时电容器又有“隔直”作用，信号源和负载不会影响放大器的直流偏置。

这种耦合方式称为阻容耦合。