晶體三極管及基本放大電路晶體三極管三極管基本放大電路靜態工作點穩定的放大電路10911P16

晶體三極管是具有放大作用的半導體器件，由三極管組成的放大電路廣泛應用于各種電子設備中，例如收音機、擴音機、測量儀器及自動控制裝置等。本章介紹三極管應用的必備知識及由它構成的基本放大電路的工作原理和一般分析方法。晶體三極管晶體三極管是一種利用輸入電流控制輸出電流的電流控制型器件，它由兩個PN結構成，在電路中主要作為放大和開關元件使用。

一、結構與分類

1．外形

近年來生產的小、中功率管多采用硅酮塑料封裝；大功率三極管多采用金屬封裝，通常做成扁平形狀并有螺釘安裝孔，有的大功率管制成螺栓形狀。

塑料封裝小功率管塑料封裝中功率管金屬封裝小功率管金屬封裝大功率管22.結構

三極管的核心是兩個互相聯系的PN結，按兩個PN結的組合方式不同，可分為NPN型和PNP型兩類。

PNP型三極管NPN型三極管三極管內部有發射區、基區和集電區，引出電極分別為發射極e、基極b、集電極c。發射區與基區之間的PN結稱為發射結，集電區與基區之間的PN結稱為集電結。33.分類三極管的種類很多，通常按以下方法進行分類：按半導體制造材料可分為：硅管和鍺管。硅管受溫度影響較小、工作穩定，因此在自動控制設備中常用硅管。按三極管內部基本結構可分為：NPN型和PNP型兩類。目前我國制造的硅管多為NPN型(也有少量PNP型)，鍺管多為PNP型。按工作頻率可分為：高頻管和低頻管。工作頻率高于3MHz為高頻管，工作頻率在3MHz以下為低頻管。按功率可分為：小功率管和大功率管。耗散功率小于1W為小功率管，耗散功率大于1W為大功率管。按用途可分為：普通放大三極管和開關三極管等。

4二、三極管的電流放大作用

1．三極管放大條件要使三極管能夠正常放大信號，發射結應加正向電壓，集電結應加反向電壓。

NPN管偏置電路PNP管偏置電路

電源VCC通過偏置電阻Rb為發射結提供正向偏置，RC阻值小于Rb阻值，所以集電結處于反向偏置。52．三極管的電流放大作用

三極管各電極電流關系的測量電路

三極管電流分配關系：IE=IC+IB

三極管電流放大倍數：β

=Δ

IC/ΔIB

當ΔIB有一微小變化，就能引起ΔIC較大的變化，這種現象稱為三極管的電流放大作用。

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在實際放大電路中，除了共發射極聯接方式外，還有共集電極和共基極聯接方式。

共發射極接法共基極接法共集電極接法7三、三極管的特性曲線1．輸人特性曲線輸人特性曲線是反映三極管輸人回路電壓和電流關系的曲線，它是在輸出電壓VCE為定值時，iB與vBE對應關系的曲線。

當輸入電壓vBE較小時，基極電流iB很小，通常近似為零。當vBE大于三極管的死區電壓vth后，iC開始上升。三極管正常導通時，硅管VBE約為0.7V，鍺管約為0.3V，此時的VBE值稱為三極管工作時的發射結正向壓降。

輸人特性曲線82．輸出特性曲線

輸出特性曲線是反映三極管輸出回路電壓與電流關系的曲線，是指基極電流IB為某一定值時，集電極電流IC與集電極電壓VCE對應關系的曲線。

截止區習慣把IB=0曲線以下的區域稱為截止區，三極管處于截止狀態，相當于三極管內部各極開路。在截止區，三極管發射結反偏或零偏，集電結反偏。

放大區它是三極管發射結正偏、集電結反偏時的工作區域。最主要特點是IC受IB控制，具有電流放大作用。

飽和區當VCE小于VBE時，三極管的發射結和集電結都處于正偏，此時IC已不再受IB控制。此時管子的集電極—發射極間呈現低電阻，相當于開關閉合。

輸出特性曲線93．三極管的主要參數

（1）直流參數反映三極管在直流狀態下的特性。直流電流放大系數hFE

用于表征管子IC與IB的分配比例。集—基反向飽和電流ICBO

它是指三極管發射極開路時，流過集電結的反向漏電電流。ICBO大的三極管工作的穩定性較差。

ICBO測量電路ICEO測量電路集—射反向飽和電流ICEO

它是指三極管的基極開路，集電極與發射極之間加上一定電壓時的集電極電流。ICEO是ICBO的(1+β)倍，所以它受溫度影響不可忽視。10（2）交流參數是反映三極管交流特性的主要指標。

交流電流放大倍數hfe

通常也寫為?，用于表征管子對交流信號的電流放大能力。

共發射極特征頻率fT

三極管的?值下降到1時，所對應的信號頻率稱為共發射極特征頻率，它是表征三極管高頻特性的重要參數。

（3）極限參數三極管有使用極限值，如果超出范圍則無法保證管子正常工作。

集電極最大允許電流ICM

若三極管的工作電流超過ICM，其?值將下降到正常值的2/3以下。

集電極最大允許耗散功率PCM

它是三極管的最大允許平均功率。

集—射反向擊穿電壓V（BR）CEO

它是基極開路時，加在集電極和發射極之間的最大允許電壓。若管子的VCE超過V（BR）CEO，會引起電擊穿導致管子損壞。

11三極管基本放大電路

一、基本放大電路的構成

1.電路元件作用共發射極基本放大電路由三極管、電阻和電容所組成。

V—晶體三極管，起電流放大作用

+VCC—直流供電電源

Rb—基極偏置電阻

C1—輸入耦合電容

C2—輸出耦合電容

RC—集電極負載電阻2.放大電路的電壓、電流符號規定

共發射極基本放大電路直流分量——用大寫字母和大寫下標表示，如IB、IC、IE、VBE、VCE。交流信號——用小寫字母和小寫下標表示，如ib、ic、ie、vbe、vce。交流和直流疊加信號——用小寫字母和大寫下標表示，如iB、iC、iE、vBE、vCE。123．三種基本放大電路的比較

共集電極放大電路共基極放大電路

（1）共發射極放大電路的電壓、電流、功率放大倍數都較大，所以應用在多級放大器的中間級。（2）共集電極放大電路只有電流放大作用，無電壓放大作用，它的輸入電阻大，輸出電阻小，常用作實現阻抗匹配或作為緩沖電路來使用，也可作為多級放大器的輸入級和輸出級。（3）共基極放大電路主要是頻率特性好，所以多用作高頻放大器、高頻振蕩器及寬頻帶放大器。

13四、放大波形的失真與消除放大電路的靜態工作點設置不合適，將導致放大輸出的波形產生失真。1.飽和失真

若偏置電阻Rb偏小，基極電流IBQ就較大，由示波器觀察到的輸出電壓vo波形就會產生飽和失真。

（a）實驗電路

（b）飽和失真波形（c）圖解分析產生飽和失真的原因是：IBQ偏大時，靜態工作點偏高，當輸入信號正半周幅度較大時管子進入飽和區，iB增大無法使iC相應增大，于是會出現飽和失真。

142．截止失真

若偏置電阻Rb偏大，此時基極電流IBQ很小，由示波器觀察到的輸出電壓vo波形將出現截止失真。

（a）實驗電路

（b）截止失真波形（c）圖解分析

截止失真波形的觀測產生截止失真的原因是：IBQ偏小時，靜態工作點偏低。在輸入電壓vi的負半周時，三極管的發射結將在一段時間內處于反向偏置，造成ic負半周、vo的正半周相應的波頂被削去。

153.靜態工作點的測量與調整

選取一只定值電阻和一只電位器，串聯后接入電路用以代替偏流電阻Rb。將萬用表置于電流擋，然后串接在集電極回路。接通調試電路電源，緩慢地調節電位器，直至萬用表指示的IC電流達到要求。選一個阻值與之相當的固定電阻去代替Rb和RP。調測放大器靜態工作點的方法16工作點穩定放大電路一、放大電路靜態工作點不穩定的原因

（1）溫度影響（2）電源電壓波動（3）元件參數改變二、分壓式偏置放大電路1．電路組成Rb1是上偏置電阻，Rb2是下偏置電阻。電源電壓經Rb1、Rb2串聯分壓后為三極管提供基極電壓VBQ。Re起到穩定靜態電流的作用，Ce是Re的交流信號旁路電容。

分壓式偏置放大電路

172．穩定靜態工作點

3.電路參數估算（1）靜態工作點的估算

分壓式偏置放大電路的直流通路圖所示，可推導出下列靜態工作點的估算公式。

VCEQ≈VCC-ICQ（Rc+Re）分壓式偏置放大電路的直流通路18（2）交流參數估算電壓放大倍數

輸入電阻ri=Rb1//Rb2//rbe

輸出電阻

ro≈Rc

分壓式偏置放大電路的交流通路

要確保分壓偏置電路的靜態工作點穩定，應滿足兩個條件：I2?IBQ（實際可取I2=10