半导体三管放大电路.ppt

放大电路是模拟电路的核心和基础。 放大作用实质是：在输入小信号的控制下，将直流电源的能量转化为输出信号能量。 4-1半导体BJT(双极结型晶体管） (Bipolar Junction Transister) 一 BJT简介 1、晶体管的种类 按照频率：高频管、低频管 按照功率：大、中、小功率管 按照材料：硅管、锗管 按照结构：NPN、PNP 2 .NPN 型晶体管 3 PNP 型半导体 4-1-2 BJT的电流分配与放大作用 1. BJT 内部载流子的传输过程 对于NPN管要使三极管具有放大作用， 必须发射区发射电子，集电区收集电子。 集电极电流：IC=ICBO+InC 基极电流： IB=IB，-ICBO 发射极电流：IE=InC+IB， =(IC-ICBO)+(IB＋ICBO) =IC+IB 三极管各极电流的代数和为0， 满足基尔荷夫电流定律。 2 . 电流分配关系 ◆外部条件 发射结必须正向偏置，集电结必须反向偏置。 根据输入、输出信号在外端结的连接方式不同，三极管放大电路有三种组态： 4-1-3 BJT 的特性曲线 1、共射极电路的特性曲线 (2) 输出特性 处于放大区的条件 发射结正偏，集电结反偏。 NPN：vBE0 vBC≤0 （硅管vBE≈0.7V）, 特点： ① iC=?iB+ICEO≒?iB 在放大区内，iC受iB控制。 ② iB不变，iC受vCE的影响很小，呈现很好的恒流特性。 ③因为基区宽度调制效应，iC随vCE增加有微小增加。 （C）饱和区 发射结正偏，集电结正偏。 NPN：vBE0 vBC0 （硅管vBE≈0.7V） 特点： iC随vCE的增加而迅速增加。 iC＜?iB ， iC不受iB控制。 vCE很小，称饱和压降VCES 硅管：VCES ≈ 0.3v 锗管：VCES ≈ 0.1v NPN PNP三极管的比较 3-1-4 BJT 的主要参数 1. 电流放大系数 2 极间反向电流 ①集电极-基极反向饱和电流ICBO 小功率锗管，ICBO 约10μA， 硅管ICBO小于 1μA。 3 极限参数 ① 集电极最大允许电流ICM 一般指? 下降到最大值的0.5 时的电流值。 IC超过ICM时，?值大大下降。 ② 集电极最大允许功耗PCM 集电极功率损耗PC=IC×VCE 当PC＞PCM 时，集电极过热会烧毁。 ③反向击穿电压 晶体管的两个PN结，在反向电压超过规定值时，会发生电击穿现象。 V(BR)EBO V(BR)CEO V(BR)CER V(BR)CBO 晶体管的安全工作范围 4-2 共射极放大电路 ※ 放大器中各个变量都是直流量与交变量的叠加。 ※ 放大作用是对输入输出端的信号量vi、vo而言的。 ※ 共射放大器输出电压与输入电压反相。 ※ 放大的实质是：在输入信号控制下将直流电源的能量转化为输出信号的能量。 4.3.1静态分析1、估算静态工作点 2、 图解法确定静态工作点Q 图解法步骤 （1） vBE=VCb1+vi=VBE+vi 在输入特性上由 vBE求 iB 总结： ◆放大电路中电压、电流的瞬时值包括直流分量和交流分量。 直流分量由放大电路的静态工作点决定，交流分量与输入信号有关，叠加在直流分量上。 ◆当输入信号较小时， 输出交流信号与输入信号形状相同，但幅度大很多，实现了电压的放大。 ◆在共发射极放大电路，输出信号与输入信号反相。 2 、交流负载线 静态工作点过高可能造成饱和失真 下图所示放大电路在输入信号不断增大时，首先会发生何种失真？怎样调节可以消除该种失真？ 4-4 小信号模型分析法 1、低频小信号模型的引出： 将三极管看成一个双口器件，其输入和输出回路各瞬时变量之间的关系可以写 成以下形式。 输入特性：vBE=f (iB ，vCE ) 输出特性： iC=f (iB ，vCE ) 2. H参数小信号模型 一般用rbe表示，rbe为输入特性曲线 上，过Q点切线斜率的倒数。 反映了基极电流对集电极电流的控制作用。 习惯上用 ? 表示。 ③ hre输入端交流开路时的反向电压传输系数 反映了输出电压 vce 对输入电压的影响程度。 hre的值很小，约10-4量级， 所以：hre≈0 ④ hoe 输入端交流开路时的输出电导 3. 简化的H参数模型 hre很小，受控电压源视为短路。 1/hoe很大，可作开路处理。 4-4-2 用H