第10章半导体三极管及其基本放大电路要点分析.pptVIP

　　　　　　10.1 半导体三极管10.1.1 半导体三极管的结构和符号　　半导体三极管又称晶体三极管，简称三极管，它是放大电路中的核心器件。其外形如图10.1所示，结构和符号如图10.2所示。 图10.1 三极管的外形 　　从图10.2(a)和(b)可看出，三极管有三个区，分别是发射区、基区和集电区；有两个PN结，分别是发射结和集电结；有三个电极，分别是发射极、基极和集电极。根据PN结的组合方式不同，可形成NPN型和PNP型三极管，对应的符号如图10.2(c)和(d)所示。从发射极箭头的方向可判断出是NPN型或PNP型三极管。图中标注的电流方向为发射结正偏、集电结反偏时电流的实际方向。需要说明的是， 三个区的面积大小不一样，各有特殊作用，故发射极和集电极不能调换使用。 10.1.2 三极管的电流放大作用　　三极管最重要的特性是其具有电流放大作用，但要使三极管工作在放大状态，必须具备两个条件: 一是必须以正确的连接方式将三极管接在输入输出回路中，按公共端的不同，可连接成三种基本组态(共发射极、共基极和共集电极)，如图10.3所示， 不同的连接方式，其特性存在较大差异；二是必须外加正确的直流偏置电压，即发射结要正向偏置，集电结要反向偏置。图10.4所示电路为共发射极电路，图中UCC＞UBB，三个电极的电位关系为UC＞UB＞UE。如果使用PNP型管，应将基极电源和集电极电源的极性反过来，使得UC＜UB＜UE，三个电流IB、IC和IE的方也要反过来。 　　根据图10.4所示的实验电路，可通过改变RB来改变基极电流IB，集电极电流IC和发射极电流IE也随之变化，测试结果如表10.1所示。 图10.4 测试三极管电流放大作用的实验电路(共发射极电路) 　　通过分析表10.1的实验测试数据，可得到以下结论：　　(1) 三极管各电极电流的关系满足　　　　　　　　　　IE=IB+IC 　　 (10.1)且IB很小，IC≈IE。　　(2) IC与IB的比值基本保持不变，其大小由三极管的内部结构决定，定义该比值为共射极电路的直流电流放大倍数，用　表示，即 　　　　　　　(10.2)式(10.2)表明，当三极管工作在放大状态时，集电极电流始终是基极电流的 　倍。 　　(3) IC与IB的变化量ΔIC与ΔIB的比值也基本保持不变，定义该比值为共射极电路的交流电流放大倍数，用β表示，即 　　　　　　　 (10.3)从式(10.3)可知，当基极电流IB有一微小变化ΔIB时，集电极电流IC将得到一个较大的变化ΔIC，且β远大于1。这表明三极管是一个电流控制元件，即基极电流IB对集电极电流IC具有控制作用，这就是三极管的电流放大作用。 10.1.3 三极管的伏安特性曲线　　1. 输入特性曲线　　三极管的输入特性是指当UCE一定时，IB与UBE之间的关系曲线，即IB=f(UBE)|U　=常数，如图10.5(a)所示。从图中可知，输入特性曲线和二极管正向特性曲线相似，硅管死区电压约为0.5 V，锗管约为0.2 V；导通电压硅管约为0.6 V～0.7 V，锗管约为0.2 V～0.3 V；且当UCE增大时，输入特性曲线右移，但在UCE≥2 V后曲线重合。 　　2. 输出特性曲线 　输出特性曲线是指当IB一定时，IC与UCE之间的关系曲线，即IC=f(UCE)|I　=常数。由于三极管的基极输入电流IB对输出电流IC具有控制作用，因此不同的基极电流IB将有不同的IC－UCE关系，由此得到图10.5(b)所示的一簇曲线，这就是三极管的输出特性曲线。　　从输出特性曲线可以看出，三极管有三个不同的工作区域，即放大区、饱和区和截止区，它们分别表示了三极管的三种工作状态：放大、饱和和截止。三极管工作在不同区域，特点也各不相同。 　　(1) 放大区：指曲线上IB0和UCE1 V之间的部分，此时发射结正偏，集电结反偏，三极管处于放大状态。放大区的特征是当IB不变时IC也基本不变，即具有恒流特性；当IB变化时，IC也随之变化，且IC≈βIB，这就是三极管的电流放大作用。　　(2) 截止区：指曲线上IB≤0的区域，此时发射结反偏，三极管为截止状态，IC很小，集电极与发射极间相当于开路，三极管相当于开关的断开状态。 　　(3) 饱和区：指曲线上UCE≤UBE的区域，此时IC与IB无对应关系，集电