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(ui = 0)为静态。,交流通路(ui 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。,uBE = UBE + ube,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,输入直流负载线方程:,uCE = VCC iC RC,uBE = VBB iBRB,输出直流负载线方程:,输入回路图解,Q,静态工作点,VBB,VBB/RB,115 k,UBEQ,IBQ,0.7,20,输出回路图解,VCC,VCC/RC,0,1 k,2,3,UCEQ,ICQ,0,iB = 20 A,第2章 半导体三极管,二、工程近似分析法, = 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uI为低电平，使uBE0.5V时，三极管开始导通，iB 0，三极管工作于放大导通状态。uBE UBE (on) 0.7V,饱和区,放大区,uI增大使iB增大，从而工作点上移，iC增大，uCE减小,截止区,三极管放大状态等效电路, 放大状态,第2章 半导体三极管,一、晶体管工作状态的判断方法,饱和区,放大区,截止区,三极管饱和状态等效电路,三极管开通的条件和等效电路,uCEUCE(sat)0.3V0，C、E间相当于开关合上。,当输入uI为高电平，使iB IB(sat)时，三极管饱和。,uI=UIH,S为放大和饱和的交界点，这时的iB称临界饱和基极电流，用IB(sat)表示；相应地，IC(sat)为临界饱和集电极电流； UBE(sat)为饱和基极电压，UBE(sat)0.7V；UCE(sat)为饱和集电极电压，UCE(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,IB0，IC0，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,iC 0,iC = VCC /RC,例 2.2.1 设 RB = 38 k，求 VBB = 0 V、3 V 时的 iC、uCE。,解,当VBB= 0 V:,iB 0，,iC 0，,5V,uCE 5 V,当VBB = 3 V:,0.3,uCE 0.3 V 0,iC 5 mA,三极管的开关等效电路,截止状态,iB 0,uCE 5V,iB,饱和状态,uCE 0,判断是否饱和临界饱和电流 ICS和IBS :,iB IBS，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),第2章 半导体三极管,例 2.2.4,硅管，ui = 10 sin t (mV)，RB = 176 k， RC = 1 k，VCC = VBB = 6 V，图解分析各电压、电流值。,解,令 ui = 0，求静态电流 IBQ,0.7 V,30,Q,ui,IBQ,(交流负载线),6,直流负载线,6,ICQ,Ucem,第2章 半导体三极管,当 ui = 0 uBE = UBEQ iB = IBQ iC = ICQ uCE = UCEQ,当 ui = Uim sin t ib = Ibmsin t ic = Icmsin t uce = Ucem sin t uo = uce,iB = IBQ + Ibmsin tiC = ICQ + Icmsin tuCE = UCEQ Ucem sin t = UCEQ +Ucem sin (180 t),第2章 半导体三极管,基本共发射极电路的波形：,IBQ,ICQ,UCEQ,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 rbe,rbe Hie,从输出端口看进去为一个受 ib 控制的电流源,ic = ib ，, Hfe,rbb 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 rbe。, 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，uS = 10sin t (mV)，求叠加在“Q” 点上的各交流量。,12 V,12 V,510,470 k,2.7 k,3.6 k,解,令 ui = 0，求静态电流 IBQ, 求“Q”，计算 rbe,ICQ = IBQ = 2.4mA,UCEQ = 12 2.4 2.7 = 5.5V,第2章 半导体三极管, 交流通路,ube,uce, 小信号等效, 分析各极交流量, 分析各极总电量,uBE = (0.7 + 0.0072sint )V,iB = (24 + 5.5sint) A,iC = ( 2.4 + 0.55sint ) mA,uCE = ( 5.5 0.85sint ) 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: IBQ Ibm 。,交流负载线,第2章 半导体三极管,2. “Q” 过高引起饱和失真,ICS,NPN 管： 底部失真为饱和失真。,PNP 管： 顶部失真为饱和失真。,IBS 基极临界饱和电流。,不接负载时，交、直流负载线重合，V CC= VCC,不发生饱和失真的条件： IBQ + I bm IBS,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iC将发生（ ）失真，输出电压uo将发生（ ）失真。 A 正半波削波，正半波削波 B 负半波削波，负半波削波 C 负半波削波，正半波削波 D 正半波削波，负半波削波,* 放大电路中，为了使晶体管不工作在饱和区，其静态管压降UCE应选择为（ ）。 A UCE = VCC B UCE = 0 C UCE = UCE（sat）+ Uom D UCE = UCE（sat）,第2章 半导体三极管,* 某共射极放大电路空载时输出电压有饱和失真，在输入信号不变的情况下，经耦合电容接上电阻时，失真消失，这时由于（ ）。 A Q点上移 B Q点下移 C 三极管交流负载电阻减小 D. 三极管输出电阻减小,第2章 半导体三极管,作业和练习,2.5 2.8,第2章 半导体三极管,