模拟电子技术网上教学.docx

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1、模拟电子技术网上教学主讲：赵玉铃上次课内容1、整流及各自特点。 （熟悉）2、倍压整流及应用注意事项。（一般了解）3、滤波，电容滤波及计算。（理解）4、万用表判断二极管。 （了解）本次课内容（ 2 学时）第二章基本放大电路把交流信号的电压量或电流量进行放大的电路。2-1 双极型晶体三极管图 1 几种不同类型的三极管外形图2-1-1 双极型晶体三极管的结构及分类即 BJT，可分为NPN型和 PNP型三极管，其结构和符号分别如图2（a）和（ b）。也可分为硅管和锗管，或高频管、中频管和低频放大管，或放大管和开关管。目前我国生产的硅管多为NPN型，锗管多为 PNP型。图 1 为三极管的几种常见外形。一

2、、NPN型三极管的结构如图 2 所示， NPN 型三极管有三个区、三个极和两个结，即集电区、基区和发射区，集电极、基极和发射极，集图 2电结和发射结。三个极分别用c、b和 e表示，发射极又简称为射极。在制造时，通过工艺手段使集电结的面积特别大，基区特别薄，而发射区掺杂浓度特别高。二、NPN型三极管内部载流子的运动规律及电流放大作用如图 3： E E，发射结正偏，集电cb结反偏； 基区的多子向发射区扩散， 发射图 3 NPN 型三极管内部载流子的运动规律1参考教材：模拟电子技术及应用 （第二版）编者：赵玉铃 徐柳娟浙江水利水电专科学校模 子技 网上教学主 ： 玉 区的多子向基区 散，形成 散 流

3、I pe 和I ne 。因 射区 度高，而基区又薄，所以 射区的大量 子 散到基区后，只有少量 子与基区的多子（空穴）复合形成复合 流 I rb，其余的 子 散到基区后成 基区的少子，同 由于集 反偏，作 基区少子的 些 子将越 基区漂移到集 区被集 收集形成漂移 流I nc ，集 区的少子漂移到基区形成集 反向 流I CBO 。管子中的 少子和多子均参与 ，所以三极管称 双极型晶体三极管。I c = I nc + I CBOI b = I pe + I rb - I CBOI e = I pe + I ne由于三极管的工 特点，I CBO 、 I pe 均很小，可忽略， ：I c I ncI

4、 b I rbI e I ne通 ，三极管 射 正偏，集 反偏 ， 射区的 子越 基区的数目和在基区与空穴复合的数目 是成一定的比例，即=I ncI cI rbI b且当 I rb 改 ， I nc 也按一定比例改 ，即= ? I nc? I c? I rb? I b图 4 NPN 型三极管测试电路和 近似相同，常用代替。 2-1-2 三极管的伏安特性如 4 为 NPN型三极管的 路，射极作 入端（b和 e 接 端）和 出端（c和 e 接 端）的公共端，称 三极管的共射极接法 。一、输入特性曲线按 4 路接 ，先改 Rc 使 Vce = Vce1（如 1V），后保持 Rc 不 ； 改 Rb 得

5、I b 和 Vbe ；再改 Rb 得另一 I b 和 Vbe 得如 5(a)所示的 入特性曲 。重新改 参考教材：模拟电子技术及应用 （第二版）编者：赵玉铃徐柳娟浙江水利水电专科学校2模 子技 网上教学主 ： 玉 RC ，使 Vce = Vce2 （如 3V），再按上述方法 得另一 入特性曲 。从 5（a） ，和非常接近， 明 集 极与射极之 的 位差 Vce 大于 1V 后，Vce 基极 流 I b 的影响很小 ，I b 主要由 射 正偏 Vbe决定。所以， 入特性曲 常图 5三极管的伏安特性曲线只用 5（a）中曲 表示。三极管的 入特性曲 与二极管的伏安特性曲 非常 似。二、输出特性曲线如

6、 4，断开开关 K， I b = 0 ，改 Ec， 出 的一 Ic 和 Vce 的数据， 描于以 Ic 为 、 Vce 横 的直角坐 系上。合上开关K，改 Rb ，使 I b = I b1 （如 20 A），按同 方法 出一 I c和Vce的数据；再改 Rb，使（如 90 A）， 出另一 数据。I b = I b2 可得如 5（b）所示 出特性曲 ， 曲 可分成三个区：截止区、 和区和放大区 。1 、截止区图 5（b）中 I b = 0 的曲 与横 所 区域。工作在截止区的三极管其基极 流 零，集 极 流 集 极反向 流I CBO ，也接近于零，即管子 于截止状 。2、 和区从坐 原点开始至曲

7、 成平坦部分止所 区域，如 5（b）中虚 与 所 部分。工作在 区域的三极管，集 极与射极之 的 位差Vce 很小（硅管Vce 1V），基极 流的改 不再影响集 极 流，如 中Q 点。当I b 分 40A、60A 和80A ，Ic 均为 1mA，称管子 于 和状 。此 ， 射 和集 均正偏，基极 流失去了 集 极 流的控制作用。使管子 入 和状 的基极 流叫做 界 和基极 流。3 、放大区曲 与曲 之 近似平行且 隔几乎相同的区域；Vce 一般大于 1V（硅管），故 射 正偏，集 反偏。由于曲 平行且 隔相等，所以相同的基极 流 化量? I b 所引起的集 极 流 化量?I c 相同，且 ?

8、Ic 比 ?I b 大得多。参考教材：模拟电子技术及应用 （第二版）编者：赵玉铃徐柳娟浙江水利水电专科学校3模拟电子技术网上教学主讲：赵玉铃4 、击穿区在 I b 不变的情况下，从OV开始增加 Vce 的值，三极管的I c 开始将随 Vce 的增加而增加（在饱和区），然后 I c 不再改变（放大区） 。当 Vce 增加到一定值后发现，继续增加Vce 会使I c 不再恒定而有较大的上升，称三极管处于击穿状态。在击穿区，由于Vce 和 I c 均较大，故 Pc = I c Vce 很大，造成管子温度上升。而温度上升又会激发出更多的电子空穴对，使电流上升，进一步促使Pc 增加，温度继续上升，最后造成

9、管子的热击穿。三、温度特性由于多子与少子共同参与导电，所以温度对特性的影响较大。当温度上升时，三极管的极限参数减小，漏电流增加，使其性能下降，管子也易损坏。1 、温度对 ICBO 的影响当管子的温度上升时，输出特性曲线上移，即集电极电流随温度上升而增大。这主要由于热激发使少子浓度增加，导致I CBO 增加，从而使I C 增加。2、温度对的影响温度上升时，输出特性曲线上移，即I C增加，使增加；同时间隔也随温度上升而加大，即 ?I b 不变时， ?I c 随温度上升而增大，所以增大。3 、温度对 Vbe 的影响温度上升时，输入特性曲线左移，即Vbe 减小，使发射结正偏导通所需偏压减小。综上所述，

10、温度上升时，将使I CBO 增加、增大而Vbe 减小，这三种结果将集中体现在集电极电流I c 的增加，因此，温度上升时有可能改变管子的工作状态。2-1-3 三极管的主要参数一、电流放大倍数1、共射极直流电流放大倍数=I c - I CBOI cI bI b2、共射极交流电流放大倍数=?I c?I b参考教材：模拟电子技术及应用 （第二版）编者：赵玉铃徐柳娟浙江水利水电专科学校4模拟电子技术网上教学主讲：赵玉铃3 、共基极直流电流放大倍数 =I c - I CBOI cI eI e4 、共基极交流电流放大倍数 = ? I ? Ice在实际使用中，常选值在25250 的管子。 值过小，则放大效果不

11、明显；值过大，则管子的热稳定性较差。二、反向饱和电流1 、 ICBO ：发射极开路时，集电极与基极间的反向饱和电流。2 、 I CEO ：基极开路，且集电结加反向电压时，由集电区穿过基区进入发射区的穿透电流， I CEO = (1 + )I CBO 。反向饱和电流越小，则管子的质量越好。由于硅管的反向饱和电流比锗管小，故常选用硅管。三、极限参数使管子得到充分利用而又安全可靠的参数，叫管子的极限参数。1、集电极最大允许电流I CM当 Ic 增大时， 值将下降。 I CM 指 值不低于允许值时，集电极所允许流过的最大电流。2、集电极最大允许耗散功率PCM管子在使用时， 一般集电结反偏、发射结正偏，

12、 所以集电结所加电压比发射结大得多，集电结发热较严重。当温度过高时，管子的性能将下降，甚至损坏。PCM 是指集电结结温不超过允许值（硅管为150，锗管为75）时，所允许的集电极最大功耗。3 、反向击穿电压BVCEO：基极开路时，集电极与发射极间的反向击穿电压。BVEBO ：集电极开路时， 发射极与基极间的反向击穿电压，即发射结的反向击穿电压。双极型晶体管以输入电流控制输出电流，因此是电流控制型器件。2-1-4 万用表检测三极管的方法参考教材：模拟电子技术及应用 （第二版）编者：赵玉铃徐柳娟浙江水利水电专科学校5模拟电子技术网上教学主讲：赵玉铃一、判别三极管的管脚将万用表置于电阻R 1k 或 R

13、 100档，用黑表笔接三极管的某一管脚（假设作为基极），再用红表笔分别接另外两个管脚。如果表针指示的两次都很大，该管便是PNP 管，其中黑表笔所接的那一管脚是基极。若表针指示的两个阻值均很小，则说明这是一只NPN管，黑表笔所接的那一管脚是基极。如果指针指示的阻值一个很大，一个很小，那么黑表笔所接的管脚就不是三极管的基极，再另换一管脚进行类似测试，直至找到基极。判定基极后就可以进一步判断集电极和发射极。仍然用万用表R 1k 或 R 100档，将两表笔分别接触基极之外的两电极，如果是 PNP型管，用一个 100k电阻接于基极与红表笔之间，可测得一电阻值，然后将两表笔交换，同样在基极与红表笔间接10

14、0 k电阻，又测得一电阻值，两次测量中阻值小的一次红表笔所对应的是PNP管集电极，黑表笔所对应的是发射极。如果是NPN型管，电阻就要接在基极与黑表笔之间，同样电阻小的一次黑表笔对应的是 NPN管集电极，红表笔所对应的是发射极。在测试中也可以用潮湿的手指代替 100k电阻捏住集电极与基极。 注意测量时不要让集电极和基极碰在一起，以免损坏晶体管。二、估测穿透电流 I CEO穿透电流 I CEO 大的三极管，耗散功率大，热稳定性差，调整I c 很困难，噪声也大。电子电路应选用 I CEO 小的管子。一般情况下，可用万用表估测管子的I CEO 大小。用万用表 R 1k 档测量。如果是PNP型管，黑表笔

15、接发射极，红表笔接集电极。对小功率锗管，测出的阻值在几十k以上；对于小功率硅管，测出的阻值在几百k以上，这表明 I CEO 不太大。如果测出的阻值小，且表针缓慢地向低阻值方向移动，表明I CEO 大且管子稳定性差。如果阻值接近于零，表明晶体管已经击穿损坏。如果阻值为无穷大，表明晶体管内部已经开路。但要注意，有些小功率硅管由于I CEO 很小，测量时阻值很大，表针移动不明显，不要误认为是断路（如塑封管9013（NPN），9012（PNP）等）。对于大功率管， I CEO 比较大，测得的阻值大约只有几十，不要误认为是管子已经击穿。穿透电流 I CEO 越小，管子的工作稳定性越好，噪声越小。若I C

16、EO 值较大，甚至超过手册规定的 I CEO ，或用手捏紧管壳，该电流值明显上升，说明管子的热稳定性太差。三、估测电流放大倍数参考教材：模拟电子技术及应用 （第二版）编者：赵玉铃徐柳娟浙江水利水电专科学校6模拟电子技术网上教学主讲：赵玉铃用万用表R 1k 档测量。如果测PNP管，红表笔接集电极，黑表笔接发射极，指针会有一点摆动（或几乎不动）；然后，用一只电阻（ 30100k）跨接于基极与集电极之间，或用手代替电阻捏住集电极与基极（但两电极不可碰在一起），万用表读数立即偏向低阻值方向。表针摆幅越大表明管子的值越高。两只相同型号的晶体管，跨接相同阻值的电阻，万用表中读得的阻值小的管子值就更高些。如

17、果测的是NPN管，则黑、红表笔应对调。测试时跨接于基极与集电极之间的电阻不可太小，亦不可使基极与集电极短路，以免损坏晶体管。当集电极与基极之间跨接电阻后，电表的指示仍不断变小时，表明该管的值不稳定。如果跨接电阻未接时，电表指针摆动较大（有一定电阻），表明该管的穿透电流太大，不宜采用。本次课内容1、三极管的分类及结构特点。（了解）2、三极管内载流子运动规律及电流放大作用。（了解）3、三极管的伏安特性及三种工作状态和特点。（熟悉）本次课作业1 题表中各三极管均处于放大状态，各电极电位如表中所列，判断各管的类型、材料和电极。题 1 表序电极电位（ V ）类型材料电极号1 231 231106.762

18、-3.3-3-837.7844606.7531211.36-7.7-2-82 8 个三极管的电极电位已列入题表中，分析各管所处的工作状态。参考教材：模拟电子技术及应用 （第二版）编者：赵玉铃徐柳娟浙江水利水电专科学校7模拟电子技术网上教学主讲：赵玉铃题 2 表（电压单位V ）序号类型材料发射极电位基极电位集电极电位工作状态1-3-3.302NPN硅-3.5 -2.8 -1.331.51.83.74锗1 1.31.150.70-2.36PNP硅0 -0.7-0.3710.7-28锗1.5 1.2 1.4预习内容1、三极管交流放大电路的构成。2、共射极放大电路的静动态分析。参考教材：模拟电子技术及应用 （第二版）编者：赵玉铃徐柳娟浙江水利水电专科学校8