晶体管及其放大电路分析

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1、模拟电子技术第2章晶体管及其放大电路分析范立南恩莉代红艳李雪飞中国水利水电出版社第2章晶体管及其放大电路分析2.1晶体管的基本概念2.2晶体管放大电路的分析2.3多级放大电路的分析2.4放大电路的频率特性利用不同的掺杂方式在同一块硅片上，制造出能够形成两个PN结的三个掺杂区，就构成了半导体三极管，又称为双极型晶体管（BJT，BipolarJunctionTransistor的缩写）、晶体三极管，通常简称为晶体管。晶体管按照频率可分为：高频管和低频管；按照功率可分为大功率管、中功率管和小功率管；按照材料可分为硅管和锗管；按照构成晶体管

2、的三个掺杂区的不同，可分为NPN型和PNP型。2.1晶体管的基本概念2.1.1晶体管的结构及分类结构示意图和符号分别如图2-1和2-2所示。(a)结构示意图(b)符号图2-1NPN型晶体管的结构示意图及符号(a)结构示意图(b)符号图2-2PNP型晶体管的结构示意图及符号晶体管的几种常见外形如图2-3所示。(a)、(b)小功率管(c)中功率管(d)大功率管图2-3晶体管的常见外形2.1.2晶体管的电流放大作用1．放大的基本概念放大作用是一种能量控制作用，放大的对象是变化量，能够将微小的变化量不失真的放大输出。放大作用是通过放大电路来

3、实现的，放大电路的核心元件是晶体管。晶体管具有放大作用所需具备的内部条件：在制造晶体管时需保证其发射区掺杂浓度高；基区很薄且掺杂浓度低；集电结面积大。晶体管具有放大作用所需具备的外部条件：发射结正偏，集电结反偏。基本共射放大电路如图2-4所示。图2-4基本共射放大电路2．晶体管内部载流子的运动（1）发射区向基区大量注入电子（2）电子在基区复合和进一步扩散（3）集电区大量收集电子图2-5晶体管内部载流子运动示意图2.1.3晶体管的输入输出特性曲线图2-6基本共射放大电路晶体管的输入特性曲线是指当晶体管集-射之间电压一定的情况下，输入回

4、路的基极电流与基-射电压之间的关系曲线，可以表示为：晶体管的输出特性曲线是指当晶体管基极电流一定的情况下，输出回路的集电极电流与集-射电压之间的关系曲线，可以表示为：(a)输入特性曲线(b)输出特性曲线图2-7晶体管的输入输出特性曲线晶体管的输出特性曲线，分为三个工作区：截止区、放大区和饱和区。（1）截止区：晶体管的发射结处于反偏或者零偏，集电结处于反偏时，该晶体管工作在截止区。（2）放大区：晶体管的发射结处于正偏，集电结处于反偏时，该晶体管工作在放大区。（3）饱和区：晶体管的发射结处于正偏，集电结也处于正偏时，该晶体管工作在饱和区

5、；当晶体管的发射结处于正偏，集电结处于零偏时，该晶体管工作在临界饱和状态。【例2-1】测得三只晶体管的直流电位如图2-8(a)、(b)、(c)所示，试判断它们的工作状态。图2-8例2-1图解：图2-8(a)中发射结正偏，集电结也正偏，所以该管工作在饱和状态。图2-8(b)中发射结正偏集电结反偏，所以该管工作在放大状态。图2-8(c)中晶体管发射结反偏，集电结也反偏，所以该管工作在截止状态。2.1.4晶体管的主要参数1．晶体管的主要参数（1）电流放大系数①共射直流电流放大系数②共射交流电流放大系数：③共基直流电流放大系数：④共基交流电

6、流放大系数：（2）反向电流①集-基反向饱和电流是指发射极e开路时，集电结在反向电压作用下，集-基之间由少子漂移运动形成的反向饱和电流。②集-射反向饱和电流是指基极b开路时，集电极和发射极之间的穿透电流。（3）极限参数①集电极最大允许电流②集电极最大耗散功率③极间反向击穿电压：为基极开路时，加在集-射之间的反向击穿电压。：为射极开路时，加在集-基之间的反向击穿电压。：为集电极开路时，加在射-基之间的反向击穿电压。2．温度对晶体管参数的影响（1）温度对反向饱和电流的影响：反向饱和电流随着温度的升高而增大。（2）温度对的影响：随着温度的升

7、高，晶体管的输入特性曲线将左移。（3）温度对共射电流放大系数的影响：共射电流放大系数随温度的升高而增大，在输出特性曲线上表现为各曲线间的间隔增大。温度对晶体管上述三个参数的影响，集中体现在使晶体管的集电极电流的增加上。【例2-2】已知某单管放大电路中，电源电压为25V，现有三只管子、、，它们的分别为0.01、0.1、0.05；分别为50V、50V、20V；分别为15、100、100，试问选择哪只管子比较合适。解：选择管比较合适。2.2晶体管放大电路的分析2.2.1晶体管放大电路的性能指标基本共射放大电路如图2-12所示。图2-12基

8、本共射放大电路共集放大电路如图2-13所示图2-13基本共集放大电路共基放大电路如图2-14所示。图2-14基本共基放大电路晶体管放大电路的主要性能指标有：放大倍数、输入电阻、输出电阻、非线性失真系数和通频带。（1）放大倍数是用于衡量