晶体三极管及基本放大电路.ppt
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1、 晶体晶体三三极管及极管及基本放大基本放大电路电路 晶体三极管是具有放大作用的半导体器件,由三极管组成的放大电路广泛应用于各种电子设备中,例如收音机、扩音机、测量仪器及自动控制装置等。本章介绍三极管应用的必备知识及由它构成的基本放大电路的工作原理和一般分析方法。晶体三极管晶体三极管三极管基本放大电路三极管基本放大电路放大电路的分析方法放大电路的分析方法静态工作点稳定的放大电路静态工作点稳定的放大电路多级放大电路多级放大电路本章小结本章小结1 第一节第一节 晶体三极管晶体三极管晶体三极管是一种利用输入电流控制输出电流的电流控制型器件,它由两个晶体三极管是一种利用输入电流控制输出电流的电流控制型器
2、件,它由两个PN结构成,在电路中主要作为放大和开关元件使用。结构成,在电路中主要作为放大和开关元件使用。一、结构与分类一、结构与分类1 1外形外形近年来生产的小、中功率管多采用硅酮塑料封装;大功率三极管多采用金属封近年来生产的小、中功率管多采用硅酮塑料封装;大功率三极管多采用金属封装,通常做成扁平形状并有螺钉安装孔,有的大功率管制成螺栓形状。装,通常做成扁平形状并有螺钉安装孔,有的大功率管制成螺栓形状。塑料封装小功率管塑料封装中功率管金属封装小功率管金属封装大功率管2 2.2.结构结构 三极管的核心是两个互相三极管的核心是两个互相联联系的系的PN结结,按两个,按两个PN结结的的组组合方式不同,
3、可分合方式不同,可分为为NPN型和型和PNP型两型两类类。PNP型三极管NPN型三极管三极管内部有三极管内部有发发射区、基区和集射区、基区和集电电区,引出区,引出电电极分极分别为别为发发射极射极e e、基极基极b b、集集电电极极c c。发发射区与基区之射区与基区之间间的的PNPN结结称称为发为发射射结结,集,集电电区与基区之区与基区之间间的的PNPN结结称称为为集集电结电结。3 3.3.分类分类三极管的种类很多,通常按以下方法进行分类:三极管的种类很多,通常按以下方法进行分类:按半导体制造材料可分为:按半导体制造材料可分为:硅管和锗管。硅管受温度影响较小、工作稳定,硅管和锗管。硅管受温度影响
4、较小、工作稳定,因此在自动控制设备中常用硅管。因此在自动控制设备中常用硅管。按三极管内部基本结构可分为:按三极管内部基本结构可分为:NPN型和型和PNP型两类。目前我国制造的硅管型两类。目前我国制造的硅管多为多为NPN型型(也有少量也有少量PNP型型),锗管多为,锗管多为PNP型。型。按工作频率可分为:按工作频率可分为:高频管和低频管。工作频率高于高频管和低频管。工作频率高于3MHz为高频管,工作为高频管,工作频率在频率在3MHz以下为低频管。以下为低频管。按功率可分为:按功率可分为:小功率管和大功率管。耗散功率小于小功率管和大功率管。耗散功率小于1W为小功率管,耗散为小功率管,耗散功率大于功
5、率大于1W为大功率管。为大功率管。按用途可分为:按用途可分为:普通放大三极管和开关三极管等。普通放大三极管和开关三极管等。4 二、三极管的电流放大作用二、三极管的电流放大作用 1 1三极管放大条件三极管放大条件要使三极管能够正常放大信号,发射结应加正向电压,集电结应加反向电压。要使三极管能够正常放大信号,发射结应加正向电压,集电结应加反向电压。NPN管偏置电路PNP管偏置电路 电源电源VCC通过偏置电阻通过偏置电阻Rb为发射结提供正向偏置,为发射结提供正向偏置,RC阻值小于阻值小于Rb阻值,所以集阻值,所以集电结处于反向偏置。电结处于反向偏置。52 2三极管的电流放大作用三极管的电流放大作用
6、三极管各电极电流关系的测量电路 三极管电流分配关系:三极管电流分配关系:IE=IC+IB三极管电流放大倍数:三极管电流放大倍数:=IC/IB当当IB有一微小变化,就能引起有一微小变化,就能引起IC较大的变化,这种现象称为三极管的电流放较大的变化,这种现象称为三极管的电流放大作用。大作用。6 在实际放大电路中,除了共发射极联接方式外,还有共集电极和共基极联接方在实际放大电路中,除了共发射极联接方式外,还有共集电极和共基极联接方式。式。共发射极接法共基极接法共集电极接法7 三、三极管的特性曲线三、三极管的特性曲线1 1输人特性曲线输人特性曲线输人特性曲线是反映三极管输人回路电压和电流关系的曲线,它
7、是在输出电压输人特性曲线是反映三极管输人回路电压和电流关系的曲线,它是在输出电压VCE为定值时,为定值时,iB与与vBE对应关系的曲线。对应关系的曲线。当当输输入入电压电压vBE较较小小时时,基极,基极电电流流iB很小,很小,通常近似通常近似为为零。零。当当vBE大于三极管的死区大于三极管的死区电压电压vth后,后,iC开开始上升。始上升。三极管正常三极管正常导导通通时时,硅管,硅管VBE约为约为0.7V,锗锗管管约为约为0.3V,此,此时时的的VBE值值称称为为三极管工作三极管工作时时的的发发射射结结正向正向压压降。降。输人特性曲线8 2 2输出特性曲线输出特性曲线 输出特性曲线是反映三极管
8、输出回路电压与电流关系的曲线,是指基极电流输出特性曲线是反映三极管输出回路电压与电流关系的曲线,是指基极电流IB为某一定值时,集电极电流为某一定值时,集电极电流IC与集电极电压与集电极电压VCE对应关系的曲线。对应关系的曲线。截止区截止区习惯把习惯把IB=0曲线以下的区域称为截止区,三极管处于截止状态,相曲线以下的区域称为截止区,三极管处于截止状态,相当于三极管内部各极开路。在截止区,三极管发射结反偏或零偏,集电结反偏。当于三极管内部各极开路。在截止区,三极管发射结反偏或零偏,集电结反偏。放大区放大区它是三极管发射结正偏、集电它是三极管发射结正偏、集电结反偏时的工作区域。最主要特点是结反偏时的
9、工作区域。最主要特点是IC受受IB控控制,具有电流放大作用。制,具有电流放大作用。饱和区饱和区当当VCE小于小于VBE时,三极管的发时,三极管的发射结和集电结都处于正偏,此时射结和集电结都处于正偏,此时IC已不再受已不再受IB控制。此时管子的集电极控制。此时管子的集电极发射极间呈现低发射极间呈现低电阻,相当于开关闭合。电阻,相当于开关闭合。输出特性曲线9 四、三极管器件手册的使用四、三极管器件手册的使用 三极管的类型非常多,从晶体管手册可以查找到三极管的型号,主要用途、主三极管的类型非常多,从晶体管手册可以查找到三极管的型号,主要用途、主要参数和器件外形等,这些技术资料是正确使用三极管的依据。
10、要参数和器件外形等,这些技术资料是正确使用三极管的依据。1 1三极管型号三极管型号 国产三极管的型号由五部分组成。国产三极管的型号由五部分组成。第一部分是数字第一部分是数字“3”,表示三极管。,表示三极管。第二部分是用拼音字母表示管子的材料和极第二部分是用拼音字母表示管子的材料和极性。性。APNP锗材料,BNPN锗材料,CPNP硅材料,DNPN硅材料。第三部分是用拼音字母表示管子的类型。第三部分是用拼音字母表示管子的类型。X低频小功率管,G 高频小功率管,D低频大功率管,A 高频大功率管。第四部分用数字表示器件的序号。第四部分用数字表示器件的序号。第五部分用拼音字母表示规格号。第五部分用拼音字
11、母表示规格号。三极管型号的读识3AG54A三极管三极管NPN锗锗材料材料高频小功率高频小功率序号序号规格号规格号10 2 2三极管的主要参数三极管的主要参数 (1)直流参数)直流参数反映三极管在直流状态下的特性。反映三极管在直流状态下的特性。直流电流放大系数直流电流放大系数hFE用于表征管子用于表征管子IC与与IB的分配比例。的分配比例。集集基反向饱和电流基反向饱和电流ICBO它是指三极管发射极开路时,流过集电结的反向它是指三极管发射极开路时,流过集电结的反向漏电电流。漏电电流。ICBO大的三极管工作的稳定性较差。大的三极管工作的稳定性较差。ICBO测量电路 ICEO测量电路集集射反向饱和电流
12、射反向饱和电流ICEO它是指三极管的基极开路,集电极与发射极之间它是指三极管的基极开路,集电极与发射极之间加上一定电压时的集电极电流。加上一定电压时的集电极电流。ICEO是是ICBO的的(1+)倍,所以它受温度影响不可忽视。倍,所以它受温度影响不可忽视。11 (2)交流参数)交流参数是反映三极管交流特性的主要指标。是反映三极管交流特性的主要指标。交流电流放大倍数交流电流放大倍数hfe通常也写为通常也写为,用于表征管子对,用于表征管子对交流交流信号的电流放大能信号的电流放大能力。力。共发射极特征频率共发射极特征频率fT三极管的三极管的 值下降到值下降到1时,所对应的信号频率称为共发时,所对应的信
13、号频率称为共发射极特征频率,它是表征三极管高频特性的重要参数。射极特征频率,它是表征三极管高频特性的重要参数。(3)极限参数)极限参数三极管有使用极限值,如果超出范围则无法保证管子正常工作。三极管有使用极限值,如果超出范围则无法保证管子正常工作。集电极最大允许电流集电极最大允许电流ICM若三极管的工作电流超过若三极管的工作电流超过ICM,其,其 值将下降到正常值将下降到正常值的值的2/3以下。以下。集电极最大允许耗散功率集电极最大允许耗散功率PCM它是三极管的最大允许平均功率。它是三极管的最大允许平均功率。集集射反向击穿电压射反向击穿电压V(BR)CEO它是基极开路时,加在集电极和发射极之它是
14、基极开路时,加在集电极和发射极之间的最大允许电压。若管子的间的最大允许电压。若管子的VCE超过超过V(BR)CEO,会引起电击穿导致管子损坏。,会引起电击穿导致管子损坏。12 五、三极管引脚与管型的判别五、三极管引脚与管型的判别 (1)先确定)先确定b极极(2)判断)判断e极、极、c极极 确定b极判断e极、c极13 2.1 2.1 三极管基本放大电路三极管基本放大电路 一、基本放大电路的构成一、基本放大电路的构成 1.1.电路元件作用电路元件作用 共发射极基本放大电路由三极管、电阻和电容所组成。共发射极基本放大电路由三极管、电阻和电容所组成。V晶体三极管,起电流放大作用晶体三极管,起电流放大作
15、用+VCC直流供电电源直流供电电源 Rb基极偏置电阻基极偏置电阻 C1输入耦合电容输入耦合电容 C2输出耦合电容输出耦合电容 RC集电极负载电阻集电极负载电阻 2.2.放大电路的电压、电流符号规定放大电路的电压、电流符号规定 共发射极基本放大电路直流分量直流分量用大写字母和大写下标表示,如用大写字母和大写下标表示,如IB、IC、IE、VBE、VCE。交流信号交流信号用小写字母和小写下标表示,如用小写字母和小写下标表示,如ib、ic、ie、vbe、vce。交流和直流叠加信号交流和直流叠加信号用小写字母和大写下标表示,如用小写字母和大写下标表示,如iB、iC、iE、vBE、vCE。14 3 3三种
16、基本放大电路的比较三种基本放大电路的比较 共集电极放大电路共基极放大电路 (1)共发射极放大电路的电压、电流、功率放大倍数都较大,所以应用在多)共发射极放大电路的电压、电流、功率放大倍数都较大,所以应用在多级放大器的中间级。级放大器的中间级。(2)共集电极放大电路只有电流放大作用,无电压放大作用,它的输入电阻)共集电极放大电路只有电流放大作用,无电压放大作用,它的输入电阻大,输出电阻小,常用作实现阻抗匹配或作为缓冲电路来使用,也可作为多级放大大,输出电阻小,常用作实现阻抗匹配或作为缓冲电路来使用,也可作为多级放大器的输入级和输出级。器的输入级和输出级。(3)共基极放大)共基极放大电路主要是频率
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