南邮模电c期末复习第三章.ppt

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1、第三章 双极型晶体管及其放大电路1.形式与结构形式与结构NPNPNP三区、三极、两结三区、三极、两结2.特点特点:基极电流控制集电极电流并实现基极电流控制集电极电流并实现放大放大放放大大条条件件内因：发射区载流子浓度高、内因：发射区载流子浓度高、基区薄、集电区面积大基区薄、集电区面积大 外因：外因：发射结正偏、集电结反偏发射结正偏、集电结反偏3.电流关系电流关系cbeNPNPNPcbe图图1.(a)NPN型管的结构示意图；型管的结构示意图；(b)电路符号电路符号3.1 双极型晶体管的工作原理双极型晶体管的工作原理base collector emitterecb发射极发射极基极基极集电极集电极

2、基区基区发射结发射结集电结集电结发射区发射区集电区集电区N+P N1.结构结构发射极箭头方向是指发发射极箭头方向是指发射结正偏时的电流方向射结正偏时的电流方向(两个反向连接的两个反向连接的PN结组成结组成)晶体管处于放大状态的工作条件晶体管处于放大状态的工作条件cbeNPNUC UB UE UC UB UE PNPcbe1.内部条件内部条件2.外部条件外部条件 发射结发射结(eb结结)正偏正偏集电结集电结(cb结结)反偏反偏 使使发射区的掺杂浓度最高发射区的掺杂浓度最高，以有效地发射载流子；，以有效地发射载流子；使使基区掺杂浓度最小且区最薄基区掺杂浓度最小且区最薄，以有效地传输载流子；，以有效

3、地传输载流子；使使集电结面积最大集电结面积最大，且掺杂浓度小于发射区，以有效，且掺杂浓度小于发射区，以有效 地收集载流子。地收集载流子。图图6.共射输出特性曲线共射输出特性曲线uCE/V5101501234饱饱和和区区放放大大区区iC/mAuCE=uBEiB=-ICBO截截 止止 区区击击区区穿穿共射共射输出特性曲线可分为输出特性曲线可分为4个区域个区域(饱和区、放大区、截饱和区、放大区、截止区、击穿区止区、击穿区)。晶体管的工作状态小结：晶体管的工作状态小结：两个两个PN结都正偏结都正偏饱和状态饱和状态两个两个PN结都反偏结都反偏截止状态截止状态一个一个PN结正偏，一个结正偏，一个PN结反偏

4、结反偏放大状态放大状态注意注意:如果晶体管的发射结反偏、集电结正偏，就是晶如果晶体管的发射结反偏、集电结正偏，就是晶体管的倒置放大应用体管的倒置放大应用 1.直流模型及静态工作点的估算直流模型及静态工作点的估算2.4 放大电路的放大电路的静态静态分析和设计分析和设计例例1.硅硅晶体管电路如图所示。若已知晶体管工作在晶体管电路如图所示。若已知晶体管工作在放大状态放大状态，=100，试计算晶体管的，试计算晶体管的IBQ，ICQ和和UCEQ。ICQ+-UCEQ270k RBUBB6VIBQUCC12VRC3k+-ui 故有故有解解：晶晶体体管管工工作作在在放放大大状状态态，故故可可用用直直流流模模型

5、型代代替替晶晶体体管管，便得到如上图所示的直流等效电路。由图可知便得到如上图所示的直流等效电路。由图可知直流通路直流通路 2.静态工作点的图解分析法静态工作点的图解分析法直流图解分析直流图解分析是在晶体管特性曲线上，用作图的方法确是在晶体管特性曲线上，用作图的方法确定出直流工作点，并求出定出直流工作点，并求出IBQ、UBEQ和和ICQ、UCEQ。以左图为例，说明如何通过图解分以左图为例，说明如何通过图解分析法确定放大电路的静态工作点。析法确定放大电路的静态工作点。图图2.3.4 阻容耦合共射放大阻容耦合共射放大输出回路的静态工作点输出回路的静态工作点ICQ、UCEQ的图解分析：的图解分析：写出

6、晶体管的输出回路方程写出晶体管的输出回路方程 uCE=UCC-ICRC在坐标中画出输出回路方程所确定的直线在坐标中画出输出回路方程所确定的直线-直流负载线直流负载线输出特性曲线与输出特性曲线与直流负载线直流负载线的交点为静态工作点的交点为静态工作点Q。两个两个特殊点特殊点例例.在下图在下图(a)的电路中，的电路中，RB=560k,RC=3k,UCC=12V，晶体，晶体硅硅管的输出特性曲线如下图管的输出特性曲线如下图(b)所示，试用图解法所示，试用图解法确定直流工作点。确定直流工作点。RBUCCRCIBQICQUCEQ(a)直流通路直流通路(b)晶体管的输出特性曲线晶体管的输出特性曲线 (2)输

7、出回路满足（直流负载线）：输出回路满足（直流负载线）：uCE=UCC-iCRC 即即:uCE=12-3iC解解:(1)取取UBE(on)=0.7V，由估算法可得：，由估算法可得：RBUCCRCIBQICQUCEQiC=0时，时，uCE=12 VuCE=0时，时，iC=4 mAuCE/V21012012340A30A20A10AiC/mA4684Q(3)IBQ=20 A的输出特性曲线与此直流负载线的交的输出特性曲线与此直流负载线的交 点点Q就是静态工作点，由图中就是静态工作点，由图中Q点的坐标可得，点的坐标可得，ICQ=2mA,uCEQ=6V。总结：总结：动态分析动态分析分析指标：分析指标：放大

8、倍数、输入电阻、输出电阻放大倍数、输入电阻、输出电阻分析方法：分析方法：图解法、小信号等效电路法图解法、小信号等效电路法 3.5 共射放大电路的共射放大电路的动态动态分析和设计分析和设计1.交流图解分析法交流图解分析法是是指指在在输输入入信信号号作作用用下下，通通过过作作图图来来确确定定放放大大管管各各级级电电流流和和极极间间电电压压的的变变化化量量。由由于于交交流流信信号号是是叠叠加加在在静静态态工工作作点点上的，因此交流图解法须在上的，因此交流图解法须在直流状态直流状态的基础上分析。的基础上分析。动态特性是由动态特性是由交流通路交流通路决定的决定的当当iC=0时时,uCE=UCEQ+ICQ

9、RL-横轴截距横轴截距连接连接AQ的直线即为交流负的直线即为交流负 载线，载线，A(0,UCEQ+ICQRL)作图方法：作图方法：A交流负载线交流负载线ICQRL交流负载线比直流负载线交流负载线比直流负载线 陡峭陡峭。晶体管的三种基本接法（晶体管的三种基本接法（组态组态）(a)共共发射发射极极(b)共共集电集电极极(c)共共基基极极 例例 电电 路路 如如 下下 图图，其其 中中 RB1=75k,RB2=25k,RC=RL=2k,RE=1k,UCC=12V,=80,rbb=100,Rs=0.6k,试试求求直直流流工工作作点点ICQ,UCEQ及及Au,Ri,Ro和和Aus等项指标。等项指标。解解

10、:画出直流通路，用估算法计算静态工作点画出直流通路，用估算法计算静态工作点Q：直流通路直流通路下面求交流指标，交流等效电路如上图，下面求交流指标，交流等效电路如上图，将数值代入上式，得将数值代入上式，得例例 电电路路在在上上例例中中，将将RE变变为为两两个个电电阻阻RE1和和RE2串串联联，且且RE1=100,RE2=900，而而旁旁通通电电容容CE接接在在RE2两两端端，其它条件不变，试求此时的交流指标。其它条件不变，试求此时的交流指标。解解:由于直流通路中由于直流通路中RE=RE1+RE2=1k，所以，所以Q点不变。点不变。对于交流通路，现在射极通过对于交流通路，现在射极通过RE1接地。交

11、流等效电路为：接地。交流等效电路为：三种基本放大器性能比较共集：共集：输入电阻最大输入电阻最大(电压信号源衰减最小电压信号源衰减最小),输出电阻输出电阻 最小最小(带带负载能力强负载能力强),无电压增益，有较大的电无电压增益，有较大的电 流增益；流增益；共射：共射：输入电阻不够大，输出电阻不够小，有较大的电输入电阻不够大，输出电阻不够小，有较大的电 压和电流增益；压和电流增益；共基：共基：输入电阻很小，无电流增益，有较大的电压增益。输入电阻很小，无电流增益，有较大的电压增益。在共射、共基、共集三种基本放大在共射、共基、共集三种基本放大电电路路组态组态中，希望中，希望带负载带负载能力能力强强，应选应选用用_ B _，希望，希望频频率特性好（率特性好（若若优优先考先考虑虑高高频频特性指特性指标标要好要好），应选用），应选用_ c _。（A.共射组态，共射组态，B.共集组态，共集组态，C.共基组态）共基组态）v 3.1v3.20(2)v 3.23作作 业业: