第四章 雙極型三極管（章節(jié)課程）

1、4.1 半導(dǎo)體三極管(BJT)4.2 共射極放大電路4.3 放大電路的分析方法4.4 放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定問(wèn)題4.5 共集電極放大電路和共基極電路4.6 組合放大電路4.7 放大電路的頻率響應(yīng)第四章 雙極結(jié)型三極管及放大電路基礎(chǔ)1陽(yáng)山書(shū)屋c4.1 雙極型晶體管(BJT)4.1.1 晶體管的結(jié)構(gòu)及類型BECNNP基極發(fā)射極集電極NPN型PNP集電極基極發(fā)射極BCEPNP型2陽(yáng)山書(shū)屋cBECNNP基極發(fā)射極集電極基區(qū)：較薄，摻雜濃度低集電區(qū)：面積較大發(fā)射區(qū)：摻雜濃度較高BJT的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)3陽(yáng)山書(shū)屋cBECNNP基極發(fā)射極集電極發(fā)射結(jié)集電結(jié)4陽(yáng)山書(shū)屋c4.1.2 放大狀態(tài)下BJT工作原理BECNN

2、+PVEERBVCC基區(qū)空穴向發(fā)射區(qū)的擴(kuò)散形成IEP。IBN進(jìn)入P區(qū)的電子少部分與基區(qū)的空穴復(fù)合，形成電流IBN ，多數(shù)擴(kuò)散到集電結(jié)。發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射區(qū)電子不斷向基區(qū)擴(kuò)散，形成發(fā)射極電流IEN。1.BJT內(nèi)部載流子的傳輸過(guò)程IENIE=IEN+IEP IENIEP從基區(qū)擴(kuò)散來(lái)的電子作為集電結(jié)的少子，漂移進(jìn)入集電結(jié)而被收集，形成ICN。ICN集電結(jié)反偏，有少子形成的反向電流ICBO。ICBOIB=IEP+IBN-ICBOIC=ICN+ICBOICN=IEN-IBNIB=IEP+IEN-ICN-ICBO =IE-IC前提條件：發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)反偏5陽(yáng)山書(shū)屋cBECIBIEICNPN型三極管BECI

3、BIEICPNP型三極管6陽(yáng)山書(shū)屋c 晶體管的三種基本接法(a)共發(fā)射極；(b)共集電極；(c)共基極 7陽(yáng)山書(shū)屋c2.BJT的電流分配關(guān)系 為了反映擴(kuò)散到集電區(qū)的電流ICN與射極注入電流IE的比例關(guān)系，定義共基極直流電流放大系數(shù)為稱為集電極與發(fā)射極間反向飽和電流 反映BJT在共發(fā)射極連接時(shí)集電極電流IC受基極電流IB控制的關(guān)系稱為共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)8陽(yáng)山書(shū)屋c4.1.3 BJT的V-I特性曲線 測(cè)試線路iCmAAVVvCEvBERBiBVccVBBBJT的V-I特性曲線能直觀地描述各極間電壓和電流的關(guān)系1.共射極連接時(shí)的V-I輸入特性9陽(yáng)山書(shū)屋c工作壓降： 硅管vBE0.60.7V,鍺

4、管vBE0.20.3V。 死區(qū)電壓，硅管0.5V，鍺管0.2V。vCE 1ViB(A)vBE(V)204060800.40.8vCE=0VvCE =0.5V vCE一定時(shí)iB與vBE的關(guān)系(1) 輸入特性iCmAAVVvCEvBERBiBVccVBB10陽(yáng)山書(shū)屋c當(dāng)vCE大于一定的數(shù)值時(shí)，iC只與iB有關(guān)，iC=iB。 iB一定時(shí)vCE 與iC的關(guān)系iC(mA )1234vCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此區(qū)域滿足iC=iB稱為線性區(qū)（放大區(qū)）。(2) 輸出特性iCmAAVVvCEvBERBiBVccVBB11陽(yáng)山書(shū)屋ciC(mA )1234vCE(V)36912I

5、B=020A40A60A80A100A此區(qū)域中vCEvBE,集電結(jié)正偏，iBiC，vCE0.3V稱為飽和區(qū)。此區(qū)域中 : vBEiC，vCE0.3V 截止區(qū)： vBE 死區(qū)電壓， iB=0 ， iC=ICEO 0 其它狀態(tài)13陽(yáng)山書(shū)屋c例：測(cè)量三極管三個(gè)電極對(duì)地電位如圖 試判斷三極管的工作狀態(tài)。 放大截止飽和2VT8V3V3.7V( a )T12V3V( b )T3.3V3V3.7V( c )14陽(yáng)山書(shū)屋c4.1.4 晶體管的主要參數(shù)共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)1. 電流放大系數(shù)共基極直流電流放大系數(shù)(1) 直流電流放大系數(shù)顯然， 1，一般約為0.970.99。15陽(yáng)山書(shū)屋c工作于動(dòng)態(tài)的三極管，真

6、正的信號(hào)是疊加在直流上的交流信號(hào)?；鶚O電流的變化量為iB，相應(yīng)的集電極電流變化為iC，則共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)為：(2)交流電流放大系數(shù)共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)共基極交流電流放大系數(shù)16陽(yáng)山書(shū)屋c例：VCE=6V時(shí)：IB = 40 A, IC =1.5 mA； IB = 60 A, IC =2.3 mA。在以后的計(jì)算中，一般作近似處理： =17陽(yáng)山書(shū)屋c(1)集電極-基極反向飽和電流ICBOAICBOICBO是集電結(jié)反偏由少子的漂移形成的反向電流，受溫度的變化影響。2.極間反向電流18陽(yáng)山書(shū)屋cBECNNPICBOICEO= ICBO+ICBO IBE IBEICBO進(jìn)入N區(qū)，形成IBE。根

7、據(jù)放大關(guān)系，由于IBE的存在，必有電流IBE。集電結(jié)反偏有ICBO(2) 集電極-射極反向飽和電流ICEOICEO受溫度影響很大，當(dāng)溫度上升時(shí)，ICEO增加很快，所以IC也相應(yīng)增加。三極管的溫度特性較差。+-+-穿透電流19陽(yáng)山書(shū)屋c(1)集電極最大允許電流ICM集電極電流IC上升會(huì)導(dǎo)致三極管的值的下降，當(dāng)值下降到正常值的三分之二時(shí)的集電極電流即為ICM。3.極限參數(shù)20陽(yáng)山書(shū)屋c(2) 集電極最大允許耗散功耗PCM 集電極電流IC 流過(guò)三極管， 所發(fā)出的焦耳 熱為：PC =iCvCE 必定導(dǎo)致結(jié)溫 上升，所以PC 有限制。PCPCMiCvCEiCvCE=PCMICMV(BR)CEO安全工作區(qū)

8、21陽(yáng)山書(shū)屋cV(BR)CEO指基極開(kāi)路時(shí)，集電極發(fā)射極間的反向擊穿電壓(3) 反向擊穿電壓V(BR)EBO指集電極開(kāi)路時(shí)，發(fā)射極基極間的反向擊穿電壓V(BR)CBO指發(fā)射極開(kāi)路時(shí)，集電極基極間的反向擊穿電壓普通晶體管該電壓值比較小，只有幾伏當(dāng)集-射極之間的電壓VCE超過(guò)一定的數(shù)值時(shí)，三極管就會(huì)被擊穿手冊(cè)上給出的數(shù)值是25C、基極開(kāi)路時(shí)的擊穿電壓V(BR)CEO22陽(yáng)山書(shū)屋c4.1.5 溫度對(duì) BJT參數(shù)及特性的影響1.溫度對(duì) BJT參數(shù)的影響(1).溫度對(duì)ICBO的影響(2).溫度對(duì)的影響(3).溫度對(duì)反向擊穿電壓V(BR)CBO、V(BR)CEO的影響對(duì)溫度非常敏感，溫度每升高10，ICB

9、O增加一倍溫度升高， 增加溫度升高， V(BR)CBO、V(BR)CEO增加23陽(yáng)山書(shū)屋c(1)溫度對(duì)輸入特性的影響iBvBE25C50C2.溫度對(duì) BJT特性曲線的影響(2)溫度對(duì)輸出特性的影響iCvCE溫度升高，vBE減小溫度升高，ICBO、ICEO、 增大輸出特性曲線上移24陽(yáng)山書(shū)屋c半導(dǎo)體三極管的型號(hào)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)半導(dǎo)體三極管的命名如下:3 D G 110 B 第二位：A鍺PNP管、B鍺NPN管、 C硅PNP管、D硅NPN管 第三位：X低頻小功率管、D低頻大功率管、 G高頻小功率管、A高頻大功率管、K開(kāi)關(guān)管用字母表示材料用字母表示器件的種類用數(shù)字表示同種器件型號(hào)的序號(hào)用字母表示同一型號(hào)中的

10、不同規(guī)格三極管25陽(yáng)山書(shū)屋c雙極型三極管的參數(shù) 參 數(shù)型 號(hào) PCM mW ICM mAVBR CBO VVBR CEO VVBR EBO V IC BO A f T MHz3AX31D 125 125 20 126* 83BX31C 125 125 40 246* 83CG101C 100 30 450.1 1003DG123C 500 50 40 300.353DD101D 5W 5A 300 25042mA3DK100B 100 30 25 150.1 3003DG23250W 30A 400 325 826陽(yáng)山書(shū)屋c 4.2 基本共射極放大電路放大的概念電子學(xué)中放大的目的是將微弱的變化

11、信號(hào)放大成較大的信號(hào)。這里所講的主要是電壓放大電路。電壓放大電路可以用有輸入口和輸出口的四端網(wǎng)絡(luò)表示，如圖：vivoAv放大的實(shí)質(zhì)：在小信號(hào)的作用下，將直流能變?yōu)榻涣髂堋?7陽(yáng)山書(shū)屋c放大電路的性能指標(biāo)一、電壓放大倍數(shù)Avvi 和vo 分別是輸入和輸出電壓的有效值。二、輸入電阻Ri放大電路一定要有前級(jí)（信號(hào)源）為其提供信號(hào)，那么就要從信號(hào)源取電流。輸入電阻是衡量放大電路從其前級(jí)取電流大小的參數(shù)。輸入電阻越大，從其前級(jí)取得的電流越小，對(duì)前級(jí)的影響越小。AVitVtvt28陽(yáng)山書(shū)屋c三、輸出電阻RoAvVS放大電路對(duì)其負(fù)載而言，相當(dāng)于信號(hào)源，我們可以將它等效為戴維南等效電路，這個(gè)戴維南等效電路的內(nèi)

12、阻就是輸出電阻。RoVS29陽(yáng)山書(shū)屋c如何確定電路的輸出電阻Ro ？步驟：1. 所有的電源置零 (將獨(dú)立源置零，保留受控源)。2. 加壓求流法。vtit方法一：計(jì)算。AvVS30陽(yáng)山書(shū)屋c方法二：測(cè)量。vo1. 測(cè)量開(kāi)路電壓。RoVs2. 測(cè)量接入負(fù)載后的輸出電壓。RoVsRLvo步驟：3. 計(jì)算。31陽(yáng)山書(shū)屋c四、通頻帶fAvAvm0.7AvmfL下限截止頻率fH上限截止頻率通頻帶：fbw=fHfL放大倍數(shù)隨頻率變化曲線32陽(yáng)山書(shū)屋c符號(hào)規(guī)定VA大寫(xiě)字母、大寫(xiě)下標(biāo)，表示直流量。vA小寫(xiě)字母、大寫(xiě)下標(biāo)，表示全量。va小寫(xiě)字母、小寫(xiě)下標(biāo)，表示交流分量。vAva全量vA交流分量vatVA直流分量

13、33陽(yáng)山書(shū)屋c 4.2 基本共射極放大電路三極管放大電路有三種形式共射放大器共基放大器共集放大器以共射放大器為例講解工作原理34陽(yáng)山書(shū)屋c 晶體管的三種基本接法(a)共發(fā)射極；(b)共集電極；(c)共基極 35陽(yáng)山書(shū)屋c4.2.1 共射放大電路的基本組成？參考點(diǎn)Rb+VCCVBBRcC2Tvs+-+-+-vBEvCEiBiCiE圖4.2.1 基本共發(fā)射極放大電路36陽(yáng)山書(shū)屋cVCCvivoRbVBRCCb1Cb2T+-+-共發(fā)射極放大電路放大元件iC= iB，工作在放大區(qū)，要保證集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏。隔離輸入、輸出與電路直流的聯(lián)系，同時(shí)能使信號(hào)順利輸入輸出。基極電源與基極電阻使發(fā)射結(jié)正偏，并

14、提供適當(dāng)?shù)撵o態(tài)工作點(diǎn)。集電極電源，為電路提供能量。并保證集電結(jié)反偏。耦合電容集電極電阻，將變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷?。注意耦合電容的極性！+37陽(yáng)山書(shū)屋c可以省去電路改進(jìn)：采用單電源供電Rb+VCCVBRCCb1Cb2T38陽(yáng)山書(shū)屋c單電源供電電路+VccRcCb1Cb2TRb39陽(yáng)山書(shū)屋c 直流通道和交流通道 放大電路中各點(diǎn)的電壓或電流都是在靜態(tài)直流上附加了小的交流信號(hào)。但是，電容對(duì)交、直流的作用不同。如果電容容量足夠大，可以認(rèn)為它對(duì)交流不起作用，即對(duì)交流短路。而對(duì)直流可以看成開(kāi)路，這樣，交直流所走的通道是不同的。交流通道：只考慮交流信號(hào)的分電路。直流通道：只考慮直流信號(hào)的分電路。信號(hào)的不同

15、分量可以分別在不同的通道分析。在放大器沒(méi)有輸入信號(hào)（vi=0)時(shí)電路各處的電壓、電流都是不變的直流，稱為直流工作狀態(tài)或者靜止?fàn)顟B(tài)，簡(jiǎn)稱靜態(tài)40陽(yáng)山書(shū)屋crd=VT/IDIR=IL=器件I/V關(guān)系DC 模型AC模型電阻電容IC=sCV電感二極管ID=IS(eVD/VT-1)獨(dú)立電壓源VS=常數(shù)獨(dú)立電流源IS=常數(shù)直流分析與小信號(hào)分析時(shí)的元件轉(zhuǎn)換+-41陽(yáng)山書(shū)屋c例：對(duì)直流信號(hào)（只有+Vcc）開(kāi)路開(kāi)路RB+VccRCC1C2T直流通道RB+VccRC42陽(yáng)山書(shū)屋c對(duì)交流信號(hào)(輸入信號(hào)vi)短路短路置零RBRCRLvivo交流通路RB+VCCRCC1C2TRLvovi43陽(yáng)山書(shū)屋c 4.3 放大電路

16、的分析方法放大電路分析靜態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析估算法圖解法微變等效電路法圖解法計(jì)算機(jī)仿真44陽(yáng)山書(shū)屋cvi=0時(shí)由于電源的存在IBQ0IC0IBQICQIEQ=IBQ+ICQRB+VccRCC1C2T4.3.1 圖解分析法靜態(tài)工作點(diǎn)在靜態(tài)時(shí)，三極管各電極的直流電壓和直流電流的數(shù)值，在管子的特性曲線上所確定的一個(gè)點(diǎn)，稱靜態(tài)工作點(diǎn)，通常稱為Q點(diǎn)。45陽(yáng)山書(shū)屋cIBQICQVBEQVCEQ( ICQ,VCEQ )(IBQ,VBEQ)RB+VccRCC1C2T46陽(yáng)山書(shū)屋c靜態(tài)工作點(diǎn)的估算（1）根據(jù)直流通道估算IBQIBQVBERB稱為偏置電阻，IBQ稱為偏置電流。+Vcc直流通道RBRCiDVccvD-+4

17、7陽(yáng)山書(shū)屋c（2）根據(jù)直流通道估算VCEQ、ICQICQVCEQ直流通道RBRC+VCCIBQ48陽(yáng)山書(shū)屋c例：用估算法計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)。已知：VCC=12V，RC=4k，RB=300k，=37.5。解：注意電路中IBQ 和ICQ 的數(shù)量級(jí)。注意單位！+VccRBRCIBQICQVCEQ49陽(yáng)山書(shū)屋ciBvBE直流通道RB+VCCRCvBEiB滿足什么關(guān)系？1. 三極管的輸入特性。2.vBE=VCCiBRB 。1.靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解分析VCCQ與輸入特性的交點(diǎn)就是Q點(diǎn)(1)輸入回路iBvBE4.3.2 靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解分析IBQVBEQ(a) 輸入回路的圖解分析50陽(yáng)山書(shū)屋ciCvCEvCEiC滿

18、足什么關(guān)系？1. 三極管的輸出特性。2.vCE=VCCiCRC 。iCvCEVccQ直流負(fù)載線與輸出特性的交點(diǎn)就是Q點(diǎn)IBQ直流通道RB+VccRC(2)輸出回路ICQVCEQ4.3.2 靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解分析(b) 輸出回路的圖解分析51陽(yáng)山書(shū)屋c(IBQ,VBEQ) 和( ICQ,VCEQ )分別對(duì)應(yīng)于輸入輸出特性曲線上的一個(gè)點(diǎn)-靜態(tài)工作點(diǎn)(Q點(diǎn)）。iBvBEQIBQVBEQQVCEQICQiCvCE52陽(yáng)山書(shū)屋c先估算 IBQ，然后在輸出特性曲線上作出直流負(fù)載線，與 IBQ 對(duì)應(yīng)的輸出特性曲線與直流負(fù)載線的交點(diǎn)就是Q點(diǎn)。QVcciCvCE53陽(yáng)山書(shū)屋c交流負(fù)載線ic其中：vceRBRCRL

19、vivo交流通路54陽(yáng)山書(shū)屋ciC 和 vCE是全量，與交流量ic和vce有如下關(guān)系所以：即：交流信號(hào)的變化沿著斜率為：的直線。這條直線通過(guò)Q點(diǎn)，稱為交流負(fù)載線。55陽(yáng)山書(shū)屋c交流負(fù)載線的作法VCCQIBQ過(guò)Q點(diǎn)作一條直線，斜率為：交流負(fù)載線iCvCE56陽(yáng)山書(shū)屋ciBvBEQvCE怎么變化？假設(shè)vBE有一微小的變化ibtibtictvit2.動(dòng)態(tài)工作情況的圖解分析+VccRcCb1Cb2TRbvivovCEiBiCiCvCE57陽(yáng)山書(shū)屋cvCE的變化沿一條直線vce相位如何？vce與vi反相！ictvcet+VccRcCb1Cb2TRbiCvCE58陽(yáng)山書(shū)屋c各點(diǎn)波形vitiBtiCtvCE

20、tvotRB+VccRCC1C2viiCvCEvoiB圖4.3.4 共射極放大電路中的電壓、電流波形59陽(yáng)山書(shū)屋c3.靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)波形失真的影響在放大電路中，輸出信號(hào)應(yīng)該成比例地放大輸入信號(hào)（即線性放大）；如果兩者不成比例，則輸出信號(hào)不能反映輸入信號(hào)的情況，放大電路產(chǎn)生非線性失真。為了得到盡量大的輸出信號(hào)，要把Q設(shè)置在交流負(fù)載線的中間部分。如果Q設(shè)置不合適，信號(hào)進(jìn)入截止區(qū)或飽和區(qū)，造成非線性失真。60陽(yáng)山書(shū)屋cvo可輸出的最大不失真信號(hào)(1)選擇靜態(tài)工作點(diǎn)ib+VccRcCb1Cb2TRbiCvCE61陽(yáng)山書(shū)屋ciCvCEvo(2) Q點(diǎn)過(guò)低，信號(hào)進(jìn)入截止區(qū)放大電路產(chǎn)生截止失真輸出波形輸入波形

21、ib+VccRcCb1Cb2TRbib最小為0，VBE小于死區(qū)電壓iC最小為0vo最大為VCCiC62陽(yáng)山書(shū)屋c(3) Q點(diǎn)過(guò)高，信號(hào)進(jìn)入飽和區(qū)放大電路產(chǎn)生飽和失真ib輸入波形vo輸出波形+VccRcCb1Cb2TRbic最大為VCC/RC，vO=0iCvCE63陽(yáng)山書(shū)屋c 由于受晶體管截止和飽和的限制，放大器的不失真輸出電壓有一個(gè)范圍，其最大值稱為放大器輸出動(dòng)態(tài)范圍。而因飽和失真的限制，最大不失真輸出電壓的幅度則為因受截止失真限制，其最大不失真輸出電壓的幅度為(3)最大不失真輸出電壓64陽(yáng)山書(shū)屋cVopp則為該幅度的兩倍，即 Vopp=2Vom為了充分利用晶體管的放大區(qū)，使輸出動(dòng)態(tài)范圍最大，

22、直流工作點(diǎn)應(yīng)選在交流負(fù)載線的中點(diǎn)處。 式中，VCES表示晶體管的臨界飽和壓降，一般取為1V。比較以上二式所確定的數(shù)值，其中較小的即為放大器最大不失真輸出電壓的幅度，而輸出動(dòng)態(tài)范圍65陽(yáng)山書(shū)屋c實(shí)現(xiàn)放大的條件1. 晶體管必須偏置在放大區(qū)。發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。2. 正確設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)，使整個(gè)波形處于放大區(qū)。3. 輸入回路將變化的電壓轉(zhuǎn)化成變化的基極電流。4. 輸出回路將變化的集電極電流轉(zhuǎn)化成變化的集電極電壓，經(jīng)電容只輸出交流信號(hào)。66陽(yáng)山書(shū)屋c 根據(jù)上述交流圖解分析，可以畫(huà)出在輸入正弦電壓下，放大管各極電流和極間電壓的波形，如圖所示。觀察這些波形，可以得出以下幾點(diǎn)結(jié)論： (1)放大器輸入交變電

23、壓時(shí)，晶體管各極電流的方向和極間電壓的極性始終不變，只是圍繞各自的靜態(tài)值，按輸入信號(hào)規(guī)律近似呈線性變化。 (2)晶體管各極電流、電壓的瞬時(shí)波形中，只有交流分量才能反映輸入信號(hào)的變化，因此，需要放大器輸出的是交流量。 (3)將輸出與輸入的波形對(duì)照，可知兩者的變化規(guī)律正好相反，通常稱這種波形關(guān)系為反相或倒相。 67陽(yáng)山書(shū)屋cVCCvCEQ直流負(fù)載線VCEQICQRLVCES圖解法總結(jié)IBQ交流負(fù)載線,斜率為iCvCE68陽(yáng)山書(shū)屋c例： =50， VCC =12V， RB =70k， RC =6k 當(dāng)VBB = -2V，2V，5V時(shí)，晶體管工作于哪個(gè)區(qū)？當(dāng)VBB =-2V時(shí)：ICQVCEQIBQVC

24、CRBVBBCBERCVBEIBQ=0 ， ICQ=0IC最大飽和電流：Q位于截止區(qū) mA2612max=CCCCRVI69陽(yáng)山書(shū)屋c例： =50， VCC =12V， RB =70k， RC =6k 當(dāng)VBB = -2V，2V，5V時(shí)，晶體管工作于哪個(gè)區(qū)？IC Icmax(=2 mA)， Q位于飽和區(qū)。(實(shí)際上，此時(shí)IC和IB 已不是的關(guān)系）mA061070705.RVVIBBEBBBQ=-=-=71陽(yáng)山書(shū)屋c三極管模型的建立h(hybrid)參數(shù)低頻4.3.2 小信號(hào)模型分析法 當(dāng)放大電路的輸入信號(hào)電壓很小時(shí)，就可以把三極管小范圍內(nèi)的特性曲線近似地用直線來(lái)代替，從而可以把三極管這個(gè)非線性器

25、件所組成的電路當(dāng)作線性電路來(lái)處理。1.BJT的H參數(shù)的及小信號(hào)模型雙口有源器件i1i2vivo-+-+圖4.3.10 雙口網(wǎng)絡(luò)交流小信號(hào)72陽(yáng)山書(shū)屋c用小信號(hào)交流分量表示vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevce在小信號(hào)情況下，上兩式取全微分得對(duì)于BJT雙口網(wǎng)絡(luò)，我們已經(jīng)知道輸入輸出特性曲線如下：iC=f2(iB ,vCE)vBE=f1(iB , vCE)(1)BJT的H參數(shù)的引出i:輸入r:反向傳輸f:正向傳輸o:輸出vBEiBvCEcbeiC+-+-T圖4.3.11(a) BJT在共發(fā)射極連接時(shí)的雙口網(wǎng)絡(luò)73陽(yáng)山書(shū)屋c輸出端交流短路(vce=0,vCE=VCEQ

26、)時(shí)的輸入電阻輸出端交流短路時(shí)的正向電流傳輸比輸入端交流開(kāi)路(ib=0,iB=IBQ)的反向電壓傳輸比輸入端交流開(kāi)路時(shí)的輸出電導(dǎo)其中：四個(gè)參數(shù)量綱各不相同，故稱為混合參數(shù)（H參數(shù)）。小信號(hào)下b-e間動(dòng)態(tài)電阻，rbe電流放大系數(shù)r1/rce74陽(yáng)山書(shū)屋chrevce+-(2)BJT的H參數(shù)參數(shù)小信號(hào)模型（微變等效電路）ibicvcevbe+-+-hiehfeib圖4.3.11(b) H參數(shù)小信號(hào)模型75陽(yáng)山書(shū)屋crce很大，一般忽略。等效vbeibvceiccbe(3)小信號(hào)模型的簡(jiǎn)化r vce+-ibicvcevbe+-+-rbe ibr很小，一般忽略。erbeibibbcic+-+-vbev

27、ce圖4.3.12 BJT的簡(jiǎn)化小信號(hào)模型76陽(yáng)山書(shū)屋c發(fā)射結(jié)電阻基區(qū)體電阻. 輸入回路iBvBE當(dāng)信號(hào)很小時(shí)，將輸入特性在小范圍內(nèi)近似線性。vBEiB對(duì)輸入的小交流信號(hào)而言，三極管相當(dāng)于電阻rbe。rbe的量級(jí)從幾百歐到幾千歐。對(duì)于小功率三極管：0.1mAIEQ1/CE忽略RB影響CEC188陽(yáng)山書(shū)屋c波特圖:確定fL1、fL2和fL3，分別做出三條曲線，然后相加。189陽(yáng)山書(shū)屋c耦合電容和旁路電容的選擇1.耦合電容2.旁路電容190陽(yáng)山書(shū)屋c鉭電容191陽(yáng)山書(shū)屋c求放大倍數(shù)Av 、Ri和Ro 。 分別求C1 、C2、C3引起的電路下限頻率fl1、 fl2、 fl3 =?RB1C1RE1vi

28、T1RB2+VccC2C3RE2voT2RLRSVS192陽(yáng)山書(shū)屋c4.7.3 單級(jí)放大電路的高頻響應(yīng)一、 BJT的高頻小信號(hào)建模模型的引出互導(dǎo)ecbbrbe-發(fā)射結(jié)電阻re歸算到基極回路的電阻rbb -基區(qū)的體電阻，-集電結(jié)電阻-發(fā)射結(jié)電容 -集電結(jié)電容混合型高頻小信號(hào)模型rcerbe+bcebCbeVberbbCbcrbc+193陽(yáng)山書(shū)屋c模型簡(jiǎn)化一、 BJT的高頻小信號(hào)建模模型的引出rcerbe+bcebCbeVberbbCbcrbc+brbe+cebCbeVberbbCbc+194陽(yáng)山書(shū)屋c又因?yàn)樗阅Ｐ蛥?shù)的獲得（與H參數(shù)的關(guān)系）低頻時(shí)，混合模型與H參數(shù)模型等效所以又 rbe= rb

29、 + (1+ ) re 從手冊(cè)中查出一、 BJT的高頻小信號(hào)建模+brbe+cebCbeVberbbCbc+rbe+bcebVberbb+圖3.7.5 BJT的高頻小信號(hào)模型BJT的低頻小信號(hào)模型195陽(yáng)山書(shū)屋c的頻率響應(yīng)由H參數(shù)可知即根據(jù)混合模型得低頻時(shí)所以當(dāng)時(shí)，一、 BJT的高頻小信號(hào)建模+brbe+cebCbeVberbbCbc+196陽(yáng)山書(shū)屋c共發(fā)射極截止頻率的幅頻響應(yīng)令則特征頻率共基極截止頻率一、 BJT的高頻小信號(hào)建模的頻率響應(yīng)當(dāng)=1時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率稱為特征頻率fT，且有fT0f 當(dāng)20lg下降3dB時(shí),頻率f稱為共發(fā)射極接法的截止頻率197陽(yáng)山書(shū)屋c2. 共射極放大電路的高頻響應(yīng)型高

30、頻等效電路等效電路RsReRc-+-+bce+brbecebCbeVberbbCbcRc+Rs(a)(b)圖 3.7.8(a) 共射極放大電路的簡(jiǎn)化交流通路(b) 高頻小信號(hào)等效電路198陽(yáng)山書(shū)屋c對(duì)節(jié)點(diǎn) c 列KCL得電路簡(jiǎn)化忽略 的分流得稱為密勒電容等效后斷開(kāi)了輸入輸出之間的聯(lián)系+brbecebCbeVberbbCbcRc+RsZM+brbecebCbeVberbbRc+RsCM199陽(yáng)山書(shū)屋c電路簡(jiǎn)化最后+brbecebCbeVberbbRc+RsCM200陽(yáng)山書(shū)屋c高頻響應(yīng)由電路得電壓增益頻響又其中低頻增益上限頻率+cebVbeRc+RC+201陽(yáng)山書(shū)屋c增益-帶寬積BJT 一旦確定，

31、帶寬增益積基本為常數(shù)202陽(yáng)山書(shū)屋c203陽(yáng)山書(shū)屋c204陽(yáng)山書(shū)屋c高頻響應(yīng)列 e 點(diǎn)的KCL而所以電流增益為其中電壓增益為 其中 特征頻率忽略3. 共基極放大電路的高頻響應(yīng)205陽(yáng)山書(shū)屋c幾個(gè)上限頻率的比較的上限頻率特征頻率共基極上限頻率共發(fā)射極上限頻率共基極電路頻帶最寬，無(wú)密勒電容3. 共基極放大電路的高頻響應(yīng)206陽(yáng)山書(shū)屋c單級(jí)放大電路波特圖綜合：總電壓放大倍數(shù)的復(fù)數(shù)形式為207陽(yáng)山書(shū)屋c多級(jí)放大電路的頻率特性二、 波特圖一、頻率特性關(guān)系式208陽(yáng)山書(shū)屋c半導(dǎo)體三極管是由兩個(gè)PN結(jié)組成的三端有源器件。有NPN型和PNP型兩大類，兩者電壓、電流的實(shí)際方向相反，但具有相同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，即基區(qū)寬度薄且摻雜濃度低，發(fā)射區(qū)摻雜濃度高，集電結(jié)面積大，這一結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)是三極管具有電流放大作用的內(nèi)部條件。 三極管是一種電流控制器件，即用基極電