模拟电工电子.ppt
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4双极结型三极管及放大电路基础4.1BJT(a)小功率管(b)小功率管(c)大功率管(d)中功率管半导体三极管的结构示意图如图所示。它有两种类型:NPN型和PNP型。两种类型的三极管结构特点:4.1.2放大状态下BJT的工作原理以NPN型三极管的放大状态为例,来说明三极管内部的电流关系,见下图。以上看出,三极管内有两种载流子(自由电子和空穴)参与导电,故称为双极型三极管。或BJT(BipolarJunctionTransistor)。2.电流分配关系根据3.三极管的三种组态4.放大作用①当不外加交流信号时:②当外加交流输入信号ΔvI时:电路中交、直流并存,α是共基极直流电流放大系数,α是共基极交流电流放大系数(在通常情况下,两者接近,可混用)。总的电流为交直流总和:iE=IE+ΔiE=IE+ieiC=IC+ΔiC=IC+iciB=IB+ΔiB=IB+ib共基极放大电路综上所述,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,然后到达集电极而实现的。即表现为很小的发射结电压的变化引起较大的电流变化。不论哪种组态,其放大作用均是由于内部固定的电流控制关系产生的,因此,BJT被称为电流控制器件。实现信号放大的两个条件是:(1)内部条件:发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度,且基区很薄。(2)外部条件:发射结正向偏置,集电结反向偏置。1.既然BJT具有两个PN结,可否用两个二极管相联以构成一只BJT,试说明其理由。例:工作在放大电路中的三极管三个电极对地电位分别为:VA=6V、VB=11.3V、VC=12V,则三极管对应的电极是:A为极、B为极、C为极。晶体管属型三极管;4.1.3BJT的V-I特性曲线iB=f(vBE)vCE=const.(4)输入特性曲线的三个部分iC=f(vCE)iB=const.饱和区:iC明显受vCE控制的区域,该区域内,一般vCE<0.7V(硅管)。此时,发射结正偏,集电结正偏或反偏电压很小。例1:测量三极管三个电极对地电位如图所示,试判断三极管的工作状态。例2:用数字电压表测得VB=4.5V、VE=3.8V、VC=8V,试判断三极管的工作状态。(1)共发射极直流电流放大系数=(IC-ICEO)/IB≈IC/IBvCE=const.(3)共基极直流电流放大系数=(IC-ICBO)/IE≈IC/IE2.极间反向电流(2)集电极发射极间的反向饱和电流ICEO(1)集电极最大允许电流ICM(3)反向击穿电压4.1.5温度对BJT参数及特性的影响4.2基本共射极放大电路放大的概念基本放大电路一般是指由一个三极管组成的三种基本组态放大电路。1.放大电路主要用于放大微弱信号,输出电压或电流在幅度上得到了放大,输出信号的能量得到了加强。2.输出信号的能量实际上是由直流电源提供的,只是经过三极管的控制,使之转换成信号能量,提供给负载。4.2.1基本共射极放大电路的组成输入回路(基极回路)习惯画法动画4.放大电路的静态和动态5.直流通路和交流通路交流通路6.放大原理7.主要技术指标及分析方法1.与放大管种类匹配的正确的电源极性。(发射结正偏,集电结反偏。)2.必须设置直流(静态)工作点Q。3.外加输入信号vi不能被短路,一定要加在发射结上。4.电压放大是指电压输出量相对于电压输入量的大小关系,应将ic交流量转换成电压,所以输出端必须接负载电阻RC。以上四点可用于判断电路是否对输入交流信号具有放大作用。电路如图所示,设VBE=0.6V,=60,RC=2K设计电路参数,使VCEQ=2.5V。VCC=VBB=5V4.3放大电路的分析方法在输出特性曲线上,作出直流负载线vCE=VCC-iCRc,与IBQ曲线的交点即为Q点,从而得到VCEQ和ICQ。直流负载线的确定方法:*1.在输入回路列方程式vBE=VBB-iBRb*2.在输入特性曲线上,作出输入负载线,两线的交点即是Q。得到IBQ。(也可通过计算得到:)3.由直流负载列出方程式vCE=VCC-iCRc4.在输出特性曲线X轴及Y轴上确定两个特殊点VCC和VCC/RC,即可画出直流负载线。5.两线交点即为Q点,得到参数IBQ、ICQ和VCEQ。由交流通路得纯交流负载线:交流负载线确定方法:通过输出特性曲线上的Q点做一条直线,其斜率为1/RL'。两个特殊点[0,(VCE+ICRL')/RL'],(VCE+ICRL',0)根据vs的波形,在BJT的输入特性曲线图上画出vBE、iB的波形根据iB的变化范围在输出特性曲线图上画出iC和vCE的波形共射极放大电路中的电压、电流波形3.静态工作点对波形失真的影响饱和失真的波形饱和失真②放大电路的动态范围iCiC总结当VSB=-2V时:IC