单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,2.2,晶体管的基本应用,引 言,2.2.2,交流分析,2.2.1,直流分析,第,2,章 半导体三极管,引 言,基本思想,非线性电路经适当近似后可按线性电路对待，,利用叠加定理，分别分析电路中的交、直流成分。,一、分析三极管电路的基本思想和方法,直流通路,(,u,i,=0,),为,静态。,交流通路,(,u,i,0,),为,动态，,只考虑变化的电压和电流,画交流通路原则：,1.,固定不变的电压源都视为短路；,2.,固定不变的电流源都视为开路；,3.,视电容对交流信号短路。,第,2,章 半导体三极管,基本方法,图解法：,在输入、输出特性图上画交、直流负载线，,求静态工作点“,Q,”,，分析动态波形及失真等。,解析法：,根据发射结导通压降估算“,Q,”,。,用小信号等效电路法分析计算电路动态参数。,第,2,章 半导体三极管,二、电量的符号表示规则,A,A,A,大写,表示电量与时间无关,(,直流、平均值、有效值,),；,A,小写,表示电量随时间变化,(,瞬时值,),。,大写,表示直流量或总电量,(,总最大值，总瞬时值,),；,小写,表示交流分量。,总瞬时值,直流量,交流瞬时值,交流有效值,直流量往往在下标中加注,Q,A,主要符号；,A,下标符号。,t,u,o,u,BE,=,U,BE,+,u,be,第,2,章 半导体三极管,2.2.1,直流电路的分析,一、图解分析法,+,R,B,R,C,+,u,CE,+,u,BE,+,V,CC,V,BB,3 V,5 V,i,B,i,C,输入直流负载线方程,:,u,CE,=V,CC,i,C,R,C,u,BE,=V,BB,i,B,R,B,输出直流负载线方程,:,输入回路图解,Q,u,BE,/V,i,B,/,A,静态工作点,V,BB,V,BB,/,R,B,115 k,U,BEQ,I,BQ,0.7,20,输出回路图解,u,CE,/V,i,C,/,m,A,V,CC,V,CC,/,R,C,0,1 k,Q,2,3,U,CEQ,I,CQ,0,i,B,=20,A,第,2,章 半导体三极管,二、工程近似分析法,+,R,B,R,C,+,u,CE,+,u,BE,+,V,CC,V,BB,3 V,5 V,i,B,i,C,115 k,1 k,=100,第,2,章 半导体三极管,第,2,章 半导体三极管,2.2.2,晶体管开关电路及工作状态的判断,一、晶体管,工作状态,的判断方法,几种？,截止、放大、饱和,当输入,u,I,为低电平，使,u,BE,0.5V,时，三极管截止。,i,B,0,，,i,C,0,，,C,、,E,间,相当于开关断开。,三极管关断的条件和等效电路,I,C(sat),Q,A,u,CE,U,CE(sat),O,i,C,M,N,I,B(sat),T,S,负载线,临界饱和线,饱,和,区,放大区,截止区,u,BE,0.5V,时，,三极管开始导通，,i,B,0,，,三极管工作于放大导通,状态。,u,BE,U,BE(on),0.7V,I,C(sat),Q,A,u,CE,U,CE(sat),O,i,C,M,N,I,B(sat),T,S,临界饱和线,饱,和,区,放大区,u,I,增大,使,i,B,增大，从而工作点上移，,i,C,增大，,u,CE,减小,截止区,三极管,放大状态,等效电路,u,BE,+,-,放大状态,0,i,B,0.7,第,2,章 半导体三极管,一、晶体管,工作状态,的判断方法,I,C(sat),Q,A,u,CE,U,CE(sat),O,i,C,M,N,I,B(sat),T,S,临界饱和线,饱,和,区,放大区,截止区,i,B,I,B(sat),B,E,U,BE(sat),C,U,CE(sat),三极管,饱和状态,等效电路,三极管开通的条件和等效电路,u,CE,U,CE(sat),0.3V0,，,C,、,E,间相当于开关合上。,当输入,u,I,为,高电平，使,i,B,I,B(sat),时，三极管饱和。,u,BE,+,-,u,BE,+,-,u,I,=,U,IH,S,为放大和饱和的交界点，这时的,i,B,称临界饱和基极电流，用,I,B(sat),表示；相应地，,I,C(sat),为临界饱和集电极电流；,U,BE(sat),为饱和基极电压，,U,BE(sat),0.7V,；,U,CE(sat),为饱和集电极电压，,U,CE(sat),0.3V,。,在临界饱和点三极管仍然具有放大作用。,饱和状态,第,2,章 半导体三极管,第,2,章 半导体三极管,二、晶体管开关电路,T,截止,I,B,0,，,I,C,0,，,C,、,E,间相当于开关断开,LED,不发光。,T,导通,饱和导通条件,:,T,饱和导通,LED,发光,因为,所以,+,V,CC,(5V),1 k,R,C,R,B,+,-,+,-,u,I,u,O,4.3 k,=30,I,B,I,C,LED,E,B,C,i,C,0,i,C,=V,CC,/,R,C,例,2.2.1,设,R,B,=,38,k,，,求,V,BB,=0,V,、,3,V,时的,i,C,、,u,CE,。,+,R,B,R,C,+,u,CE,+,u,BE,+,V,CC,V,BB,3V,5V,i,B,i,C,1,k,解,u,CE,/V,i,C,/,m,A,i,B,=0,10,A,20,A,30,A,40,A,50,A,60,A,4,1,0,2,3,5,当,V,BB,=0 V:,i,B,0,，,i,C,0,，,5V,u,CE,5 V,当,V,BB,=3 V:,0.3,u,CE,0.3,V,0,i,C,5,mA,三极管的开关等效电路,截止,状态,S,B,C,E,V,CC,+,R,C,R,B,i,B,0,u,CE,5V,i,B,饱和,状态,u,CE,0,判断是否饱和,临界饱和电流,I,CS,和,I,BS,:,i,B,I,BS,，,则三极管,饱和。,第,2,章 半导体三极管,2.2.3,晶体管基本放大电路及其分析方法,一、图解分析法,线性,非线性,线性,输入回路,(,A,左,),(,B,右,),输出回路,(,B,左,),(,A,右,),+,R,B,R,C,+,u,CE,+,u,BE,+,V,CC,V,BB,i,B,i,C,i,B,i,C,+,u,BE,+,u,CE,A,B,第,2,章 半导体三极管,例,2.2.4,硅管，,u,i,=10 sin,t,(mV),，,R,B,=176 k,，,R,C,=1 k,，,V,CC,=,V,BB,=6 V,，图解分析各电压、电流值。,解,令,u,i,=0,，求静态电流,I,BQ,u,BE,/V,i,B,/,A,O,0.7 V,30,Q,u,i,O,t,u,BE,/V,O,t,i,B,I,BQ,(,交流负载线,),u,CE,/V,i,C,/mA,4,1,0,2,3,i,B,=10,A,20,30,40,50,50,5,Q,6,直流负载线,Q,Q,6,O,t,i,C,I,CQ,U,CEQ,O,t,u,CE,/V,U,cem,i,b,i,c,u,ce,R,L,+,i,B,i,C,R,B,V,CC,V,BB,R,C,C,1,u,i,+,+,+,u,CE,+,u,BE,第,2,章 半导体三极管,当,u,i,=0,u,BE,=,U,BE,Q,i,B,=,I,B,Q,i,C,=,I,C,Q,u,CE,=,U,CE,Q,当,u,i,=,U,im,sin,t,i,b,=,I,bm,sin,t,i,c,=,I,cm,sin,t,u,ce,=,U,cem,sin,t,u,o,=,u,ce,i,B,=,I,B,Q,+,I,bm,sin,t,i,C,=,I,C,Q,+,I,cm,sin,t,u,CE,=,U,CE,Q,U,cem,sin,t,=,U,CE,Q,+,U,cem,sin,(180,t,),u,BE,/V,i,B,/,A,0.7 V,30,Q,u,i,t,u,BE,/V,t,i,B,I,BQ,(,交流负载线,),u,CE,/V,i,C,/mA,4,1,2,3,i,B,=10,A,20,30,40,50,60,5,Q,6,直流负载线,Q,Q,6,t,i,C,I,CQ,U,CE,Q,t,u,CE,/V,U,cem,i,b,i,c,u,ce,O,O,O,O,0,0,第,2,章 半导体三极管,基本共发射极,电路的波形：,+,i,B,i,C,R,B,V,CC,V,BB,R,C,C,1,u,i,+,+,+,u,CE,+,u,BE,I,B,Q,u,i,O,t,i,B,O,t,u,CE,O,t,u,o,O,t,i,C,O,t,I,C,Q,U,CEQ,第,2,章 半导体三极管,二、小信号等效电路分析法,(,微变等效,),1.,晶体三极管电路小信号等效电路分析法,三极管电路,可当成双口,网络来分析,(,1,),晶体三极管,H,(,Hybrid,),参数小信号模型,从输入端口看进去，相当于电阻,r,be,r,be,H,ie,从输出端口看进去为一个,受,i,b,控制的电流源,i,c,=,i,b,，,H,fe,+,u,ce,+,u,be,i,b,i,c,C,B,E,r,be,E,i,b,i,c,i,b,+,u,be,+,u,ce,B,C,r,bb,三极管基区体电阻,第,2,章 半导体三极管,(,2,),晶体三极管交流分析,步骤：,分析直流电路，求出“,Q,”,，计算,r,be,。,画电路的交流通路。,在交流通路上把三极管画成,H,参数模型。,分析计算叠加在“,Q,”,点上的各极交流量。,第,2,章 半导体三极管,例,2.2.5,=100,，,u,S,=10sin,t,(mV),，求,叠加在“,Q,”,点上的各交流量。,+,u,o,+,i,B,i,C,R,B,V,CC,V,BB,R,C,R,L,C,1,C,2,u,S,+,+,R,S,+,u,CE,+,u,BE,12 V,12 V,510,470 k,2.7 k,3.6 k,解,令,u,i,=0,，求静态电流,I,BQ,求“,Q,”,，计算,r,be,I,CQ,=,I,BQ,=2.4mA,U,CEQ,=,12,2.4,2.7=5.5V,第,2,章 半导体三极管,交流通路,+,u,o,+,i,B,i,C,R,B,V,CC,V,BB,R,C,R,L,C,1,C,2,u,S,+,+,R,S,+,u,CE,+,u,BE,u,be,u,ce,小信号等效,+,u,o,+,R,B,R,L,R,S,r,be,E,i,b,i,c,i,b,B,C,u,s,R,C,+,u,be,分析各极交流量,分析各极总电量,u,BE,=(0.7+,0.0072sin,t,)V,i,B,=(24+,5.5sin,t,),A,i,C,=(2.4+,0.55sin,t,),mA,u,CE,=(5.5,0.85sin,t,)V,第,2,章 半导体三极管,放大电路的非线性失真问题：,因工作点不合适或者信号太大使放大电路的工作范围超出了晶体管特性曲线上的线性范围，从而引起非线性失真。,NPN,管：,顶部,失真为截止失真。,PNP,管：,底部,失真为截止失真。,不发生截止失真的条件,:,I,BQ,I,bm,。,交流负载线,1.“,Q,”,过低引起截止失真,O,Q,i,b,O,t,t,O,u,BE,/V,i,B,u,BE,/V,i,B,u,i,u,CE,i,C,i,c,t,O,O,i,C,O,t,u,CE,Q,u,ce,第,2,章 半导体三极管,2.“,Q”,过高引起饱和失真,I,CS,集电极临界,饱和电流,NPN,管：,底部,失真为饱和失真。,PNP,管：,顶部,失真为饱和失真。,I,BS,基极临界饱和电流。,不接负载时，交、直流负载线重合，,V,CC,=,V,CC,不发生饱和失真的条件：,I,BQ,+,I,bm,I,BS,u,CE,i,C,t,O,O,i,C,O,t,u,CE,Q,V,CC,第,2,章 半导体三极管,*,当输入电压为正弦波时，如果,NPN,管共发射极电路发生饱和失真，则集电极电流,i,C,将发生（）失真，输出电压,u,o,将