第2章_半导体三极管及放大电路基础

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1、第2章半导体三极管及放大电路基础2.1半导体三极管2.2场效应晶体管2.3基本交流电压放大电路2.4分压式偏置放大电路2.5阻容耦合放大电路2.6共集电极放大电路2.7功率放大电路2.8放大电路中的负反馈本章小结2.1半导体三极管半导体三极管(简称三极管，也称晶体管)是电子电路的重要元件。它是通过一定的工艺，将两个PN结结合在一起的器件。由于两个PN结的相互影响，使半导体三极管呈现出不同于单个PN结的特性，且具有电流放大作用，从而使PN结的应用产生了质的飞跃。返回下一页2.1半导体三极管2.1.

2、1三极管的基本结构与类型按照半导体材料的不同可分为硅管、锗管;按功率分有小功率管、中功率管和大功率管;按照频率分有高频管和低频管;按照制造工艺分有合金管和平面管等通常，按照结构的不同分为两种类型:NPN型管和PNP型管上一页下一页返回2.1半导体三极管图2-1给出了NPN和PNP管的结构不意图和电路图形符号由图2-1可见，三极管有三个区，分别叫做发射区、基区和集电区。引出的三个电极相应叫做发射极、基极和集电极，分别表示为e,b,c。两个PN结分别叫发射结(发射区与基区交界处的PN结）和集电结(集

3、电区与基区交界处的PN结)。图2-2所示为几种常见三极管的外形图。上一页下一页返回2.1半导体三极管2.1.2三极管的基本工作原理三极管在电路中工作时，为了正常地发挥其电流放大作用，必须给它的各电极外加大小和极性合适的直流工作电压，即必须给发射结加正向电压(也叫正偏)，给集电结加反向电压(也叫反偏)。通常三极管在放大电路中的连接方式有三种，如图2-3所示，它们分别称为共基极接法、共发射极接法和共集电极接法。无论哪种接法，外加直流工作电压都必须保证使三极管的发射结正偏、集电结反偏。上一页下一页返回

4、2.1半导体三极管三极管具有电流放大功能，完全取决于三极管内部结构的特殊性及其内部载流子的运动规律。先做一个实验，实验电路如图2-4所示。外部直流电源EB,EC为三极管的两个PN结提供偏置电压，使集电结反向偏置，发射结正向偏置。改变可变电阻RB，则基极电流IB、集电极电流IC和发射极电流IE都发生变化。电流方向如图中所示。测量结果列于表2-1中。由此实验及测量结果可得出如下结论:上一页下一页返回2.1半导体三极管(1)观察实验数据中的每一列，可得IB+IC=IE(2)IC和IE比IB大得多。通常

5、可认为发射极电流约等于集电极电流，即IE≈IC（2）(3)三极管具有电流放大作用，从第三列和第四列的数据可知IC/IB=37.5IC/IB=38.3(4)比较第三列和第四列的比值，约为40从表2-1中可以看到对一个三极管来说，这个电流放大系数在一定范围内几乎不变。上一页下一页返回2.1半导体三极管2.1.3三极管的特性曲线1.输入特性输入特性是指在三极管集电极与发射极之间的电压UCE为一定值时，基极电流IB同基极与发射极之间的电压UBE的关系由图2-5可见，和二极管的伏安特性一样，三极管输入特性

6、也存在一段死区。只有在发射结的外加电压大于死区电压时，三极管才会出现IB。正常工作时，NPN型硅管的发射结电压UBE=0.6-0.7V,PNP型锗管的UBE=0。2-0.3V上一页下一页返回2.1半导体三极管2.输出特性输出特性是指在基极电流IB为一定值时，三极管集电极电流IC同集电极与发射极之间的电压UCE的关系。在不同的条件下，可得出不同的曲线。所以三极管的输出特性是一组曲线，如图2-6所示当基极电流IB一定时，随着UCE从零增加，集电极电流IC先直线上升，然后起于平直。通常把三极管的输出特

7、性曲线分为放大区、截止区和饱和区三个工作区，如图2-6所示。上一页下一页返回2.1半导体三极管(1)放大区三极管工作于放大状态时，发射结处于正向偏置，集电结处于反向偏置。Ic=βIB,所以放大区也称为线性区。Ic是IB受控源。(2)截止区发射结处于反向偏置，集电结也处于反向偏置。(3)饱和区发射结处于正向偏置，集电结也处于正向偏置在数字电路中，三极管常用作开关兀件，这时，三极管就工作在饱和区和截止区。三极管工作区的判断非常重要，当放大电路中的三极管不工作在放大区时，放大信号就会出现严重失真。上一

8、页下一页返回2.1半导体三极管2.1.4三极管的主要参数1.电流放大系数β,β当三极管接成共发射极电路时，在静态(无输入信号)时集电极电流Ic(输出电流)与基极电流IB(输入电流)的比值称为共发射极静态电流(直流)放大系数，即β=Ic/IB当三极管工作在动态(有输入信号)时△IC与△IB的比值称为动态电流(交流)放大系数，即β=△IC/△IB上一页下一页返回2.1半导体三极管2.集一射极反向截止电流ICEO它是指基极开路(IB)时，集电结处于反向偏置和发射结处于正向偏置时的集电极电流。又因为它是