2.3

半導體三極管的基本分析方法引言2.3.2交流分析2.3.1直流分析第2章半導體三極管三極管電路的基本分析方法引言基本思想三極管非線性電路經適當近似后可按線性電路對待，利用疊加定理，分別分析電路中的交、直流成分。一、分析三極管電路的基本思想和方法第2章半導體三極管三極管電路的基本分析方法直流分析（靜態分析）確定電路的直流工作點（靜態工作點）分析方法：1、畫直流通路2、圖解分析法或工程近似分析法交流分析（動態分析）確定電路交、直流工作情況分析方法：1、畫交流通路2、大信號時：圖解分析法小信號時：等效電路法三極管電路的基本分析方法畫交流通路原則：1.固定不變的電壓源都視為短路；2.固定不變的電流源都視為開路；3.視電容對交流信號短路畫直流通路原則：1.固定不變的電壓源保留不變；2.固定不變的電流源保留不變；3.視電容對直流信號開路三極管電路的基本分析方法基本方法圖解法：在輸入、輸出特性圖上畫交、直流負載線，求靜態工作點“Q”，分析動態波形及失真等。解析法：根據發射結導通壓降估算“Q”。用小信號等效電路法分析計算電路動態參數。第2章半導體三極管三極管電路的基本分析方法二、電量的符號表示規則AAA大寫表示電量與時間無關(直流、平均值、有效值)；A小寫表示電量隨時間變化(瞬時值)。大寫表示直流量或總電量(總最大值，總瞬時值)；小寫表示交流分量?？偹矔r值直流量交流瞬時值交流有效值直流量往往在下標中加注QA—主要符號；

A—下標符號。tuOuBE=UBE

+ube第2章半導體三極管三極管電路的基本分析方法2.3.1直流分析一、圖解分析法+–RBRC+uCE–+

uBE

+–VCCVBB3V5ViBiC輸入直流負載線方程：uCE=VCC

iC

RCuBE=VBB

iBRB輸出直流負載線方程：輸入回路圖解QuBE/ViB/

A靜態工作點VBBVBB/RB115k

UBEQIBQ0.720輸出回路圖解uCE/ViC/mAVCCVCC/RCO1k

Q23UCEQICQOiB=20

A第2章半導體三極管在三極管的特性曲線上用作圖的方法求得電路中各直流電流、電壓量的方法。令iB＝0，則uBE=VBB，得到A點A令uBE＝0，則iB＝VBB/RB=26uA,得到B點B連接A、B為直線，與輸入特性曲線的交點Q為靜態工作點。由Q點橫縱坐標確定UBEQ＝0.7V，IBQ＝20uA令iC＝0，則uCE=VCC=5V，得到M點M令uCE＝0，則iC＝VCC/RC=5mA,得到N點連接M、N為直線，與iB＝20uA的曲線交點Q為靜態工作點。由Q點橫縱坐標確定UCEQ＝3V，ICQ＝2mAN三極管電路的基本分析方法二、工程近似分析法+–RBRC+uCE–+

uBE

+–VCCVBB3V5ViBiC115k

1k

=100第2章半導體三極管

要么已知，要么由輸出特性曲線求得。三極管電路的基本分析方法三、電路參數對靜態工作點的影響1.改變RB，其他參數不變uBEiBuCEiCVCCVBBVBBRBQQRB

iB

Q趨近截止區；RB

iB

Q趨近飽和區。2.改變RC，其他參數不變RC

Q

趨近飽和區。iCuBEiBuCEVCCUCEQQQICQVCCRC第2章半導體三極管三極管電路的基本分析方法iC

0iC=VCC/RC例2.3.1設RB

=

38

k

，求VBB=0

V、3

V時的iC、uCE。+–RBRC+uCE–+

uBE

+–VCCVBB3V5ViBiC1

k

[解]uCE/ViC/mAiB=010

A20

A30

A40

A50

A60

A41O235當VBB=0V：iB

0，iC

0，5VuCE

5V當VBB=3V：0.3uCE

0.3

V0，iC5mA三極管的開關等效電路截止狀態SBCEVCC+

RCRBiB

0uCE

5ViB飽和狀態uCE0判斷是否飽和臨界飽和電流

ICS和IBS

：iB>IBS，則三極管飽和。第2章半導體三極管三極管電路的基本分析方法例2.3.2

耗盡型

N

溝道

MOS

管，RG=

1

M

，RS

=2

k

，RD=12

k

，VDD=

20

V。IDSS=

4

mA，UGS(off)

=

–4

V，求iD和uO。

iG=0

uGS=iDRSiD1=4mAiD2=1mAuGS=–8V<UGS(off)無效值

uGS=–2V

uDS=VDD–iD(RS+RD)=20–14=6(V)

uO=VDD–iD

RD=20–14=6(V)在放大區RDGDSRGRSiD+uO–+VDD–第2章半導體三極管有效值三極管電路的基本分析方法IBQuiOtiBOtuCEOtuoOtiCOtICQ2.3.2交流分析第2章半導體三極管一、動態工作波形及交流通路接通直流電源VCC和VBB后的工作情況IBQICQUCEQ接通輸入電壓ui后的工作情況uiC1C2uo令ui＝Uimsinωt，則+–RBRC

+–VCCVBB

uCEuBE＝UBEQ+ui＝UBEQ＋UimsinωtuBEiB＝IBQ＋ib＝IBQ＋IbmsinωtiC＝βiB

＝ICQ＋ic＝ICQ＋IcmsinωtiBibiCicuCE＝VCC－iCRC＝VCC－（ICQ+ic）RC=UCEQ－icRC＝UCEQ＋uceuce

＝－icRCuo＝uce輸入ui后，三極管各極電壓、電流均隨ui在直流值UBEQ、IBQ、ICQ、UCEQ的基礎上變化。uo于ui的相位相反。三極管必須設置合適的靜態工作點（UBEQ、IBQ、ICQ、UCEQ

），而且Uim不能太大。三極管電路的基本分析方法uiC1C2uo+–RBRC

+–VCCVBB

uiRBRC

三極管的交流通路交流電流的流通路徑對交流信號短路iiibic對交流信號短路內阻小，對交流信號短路內阻小，對交流信號短路iiibic交流通路的習慣畫法三極管電路的基本分析方法二、動態圖解分析法線性非線性線性輸入回路(A左)(B右)輸出回路(B左)(A右)+–RBRC+uCE–+uBE

+–VCCVBBiBiCiBiC+uBE

+uCE–AB第2章半導體三極管三極管電路的基本分析方法例2.3.3

硅管，ui

=10sint(mV)，RB=176k，RC=1k，VCC=VBB=6V，圖解分析各電壓、電流值。[解]令ui=0，求靜態電流IBQuBE/ViB/

AO0.7V30QuiOtuBE/VOtiBIBQ(交流負載線)uCE/ViC/mA41O23iB=10

A20304050505Q6直流負載線Q

Q

6OtiCICQUCEQOtuCE/VUcemibicuceRL+–

iBiCRBVCCVBBRCC1ui+–

+

–

+uCE

+uBE–

第2章半導體三極管Π/4Π/2Π3/4Π三極管電路的基本分析方法當ui=0

uBE=UBEQ

iB=IBQiC=ICQuCE=UCEQ當ui=Uimsintib=Ibmsintic=Icmsint

uce=–Ucemsint

uo=uceiB=

IBQ+IbmsintiC=

ICQ+IcmsintuCE=

UCEQ–

Ucemsin

t=

UCEQ+Ucemsin

(180°–

t)uBE/ViB/

A0.7V30QuituBE/VtiBIBQ(交流負載線)uCE/ViC/mA4123iB=10

A20304050605Q6直流負載線Q

Q

6tiCICQUCEQtuCE/VUcemibicuceOOOOOO第2章半導體三極管三極管電路的基本分析方法基本共發射極電路的波形：+–

iBiCRBVCCVBBRCC1ui+–

+

–

+uCE

+uBE–

IBQuiOtiBOtuCEOtuoOtiCOtICQUCEQ基本放大電路的放大作用第2章半導體三極管三極管電路的基本分析方法放大電路的非線性失真問題因工作點不合適或者信號太大使放大電路的工作范圍超出了晶體管特性曲線上的線性范圍，從而引起非線性失真。1.“Q”過低引起截止失真NPN管：頂部失真為截止失真。PNP管：底部失真為截止失真。不發生截止失真的條件：IBQ>Ibm。OQibOttOuBE/ViBuBE/ViBuiuCEiCictOOiCOtuCEQuce交流負載線非線性失真第2章半導體三極管三極管電路的基本分析方法2.“Q”過高引起飽和失真ICS集電極臨界飽和電流NPN管：

底部失真為飽和失真。PNP管：頂部失真為飽和失真。IBS—基極臨界飽和電流。不接負載時，交、直流負載線重合，V

CC=VCC不發生飽和失真的條件：IBQ+Ibm

IBSuCEiCtOOiCO

tuCEQV

CC第2章半導體三極管三極管電路的基本分析方法飽和失真的本質：負載開路時：接負載時：受RC的限制，iB增大，iC不可能超過VCC/RC。受R

L的限制，iB增大，iC不可能超過V

CC/R

L。C1+

RCRB+VCCC2RL+uo

++iBiCVui(R

L=RC//RL)第2章半導體三極管三極管電路的基本分析方法選擇工作點的原則：當ui較小時，為減少功耗和噪聲，“Q”

可設得低一些；為提高電壓放大倍數，“Q”可以設得高一些；為獲得最大輸出，“Q”可設在交流負載線中點。第2章半導體三極管三極管電路的基本分析方法二、小信號等效分析法(微變等效電路法)1.晶體三極管電路小信號等效電路分析法三極管電路可當成雙口網絡來分析(1)

晶體三極管H(Hybrid)參數小信號模型從輸入端口看進去，相當于電阻rberbe

—Hie從輸出端口看進去為一個受

ib

控制的電流源

ic

=

ib，

—Hfe+uce–+ube–

ibicCBErbe

Eibic

ib+ube

+uce

BCrbb

—三極管基區體電阻第2章半導體三極管

當輸入交流信號很小時，可將靜態工作點Q附近一段曲線當作直線，因此，當uCE為常數時，輸入電壓的變化量ΔuBE（即交流量ube）與輸入電流的變化量ΔiB（即交流量ib）之比是一個常數，可用符號rbe表示。rbe稱為三極管輸出端交流短路時的輸入電阻，常用Hie表示。三極管CE之間可用輸出電流為ib

的電流源表示。是三極管輸出端交流短路時的電流放大系數，常用Hfe表示。`三極管電路的基本分析方法(2)

晶體三極管電路交流分析步驟：①

分析直流電路，求出“Q”，計算rbe。②

畫電路的交流通路。③

在交流通路上把三極管畫成H參數模型。④

分析計算疊加在“Q”點上的各極交流量。微變等效電路的畫法第2章半導體三極管三極管電路的基本分析方法例2.3.4

=100，uS

=10sint(mV)，求疊加在“Q”

點上的各交流量。+uo

+–

iBiCRBVCCVBBRCRLC1C2uS+–

+–

RS+uCE

+uBE–

12V12V510470k

2.7k

3.6k

[解]令ui=0(即uS為0)，求靜態電流IBQ①求“Q”，計算rbeICQ=

IBQ=2.4mAUCEQ=12

2.4

2.7=5.5(V)第2章半導體三極管三極管電路的基本分析方法②交流通路+uo

+–

iBiCRBVCCVBBRCRLC1C2uS+–

+–

RS+uCE

+uBE–

ubeuce③小信號等效+uo

+–

RBRLRSrbe

Eibic

ibBCusRC+ube

④分析