晶体三极管及基本放大电路基础知识

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1、第二章晶体三极管及基本放大电路知识目标□了解三极管的结构，掌握三极管的电流分配关系及放大原理。□掌握三极管的输入和输出特性，理解其含义，了解主要参数的定义。□掌握单级低频放大电路的组成和工作原理。□熟悉用估算法分析放大电路的基本方法，了解图解法分析放大电路的要领。□熟悉常用稳定静态工作点的偏置放大电路，理解稳定静态工作点的基本原理。技能目标□会查阅半导体器件手册，能按要求选用三极管。会用万用表判别三极管的引脚，并检测质量好坏。□掌握基本放大电路静态工作点的调试方法，会用示波器观察信号波形。熟悉截止、饱和失真的波形，掌握消除失真的方法。□会用万用表测量三极管的静态工作点，并由此判断

2、工作状态。□会用毫伏表测量输入、输出信号有效值，并由此计算电压放大倍数。□掌握焊接、调试两级阻容耦合放大器的基本技能。36第二章晶体三极管及基本放大电路晶体三极管是具有放大作用的半导体器件,由三极管组成的放大电路广泛应用于各种电子设备中,例如收音机、电视机、扩音机、测量仪器及自动控制装置等。本章介绍三极管应用的必备知识及由它构成的基本放大电路的工作原理和一般分析方法。第一节晶体三极管晶体三极管是电子电路中的重要元件,本节将讨论晶体三极管的结构、工作原理、主要参数及检测方法。一、结构与分类1外形三极管有三个引脚,图21所示为常见的三极管封装外形。功率大小不同的三极管体积和封装形式

3、也不同,近年来生产的小、中功率管多采用硅酮塑料封装;大功率三极管采用金属封装,通常做成扁平形状并有螺钉安装孔,有的大功率管制成螺栓形状,这样能使三极管的外壳和散热器连成一体,便于散热。图21几种晶体三极管的外形和封装(a)硅酮塑料封装(b)金属封装小功率管(c)金属封装大功率管2结构三极管的核心是两个互相联系的PN结,按两个PN结的组合方式不同,可分为NPN型和PNP型两类,它们的结构及电路图形符号如图22所示,文字符号为“V”。三极管内部结构分为发射区、基区和集电区,引出电极分别为发射极e、基极b和集电极c。发射区与基区之间的PN结称为发射结,集电区与基区之间的PN结称为集电

4、结。为了收集发射区发射过来的载流子及便于散热,要求集电结面积较大,因此使用时集电极与发射极不能互换。3分类三极管的种类很多,通常按以下方法进行分类:(1)依据管芯所用半导体材料不同,分为硅管和锗管。硅管受温度影响较小,工作稳定,因此在自动控制设备中常用硅管。(2)按三极管内部基本结构不同,分为NPN型和PNP型两类。目前我国制造的硅管多为NPN型(也有少量PNP型),锗管多为PNP型。第一节晶体三极管37图22三极管结构和电路图形符号(a)PNP型(b)NPN型(3)按工作频率不同,可分为高频管(工作频率不低于3MHz)和低频管(工作频率在3MHz以下)。(4)依据功率不同,分

5、为小功率管(耗散功率小于1W)和大功率管(耗散功率不低于1W)。(5)按用途不同,分为普通放大三极管和开关三极管等。二、三极管的电流放大作用1三极管的工作电压要使三极管能够正常放大信号,必须给管子的发射结加正向电压,集电结加反向电压。由于三极管有NPN和PNP型两类,这两类三极管极性不同,所以工作时外加的电源电压极性也不同。NPN型三极管工作时电源接线如图23所示,电源VCC通过偏置电阻Rb为发射结提供正向偏压。Rc为负载电阻,为管子的集电极提供电压。要求Rc阻值小于Rb阻值,因此集电极电压高于基极电压,即集电结处于反向偏置。图23NPN管工作时的供电(a)供电示意图(b)供电

6、电路(c)实物接线图对于PNP管,同样要求发射结加正向偏压,集电结加反向偏压,但因它的半导体导电极性不同,所以PNP管接电源时极性与NPN管相反,如图24所示。38第二章晶体三极管及基本放大电路图24PNP管工作时的供电(a)供电示意图(b)供电电路(b)实物接线图2三极管的电流放大作用为了观察三极管各个电极电流的情况及它们之间的关系,下面先做个实验。实验演示实验电路如图25(a)所示,调节电位器RP可改变基三极管的特性极电流IB,用电流表可测得相应的IC和IE的数值,将实测电流填入表21中。图25三极管演示实验(a)电路原理图(b)实物接线图表21三极管各极电流IBIB1=0

7、mAIB2=002mAIB3=004mAIB4=006mAICIC1=mAIC2=mAIC3=mAIC4=mAIEIE1=mAIE2=mAIE3=mAIE4=mA从实验数据可以得出以下两个重要的结论:(1)三极管各极电流分配关系满足IE=IC+IB(21)第一节晶体三极管39即发射极电流等于集电极电流与基极电流之和。由于基极电流IB很小,因而IC≈IE(22)(2)三极管具有电流放大作用在图25所示电路中,基极与发射极是信号输入端,集电极与发射极是信号输出端,因此发射极是输