第二章 三极管和放大电路基础.doc

第二章 三极管及放大电路基础 2.1三极管 2.1.1三极管的结构与符号 三极管有三个电极，分别从三极管内部引出，其结构示意如图所示。 按两个PN结组合方式不同，三极管可分为PNP型、NPN型两类，其结构示意符号和文字符号如图所示。PNP型 NPN型 有箭头的电极是发射极，箭头方向表示发射结正向偏置时的电流方向，由此可以判断管子是PNP型还是NPN型。 三极管都可以用锗或硅两种材料制作，所以三极管又可分为锗三极管和硅三极管。 2.1.2三极管中的电流分配和放大作用 做一做：三极管中电流的分配和放大作用 观察分析实验参考数据： 1）三极管各极电流分配关系IE = IB + IC ，IE ≈ IC?IB 2）基极电流和集电极电流之比基本为常量该常量称为共发射直流放大系数，定义为 3）基极电流有微小的变化量ΔiB，集电极电流就会产生较大的变化量ΔiC，且电流变化量之比也基本为常量该常量称为共发射交流放大系数β，定义为 1．三极管的电流放大作用，实质上是用较小的基极电流信号控制较大的集电极电流信号，实现“以小控大”的作用。 三极管电流放大作用的实现需要外部提供直流偏置，即必须保证三极管发射结加正向电压（正偏），集电结加反向电压（反偏）。如图所示，电位关系应为VCVBVE。 PNP型三极管放大工作时，其电源电压VCC极性与NPN管相反，这时，管子三个电极的电流方向也与NPN管电流方向相反，电位关系则为VEVBVC。2.1.3三极管的特性曲线 三极管在电路应用时，有三种组态（连接方式），以基极为公共端的共基极组态、以发射极为公共端的共发射极组态和以集电极为公共端的共集电极组态，如图所示。 由于三极管的接地方式不同，三极管的伏安特性也不同，其中共发射极特性曲线是最常用的。 1．共射输入特性曲线 当UCE为某一定值时，基极电流iB和发射结电压 uBE之间关系。 当UCE=0时，输入特性曲线与二极管的正向伏安特性相似，存在死区电压Uon（也称开启电压），硅管Uon≈0.5V，锗管约0.1V。只有当UBE大于Uon时，基极电流iB才会上升，三极管正常导通。硅管导通电压约0.7V，锗管约0.3V。 随着UCE增大输入特性曲线右移，但UCE超过一定数值（UCE1）后，曲线不再明显右移而基本重合。 ．共射输出特性曲线 在基极电流IB为一常量的情况下，集电极电流iC和管压降uCE之间关系。 1）截止区IB=0曲线以下的区域称为截止区。 2）饱和区uCE较小的区域称为饱和区。三极管饱和时的uCE值称为饱和电压降UCES，小功率硅管约为0.3V，锗管约为0.1V。 3）放大区一族与横轴平行的曲线，且各条曲线距离近似相等的区域称为放大区。此时，表现出三极管放大时的两个特性：电流受控，即ΔiC=βΔiB；恒流特性，只要IB一定，iC基本不随uCE变化而变化。 2.1.4三极管的使用常识 1）三极管基极和类型判断 2）三极管引脚的判断和β值估测 3）三极管性能简易判断 ．三极管选用 选用三极管时，具体应从以下几个方面考虑： （1）三极管使用频率 工程设计中一般要求三极管的fT高于电路工作频率3倍以上。 （2）三极管工作的安全性 对于工作在大电流场合的三极管，如驱动继电器等，应保证集电极工作电流IC≤ICM。 对于工作在大功率场合的三极管，使三极管额定消耗功率PC≤PCM。同时，大功率三极管在使用时，因功耗较大，应按要求加装一定规格尺寸的散热片。 小功率的三极管UBR）CEO可以根据电路的电源电压来确定。一般情况下，只要使电路电源的最高电压≤U（BR）CEO即可。 在换用三极管时，也应注意替换三极管的极限参数、材料和管型，以及性能等。 2.2三极管基本放大电路 2.2.1共发射极基本放大电路 以三极管为核心的基本放大电路，输入信号ui从三极管的基极和发射极之间输入，放大后输出信号uo从三极管的集电极和发射极之间输出，发射极是输入、输出回路的公共端，故称该电路为共发射极基本放大电路。 双电源 单电源（习惯画法） 符号 元器件名称 元器件作用示意 VT 三极管 实现电流放大 RB 基极偏置电阻 提供偏置电压 RC 集电极负载电阻 提供集电极电流通路将放大的集电极电流变化转换集电极电压变化 C1 输出耦合电容 把放大后的交流信号畅通地传送给负载 C2 输入耦合电容 使信号源的交流信号畅通地传送到放大电路输入端 2.2.2静态工作点和放大原理 电压、电流符号规定如下： UBE UCE IB IC 直流分量电压、电流 ui uo ib ic 交流分量电压、电流的瞬时值 uBE uCE iB iC 直流分量和交流分量的叠加，如iB= ib