1、13.1 3.1 雙極型三極管（雙極型三極管（BJTBJT）3.2 .2 放大電路的信號及放大電路的基本形式放大電路的信號及放大電路的基本形式 3.3 3.3 基本放大電路的組成及工作原理基本放大電路的組成及工作原理3.4 3.4 基本共射極放大電路的圖解分析法基本共射極放大電路的圖解分析法3.5 3.5 小信號模型分析法小信號模型分析法3.6 3.6 射極偏置放大電路射極偏置放大電路3.7 3.7 共集電極電路共集電極電路3.8 3.8 共基放大極電路共基放大極電路3.9 3.9 放大極電路的頻率響應放大極電路的頻率響應2基本要求基本要求: :1 1 了解半導體三極管的工作原理、特性曲線及主

2、要參數了解半導體三極管的工作原理、特性曲線及主要參數2 2 了解半導體三極管放大電路的分類了解半導體三極管放大電路的分類3 3 熟練掌握用估算法、圖解法和小信號分析法對放大電路進行熟練掌握用估算法、圖解法和小信號分析法對放大電路進行 靜態及動態分析靜態及動態分析4 4 掌握放大電路的頻率響應及各元件參數對其性能的影響掌握放大電路的頻率響應及各元件參數對其性能的影響作業：作業：3.3.4, 3.4.13.3.4, 3.4.1，3.4.3, 3.5.1, 3.6.1, 3.7.2, 3.9.2, 3.4.3, 3.5.1, 3.6.1, 3.7.2, 3.9.2, 3.9.43.9.433.1.1

3、 BJT的結構簡介的結構簡介3.1.2BJT的的電流分配與放大電流分配與放大原理原理3.1.3 BJT的特性曲線的特性曲線3.1.4 BJT的主要參數的主要參數3.1.5 BJT的選型的選型3.1 3.1 雙極型三極管（雙極型三極管（BJTBJT）4NNP發射極發射極 E基極基極 B集電極集電極 C發射結發射結集電結集電結 基區基區 發射區發射區 集電區集電區emitterbasecollectorNPN 型型PPNEBCPNP 型型ECBECB3.1.1 BJT的結構簡介的結構簡介5 結構特點結構特點 發射區的摻雜濃度最高；發射區的摻雜濃度最高； 集電區摻雜濃度低于發射區，集電區摻雜濃度低于

4、發射區，且面積大；且面積大； 基區很薄，一般在幾個微米至基區很薄，一般在幾個微米至幾十個微米，且摻雜濃度最低。幾十個微米，且摻雜濃度最低。管芯結構剖面圖管芯結構剖面圖 內部條件內部條件 BJT的兩個的兩個PN結分別是正偏還是反偏，決定了結分別是正偏還是反偏，決定了BJT可能可能工作于四種工作狀態：放大、飽和、截止和倒置。這取決于工作于四種工作狀態：放大、飽和、截止和倒置。這取決于外加電壓外部工作條件。外加電壓外部工作條件。3.1.1 BJT的結構簡介的結構簡介62、內部載流子的傳輸過程（以內部載流子的傳輸過程（以NPN為例）為例） 發射結正偏，集電結反偏。發射結正偏，集電結反偏。3.1.2BJ

5、T的的電流分配與放大電流分配與放大原理原理1、放大條件、放大條件 發射區的摻雜濃度最高；發射區的摻雜濃度最高； 集電區摻雜濃度低于發射區，且面積大；集電區摻雜濃度低于發射區，且面積大； 基區很薄，一般在幾個微米至幾十個微米，且摻雜濃度最低。基區很薄，一般在幾個微米至幾十個微米，且摻雜濃度最低。 1）內部條件內部條件 2）外）外部條件部條件72、內部載流子的傳輸過程（以內部載流子的傳輸過程（以NPN為例）為例） 3.1.2BJT的的電流分配與放大電流分配與放大原理原理8三極管內部載流子的傳輸過程歸納為：三極管內部載流子的傳輸過程歸納為：發射區向基區擴散多子電子形成發射區向基區擴散多子電子形成 I

6、E。I CN多數向多數向 BC 結方向擴散形成結方向擴散形成 InC。IE少數與空穴復合，形成少數與空穴復合，形成 IB。I B基區空基區空穴來源穴來源基極電源提供基極電源提供( (IB) )集電區少子漂移集電區少子漂移( (ICBO) )I CBOIB有：有：IB = IB ICBO 載流子在載流子在基區擴散與復合形成基區擴散與復合形成IB。 集電區收集漂移到達的載流子形成集電極電流集電區收集漂移到達的載流子形成集電極電流 ICI C = InC + ICBO IC( (忽略了基區空穴擴散運動形成的電忽略了基區空穴擴散運動形成的電流，因參雜濃度低流，因參雜濃度低) )發射結正偏，有利于多子擴

7、散。發射結正偏，有利于多子擴散。9載流子的傳輸過程載流子的傳輸過程3、電流分配關系電流分配關系發射極注入電流發射極注入電流傳輸到集電極的電流傳輸到集電極的電流設設 EnCII 即即據傳輸過程據傳輸過程: IC= InC+ ICBOIB= IB - ICBO通常通常 IC ICBOECII 則有則有 、 為電流放大系數，為電流放大系數，只與管子的結只與管子的結構尺寸和摻雜濃度有關，與外加電壓無關構尺寸和摻雜濃度有關，與外加電壓無關,一般一般 = 0.9 0.99IE=IB+ ICIB=IE- IC=(1- )IE 1IIBC10 三極管的放大作用，主要是依靠它的發射極三極管的放大作用，主要是依靠

8、它的發射極電流能夠通過基區傳輸，然后到達集電極而實現的。電流能夠通過基區傳輸，然后到達集電極而實現的。 實現這一傳輸過程的兩個條件是：實現這一傳輸過程的兩個條件是：（1）內部條件：內部條件：發射區雜質濃度遠大于基區雜質濃度，且發射區雜質濃度遠大于基區雜質濃度，且基區很薄。決定了基區很薄。決定了 、 參數。參數。（2）外部條件：外部條件：發射結正向偏置，集電結反向偏置。取決發射結正向偏置，集電結反向偏置。取決于外加工作電源。于外加工作電源。為保證外部條件為保證外部條件NPN管：管：VEVBVCPNP管：管：VCVB0，集電結已進入反偏狀態，開始收集集電結已進入反偏狀態，開始收集電子，基區復合減少

9、，同樣的電子，基區復合減少，同樣的vBE下下IB減小，特性曲線右移。減小，特性曲線右移。(1)當當vCE=0V時，相當于發時，相當于發 射結的正向伏安特性曲線射結的正向伏安特性曲線（1）輸入特性曲線）輸入特性曲線3.1.3 BJT的特性曲線的特性曲線BEuBiO0CE uV 1CE u12輸入特性曲線的三個部分輸入特性曲線的三個部分死區死區非線性區非線性區線性區線性區 （1）輸入特性曲線）輸入特性曲線3.1.3 BJT的特性曲線的特性曲線13iC=f(vCE) iB=const（2 2）輸出特性曲線）輸出特性曲線bceRLVBBVCCiBiEiCvi+-3.1.3 BJT的特性曲線的特性曲線1

10、4iC=f(vCE) iB=const（2 2）輸出特性曲線）輸出特性曲線0uA20uA40uA60uA80uA100uAV VCECE較小時，較小時，集電結反向集電結反向電壓很小，對到達基區電壓很小，對到達基區的電子吸引力不夠，的電子吸引力不夠，iC 受受vCE影響較大，影響較大，iC隨隨vCE增加而增加；增加而增加； 當當vCE某值，某值，集電結電集電結電場足夠強，能使到達基場足夠強，能使到達基區的電子絕大部分到達區的電子絕大部分到達集電區，集電區， vCE再增加，再增加，iC也增加不多了。也增加不多了。 0iC vCE3.1.3 BJT的特性曲線的特性曲線15飽和區：飽和區：iC明顯受明

11、顯受vCE控制控制的區域，該區域內，一般的區域，該區域內，一般vCE0.7V(硅管硅管)。條件：條件：兩個結均正偏兩個結均正偏(含集電結反含集電結反偏電壓很小偏電壓很小)。截止區：截止區：iC接近零的區域，接近零的區域，相當相當iB=0的曲線的下方。的曲線的下方。條件：條件： 兩個結均反偏兩個結均反偏(含含發射結正偏時發射結正偏時vBE小于死小于死區電壓區電壓)。放大區：放大區：iC平行于平行于vCE軸的軸的區域，曲線基本平行等距。區域，曲線基本平行等距。條件：條件：發射結正偏，集電發射結正偏，集電結反偏結反偏。輸出特性曲線的三個區域輸出特性曲線的三個區域:3.1.3 BJT的特性曲線的特性曲

12、線16BJT三個工作區的電量特點三個工作區的電量特點QQ1Q2vCE/ViC/mA放大區放大區0iB=40uA80uA120uA160uA200uA飽和區飽和區截止區截止區飽和區特點：飽和區特點： iC不再隨不再隨iB的增的增加而線性增加，即加而線性增加，即BCii 且且CBii vCE= VCES ，典型值為，典型值為0.3VBCii 3.1.3 BJT的特性曲線的特性曲線截止區特點：截止區特點：iB=0， iC= ICEO 0，VCE接近接近Vcc。線性放大區特點：線性放大區特點：近似線性，近似線性， VCE大小適中，約為大小適中，約為1/2Vcc17 (1)(1)共發射極直流電流放大系數

13、共發射極直流電流放大系數 =（ICICEO）/IBIC / IB vCE=const3.1.4 BJT的主要參數的主要參數1）電流放大系數）電流放大系數 (2) 共發射極交流電流放大系數共發射極交流電流放大系數 = IC/ IB vCE=const18 =（ICICBO）/IEIC/IE (4) 共基極交流電流放大系數共基極交流電流放大系數 = IC/ IE VCB=const 當當ICBO和和ICEO很小時，很小時， 、 。 1）電流放大系數電流放大系數 3.1.4 BJT的主要參數的主要參數 (3) 共基極共基極直直流電流放大系數流電流放大系數19 (2) 集電極發射極間的反向飽和電流集電

14、極發射極間的反向飽和電流ICEO ICEO=（1+ ）ICBO 2）極間反向電流）極間反向電流ICEO (1) 集電極基極間反向飽和電流集電極基極間反向飽和電流ICBO 發射極開發射極開路時，集電結的反向飽和電流。路時，集電結的反向飽和電流。 +bce-uAIe=0VCCICBO+bce-VCCICEOuA 即輸出特性曲即輸出特性曲線線IB=0那條曲線所那條曲線所對應的對應的Y坐標的數坐標的數值。值。 ICEO也稱為集也稱為集電極發射極間穿透電極發射極間穿透電流。電流。3.1.4 BJT的主要參數的主要參數20(1) 集電極最大允許電流集電極最大允許電流ICM(2) 集電極最大允許功率損耗集電

15、極最大允許功率損耗PCM PCM= ICVCE 3）極限參數極限參數3.1.4 BJT的主要參數的主要參數21(3) 反向擊穿電壓反向擊穿電壓 V(BR)CBO發射極開路時的發射極開路時的集電結集電結反反 向擊穿電壓。向擊穿電壓。 V(BR) EBO集電極開路時集電極開路時發射結發射結的反的反 向擊穿電壓。向擊穿電壓。 V(BR)CEO基極開路時基極開路時集電極和發射集電極和發射 極極間的擊穿電壓。間的擊穿電壓。幾個擊穿電壓有如下關系幾個擊穿電壓有如下關系 V(BR)CBOV(BR)CEOV(BR) EBO 3) 極限參數極限參數3.1.4 BJT的主要參數的主要參數22 由由PCM、 ICM

16、和和V(BR)CEO在輸出特性曲線上可以在輸出特性曲線上可以確定過損耗區、過電流區和擊穿區。確定過損耗區、過電流區和擊穿區。輸出特性曲線上的過損耗區和擊穿區輸出特性曲線上的過損耗區和擊穿區3.1.4 BJT的主要參數的主要參數231) 類型與符號類型與符號按材料分：按材料分： 硅管、鍺管硅管、鍺管按功率分：按功率分： 小功率管小功率管 1 W中功率管中功率管 0.5 1 W3.1.5 BJT的選型的選型243.1.5 BJT的選型的選型小功率封裝小功率封裝中功率封裝中功率封裝大功率封裝大功率封裝1) 類型與符號類型與符號253.1.5 BJT的選型的選型中國半導體器件型號命名方法中國半導體器件

17、型號命名方法(見國標見國標GB249-74) 半導體器件型號由半導體器件型號由五部分五部分（場效應器件、半導體特殊器件、（場效應器件、半導體特殊器件、復合管、復合管、PIN型管、激光器件的型號命名只有第三、四、五部分）型管、激光器件的型號命名只有第三、四、五部分）組成。五個部分意義如下：組成。五個部分意義如下： 第一部分：第一部分：用數字表示半導體器件有效電極數目。用數字表示半導體器件有效電極數目。2-二極管、二極管、3-三極管三極管 第二部分：第二部分：用漢語拼音字母表示半導體器件的材料和極性。表用漢語拼音字母表示半導體器件的材料和極性。表示二極管時：示二極管時：A-N型鍺材料、型鍺材料、B

18、-P型鍺材料、型鍺材料、C-N型硅材料、型硅材料、D-P型硅材料。表示三極管時：型硅材料。表示三極管時：A-PNP型鍺材料、型鍺材料、B-NPN型鍺材型鍺材料、料、C-PNP型硅材料、型硅材料、D-NPN型硅材料。型硅材料。 263.1.5 BJT的選型的選型中國半導體器件型號命名方法中國半導體器件型號命名方法(見國標見國標GB249-74) 第三部分：第三部分：用漢語拼音字母表示半導體器件的內型。用漢語拼音字母表示半導體器件的內型。P-普通管、普通管、V-微波管、微波管、W-穩壓管、穩壓管、C-參量管、參量管、Z-整流管、整流管、L-整流堆、整流堆、S-隧隧道管、道管、N-阻尼管、阻尼管、

19、U-光電器件、光電器件、K-開關管、開關管、X-低頻小功率管低頻小功率管(F3MHz,Pc3MHz,Pc1W)、D -低低頻大功率管（頻大功率管（f1W)、A-高頻大功率管高頻大功率管（f3MHz,Pc1W)、T-半導體晶閘管（可控整流器）、半導體晶閘管（可控整流器）、Y-體效體效應器件、應器件、B-雪崩管、雪崩管、J-階躍恢復管、階躍恢復管、CS-場效應管、場效應管、BT-半導體半導體特殊器件、特殊器件、FH-復合管、復合管、PIN-PIN型管、型管、JG-激光器件。激光器件。 第四部分：第四部分：用數字表示序號用數字表示序號 第五部分：第五部分：用漢語拼音字母表示規格號用漢語拼音字母表示規

20、格號 例如：例如：3DG18表示表示NPN型硅材料高頻三極管型硅材料高頻三極管 273.1.5 BJT的選型的選型2）選型原則）選型原則 在同型號的三極管中，應選用反向電流小的管子，以保證有在同型號的三極管中，應選用反向電流小的管子，以保證有較好的溫度特性；較好的溫度特性； 在同型號的三極管中，小功率管的在同型號的三極管中，小功率管的 值應該值應選高些值應該值應選高些(70150)，大功率管的應選小些，大功率管的應選小些(3070)， 值太高性能不穩定；值太高性能不穩定； 要求反向電流較小、工作溫度較高的場合，應選用硅三極管；要求反向電流較小、工作溫度較高的場合，應選用硅三極管；要求正向導通電

21、壓低的場合，應選用鍺三極管；要求正向導通電壓低的場合，應選用鍺三極管； 根據電路的電源電壓及各電極間的工作電壓確定三極管的各根據電路的電源電壓及各電極間的工作電壓確定三極管的各個反向擊穿電壓；根據器件流過的電流和管壓降確定器件的功耗，個反向擊穿電壓；根據器件流過的電流和管壓降確定器件的功耗，確保器件工作在安全區；對于工作電流較大的器件應加裝散熱器。確保器件工作在安全區；對于工作電流較大的器件應加裝散熱器。28附附日本半導體分立器件型號命名方法日本半導體分立器件型號命名方法 日本生產的半導體分立器件，由五至七部分組成。通常只日本生產的半導體分立器件，由五至七部分組成。通常只用到前五個部分，其各部

22、分的符號意義如下：用到前五個部分，其各部分的符號意義如下： 第一部分：用數字表示器件有效電極數目或類型。第一部分：用數字表示器件有效電極數目或類型。0-光電（即光光電（即光敏）二極管三極管及上述器件的組合管、敏）二極管三極管及上述器件的組合管、1-二極管、二極管、2三極或具三極或具有兩個有兩個pn結的其他器件、結的其他器件、3-具有四個有效電極或具有三個具有四個有效電極或具有三個pn結結的其他器件、的其他器件、依此類推。依此類推。 第二部分：日本電子工業協會第二部分：日本電子工業協會JEIA注冊標志。注冊標志。S-表示已在日本表示已在日本電子工業協會電子工業協會JEIA注冊登記的半導體分立器件

23、。注冊登記的半導體分立器件。 29 第三部分：用字母表示器件使用材料極性和類型。第三部分：用字母表示器件使用材料極性和類型。A-PNP型型高頻管、高頻管、B-PNP型低頻管、型低頻管、C-NPN型高頻管、型高頻管、D-NPN型低頻管、型低頻管、F-P控制極可控硅、控制極可控硅、G-N控制極可控硅、控制極可控硅、H-N基極單結晶體管、基極單結晶體管、J-P溝道場效應管、溝道場效應管、K-N溝道場效應管、溝道場效應管、M-雙向可控硅。雙向可控硅。 第四部分：用數字表示在日本電子工業協會第四部分：用數字表示在日本電子工業協會JEIA登記的順登記的順序號。兩位以上的整數序號。兩位以上的整數-從從“11

24、”開始，表示在日本電子工業協開始，表示在日本電子工業協會會JEIA登記的順序號；不同公司的性能相同的器件可以使用同登記的順序號；不同公司的性能相同的器件可以使用同一順序號；數字越大，越是近期產品。一順序號；數字越大，越是近期產品。 第五部分：用字母表示同一型號的改進型產品標志。第五部分：用字母表示同一型號的改進型產品標志。A、B、C、D、E、F表示這一器件是原型號產品的改進產品。表示這一器件是原型號產品的改進產品。 附附30 美國半導體分立器件型號命名方法美國半導體分立器件型號命名方法 美國晶體管或其他半導體器件的命名法較混亂。美國電子工美國晶體管或其他半導體器件的命名法較混亂。美國電子工業協

25、會半導體分立器件命名方法如下：業協會半導體分立器件命名方法如下： 第一部分：用符號表示器件用途的類型。第一部分：用符號表示器件用途的類型。JAN-軍級、軍級、JANTX-特特軍級、軍級、JANTXV-超特軍級、超特軍級、JANS-宇航級、（無）宇航級、（無）-非軍用品。非軍用品。 第二部分：用數字表示第二部分：用數字表示pn結數目。結數目。1-二極管、二極管、2=三極管、三極管、3-三個三個pn結器件、結器件、n-n個個pn結器件。結器件。 第三部分：美國電子工業協會（第三部分：美國電子工業協會（EIA）注冊標志。）注冊標志。N-該器件已在美該器件已在美國電子工業協會（國電子工業協會（EIA）

26、注冊登記。）注冊登記。 第四部分：美國電子工業協會登記順序號第四部分：美國電子工業協會登記順序號,多位數字。多位數字。 第五部分：用字母表示器件分檔。第五部分：用字母表示器件分檔。A、B、C、D、-同一型號同一型號器件的不同檔別。如：器件的不同檔別。如：JAN2N3251A表示表示PNP硅高頻小功率開關硅高頻小功率開關三極管。三極管。附附31 國際電子聯合會半導體器件型號命名方法國際電子聯合會半導體器件型號命名方法 德國、法國、意大利、荷蘭、比利時等歐洲國家以及匈牙利、德國、法國、意大利、荷蘭、比利時等歐洲國家以及匈牙利、羅馬尼亞、南斯拉夫、波蘭等東歐國家，大都采用此命名方法。羅馬尼亞、南斯拉

27、夫、波蘭等東歐國家，大都采用此命名方法。該方法由四個基本部分組成：該方法由四個基本部分組成： 第一部分：字母表示器件使用的材料。第一部分：字母表示器件使用的材料。A-器件使用材料的禁帶寬器件使用材料的禁帶寬度度Eg=0.61.0eV如鍺、如鍺、B-器件的器件的Eg=1.01.3eV如硅、如硅、C -器件的器件的Eg1.3eV如砷化鎵、如砷化鎵、D-器件的器件的Eg Ibm 。OQibOttOuBE/ViBuBE/ViBui uCEiCict OOiCOtuCEQuce交流負載線交流負載線 3.4.3 動態工作的動態工作的圖解分析法圖解分析法76飽和失真飽和失真截止失真截止失真 由于放大電路的工

28、作點達到了三極管由于放大電路的工作點達到了三極管的飽和區而引起的非線性失真。對于的飽和區而引起的非線性失真。對于NPNNPN管，管，輸出電壓表現為底部失真。輸出電壓表現為底部失真。 由于放大電路的工作點達到了三極管由于放大電路的工作點達到了三極管的截止區而引起的非線性失真。對于的截止區而引起的非線性失真。對于NPNNPN管，管，輸出電壓表現為頂部失真。輸出電壓表現為頂部失真。 注意：對于注意：對于PNPPNP管，由于是負電源供電，失真的表現形式，管，由于是負電源供電，失真的表現形式，與與NPNNPN管正好相反。管正好相反。 當工作點進入飽和區或截止區時，將產生非線性失真當工作點進入飽和區或截止

29、區時，將產生非線性失真。飽和失真、飽和失真、 截止失真截止失真 3.4.3 動態工作的動態工作的圖解分析法圖解分析法77 放大電路要想獲得放大電路要想獲得最大的最大的動態范圍動態范圍，要求：，要求： 工作點工作點Q要設置在輸出特性曲線放大區的中間部位；要設置在輸出特性曲線放大區的中間部位； 要有合適的交流負載線要有合適的交流負載線。 6）最大不失真輸出幅度）最大不失真輸出幅度動態范圍動態范圍-不產生截止不產生截止或飽和失真的最大輸出或飽和失真的最大輸出電量的幅度。電量的幅度。（最大不（最大不失真輸出幅度）失真輸出幅度） 最大動態范圍最大動態范圍-不同時不同時產生截止和飽和失真的產生截止和飽和失

30、真的最大輸出電量的幅度。最大輸出電量的幅度。 3.4.3 動態工作的動態工作的圖解分析法圖解分析法78通過基本共射電路的圖解分析，可得如下結論：通過基本共射電路的圖解分析，可得如下結論： (1)vi0時為恒定的靜態電量；時為恒定的靜態電量；vi 0時，各電量都疊加了交流量。時，各電量都疊加了交流量。 (2) vCE中的交流分量幅度中的交流分量幅度vi，具有電壓放大作用；，具有電壓放大作用； (3) vo與與vi相位相反相位相反,為反相電壓放大器；為反相電壓放大器； (4) 可以確定可以確定最大不失真輸出幅度最大不失真輸出幅度。圖解分析法的適用范圍圖解分析法的適用范圍 特別適用于分析信號幅度較大

31、而工作頻率不太高的情況。特別適用于分析信號幅度較大而工作頻率不太高的情況。 能全面分析放大電路的靜態和動態工作情況。能全面分析放大電路的靜態和動態工作情況。 不適合分析信號幅度較小或工作頻率太高的情況。不適合分析信號幅度較小或工作頻率太高的情況。 3.4.5 圖解分析法圖解分析法的應用范圍的應用范圍79 選擇工作點的原則：選擇工作點的原則： 當當 ui 較小時，為減少功耗和噪聲，較小時，為減少功耗和噪聲，“Q” 可設得低一些；可設得低一些； 為提高電壓放大倍數，為提高電壓放大倍數，“Q”可以設得高一些；可以設得高一些； 為獲得最大輸出，為獲得最大輸出，“Q” 可設在交流負載線中點。可設在交流負

32、載線中點。80設設VBEQ=0.7V， Rb=300K，Rc=4K，RL=4K（1）比較原理電路與基本共射電路的區別；）比較原理電路與基本共射電路的區別；（2）畫出該電路的直流通路與交流通路；）畫出該電路的直流通路與交流通路；（3）估算）估算IBQ，并用圖解法確定，并用圖解法確定ICQ、VCEQ；（4）寫出加入輸入信號后，電壓）寫出加入輸入信號后，電壓vBE的的表達式及輸出交流負載線方程。表達式及輸出交流負載線方程。例：例： 解：解：當（當（1）自看；）自看；CIBEVBI CEV CCV bRCRTov2CivCCV bRCR1C TLR（2）ibicT+vce-+vbe-+vi-RLRCR

33、b81（3）估算）估算IBQ，并用圖解法確定，并用圖解法確定ICQ、VCEQ；（4）寫出加入輸入信號后，電壓）寫出加入輸入信號后，電壓vBE的的表達式及輸出交流負載線方程。表達式及輸出交流負載線方程。例例 解：解：（3）CIBEVBI CEV CCV bRCRTov2CivCCV bRCR1C TLRbBECCBQRVVI 由直流負載線由直流負載線=(12-0.7)/（300*1000）=0.04mA由直流通路：由直流通路：31.56ViCmA 0vCE12ViB=IBQvCE = Vcc- iC Rc=12-4iCQ得得Q點，點，ICQ = 1.5mAVCEQ =6V82（4）寫出加入輸入信

34、號后，電壓）寫出加入輸入信號后，電壓vBE的的表達式及輸出交流負載線方程。表達式及輸出交流負載線方程。例例 解：解：（4）ov2CivCCV bRCR1C TLRiBEQvVv BE交流負載線交流負載線由交流通路：由交流通路：vce = - ic RL31.56ViCmA 0vCE12ViB=IBQQMvCE =VCEQ -（iC-ICQ）R LvCE =VCEQ+ICQRL-iCR LibicT+vce-+vbe-+vi-RLRCRb 3.4.3 動態工作的動態工作的圖解分析法圖解分析法83 參數變化對靜態工作點的影響參數變化對靜態工作點的影響1）改變）改變 RB，其他參數不變，其他參數不變

35、uBEiBuCEiCVCCVBBVBBRBQQ如，如，R B IB Q 點下移，趨近截止區；點下移，趨近截止區；R B IB Q 點上移，趨近飽和區。點上移，趨近飽和區。 VBE =VCCIBRb VCE=VCCICRcic /mA AM uCE /vIBQ1IBQIBQ20（a）Rb變化對變化對Q點的影響點的影響aQ1Rb1RbQ2Rb2RbNQVCCiB=IBQ輸入方程斜率改變；輸入方程斜率改變；輸出方程不變；輸出方程不變；Q點沿輸出負載線改變；點沿輸出負載線改變；84iCuBEiBuCEVCCUCEQQQICQVCCRC2）改變）改變 RC ，其他參數不變，其他參數不變如，如，RC Q

36、趨近飽和區。趨近飽和區。 VBE =VCCIBRb VCE=VCCICRc輸入方程不變，輸入方程不變，IBQ不變；不變；輸出特性曲線不變；輸出特性曲線不變；（b）Rc變化對變化對Q點的影響點的影響RcRc20MNuCE /vic /mA AQ點沿輸出特性曲線左右移動；點沿輸出特性曲線左右移動； 參數變化對靜態工作點的影響參數變化對靜態工作點的影響85M0VCC1VCCQ2QQ1NuCE /vic /mA A（c）VCC變化對變化對Q點的影響點的影響3）改變）改變 VCC ，其他參數不，其他參數不變變 VBE =VCCIBRb VCE=VCCICRc輸入、輸出方程都改變；輸入、輸出方程都改變；斜

37、率不變，平行移動；斜率不變，平行移動；如，如，VCC IB IC Q 點上移；點上移；V CC IB IC Q點下移。點下移。 參數變化對靜態工作點的影響參數變化對靜態工作點的影響86 放大電路如圖所示。已知放大電路如圖所示。已知BJT的的 =80， Rb=300k， Rc=2k， VCC= +12V，求：，求：（1）放大電路的）放大電路的Q點。此時點。此時BJT工作在哪個區域？工作在哪個區域？（2）當）當Rb=100k時，放大電路的時，放大電路的Q點。此時點。此時BJT工作在哪個區域？（忽略工作在哪個區域？（忽略BJT的飽和壓降）的飽和壓降）解：解：（1）由直流通路）由直流通路uA40300

38、k2V1bBECCB RVVI3.2mAuA4080BC II 5.6V3.2mA2k-V12CcCCCE IRVV靜態工作點為靜態工作點為Q（40uA，3.2mA，5.6V），），BJT工作在放大區。工作在放大區。ov2CivCCV bRCR1C TLR 參數變化對靜態工作點的影響參數變化對靜態工作點的影響87（2）當）當Rb=100k時，時，uA120100k2V1bCCB RVImA6 . 9uA12080BC II V2 . 79.6mA2k-V12CcCCCE IRVVmA62k2V1cCESCCCM RVVICMB II 由由于于所以所以BJT工作在飽和區。工作在飽和區。VCE不可

39、能為負值，其最小值也只能為不可能為負值，其最小值也只能為0，即，即IC的最大電流為：的最大電流為：此時，此時，Q（120uA，6mA，0V），），仿真ov2CivCCV bRCR1C TLR 參數變化對靜態工作點的影響參數變化對靜態工作點的影響883.5.1 建立小信號建立小信號指導思想指導思想 當放大電路的輸入信號電壓很小時，當放大電路的輸入信號電壓很小時，在工作點附近在工作點附近可以把可以把三極管小范圍內的特性曲線近似地用直線來代替，從而可以把三極管小范圍內的特性曲線近似地用直線來代替，從而可以把三極管這個非線性器件所組成的電路當作線性電路來處理。三極管這個非線性器件所組成的電路當作線性電

40、路來處理。 小信號模型小信號模型僅適用于小的交流信號的分析僅適用于小的交流信號的分析，不適用于大不適用于大信號及靜態工作點的分析；在頻率范圍內，小信號模型適用信號及靜態工作點的分析；在頻率范圍內，小信號模型適用于通頻帶范圍內的放大電路，即在中頻范圍內，可以不考慮于通頻帶范圍內的放大電路，即在中頻范圍內，可以不考慮放大電路的結電容、分布電容、耦合電容及旁路電容的影響。放大電路的結電容、分布電容、耦合電容及旁路電容的影響。3.5 小信號模型分析法小信號模型分析法89vBEvCEiBcebiC（1）三極管三極管H參數參數),(CEBBEvifv 在小信號情況下，對上兩式取全微分得在小信號情況下，對上

41、兩式取全微分得CEICEBEBVBBEBEdvv v dii v dvBCE 對于對于BJT雙口網絡，我們已經雙口網絡，我們已經知道輸入輸出特性曲線如下：知道輸入輸出特性曲線如下：iB=f(vBE) vCE=constiC=f(vCE) iB=const可以寫成：可以寫成：),(CEBCvifi CEICECBVBCCdvv i dii i diBCE 1） BJT的的H參數及小信號參數及小信號模型模型BJT雙口網絡雙口網絡3.5.2 三極管的三極管的h參數及其等效電路參數及其等效電路用小信號交流分量表示用小信號交流分量表示vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevce

42、90CEBBEie Vivh 輸出端交流短路時的輸入電阻；輸出端交流短路時的輸入電阻；輸出端交流短路時的正向電流傳輸比或電輸出端交流短路時的正向電流傳輸比或電流放大系數；流放大系數；輸入端交流開路時的反向電壓傳輸比；輸入端交流開路時的反向電壓傳輸比；輸入端交流開路時的輸出電導。輸入端交流開路時的輸出電導。其中：其中：四個參數量綱各不相同，故稱為混合參數（四個參數量綱各不相同，故稱為混合參數（H H參數）。參數）。CEBCfe Viih BCEBEre Ivvh BCECoe Ivih vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevcevBEvCEiBcebiC3.5.2 三

43、極管的三極管的h參數及其等效電路參數及其等效電路91(2) H參數參數的等效電路（的等效電路（小信號模型小信號模型）根據根據可得小信號模型可得小信號模型hfeibicvceibvbehrevcehiehoeBJT的的H參數模型參數模型vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevcevBEvCEiBcebiC H H參數都是小信號參數，即微變參數或交流參數。參數都是小信號參數，即微變參數或交流參數。 H H參數與工作點有關，在放大區基本不變。參數與工作點有關，在放大區基本不變。 H H參數都是微變參數，所以只適合對交流信號的分析。參數都是微變參數，所以只適合對交流信號的分析

44、。3.5.2 三極管的三極管的h參數及其等效電路參數及其等效電路92(3) 模型的簡化模型的簡化hfeibicvceibvbehrevcehiehoe即即 rbe= hie = hfe uT = hre rce= 1/hoe一般采用習慣符號一般采用習慣符號則則BJT的的H參數模型為參數模型為 ibicvceibvbeuT vcerberce uT很小，一般為很小，一般為10-3 10-4 ， rce很大，約為很大，約為100k 。故一故一般可忽略它們的影響，得到般可忽略它們的影響，得到簡化電路簡化電路 ib 是受控源是受控源 ，且為電流控，且為電流控制電流源制電流源(CCCS)。 電流方向與電

45、流方向與ib的方向是關聯的方向是關聯的。的。 3.5.2 三極管的三極管的h參數及其等效電路參數及其等效電路93(4) H參數的確定參數的確定 用測試儀測出或給定；用測試儀測出或給定； rbe 與與Q點有關，點有關，可用圖可用圖示儀測出。示儀測出。也可以用公式估算也可以用公式估算 rbe rbe= rb + (1+ ) re其中對于低頻小功率管其中對于低頻小功率管 rb200 則則 )mA()mV(26)1(200EQbeIr )mA()mV()mA()mV(EQEQTeIIVr26而而 (T=300K) *記憶記憶 3.5.2 三極管的三極管的h參數及其等效電路參數及其等效電路943.5.3

46、 用用H參數等效電路分析基本共射放大電路參數等效電路分析基本共射放大電路（1） 確定靜態工作點確定靜態工作點Q(利用直流通路利用直流通路)bBECCBRVVI 一般硅管一般硅管VBE=0.7V，鍺管，鍺管VBE=0.2V， 已知已知。BCII cCCCCERIVV ov2CivCCV bRCR1C TLRCIBEVBI CEV CCV bRCRT1）小信號模型法分析步驟）小信號模型法分析步驟95（2）基于交流通路畫小信號等效電路）基于交流通路畫小信號等效電路H參數小信號等效電路參數小信號等效電路ov2CivCCV bRCR1C TLRibicT+vce-+vbe-+vi-RLRCRbrbeib

47、ibBCERbRcRLViVoC、E之之間有間有Rc、RL、vo發射極發射極接地接地B、E之之間有間有vi、Rb用小信號模型代替用小信號模型代替T3.5.3 用用H參數等效電路分析基本共射放大電路參數等效電路分析基本共射放大電路iiio96（3）求電壓增益）求電壓增益根據根據bebirIV bcII )/(LccORRIV 則電壓增益為則電壓增益為beLcbebLcbbebLcciO)/()/()/(rRRrIRRIrIRRIVVAV rbeibibBCERbRcRLvivo3.5.3 用用H參數等效電路分析基本共射放大電路參數等效電路分析基本共射放大電路iiio關鍵：關鍵：用用BJTBJT管

48、極電流管極電流 表示表示v vi i、v vo o 97（4）求輸入電阻）求輸入電阻bebiii/rRIVR （5）求輸出電阻）求輸出電阻令令0i V0b I0b I Ro = Rc 所以所以rbeibibBCERbRcRLvivoRiRo3.5.3 用用H參數等效電路分析基本共射放大電路參數等效電路分析基本共射放大電路98用小信號等效電路分析法分析放大電路的求解步驟用小信號等效電路分析法分析放大電路的求解步驟 用公式估算法估算用公式估算法估算Q Q點值，并計算點值，并計算Q Q點處的參數點處的參數r rbebe值值 由放大電路的交流通路，畫出小信號等效電路。由放大電路的交流通路，畫出小信號等

49、效電路。 根據小信號等效電路分析求解根據小信號等效電路分析求解Av、Ri、Ro。注意：注意：放大電路的輸入電阻不包含信號源的內阻放大電路的輸入電阻不包含信號源的內阻放大電路的輸出電阻不包含負載電阻放大電路的輸出電阻不包含負載電阻3.5.3 用用H參數等效電路分析基本共射放大電路參數等效電路分析基本共射放大電路99 1. 電路如圖所示。電路如圖所示。試畫出其小信試畫出其小信號等效模型電路。號等效模型電路。bIbI rbeebcbIbI RerbeebcbIiIiVbI Rb2Rerbe+-ebcbIiIiVbI Rb1Rb2Rerbe+-ebcbIiIiVbI Rb1Rb2RcRerbe+-eb

50、cbIiIiVbI oVRb1Rb2RcReRLrbe+-+-ebc 解：解：例題例題 步驟：步驟： (1) 畫出三極管的內部小信號等效模型畫出三極管的內部小信號等效模型 (2) 連接各極之間以及與連接各極之間以及與地之間的有關元件地之間的有關元件 (3) 標注有關電量標注有關電量3.5.3 用用H參數等效電路分析基本共射放大電路參數等效電路分析基本共射放大電路-VCCRcRLReRb2Rb1Cb2Cb1+-vo+-vi+ceb100例題例題 解：解：（1）由直流通路求）由直流通路求Q點點4Vk4mA212cCCCCE RIVVmA2uA4050BC IIuA40k300V12bCCbBECC

51、B RVRVVIioVVVA soVSVVA 2. 放大電路如圖所示。試求：（放大電路如圖所示。試求：（1）Q點；（點；（2）、oi RR 、。已知已知 =50。CIBEVBI CEV CCV bRCRT3.5.3 用用H參數等效電路分析基本共射放大電路參數等效電路分析基本共射放大電路101RbRcRLiVbIcIOVbIRovs 863)mA()mV(26)1(200)mA()mV(26)1(200CEbeIIr 87.115)/(beLcioV rRRVVA 863/bebebirrRRk4co RR36.73)87.115(500863863VsiiVS ARRRvvvvvvAsiios

52、o（2）由小信號等效電路求解由小信號等效電路求解3.5.3 用用H參數等效電路分析基本共射放大電路參數等效電路分析基本共射放大電路iiio102穿透電流穿透電流ICEO也將上升。也將上升。(1) 溫度對溫度對ICBO的影響的影響-主要針對鍺管主要針對鍺管溫度溫度 10C ICBO增加約一倍。增加約一倍。溫度每升高溫度每升高1 C ， 要增加要增加0.5% 1.0%(3) 溫度變化對溫度變化對 的影響的影響 一般發射結正向壓降具有負溫度系數，溫度一般發射結正向壓降具有負溫度系數，溫度 VBE，IB (固定偏流直流固定偏流直流)IC 。(2) 溫度變化對溫度變化對VBE的影響的影響-主要針對硅管主

53、要針對硅管3.6 射極偏置放大電路射極偏置放大電路3.6.1 溫度對工作點的影響溫度對工作點的影響IC =IB+ICEO IB103溫度溫度T 輸出特性曲線上移輸出特性曲線上移1)溫度變化對輸入特性曲線的影響溫度變化對輸入特性曲線的影響溫度溫度T 輸出特性曲線族間距增大輸出特性曲線族間距增大溫度溫度T 輸入特性曲線左移輸入特性曲線左移硅管主要考慮硅管主要考慮VBE和和 的影響；的影響；鍺管主要考慮鍺管主要考慮ICBO的影響的影響 ICBO ICEO T VBE IB IC (4) 溫度對溫度對BJTBJT的影特性曲線的影響的影特性曲線的影響溫度每升高溫度每升高 1 C，UBE (2 2.5)

54、mV。BEuBiO2)溫度變化對輸出特性曲線的影響溫度變化對輸出特性曲線的影響iCuCE T1iB = 0T2 iB = 0iB = 03.6.1 溫度對工作點的影響溫度對工作點的影響104 穩定工作點的指導思想穩定工作點的指導思想 ICBO ICEO T VBE IB IC 使使Q點隨溫度變化而變化。點隨溫度變化而變化。如果溫度如果溫度 ，電路能自動使電路能自動使IBQ下降，就可以穩定工作點。下降，就可以穩定工作點。穩定工作點原理穩定工作點原理目標：目標：溫度變化時，使溫度變化時，使I IC C 維持恒定。維持恒定。思路：思路：溫度溫度IcIc變化時，通過電路參數的反饋調節變化時，通過電路參

55、數的反饋調節使使I IC C 維持恒定。維持恒定。3.6.1 溫度對工作點的影響溫度對工作點的影響105TCB1CB2RCRB1RB2RERL+VccIBIEICI1+vo-+vi-3.6.2 發射極偏置電路直流工作狀況分析發射極偏置電路直流工作狀況分析1) 電路組成電路組成2 2）穩定過程）穩定過程T IC IE IC VE 、VB不變不變 VBE IB （反饋控制）（反饋控制）條件：條件：I1 IB ，CCb2b1b2BVRRRV 此時，此時，不隨溫度變化而變化。不隨溫度變化而變化。VB VBE且且Re可取大些，反饋控制作用更強。可取大些，反饋控制作用更強。 一般取一般取 I1 =(510

56、)IB ， VB =3V5V 106TCB1CB2RCRB1RB2RERL+VccIBIEICI1+vo-+vi-3）靜態工作情況分析計算靜態工作情況分析計算CCb2b1b2BVRRRV eBEBECRVVII )(ecCCCeEcCCCCERRIVRIRIVV CBII BEI )1(I +_+_CEQVBEQVCQIEQI1ICCV cRb1RTb2ReRBQI3.6.2 發射極偏置電路直流工作狀況分析發射極偏置電路直流工作狀況分析107TCB1CB2RCRB1RB2RERL+VccIBIEICI1+vo-+vi-畫小信號等效電路畫小信號等效電路確定模型參數確定模型參數 已知，求已知，求r

57、 rbebe)mA()mV(26)1(200EQbeIr eiV cRb1RLRb2RoV eRbIberbIcIb ciIiV b1Rb2RcRLRoV eR3.6.3 發射極偏置電路交流工作狀況分析發射極偏置電路交流工作狀況分析108)/(LcboRRIV ebbebeebebi)1(RIrIRIrIV 電壓增益：電壓增益：ebeLcebebLcbioV)1()/()1()/(RrRRRrIRRIVVA A Av vbIberbIcIb ciIiV b1Rb2RcRLRoV eR3.6.3 發射極偏置電路交流工作狀況分析發射極偏置電路交流工作狀況分析關鍵：關鍵：用用BJTBJT管極電流管極

58、電流 表示表示v vi i、v vo o 109輸入電阻輸入電阻)1(/ebeb2b1TTiRrRRIVR bRTbIII ebbebeebebT)1(RIrIRIrIV )/(b2b1RTbRRIV 根據定義根據定義由電路列出方程由電路列出方程則輸入電阻則輸入電阻注意：放大電路的輸入電阻不包含信號源的內阻注意：放大電路的輸入電阻不包含信號源的內阻TTiIVR bIberbIcIb cT IT V bRcRLRoV eRiR3.6.3 發射極偏置電路交流工作狀況分析發射極偏置電路交流工作狀況分析110圖圖3.6.6(b) 輸出電阻輸出電阻RERB2RB1RCRSr rbebe i ib bi

59、ib bi ii ic cv vi ie eR Ro ob be ec輸出電阻輸出電阻求輸出電阻的等效電路求輸出電阻的等效電路1)1)網絡內獨立源置零網絡內獨立源置零2)2)負載開路負載開路3)3)輸出端口加測試電壓輸出端口加測試電壓對輸入回路列對輸入回路列KVL方程方程0)1)(ebsbeb RIRrI （C0RR0I SVObIV，則，則，有：有：其中其中b2b1ss/RRRR 3.6.3 發射極偏置電路交流工作狀況分析發射極偏置電路交流工作狀況分析若不考慮若不考慮r rcece，111輸出電阻輸出電阻oco/ RRR )RRrR1(rIVResbeececTo coRR ， Rr ece

60、cbeeb IRRrRIeS 得得)(V ebeeecTRrRRrRRrIceeSce ，而而 RRco 很大，恒流特性很大，恒流特性3.6.3 發射極偏置電路交流工作狀況分析發射極偏置電路交流工作狀況分析* * 若考慮若考慮r rcece圖圖3.6.6(b) 輸出電阻輸出電阻RERB2RB1RCRSr rbebe i ib br rcecei ib bi ii ic cv vi ie eRRo oR Ro ob be ec0)()(ecbsbeb RIIRrI0)()(ebccebcT RIIrIIV 先求先求RRO O，對輸入、輸出回路列對輸入、輸出回路列KVL方程方程仿真仿真1123.7