双极结型三极管及放大电路基础.ppt

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1、第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础双极结型三极管及放大电路基础 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础4.1.1 4.1.1 结构简介结构简介(a)NPN型管结构示意图型管结构示意图NPN管的电路符号管的电路符号基极基极集电极集电极发射极发射极第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础4.1.1 4.1.1 结构简介结构简介(b)PNP型管结构示意图型管结构示意图PNP管的电路

2、符号管的电路符号集电极集电极基极基极发射极发射极第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础工艺特点：工艺特点：发射区为高浓度参杂区，基区很薄且发射区为高浓度参杂区，基区很薄且 掺杂浓度很低，集电掺杂浓度很低，集电结面积大且掺杂浓度低结面积大且掺杂浓度低 。集成电路中典型集成电路中典型NPNNPN型型BJTBJT的截面图的截面图第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础条件：集电结反偏条件：集电结反偏4.1.2 4.1.2 放大状态下放大状态下BJTBJT的工作原理的工作原理1 1BJTBJT内部载流子的传输过程内部载流子的传输过程三个区的作用（三个区的作用（NPNNPN）：

3、）：发射区：发射区：多子（电子）浓度高，负责向基区多子（电子）浓度高，负责向基区发射发射电子载流子电子载流子。基区：基区：薄、掺杂浓度很低；负责薄、掺杂浓度很低；负责传送和控制传送和控制从发射区来的从发射区来的电子电子 载流子载流子。集电区：集电区：掺杂浓度低掺杂浓度低 ，负责，负责收集收集经基区传输而来的发射区发射经基区传输而来的发射区发射 的的电子载流子电子载流子。发射结正偏发射结正偏三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，通过载流三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，通过载流子传输体现出来的。子传输体现出来的。外部条件：外部条件：发射结正偏发射结正偏 集电结反偏集电结反偏第四章第四

4、章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础放大状态下放大状态下BJTBJT中载流子的传输过程中载流子的传输过程发射区：发射区：向基区向基区发射发射载流子载流子。基区：基区：传送和控制传送和控制从发射区来的从发射区来的载流子载流子。集电区：集电区：收集收集经基区传输来经基区传输来载流子载流子。IE=IB+IC第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础（1 1）发射区向基区扩散载流子形成发射极电流）发射区向基区扩散载流子形成发射极电流I IE E发射结正偏发射结正偏、内电场减小，、内电场减小，E E区多子（电子）扩散区多子（电子）扩散 b b区区，形成形成I IE E；同时同时B B区多

5、子（空穴）区多子（空穴）E E区，形成区，形成I IEPEP。放大状态下放大状态下BJTBJT中载流子的传输过程中载流子的传输过程故，故，IE=IEN+IEP第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础（2 2）载流子在基区扩散与复合，形成复合电流）载流子在基区扩散与复合，形成复合电流I IBNBN放大状态下放大状态下BJTBJT中载流子的传输过程中载流子的传输过程 电子载流子电子载流子经经B区向区向C区区扩散扩散，其中一部分与，其中一部分与b b区的空穴复合，区的空穴复合，形成基极电流形成基极电流IBN。第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础（2 2）载流子在基区扩散与

6、复合，形成复合电流）载流子在基区扩散与复合，形成复合电流I IBNBN放大状态下放大状态下BJTBJT中载流子的传输过程中载流子的传输过程 基极电流基极电流IBN ，就是电子在基区中与空穴复合的电流，就是电子在基区中与空穴复合的电流，即即即即有有部分电子未达到部分电子未达到C C结，对结，对C C极收集电子载流子不利。极收集电子载流子不利。措施措施：基区薄基区薄，减小复合机会；，减小复合机会；掺杂低掺杂低，即空穴少，使大部，即空穴少，使大部分电子到达集电结。分电子到达集电结。第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础（3 3）集电区收集载流子，形成集电极电流）集电区收集载流子，形成集

7、电极电流I IC C放大状态下放大状态下BJTBJT中载流子的传输过程中载流子的传输过程 集电结集电结反偏，内电场加大，对电子有很强的吸引力，反偏，内电场加大，对电子有很强的吸引力，使其使其很快地漂移过集电结为集电区收集，很快地漂移过集电结为集电区收集，形成集电极电流形成集电极电流ICN。第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础（3 3）集电区收集载流子，形成集电极电流）集电区收集载流子，形成集电极电流I IC C放大状态下放大状态下BJTBJT中载流子的传输过程中载流子的传输过程集电结反偏集电结反偏，b区少子（电子）和区少子（电子）和C区的区的少子少子（空穴）在结电（空穴）在结电

8、场的作用下，场的作用下，形成反向漂移电流形成反向漂移电流ICBO。故，故，IC=ICN+ICBOIB=IEP+IBN+ICBO=IEP+IEN-ICN+ICBO=IEIC第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础放大状态下放大状态下BJTBJT中载流子的传输过程中载流子的传输过程注：注：C C区面积大、掺杂低。与区面积大、掺杂低。与e e区差别很大，故区差别很大，故e e极和极和C C极不可互换极不可互换。BJT BJT中有中有两种载流子参与导电两种载流子参与导电，故称为，故称为双极型双极型晶体管晶体管第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础2.电流分配关系电流分配关系根

9、据传输过程可知根据传输过程可知 IC=ICN+ICBO通常通常 ICICBO 为电流放大系数。它只为电流放大系数。它只与管子的结构尺寸和掺杂浓度与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。一般有关，与外加电压无关。一般 =0.9 0.99。IE=IB+IC放大状态下放大状态下BJTBJT中载流子的传输过程中载流子的传输过程第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础 是另一个电流放大系数。同样，它也只与管是另一个电流放大系数。同样，它也只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。一般一般 1。根据根据IE=IB+IC IC=ICN+

10、ICBO且令且令ICEO=(1+)ICBO（穿透电流）（穿透电流）2.电流分配关系电流分配关系第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础3.三极管的三种组态三极管的三种组态共集电极接法共集电极接法，集电极作为公共电极，用，集电极作为公共电极，用CC表示。表示。共基极接法共基极接法，基极作为公共电极，用基极作为公共电极，用CB表示；表示；共发射极接法共发射极接法，发射极作为公共电极，用，发射极作为公共电极，用CE表示；表示；BJT的三种组态的三种组态第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础共基极放大电路共基极放大电路4.放大作用放大作用若若 vI=20mV电压放大倍数电压放

11、大倍数使使 iE=-1mA，则则 iC=iE=-0.98mA，vO=-iCRL=0.98V，当 =0.98时，时，第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础综上所述，三极管的放大作用，主要是依综上所述，三极管的放大作用，主要是依靠它的发射极电流能够通过基区传输，然后到靠它的发射极电流能够通过基区传输，然后到达集电极而实现的。达集电极而实现的。实现这一传输过程的两个条件是：实现这一传输过程的两个条件是：（1）内部条件：内部条件：发射区杂质浓度远大于基区发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，且基区很薄。杂质浓度，且基区很薄。（2）外部条件：外部条件：发射结正向偏置，集电结反发射结正向偏置，集

12、电结反向偏置。向偏置。第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础1 1共射极电路的特性曲线共射极电路的特性曲线1 1）输入特性）输入特性 以以vCE为参变量时，为参变量时，iB和和vBE间的关系间的关系 函数关系：函数关系：iB=f(vBE)|vCE=常数常数说明说明：vCE=0，b-e e极相当于二极管极相当于二极管;vCE1V，集集电电极极反反偏偏，吸吸引引电电子子强强，且且集集电电结结的的空空间间电电荷荷区区变变宽宽，基基区区变变薄薄，复复合合机机会会减减少少，在在同同等等vbe下下，iB减减小小，曲线右移；曲线右移；vCE再再，曲线基本不变。，曲线基本不变。4.1.3 4.1

13、.3 晶体管的晶体管的V-IV-I特性曲线特性曲线 表表示示各各极极电电压压与与电电流流之之间间的的关关系系曲曲线线,是是内内部部载载流流子子运运动动的的外外部部表表现现,更更重重要要。常用的有输入、输出特性曲线（可测量）常用的有输入、输出特性曲线（可测量）共射极连接共射极连接第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础2 2）输出特性）输出特性 输输入入电电流流iB一一定定，vCE与与iC的关系。即：的关系。即：iC=f(vCE)|iB=常数常数vCE 1V，为非线性区域；为非线性区域；vCE1V，为为线线性性区区域域，模模拟拟信信号号放放大大选选用用这这一一区区域域，但但放放大大信

14、信号号幅幅度度过过大大，峰峰落落在在非非线线性性区区域域，即即造造成成“非线性失真非线性失真”。共射极连接共射极连接第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础说明：说明：曲线的起始部分很陡，受曲线的起始部分很陡，受vCE的影响大。当的影响大。当vCE 1V后，曲线变后，曲线变得较平坦，符合电得较平坦，符合电流分配原则。流分配原则。输出曲线随输出曲线随iB的不同由多条基的不同由多条基本相同的曲线组成，间隔较均匀；本相同的曲线组成，间隔较均匀；=IC IBIC/IB在很宽的范在很宽的范围内基本不变。围内基本不变。“基区宽度调制效应基区宽度调制效应”：曲线曲线随随vCE的增加而略有上倾。原

15、因：的增加而略有上倾。原因：在在VBE基本不变时，当基本不变时，当VCE VCB 集电极反偏集电极反偏 集电极空间电荷区集电极空间电荷区 基区有效宽度基区有效宽度 基区载流子复基区载流子复合机会合机会 略有略有；在；在iB不变时，不变时，iC略有加。略有加。I IB B=20 A I IC C=1.0mA=1.0mAI IC CI IB B=50=50第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础饱和区饱和区集电结正偏（集电区集电结正偏（集电区收集电子的能力很弱，电子堆收集电子的能力很弱，电子堆积在基区，饱和）积在基区，饱和），IC IB；当；当VCE=VBE（即（即VCB=0），），称

16、为临界饱和。称为临界饱和。3）输出特性曲线分成三个区）输出特性曲线分成三个区输出特性曲线的三个区域输出特性曲线的三个区域:截止区截止区IB 0的区域的区域（IE=IC=ICEO，管子并非完全，管子并非完全截止，但一般截止，但一般ICEO很小）很小）放大区：放大区：iC平行于平行于vCE轴的区域，曲线基本平行轴的区域，曲线基本平行等距。此时，等距。此时，发射结正偏，集电结反偏发射结正偏，集电结反偏。ic/ib第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础 (1)共发射极直流电流放大系数共发射极直流电流放大系数 =（ICICEO）/IBIC/IB vCE=const1.电流放大系数电流放大系

17、数 4.1.4BJT的主要参数的主要参数(2)共发射极交流电流放大系数共发射极交流电流放大系数 =iC/iB vCE=const(3)共基极直流电流放大系数共基极直流电流放大系数=（ICICBO）/IEIC/IE(4)共基极交流电流放大系数共基极交流电流放大系数 =iC/iE vCB=const当当ICBO和和ICEO很小时，很小时，、，可以不，可以不加区分。加区分。共射极连接共射极连接共基极连接共基极连接第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础2.极间反向电流极间反向电流(1)集电极基极间反向饱和电流集电极基极间反向饱和电流ICBO 发射极开发射极开路时，集电结的反向饱和电流。路

18、时，集电结的反向饱和电流。4.1.4BJT的主要参数的主要参数 只决定于温度和少子浓度，数值越小越好。只决定于温度和少子浓度，数值越小越好。硅管硅管 ICBO，较易测得（小功率较易测得（小功率管管中，中，锗：几十锗：几十几百几百 A；硅：几；硅：几 A）ICEO随温度的变化比随温度的变化比ICBO更大。更大。ICEO大的管子性能也不稳定。大的管子性能也不稳定。第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础(1)集电极最大允许电流集电极最大允许电流ICM(2)集电极最大允许功率损耗集电极最大允许功率损耗PCMPCM=ICVCE3.极限参数极限参数4.1.4BJT的主要参数的主要参数第四章第

19、四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础3.极限参数极限参数4.1.4BJT的主要参数的主要参数(3)反向击穿电压反向击穿电压 V(BR)CBO发射极开路时的集电结反发射极开路时的集电结反向击穿电压。向击穿电压。V(BR)EBO集电极开路时发射结的反集电极开路时发射结的反向击穿电压。向击穿电压。V(BR)CEO基极开路时集电极和发射基极开路时集电极和发射极间的击穿电压。极间的击穿电压。几个击穿电压有如下关系几个击穿电压有如下关系 V(BR)CBOV(BR)CEOV(BR)EBO第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础4.1.5温度对温度对BJT参数及特性的影响参数及特性的影响(

20、1)温度对温度对ICBO的影响的影响温度每升高温度每升高10，ICBO约增加一倍。约增加一倍。(2)温度对温度对 的影响的影响温度每升高温度每升高1，值约增大值约增大0.5%1%。(3)温度对反向击穿电压温度对反向击穿电压V(BR)CBO、V(BR)CEO的影响的影响温度升高时，温度升高时，V(BR)CBO和和V(BR)CEO都会有所提高。都会有所提高。2.温度对温度对BJT特性曲线的影响特性曲线的影响1.温度对温度对BJT参数的影响参数的影响第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础思考题思考题：在在放大电路放大电路中，如何根据中，如何根据BJTBJT的三个的三个电极的电位电极的电

21、位，来，来判判断断此此BJTBJT是是锗管锗管还是还是硅管硅管？其中哪个是？其中哪个是基极基极b b、哪个是、哪个是发射极发射极e e、哪个是哪个是集电极集电极C C？是？是NPNNPN管还是管还是PNPPNP管？管？答：答：1 1）Vbe=0.7V为为硅硅管管Vbe=0.2V为为锗锗管管2）NPN：VC VB VEPNP：VE VB VC电压值在中间电压值在中间的是的是基极基极b b，比基极高（或低），比基极高（或低）0.7V（或（或0.3V）的是的是发射极发射极e，另外的一个电极为集电极另外的一个电极为集电极C C。3 3）VB VE：NPNVE VB：PNP第四章第四章三极管及放大电路基

22、础三极管及放大电路基础作业作业：4.1.1第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础4.2 4.2 基本共射极放大电路基本共射极放大电路放大的能量是由直流转换而来的放大的能量是由直流转换而来的即放大电路是对能量的控制。即放大电路是对能量的控制。基本共射极放大电路基本共射极放大电路4.2.1基本共射极放大电路的组成基本共射极放大电路的组成特点：特点：交、直流共存，总的交、直流共存，总的响应是两个单独响应响应是两个单独响应的叠加。的叠加。第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础交流通路交流通路4.2.2 4.2.2 基本共射极放大电路的工作原理基本共射极放大电路的工作原理直流

23、通路直流通路直流通路直流通路交流通路交流通路基本共射极放大电路基本共射极放大电路规定规定：瞬时值瞬时值iB；交流分量交流分量ib；直流分量直流分量IB；三者之间的关系：三者之间的关系：iB=IB+ib第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础4.2.2 4.2.2 基本共射极放大电路的工作原理基本共射极放大电路的工作原理直流通路直流通路1.1.静态静态(直流工作状态直流工作状态)输入信号输入信号vi0时，放大电路的工时，放大电路的工作状态称为静态或直流工作状态。作状态称为静态或直流工作状态。VCEQ=VCCICQRc静态时，静态时，BJT各电极各电极的直流电流及各电极间的的直流电流及

24、各电极间的直流电压直流电压IB、IC、VBE、VCE可在可在BJT的特性曲线的特性曲线上确定一个点，该点称为上确定一个点，该点称为静态工作点静态工作点，分别用分别用IBQ、ICQ、VBEQ、VCEQ表示表示。其中。其中VBEQ基本为定值硅基本为定值硅管约为管约为0.7V，锗管约为锗管约为0.2V直流通路的画法：直流通路的画法：交流源置零；电容交流源置零；电容开路开路第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础4.2.2 4.2.2 基本共射极放大电路的工作原理基本共射极放大电路的工作原理 2.2.动态动态(交流工作状态交流工作状态)基本共射极放大电路基本共射极放大电路交流通路交流通路输

25、入正弦信号输入正弦信号vs后，电路将处在动态工作情况。此时，后，电路将处在动态工作情况。此时，vBE=VBEQ+vbeiB=IBQ+ibiC=ICQ+icvCE=VCC-iCRc=VCEQ+vce交流通路交流通路画法：画法：直流电源置零、电容短路直流电源置零、电容短路第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础4.3 4.3 放大电路的分析方法放大电路的分析方法 静态静态：无输入信号时，电路中的：无输入信号时，电路中的电压、电流为静止直流电压、电流为静止直流。动动态态：有有输输入入信信号号中中时时，电电路路中中各各处处的的电电压压、电电流流随随输输入入信信号号而变化而变化。方法：方法：

26、图解分析法；小信号模型分析法。图解分析法；小信号模型分析法。4.3.1 4.3.1 图解分析法图解分析法 （1 1）静态工作点的图解分析）静态工作点的图解分析 静态静态：vs s 0 0时时，得到直流通路。，得到直流通路。采用该方法采用该方法分析静态工作点，分析静态工作点，必须已知三极管必须已知三极管的输入输出特性的输入输出特性曲线。曲线。输输入入端端管管外外电电路路BJTBJT输输出出端端管管外外电电路路第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础输输 入入 端端管管 外外 电电路路BJTBJT输输 出出 端端管管 外外 电电路路4.3.1 4.3.1 图解分析法图解分析法 （1 1

27、）静态工作点的图解分析）静态工作点的图解分析 首先，画出直流通路首先，画出直流通路 列输入回路方程列输入回路方程 列输出回路方程（直流负载线）列输出回路方程（直流负载线）VCE=VCCiCRc第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础 在输出特性曲线上，作出在输出特性曲线上，作出直流负载线直流负载线VCE=VCCiCRc，与，与IBQ曲曲线的交点即为线的交点即为Q点，从而得到点，从而得到VCEQ和和ICQ。在输入特性曲线上，作出直线在输入特性曲线上，作出直线 ，两线的交点即是，两线的交点即是Q点，得到点，得到IBQ。最佳工作点：直流负载线的中点最佳工作点：直流负载线的中点最佳工作点：

28、直流负载线的中点最佳工作点：直流负载线的中点。第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础注注：静态工作点：静态工作点Q Q的数值与直流通路中的参数有关，当的数值与直流通路中的参数有关，当RbRb、R RC C、V VBBBB、和、和V VCCCC改变时，改变时，Q Q会改变，直流负载线也会改变。如：会改变，直流负载线也会改变。如：R Rb b变化变化：Ib（V VBBBB-vBE）/Rb/Rb变，直流负载线不变，变，直流负载线不变，Q Q Q Q RcRc变化变化：1/RC1/RC变化，直流负载线的斜率改变：变化，直流负载线的斜率改变：Q Q V VBBBB V VCCCC变化变化：

29、I IB B变化、斜率不变，直流负载线左、右平移，变化、斜率不变，直流负载线左、右平移，Q Q直流负载线：直流负载线：VCE=VCCiCRc或或基本共射极放大电路基本共射极放大电路第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础（2 2）动态工作情况的图解分析动态工作情况的图解分析动动态态：vs s 0 0时时的的工工作作情情况况；放放大大电电路路在在动动态态情情况况下下，交交、直直流流共存于同一电路中共存于同一电路中1 1输入正弦波信号时的工作情况输入正弦波信号时的工作情况（图解法）（图解法）静态时：静态时：iB=IB；iC=IC；vCE=VCE动态动态时：输入信号为时：输入信号为第四章

30、第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础输输 入入 端端管管 外外 电电路路BJTBJT输输 出出 端端管管 外外 电电路路 根据根据vs的波形，在的波形，在BJT的输入特性曲线图上画出的输入特性曲线图上画出vBE、iB的波形的波形第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础 根据根据iB的变化范围在输出特性曲线图上画出的变化范围在输出特性曲线图上画出iC和和vCE的波形的波形第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础2.动态工作情况的图解分析动态工作情况的图解分析 共射极放大电路中的电压、共射极放大电路中的电压、电流

31、波形电流波形vs和和vce是反相的是反相的共射极放大电路的输出电共射极放大电路的输出电压跟输入电压反相。压跟输入电压反相。第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础3.静态工作点对波形失真的影响静态工作点对波形失真的影响截止失真的波形截止失真的波形 第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础饱和失真的波形饱和失真的波形3.静态工作点对波形失真的影响静态工作点对波形失真的影响第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础4.图解分析法的适用范围图解分析法的适用范围幅度较大而工作频率不太高的情况幅度较大而工作频率不太高的情况优点：优点：直观、形象。有助于建立和理解交、直流

32、共存，静态和直观、形象。有助于建立和理解交、直流共存，静态和动态等重要概念；有助于理解正确选择电路参数、合理设置动态等重要概念；有助于理解正确选择电路参数、合理设置静态工作点的重要性。能全面地分析放大电路的静态、动态静态工作点的重要性。能全面地分析放大电路的静态、动态工作情况。工作情况。缺点：缺点：不能分析工作频率较高时的电路工作状态，也不能用来不能分析工作频率较高时的电路工作状态，也不能用来分析放大电路的输入电阻、输出电阻等动态性能指标。分析放大电路的输入电阻、输出电阻等动态性能指标。第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础例例4.3.1 4.3.1 电电路路如如图图，设设V V

33、BEQBEQ=0.7V=0.7V。（1 1）试试从从电电路路组组成成上上说说明明它它下下图图的的主主要要区区别别。（2 2）画画出出该该电电路路的的直直流流通通路路与与交交流流通通路路。（3 3）估估算算静静态态电电流流I IBQBQ，并并用用图图解解法法确确定定I ICQCQ、V VCEQCEQ。（4 4）写写出出加加上上输输入入信信号后，电压号后，电压vBEBE的表达式及输出交流负载线。的表达式及输出交流负载线。1 1(b)(b)是是原原理理图图，不不实实用用，信信号号源源没没有有接接地地，易易受受干干扰扰。（a a）图信号源接地。）图信号源接地。(b)(a)(a)(a)图图中中基基极极直

34、直流流电电源源与与集集电电极极直直流流电电源源V VCCCC合合并并，通通过过RbRb提供提供基极偏流基极偏流和和偏压偏压。(a)Cb1(a)Cb1和和Cb2Cb2耦耦合合电电容容，起起隔隔直直，通通交交的的作作用用。称称为为阻阻容容耦合共射极放大电路耦合共射极放大电路。第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础例例4.3.1 4.3.1 电电路路如如图图，设设V VBEQBEQ=0.7V=0.7V。（1 1）试试从从电电路路组组成成上上说说明明它它下下图图的的主主要要区区别别。（2 2）画画出出该该电电路路的的直直流流通通路路与与交交流流通通路路。（3 3）估估算算静静态态电电流流

35、I IBQBQ，并并用用图图解解法法确确定定I ICQCQ、V VCEQCEQ。（4 4）写写出出加加上上输输入入信信号后，电压号后，电压vBEBE的表达式及输出交流负载线。的表达式及输出交流负载线。(2)(2)直直流流通通路路画画法法：电电容容开开路路，交流源置零交流源置零(a)第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础例例4.3.1 4.3.1 电电路路如如图图，设设V VBEQBEQ=0.7V=0.7V。（1 1）试试从从电电路路组组成成上上说说明明它它下下图图的的主主要要区区别别。（2 2）画画出出该该电电路路的的直直流流通通路路与与交交流流通通路路。（3 3）估估算算静静态

36、态电电流流I IBQBQ，并并用用图图解解法法确确定定I ICQCQ、V VCEQCEQ。（4 4）写写出出加加上上输输入入信信号后，电压号后，电压vBEBE的表达式及输出交流负载线。的表达式及输出交流负载线。(2)(2)交交流流通通路路画画法法：电电容容短短路路，直流电源置直流电源置0 0(a)第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础例例4.3.1 4.3.1 电电路路如如图图，设设V VBEQBEQ=0.7V=0.7V。（1 1）试试从从电电路路组组成成上上说说明明它它下下图图的的主主要要区区别别。（2 2）画画出出该该电电路路的的直直流流通通路路与与交交流流通通路路。（3 3

37、）估估算算静静态态电电流流I IBQBQ，并并用用图图解解法法确确定定I ICQCQ、V VCEQCEQ。（4 4）写写出出加加上上输输入入信信号后，电压号后，电压vBEBE的表达式及输出交流负载线。的表达式及输出交流负载线。（3 3）估估算算静静态态电电流流I IBQBQ，并用图解法确定并用图解法确定I ICQCQ、V VCEQCEQVCEQ=VCCICQRc=12-4ic第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础Q(VQ(VCEQCEQ,I,ICQCQ)直流负载线直流负载线,斜率斜率-1/Rc交流负载线交流负载线M(12V,0mA)M(12V,0mA)N(0V,3mAN(0V,3

38、mA)M MN NVCEQ=6VVCEQ=VCCICQRc=12-4ic第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础例例4.3.1 4.3.1 电电路路如如图图，设设V VBEQBEQ=0.7V=0.7V。（1 1）试试从从电电路路组组成成上上说说明明它它下下图图的的主主要要区区别别。（2 2）画画出出该该电电路路的的直直流流通通路路与与交交流流通通路路。（3 3）估估算算静静态态电电流流I IBQBQ，并并用用图图解解法法确确定定I ICQCQ、V VCEQCEQ。（4 4）写写出出加加上上输输入入信信号后，电压号后，电压vBEBE的表达式及输出交流负载线。的表达式及输出交流负载线。

39、交流通路交流通路(a)(4)(4)静态时（静态时（vi i=0=0）：vBEBE=V VBEQBEQ 加输入信号加输入信号：vBEBE=V VBEQBEQ+vi交流负载线，斜率交流负载线，斜率-1/R-1/RL L，必过，必过Q Q点点第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础作业作业：4.2.14.3.24.3.5第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础 1.BJT 1.BJT的的H H参数及小信号模型参数及小信号模型 把把BJTBJT看看作作二二端端口口有有源源网网络络通通过过vi、ii、vo、io 来来研研究究网网络的特性。不同的网络参数：络的特性。不同的网络参数：

40、4.3.2 4.3.2 小信号模型分析法小信号模型分析法（微变等效电路微变等效电路分析法）分析法）晶体管的特性曲线并非直线，即是非线性的；晶体管的特性曲线并非直线，即是非线性的；小小信信号号输输入入时时，可可以以把把小小范范围围的的曲曲线线看看成成直直线线，即即线线性性化化；分分析思路析思路：把非线性器件组成的电路：把非线性器件组成的电路当作线性电路当作线性电路来处理。来处理。Z Z参数参数 （开路阻抗）（开路阻抗）Y Y参数参数 （短路导纳）（短路导纳）H H参数参数 （混合参数）（混合参数）在低频条件下，在低频条件下，H H参数物理意义明确且参数物理意义明确且为一实数，通常用来分析三极管电

41、路。为一实数，通常用来分析三极管电路。共射极电路共射极电路V1=H11I1+H12V2I2=H21I1+H22V2第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础（1 1）H H参数的引出参数的引出BJTBJT的的特性曲线特性曲线用图形描述晶体管内部电压、电流的关系；用图形描述晶体管内部电压、电流的关系；BJTBJT的的H H参数参数用数学表达式表示内部电压、电流用数学表达式表示内部电压、电流微变量微变量的关系。的关系。四个参数的物理意义四个参数的物理意义（共射极）（共射极）下标的含义：下标的含义：i输入输入；r反向传输；反向传输；f正向传输；正向传输；o输出；输出；第二下标第二下标e e

42、表示共射接法。表示共射接法。BJT双口网络双口网络vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevce输入电阻输入电阻反向电压传输比反向电压传输比电流传输比（电流放大系数）电流传输比（电流放大系数）输出电导输出电导第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础（2 2）.H.H参数小信号模型参数小信号模型（微变等效电路）（微变等效电路）晶晶体体管管本本是是个个非非线线性性器器件件，小小信信号号时时可可以以看看成成线线性性器器件件，以便计算简化。以便计算简化。电路计算采用近似计算方法。电路计算采用近似计算方法。输入回路输入回路，h hieie看作电阻；第二项是看作电阻；第二项是输

43、出对输入的影响，以受控源表示。输出对输入的影响，以受控源表示。输出回路输出回路，h hf fe e为正向传输比，为正向传输比，h hoeoe看成导纳的作用看成导纳的作用 线性化后的线性化后的线性模型线性模型共有四个共有四个H H参数，分析时可以用来参数，分析时可以用来代替代替BJTBJT。rbe:103 10-3-10-5：102rce：105 vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevceBJT双口网络双口网络第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础(3)(3)晶体管小信号模型的简化：晶体管小信号模型的简化：输输入入端端口口，hrevce比比vbe小小得得多多；输

44、输出出端端口口，BJTBJT的的输输出出电电阻阻1/1/hoe很大很大，两者，两者均可忽略均可忽略。所以，等效电路可进一步简化。所以，等效电路可进一步简化。通常使用简化通常使用简化通常使用简化通常使用简化电路模型电路模型注注：1 1）受控源（虚拟的）的特点。受控源（虚拟的）的特点。2 2）图中应图中应标明标明标明标明 ib b、ib b的方向的方向的方向的方向；ib方向方向相反时，相反时，ib的方向也相反。的方向也相反。3 3）PNPPNPPNPPNP管，其管，其管，其管，其H H H H参数等效电路与参数等效电路与参数等效电路与参数等效电路与NPNNPNNPNNPN管相同。管相同。管相同。管

45、相同。第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础(4)(4)H H参数的确定参数的确定 应应用用H H参参数数等等效效电电路路来来分分析析放放大大电电路路时时，必必须须了了解解晶晶体体管管在在Q Q点点的的H H参数，必要时进行测定。也可以用图示仪测定参数，必要时进行测定。也可以用图示仪测定 和和rbebe 。通常用通常用近似计算公式近似计算公式：注注：VT ：室温（：室温（300K300K）时为）时为26mV 26mV 基区体电阻基区体电阻 发射区体电阻，数值较小，可以忽略发射区体电阻，数值较小，可以忽略 发射结电阻，其数值为发射结电阻，其数值为 （300K300K）第四章第四章三

46、极管及放大电路基础三极管及放大电路基础4.3.2小信号模型分析法小信号模型分析法2.用用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路参数小信号模型分析基本共射极放大电路（1）利用直流通路求）利用直流通路求Q点点共射极放大电路共射极放大电路一般硅管一般硅管VBE=0.7V，锗管，锗管VBE=0.2V，已知已知。第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础2.用用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路参数小信号模型分析基本共射极放大电路（2）画小信号等效电路）画小信号等效电路H参数小信号等效电路参数小信号等效电路交流通路交流通路第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础H参数小信号等效

47、电路参数小信号等效电路2.用用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路参数小信号模型分析基本共射极放大电路（3）求放大电路动态指标）求放大电路动态指标根据根据则电压增益为则电压增益为（可作为公式）（可作为公式）电压增益电压增益第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础2.用用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路参数小信号模型分析基本共射极放大电路（3）求放大电路动态指标）求放大电路动态指标输入电阻输入电阻输出电阻输出电阻令令Ro=Rc所以所以第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础3.小信号模型分析法的适用范围小信号模型分析法的适用范围 放大电路的输入信号幅度较小，放大电

48、路的输入信号幅度较小，BJTBJT工作在其工作在其V VT T特性特性曲线的线性范围（即放大区）内。曲线的线性范围（即放大区）内。H H参数的值是在静态工作参数的值是在静态工作点上求得的。所以，放大电路的动态性能与静态工作点参数点上求得的。所以，放大电路的动态性能与静态工作点参数值的大小及稳定性密切相关。值的大小及稳定性密切相关。优点优点：分析放大电路的动态性能指标分析放大电路的动态性能指标(Av、Ri和和Ro等等)非常方便，非常方便，且适用于频率较高时的分析。且适用于频率较高时的分析。4.3.2小信号模型分析法小信号模型分析法缺点缺点：在在BJT与放大电路的小信号等效电路中，电压、电流等与放

49、大电路的小信号等效电路中，电压、电流等电量及电量及BJT的的H参数均是针对变化量参数均是针对变化量(交流量交流量)而言的，不能用而言的，不能用来分析计算静态工作点。来分析计算静态工作点。第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础共射极放大电路共射极放大电路放大电路如图所示。已知放大电路如图所示。已知BJT的的=40，Rb=300k，Rc=4k，VCC=+12V，求：，求：（1）放大电路的）放大电路的Q点。点。（2）Av、Ri、Ro解：解：静态工作点为静态工作点为Q（40 A，1.6mA，5.6V），），BJT工作在放大区。工作在放大区。例题例题例题例题VCEQ=VCCICQRc=12

50、-4ICQ=5.6V（1）求静态工作点）求静态工作点（3）若若RL开路，开路，Av如何变化如何变化第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础共射极放大电路共射极放大电路放大电路如图所示。已知放大电路如图所示。已知BJT的的=40，Rb=300k，Rc=4k，VCC=+12V，求：，求：（1）放大电路的）放大电路的Q点。点。（2）Av、Ri、Ro解：解：画交流等效电路画交流等效电路 例题例题例题例题（2）求）求Av交流等效电路交流等效电路微变等效电路微变等效电路（3）若若RL开路，开路，Av如何变化如何变化第四章第四章三极管及放大电路基础三极管及放大电路基础放大电路如图所示。已知放大电