1、4.4 雙極性晶體管雙極性晶體管大功率達(dá)林頓晶體管大功率達(dá)林頓晶體管 雙極型晶體管是由三層雜質(zhì)半導(dǎo)體構(gòu)成的器件。它有雙極型晶體管是由三層雜質(zhì)半導(dǎo)體構(gòu)成的器件。它有三個(gè)電極，所以又稱(chēng)為半導(dǎo)體三極管、晶體三極管等，以三個(gè)電極，所以又稱(chēng)為半導(dǎo)體三極管、晶體三極管等，以后我們統(tǒng)稱(chēng)為晶體管。常見(jiàn)的晶體管其外形如圖示。后我們統(tǒng)稱(chēng)為晶體管。常見(jiàn)的晶體管其外形如圖示。晶體管的結(jié)構(gòu)及電路符號(hào)晶體管的結(jié)構(gòu)及電路符號(hào) 為了得到性能優(yōu)良的晶體管，必須保證管內(nèi)結(jié)構(gòu)：為了得到性能優(yōu)良的晶體管，必須保證管內(nèi)結(jié)構(gòu)： . .發(fā)射區(qū)相對(duì)基區(qū)要重?fù)诫s；發(fā)射區(qū)相對(duì)基區(qū)要重?fù)诫s； . .基區(qū)要很窄（基區(qū)要很窄（2 2微米以下）；微米以

2、下）； . .集電結(jié)面積要大于發(fā)射結(jié)面積。集電結(jié)面積要大于發(fā)射結(jié)面積。例如：例如：3DG6 3DG6 即為硅即為硅NPNNPN型高頻小功率管。型高頻小功率管。 3AX18 3AX18即為鍺即為鍺PNPPNP型低頻小功率管。型低頻小功率管。晶體管類(lèi)型晶體管類(lèi)型 4.4.1晶體管的工作原理晶體管的工作原理 當(dāng)晶體管處在當(dāng)晶體管處在發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏的放大狀態(tài)下，的放大狀態(tài)下，管內(nèi)載流子的運(yùn)動(dòng)情況可用下圖說(shuō)明。管內(nèi)載流子的運(yùn)動(dòng)情況可用下圖說(shuō)明。cICeIENPNIBRCUCCUBBRB15Vb .發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子.電子在基區(qū)中邊擴(kuò)散邊復(fù)合電子在基區(qū)中

3、邊擴(kuò)散邊復(fù)合. 電子電子被集電區(qū)收集被集電區(qū)收集 IENIEP 根據(jù)電荷守衡有根據(jù)電荷守衡有 ICN+IBN=IENICN IEP IEN ， 發(fā)射極電流發(fā)射極電流IEIEN。 形成基區(qū)復(fù)合電流形成基區(qū)復(fù)合電流I IBN , ,為基極電流為基極電流I IB的主要部分的主要部分 形成集電區(qū)收集電流形成集電區(qū)收集電流ICN , , 為集電極電流為集電極電流I IC的主要部分。的主要部分。 一一. .放大狀態(tài)下晶體管中載流子的傳輸過(guò)程放大狀態(tài)下晶體管中載流子的傳輸過(guò)程 通過(guò)對(duì)管內(nèi)通過(guò)對(duì)管內(nèi)載流子傳輸載流子傳輸?shù)挠懻摽梢钥闯觯挠懻摽梢钥闯觯诰w管在晶體管中，窄的基區(qū)將發(fā)射結(jié)和集中，窄的基區(qū)將發(fā)射結(jié)

4、和集電結(jié)緊密地聯(lián)系在一起。從電結(jié)緊密地聯(lián)系在一起。從而把正偏下發(fā)射結(jié)的正向電而把正偏下發(fā)射結(jié)的正向電流幾呼全部地傳輸?shù)椒雌牧鲙缀羧康貍鬏數(shù)椒雌募娊Y(jié)回路中去。集電結(jié)回路中去。這是晶體這是晶體管能實(shí)現(xiàn)放大功能的關(guān)鍵所管能實(shí)現(xiàn)放大功能的關(guān)鍵所在。在。cICeIENPNIBRCUCCUBBRB15VbIBNIEPIENICN. 集電集電結(jié)少子漂移結(jié)少子漂移集電集電結(jié)反偏，兩邊少子飄移形成反向飽和電流結(jié)反偏，兩邊少子飄移形成反向飽和電流ICBO。ICBO 二二. 電流分配關(guān)系電流分配關(guān)系由以上分析可知，晶體管三個(gè)電極上的電流與內(nèi)部載由以上分析可知，晶體管三個(gè)電極上的電流與內(nèi)部載流子傳輸形成的電流

5、之間有如下關(guān)系：流子傳輸形成的電流之間有如下關(guān)系：EENBNCNBBNCBOBNCCNCBOCNIIIIIIIIIIII 可見(jiàn)，在放大狀態(tài)下，晶體可見(jiàn)，在放大狀態(tài)下，晶體管三個(gè)電極上的電流不是孤立的，管三個(gè)電極上的電流不是孤立的，它們能夠反映非平衡少子在基區(qū)它們能夠反映非平衡少子在基區(qū)擴(kuò)散與復(fù)合的比例關(guān)系。這一比擴(kuò)散與復(fù)合的比例關(guān)系。這一比例關(guān)系主要由基區(qū)寬度、摻雜濃例關(guān)系主要由基區(qū)寬度、摻雜濃度等因素決定，管子做好后就基度等因素決定，管子做好后就基本確定了。本確定了。cICeIENPNIBRCUCCUBBRB15VbIBNIENICNICBOCBOBCBOCBNCNIIIIII(1)(1)C

6、BCBOBCEOECBBCEOBECIIIIIIIIIIIII 1.1.為了反映擴(kuò)散到集電區(qū)的電流為了反映擴(kuò)散到集電區(qū)的電流ICN與基區(qū)復(fù)合電流與基區(qū)復(fù)合電流IBN之間的比例關(guān)系，定義之間的比例關(guān)系，定義共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)共發(fā)射極直流電流放大系數(shù) 為為 BBNCBOCCNCBOIIIIII其含義是：基區(qū)每復(fù)合一個(gè)電子，則有其含義是：基區(qū)每復(fù)合一個(gè)電子，則有 個(gè)電子擴(kuò)散到集個(gè)電子擴(kuò)散到集電區(qū)去。電區(qū)去。 值一般在值一般在20200之間。之間。 確定了確定了 值之后，可得值之后，可得 式中式中CBOCEOII)1 (稱(chēng)為穿透電流稱(chēng)為穿透電流cICeIENPNIBRCUCCUBBRB15VbI

7、BNIENICNICBO這是今后電路分析中常用的關(guān)系式。這是今后電路分析中常用的關(guān)系式。 由于由于ICBO極小，在忽略其影響時(shí)，晶體管三個(gè)電極極小，在忽略其影響時(shí)，晶體管三個(gè)電極上的電流近似有：上的電流近似有：(1)CBCBEBIIIIIIcICeIENPNIBRCUCCUBBRB15VbCNCCBOCENEEIIIIIIIBCEECBOEBECBOECIIIIIIIIIII)1 ()1 (根據(jù)上式，不難求得根據(jù)上式，不難求得 2.為了反映擴(kuò)散到集電區(qū)的電流為了反映擴(kuò)散到集電區(qū)的電流ICN與射極注入電流與射極注入電流IEN的比例關(guān)系，定義共基極直流電流放大系數(shù)的比例關(guān)系，定義共基極直流電流放大

8、系數(shù) 為為顯然，顯然， 1 0），），c 結(jié)反偏（結(jié)反偏（uCEuBE）。）。uCE/V5101501234IB40 A30 A20 A10 A0 ABICBOiC/m AI放放大大區(qū)區(qū)uCE = uBE 為此，定義共發(fā)為此，定義共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)：射極交流電流放大系數(shù)： . uCE變化對(duì)變化對(duì)IC的影響很小。在特性曲線上表現(xiàn)為的影響很小。在特性曲線上表現(xiàn)為iB一定而一定而uCE增大時(shí)，曲線僅略有上翹（增大時(shí)，曲線僅略有上翹（iC略有增大）。略有增大）。 由于基調(diào)效應(yīng)很微弱，由于基調(diào)效應(yīng)很微弱，uCE在很大范圍內(nèi)變化時(shí)在很大范圍內(nèi)變化時(shí)IC基本不基本不變。因此，變。因此，當(dāng)當(dāng)IB一定時(shí)，

9、一定時(shí)， 集電極電流具有恒流特性。集電極電流具有恒流特性。 原因：原因： 基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)（基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)（EarlyEarly效應(yīng)）效應(yīng)） 或簡(jiǎn)稱(chēng)基調(diào)效應(yīng)或簡(jiǎn)稱(chēng)基調(diào)效應(yīng)UCE臨界飽和線臨界飽和線iC不受不受iB控制，表現(xiàn)為不同控制，表現(xiàn)為不同iB的曲線在飽和區(qū)匯集。的曲線在飽和區(qū)匯集。 uCE/V2401234IB40 A30 A20 A10 A0 A放大區(qū)iC/m A 2. 飽和區(qū)飽和區(qū) 管子管子飽和時(shí)，飽和時(shí)，c、e間的電壓稱(chēng)為飽和壓降，記作間的電壓稱(chēng)為飽和壓降，記作UCE(sat)。其值很小，深飽和時(shí)約為其值很小，深飽和時(shí)約為0.30.5V。uCEuBE飽飽和和區(qū)區(qū) 條件：條件： e

10、結(jié)正偏，結(jié)正偏，c結(jié)正偏（結(jié)正偏（uCE1輸入特性曲線有如下特點(diǎn)：輸入特性曲線有如下特點(diǎn)： (1). uCE增大時(shí)曲線基本重合。增大時(shí)曲線基本重合。 UBE(on) 0.6V，硅管，硅管， UBE(on) 0.1V，鍺管鍺管 (3). 當(dāng)當(dāng)uCE =0時(shí)，晶體管相當(dāng)于兩個(gè)并聯(lián)的二極管，時(shí)，晶體管相當(dāng)于兩個(gè)并聯(lián)的二極管，所以所以b,e間加正向電壓時(shí)，間加正向電壓時(shí)，iB很大。對(duì)應(yīng)的曲線明顯左移。很大。對(duì)應(yīng)的曲線明顯左移。iB/AuBE/V060900.50.70.930UCE1 (4)當(dāng)當(dāng)uCE在在01V之間時(shí)，之間時(shí)，隨著隨著uCE的增加，曲線右移。的增加，曲線右移。特別在特別在0 uCE U

11、CE(sat)的范圍的范圍內(nèi)，即工作在飽和區(qū)時(shí)，移動(dòng)內(nèi)，即工作在飽和區(qū)時(shí)，移動(dòng)量會(huì)更大些。量會(huì)更大些。UCE0 (5)當(dāng)當(dāng)uBE 0綜上所述，綜上所述，晶體管是一種非線性導(dǎo)電器件，有三個(gè)工晶體管是一種非線性導(dǎo)電器件，有三個(gè)工作區(qū)，對(duì)應(yīng)三種不同的工作狀態(tài)：作區(qū)，對(duì)應(yīng)三種不同的工作狀態(tài)： . .放大放大狀態(tài)狀態(tài)（iB0，uCEuBE，即，即e結(jié)正偏，結(jié)正偏，c 結(jié)反偏）結(jié)反偏） 特點(diǎn)：特點(diǎn)：.iC受受iB控制，即控制，即IC= IB或或IC= IB . IB一定時(shí)，一定時(shí)，iC具有恒流特性。具有恒流特性。 . .飽和狀態(tài)飽和狀態(tài)（ iB0，uCE uBE，即，即e結(jié)結(jié)、c結(jié)均正偏）結(jié)均正偏） 特點(diǎn)

12、：特點(diǎn)：. iC不受不受iB控制，即控制，即 .三個(gè)電極間的電壓很小，相當(dāng)短路，各極電三個(gè)電極間的電壓很小，相當(dāng)短路，各極電 流主要由外電流主要由外電 路決定。路決定。 . .截止?fàn)顟B(tài)截止?fàn)顟B(tài)（ iB0，uCEuBE，即，即e結(jié)結(jié)、c 結(jié)均反偏）結(jié)均反偏） 特點(diǎn)：特點(diǎn)：. iCiBiE0 。 . 三個(gè)電極間相當(dāng)開(kāi)路，各極電位主要由外電三個(gè)電極間相當(dāng)開(kāi)路，各極電位主要由外電 路決定。路決定。 IC IB 或或IC IB 晶體管的晶體管的三種工作狀態(tài)，在實(shí)際中各有應(yīng)用：三種工作狀態(tài)，在實(shí)際中各有應(yīng)用： 需要指出，使需要指出，使e結(jié)反偏而結(jié)反偏而c 結(jié)正偏時(shí)，這種狀態(tài)通常稱(chēng)結(jié)正偏時(shí)，這種狀態(tài)通常稱(chēng)為

13、反向放大（或倒置）狀態(tài)，在模擬電路中這種工作方式為反向放大（或倒置）狀態(tài)，在模擬電路中這種工作方式很少采用很少采用。當(dāng)管子飽和時(shí)，相當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合；當(dāng)管子飽和時(shí)，相當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合；當(dāng)管子截止時(shí)，相當(dāng)開(kāi)關(guān)打開(kāi)。當(dāng)管子截止時(shí)，相當(dāng)開(kāi)關(guān)打開(kāi)。 在構(gòu)成放大器時(shí)，晶體管應(yīng)工作在放大狀態(tài)；在構(gòu)成放大器時(shí)，晶體管應(yīng)工作在放大狀態(tài)； 用作電子開(kāi)關(guān)時(shí)，則要求工作在用作電子開(kāi)關(guān)時(shí)，則要求工作在飽和飽和、截止?fàn)顟B(tài)截止?fàn)顟B(tài)。 即即c極端和極端和e極端之間等效為一受極端之間等效為一受b極控制的極控制的 開(kāi)關(guān)，如圖所示。開(kāi)關(guān)，如圖所示。 晶體管的主要參數(shù)晶體管的主要參數(shù) 一、電流放大系數(shù)一、電流放大系數(shù) 1 1. .共射極直流電

14、流放大系數(shù)共射極直流電流放大系數(shù) 和交流電流放大系數(shù)和交流電流放大系數(shù) 2 2. .共基極直流電流放大系數(shù)共基極直流電流放大系數(shù) 和交流電流放大系數(shù)和交流電流放大系數(shù) CNCCBOCBNBCBOBIIIIIIIICECuBII常數(shù)BCuEII常數(shù)CNCCBOCENEEIIIIIII所以在以后的計(jì)算中，不再加以區(qū)分。所以在以后的計(jì)算中，不再加以區(qū)分。 注意：注意： 、和和 都是放大區(qū)參數(shù)。其數(shù)值可以從都是放大區(qū)參數(shù)。其數(shù)值可以從 輸出特性曲線上求出。輸出特性曲線上求出。 、 應(yīng)當(dāng)指出，應(yīng)當(dāng)指出，值與測(cè)量條件有關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，在值與測(cè)量條件有關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，在iC很很大或很小時(shí)，大或很小時(shí)，值較小。只

15、有在值較小。只有在iC不大不小的中間值范圍不大不小的中間值范圍內(nèi)，內(nèi)，值才比較大，且基本不隨值才比較大，且基本不隨iC而變化。因此，在查手而變化。因此，在查手冊(cè)時(shí)應(yīng)注意冊(cè)時(shí)應(yīng)注意值的測(cè)試條件。尤其是大功率管更應(yīng)強(qiáng)調(diào)這值的測(cè)試條件。尤其是大功率管更應(yīng)強(qiáng)調(diào)這一點(diǎn)。一點(diǎn)。 二、極間反向電流二、極間反向電流 1. ICBO ICBO指發(fā)射極開(kāi)路時(shí)，集電極指發(fā)射極開(kāi)路時(shí)，集電極-基極間的反向電基極間的反向電 流，稱(chēng)為集電極反向飽和電流。流，稱(chēng)為集電極反向飽和電流。 2. ICEO ICEO指基極開(kāi)路時(shí)，集電極指基極開(kāi)路時(shí)，集電極-發(fā)射極間的反向電發(fā)射極間的反向電 流，稱(chēng)為集電極穿透電流。流，稱(chēng)為集電極穿

16、透電流。 3. IEBO IEBO指集電極開(kāi)路時(shí)，發(fā)射極指集電極開(kāi)路時(shí)，發(fā)射極-基極間的反向電流。基極間的反向電流。 ICBO 三、結(jié)電容三、結(jié)電容 結(jié)電容包括發(fā)射結(jié)電容結(jié)電容包括發(fā)射結(jié)電容Ce(或或Cbe)和集電結(jié)電容和集電結(jié)電容Cc(或或Cbc)。結(jié)電容影響晶體管的頻率特性。結(jié)電容影響晶體管的頻率特性。 四、晶體管的極限參數(shù)四、晶體管的極限參數(shù) 1 1. . 擊穿電壓擊穿電壓 U(BR)CBO指指e極開(kāi)路時(shí)，極開(kāi)路時(shí)，c-b極間的反向擊穿電壓。極間的反向擊穿電壓。 U(BR)CEO指指b極開(kāi)路時(shí)，極開(kāi)路時(shí)，c-e極間的反向擊穿電壓極間的反向擊穿電壓。 U(BR)CEOICM時(shí)，雖然管子不致

17、于損壞，但時(shí)，雖然管子不致于損壞，但值已經(jīng)明顯減小。因值已經(jīng)明顯減小。因此，晶體管線性運(yùn)用時(shí)，此，晶體管線性運(yùn)用時(shí)， iC不應(yīng)超過(guò)不應(yīng)超過(guò)ICM 。 3. 集電極最大允許耗散功率集電極最大允許耗散功率PCM PCM與管芯的大小、材料、散熱條件及環(huán)境溫度等因與管芯的大小、材料、散熱條件及環(huán)境溫度等因素有關(guān)。素有關(guān)。PCM在輸出特性上為一條在輸出特性上為一條IC與與UCE乘積為定值乘積為定值PCM的雙曲線，稱(chēng)為的雙曲線，稱(chēng)為PCM功耗線，如下圖所示。功耗線，如下圖所示。 晶體管工作在放大狀態(tài)時(shí)，晶體管工作在放大狀態(tài)時(shí)，在在c c結(jié)結(jié)上要消耗一定的功率，從而導(dǎo)致上要消耗一定的功率，從而導(dǎo)致c c結(jié)發(fā)

18、結(jié)發(fā)熱，結(jié)溫升高。當(dāng)結(jié)溫過(guò)高時(shí)，管子熱，結(jié)溫升高。當(dāng)結(jié)溫過(guò)高時(shí)，管子的性能下降，甚至?xí)龎墓茏樱虼说男阅芟陆担踔習(xí)龎墓茏樱虼擞幸粋€(gè)功耗限額。有一個(gè)功耗限額。PC =ICUCEuCEiC0工工 作作 區(qū)區(qū)安安 全全I(xiàn)CMPCMU(BR)CEO擊穿電壓擊穿電壓U(BR)CEO PCM =ICUCE 為了確保管子有效安全工作，使用時(shí)不應(yīng)超為了確保管子有效安全工作，使用時(shí)不應(yīng)超出這一工作區(qū)。出這一工作區(qū)。最大電流最大電流ICM 五五. 溫度對(duì)晶體管參數(shù)的影響溫度對(duì)晶體管參數(shù)的影響 溫度對(duì)晶體管的溫度對(duì)晶體管的uBE、ICBO和和有不容忽視的影響。其有不容忽視的影響。其中，中，uBE 、ICBO

19、隨溫度變化的規(guī)律與隨溫度變化的規(guī)律與PN結(jié)相同，即結(jié)相同，即 溫度每升高溫度每升高1， uBE減小（減小（2 2.5）mV； 溫度每升高溫度每升高10， ICBO增大一倍。增大一倍。 溫度對(duì)溫度對(duì)uBE、ICBO和和的影響，其結(jié)果反映在輸出特性的影響，其結(jié)果反映在輸出特性曲線上，表現(xiàn)為溫度升高曲線上移且間隔增大。曲線上，表現(xiàn)為溫度升高曲線上移且間隔增大。 溫度對(duì)溫度對(duì)的影響表現(xiàn)為，的影響表現(xiàn)為，隨溫度的升高而增大，變化隨溫度的升高而增大，變化規(guī)律是：溫度每升高規(guī)律是：溫度每升高1，值增大值增大0.5%1%(即即/T(0.51)%/)。 一一. 工作狀態(tài)判別：工作狀態(tài)判別：放大狀態(tài)放大狀態(tài)飽和狀

20、態(tài)飽和狀態(tài)截止?fàn)顟B(tài)截止?fàn)顟B(tài)放大狀態(tài)放大狀態(tài) 舉例舉例 判別圖示中晶體管的工作狀態(tài)判別圖示中晶體管的工作狀態(tài) 二二. . 晶體管工作在晶體管工作在放大狀態(tài)下放大狀態(tài)下管型管型、電極的、電極的判別判別 1. 1.根據(jù)放大管的電極電流判別根據(jù)放大管的電極電流判別 規(guī)律：規(guī)律：電流從電流從e極流出，從極流出，從b、c極流入，則為極流入，則為NPN管；管； 電流從電流從e極流入，從極流入，從b、c極流出，則為極流出，則為PNP管；管； 舉例舉例 判別圖示中晶體管的管型判別圖示中晶體管的管型、電極并確定電極并確定值。值。eee b b b c c cPNP型型NPN型型NPN型型=4.9/0.1=49=1

21、.98/0.02=99=3/0.05=60 2. .根據(jù)放大管的電極電位判別根據(jù)放大管的電極電位判別 規(guī)律：規(guī)律：e 結(jié)電壓為結(jié)電壓為0.7V時(shí)為硅管，時(shí)為硅管，0.3V時(shí)為鍺管；時(shí)為鍺管； c 極電位最高極電位最高、e 極電位最低，則為極電位最低，則為NPN管；管； c 極電位最低極電位最低、e 極電位最高，則為極電位最高，則為PNP管；管；eeeebbbb c c c c 硅硅 PNP硅硅 NPN鍺鍺 NPN鍺鍺 PNP 舉例舉例 判別圖示中晶體管的管材判別圖示中晶體管的管材、管型和電極。管型和電極。 4.4.3晶體管工作狀態(tài)分析晶體管工作狀態(tài)分析 由晶體管的伏安特性曲線可知，晶體管是一種

22、復(fù)由晶體管的伏安特性曲線可知，晶體管是一種復(fù)雜的非線性器件。在直流工作時(shí)，其非線性主要表現(xiàn)雜的非線性器件。在直流工作時(shí)，其非線性主要表現(xiàn)為三種截然不同的工作狀態(tài)，即放大、截止和飽和。為三種截然不同的工作狀態(tài)，即放大、截止和飽和。 在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)實(shí)現(xiàn)的功能不同，可通過(guò)外電在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)實(shí)現(xiàn)的功能不同，可通過(guò)外電路將晶體管偏置在某一規(guī)定的狀態(tài)。路將晶體管偏置在某一規(guī)定的狀態(tài)。 因此，在晶體管應(yīng)用電路的分析中，一個(gè)首要問(wèn)題，因此，在晶體管應(yīng)用電路的分析中，一個(gè)首要問(wèn)題，便是晶體管工作狀態(tài)分析以及直流電路計(jì)算。便是晶體管工作狀態(tài)分析以及直流電路計(jì)算。 iBuBEIBQUBE QQICUCEQ

23、由外電路偏置的晶體管，其各極直流電流和極間電由外電路偏置的晶體管，其各極直流電流和極間電壓將對(duì)應(yīng)于伏安特性曲線上一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)，這個(gè)點(diǎn)我壓將對(duì)應(yīng)于伏安特性曲線上一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)，這個(gè)點(diǎn)我們稱(chēng)為直流們稱(chēng)為直流( (或靜態(tài)或靜態(tài)) )工作點(diǎn)，簡(jiǎn)稱(chēng)工作點(diǎn)，簡(jiǎn)稱(chēng)Q點(diǎn)。點(diǎn)。 一一. 晶體管的直流模型晶體管的直流模型IBUBEICQUCE QQQQQQ 因此，對(duì)晶體管各極直流電流和極間電壓的計(jì)算通因此，對(duì)晶體管各極直流電流和極間電壓的計(jì)算通常又稱(chēng)為工作點(diǎn)的計(jì)算。常又稱(chēng)為工作點(diǎn)的計(jì)算。 CE0iCuBBBBBEUR IU()|BBQCCEIIIf U()|CECEQBBEUUIf UCECCCCUUI RiBuB

24、E0UBE(on)UCE(sat)IB=00.7V(硅管硅管) 0.3V(鍺管鍺管)UBE(on) =0.5V(硅管硅管) 0.1V(鍺管鍺管)UCE(sat) =飽和狀態(tài)飽和狀態(tài)UBE=UBE（on）UCE=UCE(sat)放大狀態(tài)放大狀態(tài)UBE=UBE(on)IC= IB 截止?fàn)顟B(tài)截止?fàn)顟B(tài)IB=0，IC=0 晶體管的三種工作狀態(tài)，可以分別用上述三個(gè)簡(jiǎn)單電路晶體管的三種工作狀態(tài)，可以分別用上述三個(gè)簡(jiǎn)單電路模型等效，從而簡(jiǎn)化晶體管直流電路的計(jì)算。舉例如下：模型等效，從而簡(jiǎn)化晶體管直流電路的計(jì)算。舉例如下：模型模型模型模型 例例1 晶體管電路如下圖所示。若已知晶體管工作在放大晶體管電路如下圖所示

25、。若已知晶體管工作在放大狀態(tài)，狀態(tài)，=100，試計(jì)算晶體管的試計(jì)算晶體管的IBQ、ICQ和和UCEQ。 解：解：放大狀態(tài)下的直流等效電路：放大狀態(tài)下的直流等效電路：()60.70.02270BBBE onBQBUUImR()BBBQBBE onUIRU122 36CEQCCCQCUUIRV1000.022CQBQIIm二二. 晶體管工作狀態(tài)分析晶體管工作狀態(tài)分析晶體管是否截止的判別方法晶體管是否截止的判別方法:RBUBBUEERERCUCC 可見(jiàn)，晶體管是否截止，是根據(jù)外電路所確定的各可見(jiàn)，晶體管是否截止，是根據(jù)外電路所確定的各極電位，通過(guò)判斷而不是計(jì)算得出的。極電位，通過(guò)判斷而不是計(jì)算得出的

26、。 將晶體管接入直流電路，在通常情況下，圍繞晶體管將晶體管接入直流電路，在通常情況下，圍繞晶體管可將電路化為圖示的一般形式。可將電路化為圖示的一般形式。由圖可知，若由圖可知，若 UBBUEE+UBE(on)且且UBB UEE+UBE(on)，則晶體管導(dǎo)通。是放大還飽和導(dǎo)通？則晶體管導(dǎo)通。是放大還飽和導(dǎo)通？ 借助上式的結(jié)果，現(xiàn)在可對(duì)電借助上式的結(jié)果，現(xiàn)在可對(duì)電路中的晶體管是處于放大還是飽和路中的晶體管是處于放大還是飽和作出判別。作出判別。 ()(1)()BBEEBE OnBQBECQBQEQCEQCCEECQCEUUUIRRIIIUUUIRR？ 放大還是飽和的判別放大還是飽和的判別UBB - U

27、EE - UBE(on) =IBQRB+(1+)IBQRERBUBBRCUCCUEEREUBE(on) IBRBUBBUEERERCUCC 現(xiàn)現(xiàn)假定為放大導(dǎo)通，則直流等效電路：假定為放大導(dǎo)通，則直流等效電路：()(1)BBEEBE OnBQBECQBQEQUUUIRRIIIRBUBBRCUCCUEEREUBE(on) IB()CEQCCEECQCEUUUIRR因?yàn)樘幱陲柡蜖顟B(tài)時(shí)，集電極電流因?yàn)樘幱陲柡蜖顟B(tài)時(shí)，集電極電流CBQCQIII()CEBE ONUU所以在集電極回路，按所以在集電極回路，按ICQ計(jì)算計(jì)算UCE必然得出必然得出 若若UCEQ UBE(ON)（硅管為（硅管為0.7V鍺管為鍺管

28、為0.3V），則放），則放 大導(dǎo)通的假定成立，即晶體管處于放大狀態(tài)；大導(dǎo)通的假定成立，即晶體管處于放大狀態(tài)；若若UCEQ IB(sat) ， 則晶體管處于飽和狀態(tài)。則晶體管處于飽和狀態(tài)。 方法方法2 假定晶體管臨界飽和，此時(shí)的最大集電極電流假定晶體管臨界飽和，此時(shí)的最大集電極電流 IC(sat)為為 RBUBBUEERERCUCC()(1)BBEEBE OnBQBEUUUIRR 按以上方法判別，若按以上方法判別，若晶體管處于放大狀態(tài)，則由式晶體管處于放大狀態(tài)，則由式()(1)()BBEEBE OnBQBECQBQEQCEQCCEECQCEUUUIRRIIIUUUIRR算出的結(jié)果有效，即為晶體管

29、的直流工作點(diǎn)。算出的結(jié)果有效，即為晶體管的直流工作點(diǎn)。 若晶體管處于飽和狀態(tài)，則上式不再適用。此時(shí)若晶體管處于飽和狀態(tài)，則上式不再適用。此時(shí)按飽和狀態(tài)下的模型，得出如下管子飽和狀態(tài)時(shí)的直按飽和狀態(tài)下的模型，得出如下管子飽和狀態(tài)時(shí)的直流等效電路：流等效電路：由圖可列出如下方程組由圖可列出如下方程組 UBB UEE=IBQRB+UBE(on)+(IBQ+ICQ)RE UCCUEE=ICQRC+UCE(sat)+(IBQ+ICQ)RE 顯然，求解顯然，求解IBQ和和ICQ將是很將是很繁瑣的。繁瑣的。()CCEECE satCQCEUUUIRRRBUBBRCUCCUEEREUBE(on)UCE(sat

30、) 如果晶體管是淺飽和，即如果晶體管是淺飽和，即IBQ不大，即不大，即IEQ ICQ，則，則ICQ的近的近似值可按下式估算：似值可按下式估算： 例例2 2 判別下列電路中晶體管的工作狀態(tài)判別下列電路中晶體管的工作狀態(tài)截止?fàn)顟B(tài)截止?fàn)顟B(tài)截止?fàn)顟B(tài)截止?fàn)顟B(tài)截止?fàn)顟B(tài)截止?fàn)顟B(tài)放大狀態(tài)放大狀態(tài)飽和狀態(tài)飽和狀態(tài)飽和狀態(tài)飽和狀態(tài) 例例3 晶體管電路及其輸入電壓晶體管電路及其輸入電壓ui的波形如圖的波形如圖 (a)，(b)所示。已知所示。已知=50，試求試求ui作用下輸出電壓作用下輸出電壓uo的值，的值，并畫(huà)出波形圖。并畫(huà)出波形圖。 解解 當(dāng)當(dāng)ui=0時(shí)，時(shí)，UBE=0，則晶體管截止。此時(shí)，則晶體管截止。此時(shí)，

31、ICQ=0，uo=UCEQ=UCC=5V。()30.70.0639iBE onBQBuUImR當(dāng)當(dāng)ui =3V時(shí)，晶體管導(dǎo)通且有時(shí)，晶體管導(dǎo)通且有那么晶體管是放大導(dǎo)通，還是飽和導(dǎo)通？那么晶體管是放大導(dǎo)通，還是飽和導(dǎo)通？ 方法方法2：集電極臨界飽和電流為集電極臨界飽和電流為 所以晶體管處于飽和。此時(shí)所以晶體管處于飽和。此時(shí) ICQ=IC(sat)=1.4mA ，uo=UCEQ=UCE(sat)=0.3V。 因?yàn)橐驗(yàn)?()1.40.060.02850C satBQIImm ()()50.71.43CCBE onC satCUUImR 方法方法1 1： 50 0.06353 34CBQCEIImAU

32、V 40.7CEBEUVUV 因?yàn)橐驗(yàn)?所以晶體管處于飽和狀態(tài)所以晶體管處于飽和狀態(tài) 通過(guò)本例題可以看出，在實(shí)際電路分析中，通過(guò)本例題可以看出，在實(shí)際電路分析中，由于晶體管的直流模型很簡(jiǎn)單，一旦其工作狀態(tài)由于晶體管的直流模型很簡(jiǎn)單，一旦其工作狀態(tài)確定，則直流等效電路可不必畫(huà)出，而等效的涵確定，則直流等效電路可不必畫(huà)出，而等效的涵義將在計(jì)算式中反映出來(lái)。義將在計(jì)算式中反映出來(lái)。 4.4.5晶體管應(yīng)用電路舉例晶體管應(yīng)用電路舉例 一、對(duì)數(shù)和反對(duì)數(shù)運(yùn)算電路一、對(duì)數(shù)和反對(duì)數(shù)運(yùn)算電路 晶體管的電流方程晶體管的電流方程圖中，圖中，UO = - UBE = - UTln(IC / IS)，又又IC = UI

33、/ R，所以，所以這樣就實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)運(yùn)算。這樣就實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)運(yùn)算。型晶體管型晶體管 PNP)/exp( NPN)/exp(BESBESCETTUuIUuIiiRIUUUSITOln R UO UI IC V A 圖中，輸出電壓圖中，輸出電壓UO = ICR = - ISR exp(- UBE / UT)，而，而輸入電壓輸入電壓UI = - UBE，因此，因此TISOUUeRIU R UO UI IC V A 從而實(shí)現(xiàn)了從而實(shí)現(xiàn)了UO和和UI之間的反對(duì)數(shù)之間的反對(duì)數(shù) (指數(shù)指數(shù)) 運(yùn)算。運(yùn)算。 二、二、 值測(cè)量電路值測(cè)量電路 R1 Rp U1 ui U2 V IC IB UO R2 A1 A2 V

34、12O21BCRRUUUII圖示電路用以測(cè)量晶體管的共發(fā)射極電流放大倍數(shù)圖示電路用以測(cè)量晶體管的共發(fā)射極電流放大倍數(shù) 。因。因?yàn)闉镮C (U1 U2) / /R1，IB UO / /R2，所以，所以 據(jù)此可以根據(jù)電壓表的讀數(shù)據(jù)此可以根據(jù)電壓表的讀數(shù)UO，結(jié)合預(yù)設(shè)電壓，結(jié)合預(yù)設(shè)電壓U1和和U2以及電阻以及電阻R1和和R2計(jì)算計(jì)算 。 三、恒流源電路三、恒流源電路 R1 UCC 12 V 1 k DZ R2 300 IO A V 如圖所示，穩(wěn)壓二極管如圖所示，穩(wěn)壓二極管DZ的穩(wěn)定電壓的穩(wěn)定電壓UZ 6 V。UZ通過(guò)集通過(guò)集成運(yùn)放成運(yùn)放A傳遞到電阻傳遞到電阻R2上端，于是有上端，于是有IO IC IE UZ / /R2 20 mA。 作業(yè)作業(yè) p64 2-2, 2-3, 2-4, 2-7(只求復(fù)合管的等效) 2-8, 2-3晶體管工作狀態(tài)分析及偏置電路晶體管工作狀態(tài)分析及偏置電路 一一.晶體管的直流電路模型晶體管的直流電路模型二二.晶體管工作狀態(tài)分析晶體管工作狀態(tài)分析 三三.放大狀態(tài)下的直流偏置電路放大狀態(tài)下的直流偏置電路飽和狀態(tài)飽和狀態(tài)UBE=UBE（on）UCE=UCE(sat)放大狀態(tài)放大狀態(tài)UBE=UBE(on)IC= IB 截止?fàn)顟B(tài)截止?fàn)顟B(tài)IB=0，IC=0模型模型模型模型 晶體管的直流電路模型晶體管的直流電路模型 若若UBBUBE(on) 則晶體