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三极管及其放大电路


R
转变为
c
vC vi i i iR vC v β i 1 b eb c b cc c 2 o
三极管放大作用
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2.3.3 放大电路静态分析
首先交代各物理量表示方法及其含义:
IB < IB
IC IB
IE 1 IB
IE IC IB
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NPN c 最高
PNP 最低
b


VB=VE+0.7V VB=VE-0.7V
e 最低
最高
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例1:测量三极管三个电极对地电位,试判断三极管的 工作状态。
-
+
正偏 + - 反偏
放大Vc>Vb>Ve
+
-
正偏 - + 反偏
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2.极限参数 (1)集电极最大允许电流ICM 指BJT的参数变化不超过允许值时集电极允
许的最大电流。
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(1)集电极最大允许电流ICM
指BJT的参数变化不超过允许值时集电极允许的最大电流。
(2)集电极最大允许功率损耗PCM
表示集电极上
过流区
允许损耗功率
的最大值。
PCM=iCvCE
Io 输出电流
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放大电路的主要性能指标:【参见教材P17】 性能指标是衡量放大电路品质优劣的标准,同时 由这些指标还要来决定放大电路的适用范围。
输入电阻 这里主要讨论 输出电阻
增益
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2.2.1 增益
实质上就是输出对输入的放大倍数。

A V
Vo Vi
——电压增益
iE = IE +ΔIE , iC = IC +ΔIC ,iB = IB+ΔIB
IC变化了ΔIC ,IB变化了ΔIB
ΔUO=ΔIC RC ΔUO>>ΔUBE
放大的本质——功率(能量)的放大
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电压放大(电流放大)
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2.3.2 共射基本放大电路实际电路
C1 、C2称为隔直电容或 耦合电容,该电路又称为阻容耦合放 大电路。
论的就是该 放大区!=80μA
=60μA
时Je正偏,Jc反偏。 电压大于0.7V左右
=40μA =20μA
(硅管)。
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25℃
vCE /V22
三极管工作情况总结
状态 发射结 集电结
截止 反偏或零偏 反偏
放大 正偏
反偏
饱和 正偏
正偏
三极管处于放大状态时,三个极上的
电流关系:
电位关系:
IC 0
ICBO
IB
N Rc Jc
IC
b Rb
P Je
N VCC
IB
可简化为 VBB e IE
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IE
例:共发射极接法
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将三极管看成一个广义的节点(如下图),有: IC
IE=IC+IB IB
故集电极与基极电流的关系为:
IC
β
IE
IB
共射电流放大倍数
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IC
IE
共基极电流放大系数
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2.2.2
+
V S
-
R

i
Vi I i
输入电阻Ri
Ii
Io
+
+
Rs Vi
放大电路 Ri (放大器)
V o
RL
-
-
Ri
Ri决定了放大电路从信号源吸取信号幅值的大
小,即它决定了放大电路对信号源的要求。
Ri越大,Ii就越小,放大电路从信号源索取的电流越
小。放大电路所得到的输入电压Vi越接近信号源电压Vs。
工程上最常用的是BJT的输入特性和输出特 性曲线。
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以共射放大电路为例:
输入特性:iBf vBEvCE 常数 输出特性: iCf vCEiB常数
iB=IB+ΔiB b +
iC=IC+ΔiC
c +输
+
vCE出 RL ΔvO
输 vBE
e -

-回 路
-
ΔvI


iE=IE+ΔiE
无量纲

A

i
I o Ii
——电流增益
无量纲
功率放大倍数定义为 AP=PO/Pi
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用分贝表示的电压增益和电流增益如下:
电压增益2= 0lgAV dB 电流增益2= 0lgAI dB
由于功率与电压(或电流)的平方成比例, 因此功率增益表示为:
功率增益=10lgAP
【 AP
Po 】 Pi
α与β的关系: 1
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极间反向电流
(1)ICBO:集电极-基极反向饱和电流 O是Open的字头,代表第三个电极E开路。 它相当于单个集电结的反向饱和电流。因此,
它只决定于温度和少子的浓度。
ICBO的值很小
硅管:I CBO为纳安数量级 锗管:I CBO为微安数量级
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2. 输出特性曲线
它是以iB为参变量的一族特性曲线。
iC /mA
=80μA
=60μA=40Leabharlann A=20μA25℃
vCE/V
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BJT共射接法的输出特性曲线
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输出特性曲线可以划分为三个区域: 饱和区——iC受vCE控制的区域,该区域内vCE的
数值较小。此时Je正偏,Jc正偏
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1. 输入特性曲线 分三部分: ① 死区
② 非线性区 iB /μA
vCE =1V 25℃
③ 线性区
vCE =0V
vCE >1V
记住:
①当vCE>1时, 各条特性曲线 基本重合。
②当vCE增大时 特性曲线相应 的右移。
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② ①
vBE /V
BJT共射接法的输入特性曲线
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IE=IC+IB
共基极电流放大系数
IC
IC≈αIE
IB
IB=IE-IC=IE-αIE=(1-α)IE
故集电极与基极电流的关系为:
IE
IC IB
1IEIE
1

共射电流放大倍数
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2.1.3 .BJT的特性曲线
BJT的特性曲线是指各电极电压与电流之间 的关系曲线,它是BJT内部载流子运动的外部 表现。
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2.2.3
短路 +
V S
-
输Ii 出+电阻Ro
Rs
Vi
-
放大电路 (放大器)
VR Oo
+ -
+ Io
V o
-
开路
×
RL
×
Ro
R

o
Vo Io
Vs= 0 RL
Ro的求法:将信号源短路,即 =0,VS但保留Rs;
且负载RL两端开路,即RL=∞时
RO越小,放大电路的带负
载能力越强。
iC /mA
25℃
=80μA =60μA =40μA
=20μA
vCE /V20
饱和区——iC受vCE显著控制的区域,该区域内vCE的数值较 小。此时Je正偏,Jc正偏。
截止区——iC接近零的区域,相当iB=0的曲线的
下方。此时Je反偏,Jc反偏。
iC /mA
=80μA
=60μA
=40μA
=20μA
(2)在基区中 ①电子继续向集电结扩散; ②少数电子与基区空穴相复 合,形成IB电流。
(3)集电区收集大部 分的电子,形成IC 电流。
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c IC ≈ICN
IB
RbbIBE
N
ICN
Jc P Je
N
VBB
e IE
Rc VCC
例:共发射极接法
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将三极管看成一个广义的节点(如下图),有:
c IC
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这里的“放大”是指把微小的、微弱的电信号的幅度不失真的进行放大。
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一般来说,放大电路就是一个双端口网络。
+
V S
Ii
+
+ Io
Rs Vi
(放放大大电器路)Vo
RL
-
-
-
信号源
负载
VS 信号源电压
Rs 信号源内阻
Vi 输入电压
Vo 输出电压
RL 负载电阻
Ii 输入电流
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【分类】
① 按频率分
高频管 低频管
硅管 ③ 按半导
体材料分 锗管
② 按功率分
大功率管 中功率管 小功率管
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④ 按结构 不同分
NPN型 PNP型
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2.1.1 BJT的结构与符号 图形符号
(a) 小功率管 (b) 小功率管 (c) 大功率管 (d) 中功率管
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(1)发射区向基区注入电子,从 而形成发射极电流IE。
(2)在基区中 ①电子继续向集电 结扩散; ②少数电子与基区 空穴相复合,形成 IB电流。
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