三極管基本分析方法

2.2晶體管的基本應用引言2.2.2交流分析2.2.1直流分析第2章半導體三極管引言基本思想

非線性電路經(jīng)適當近似后可按線性電路對待，利用疊加定理，分別分析電路中的交、直流成分。一、分析三極管電路的基本思想和方法直流通路(ui

=0)為靜態(tài)。交流通路(ui

0)為動態(tài)，只考慮變化的電壓和電流畫交流通路原則：1.固定不變的電壓源都視為短路；2.固定不變的電流源都視為開路；3.視電容對交流信號短路。第2章半導體三極管基本方法圖解法：

在輸入、輸出特性圖上畫交、直流負載線，求靜態(tài)工作點“Q”，分析動態(tài)波形及失真等。解析法：根據(jù)發(fā)射結導通壓降估算“Q”。用小信號等效電路法分析計算電路動態(tài)參數(shù)。第2章半導體三極管二、電量的符號表示規(guī)則A

AA大寫表示電量與時間無關(直流、平均值、有效值)；A小寫表示電量隨時間變化(瞬時值)。大寫表示直流量或總電量(總最大值，總瞬時值)；小寫表示交流分量?？偹矔r值直流量交流瞬時值交流有效值直流量往往在下標中加注QA—主要符號；

A—下標符號。tuouBE=UBE

+ube第2章半導體三極管2.2.1直流電路的分析一、圖解分析法+–RBRC+uCE–+

uBE

+–VCCVBB3V5ViBiC輸入直流負載線方程:uCE

=VCC

iC

RCuBE

=VBB

iBRB輸出直流負載線方程:輸入回路圖解QuBE/ViB/A靜態(tài)工作點VBBVBB/RB115kUBEQIBQ0.720輸出回路圖解uCE/ViC/mAVCCVCC/RC01kQ23UCEQICQ0iB

=20A第2章半導體三極管二、工程近似分析法+–RBRC+uCE–+

uBE

+–VCCVBB3V5ViBiC115k1k

=100第2章半導體三極管第2章半導體三極管2.2.2晶體管開關電路及工作狀態(tài)的判斷一、晶體管工作狀態(tài)的判斷方法幾種？截止、放大、飽和當輸入uI為低電平，使uBE<0.5V時，三極管截止。

iB≈0，iC≈0，C、E間相當于開關斷開。

三極管關斷的條件和等效電路IC(sat)QAuCEUCE(sat)OiCMNIB(sat)TS負載線臨界飽和線

飽和區(qū)放大區(qū)截止區(qū)uBE<0.5VBEC三極管截止狀態(tài)等效電路uI=UILuBE+-通常用硅管門限電壓Uth=0.5V—截止狀態(tài)一、晶體管工作狀態(tài)的判斷方法

uI增大使uBE>0.5V時，三極管開始導通，iB

>0，三極管工作于放大導通狀態(tài)。uBE

≈UBE(on)≈0.7V

IC(sat)QAuCEUCE(sat)OiCMNIB(sat)TS臨界飽和線

飽和區(qū)放大區(qū)uI增大使iB增大，從而工作點上移，iC增大，uCE減小截止區(qū)三極管放大狀態(tài)等效電路uBE+-—放大狀態(tài)0<iB<

IB(sat)BEUBE(on)CUCE>0.7第2章半導體三極管一、晶體管工作狀態(tài)的判斷方法IC(sat)QAuCEUCE(sat)OiCMNIB(sat)TS臨界飽和線

飽和區(qū)放大區(qū)截止區(qū)iB≥

IB(sat)BEUBE(sat)CUCE(sat)三極管飽和狀態(tài)等效電路三極管開通的條件和等效電路uCE≈UCE(sat)≈0.3V≈0，C、E間相當于開關合上。

當輸入uI為高電平，使iB≥

IB(sat)時，三極管飽和。

uBE+-uBE+-uI=UIH

S為放大和飽和的交界點，這時的iB稱臨界飽和基極電流，用IB(sat)表示；相應地，IC(sat)為臨界飽和集電極電流；UBE(sat)為飽和基極電壓，UBE(sat)≈0.7V；UCE(sat)為飽和集電極電壓，UCE(sat)≈0.3V。在臨界飽和點三極管仍然具有放大作用?！柡蜖顟B(tài)第2章半導體三極管第2章半導體三極管二、晶體管開關電路T截止IB≈0，IC≈0，C、E間相當于開關斷開,LED不發(fā)光。

T導通飽和導通條件:T飽和導通LED發(fā)光因為所以+VCC(5V)1kRCRB+-+-uIuO4.3kβ=30IBICLEDEBCiC

0iC

=VCC/RC例2.2.1設RB

=

38

k，求VBB=0

V、3

V時的iC、uCE。+–RBRC+uCE–+

uBE

+–VCCVBB3V5ViBiC1

k[解]uCE/ViC/mAiB=010A20A30A40A50A60A410235當VBB=0V:iB

0，iC

0，5VuCE

5V當VBB=3V:0.3uCE

0.3

V0,iC

5mA三極管的開關等效電路截止狀態(tài)SBCEVCC+RCRBiB

0uCE

5ViB飽和狀態(tài)uCE

0判斷是否飽和臨界飽和電流

ICS和IBS:iB

>IBS，則三極管飽和。第2章半導體三極管2.2.3晶體管基本放大電路及其分析方法一、圖解分析法線性非線性線性輸入回路(A左)(B右)輸出回路(B左)(A右)+–RBRC+uCE–+uBE

+–VCCVBBiBiCiBiC+uBE

+uCE–AB第2章半導體三極管例2.2.4

硅管，ui

=10sint(mV)，RB=176k，RC=1k，VCC=VBB=6V，圖解分析各電壓、電流值。[解]令ui

=0，求靜態(tài)電流IBQuBE/ViB/AO0.7V30QuiOtuBE/VOtiBIBQ(交流負載線)uCE/ViC/mA41023iB=10A20304050505Q6直流負載線QQ6OtiCICQUCEQOtuCE/VUcemibicuceRL+–

iBiCRBVCCVBBRCC1ui+–

+

–

+uCE+uBE–

第2章半導體三極管當ui

=0

uBE=UBEQ

iB=IBQ

iC=ICQ

uCE=UCEQ

當ui

=Uimsint

ib=Ibmsin

t

ic=Icmsin

t

uce=–Ucem

sint

uo=uceiB=

IBQ

+Ibmsin

tiC

=

ICQ

+Icmsin

tuCE=

UCEQ

–

Ucem

sin

t=

UCEQ

+Ucem

sin

(180°–

t)uBE/ViB/A0.7V30QuituBE/VtiBIBQ(交流負載線)uCE/ViC/mA4123iB=10A20304050605Q6直流負載線QQ6tiCICQUCEQtuCE/VUcemibicuceOOOO00第2章半導體三極管基本共發(fā)射極電路的波形：+–

iBiCRBVCCVBBRCC1ui+–

+

–

+uCE+uBE–

IBQuiOt

iB

OtuCEOtuoOt

iC

OtICQUCEQ第2章半導體三極管二、小信號等效電路分析法(微變等效)1.晶體三極管電路小信號等效電路分析法三極管電路可當成雙口網(wǎng)絡來分析(1)

晶體三極管H(Hybrid)參數(shù)小信號模型從輸入端口看進去，相當于電阻rberbe—Hie從輸出端口看進去為一個受

ib

控制的電流源

ic

=

ib

，—Hfe+uce–+ube–

ibicCBErbe

Eibicib+ube+uceBCrbb’—三極管基區(qū)體電阻第2章半導體三極管(2)

晶體三極管交流分析步驟：

分析直流電路，求出“Q”，計算rbe。

畫電路的交流通路。

在交流通路上把三極管畫成H參數(shù)模型。

分析計算疊加在“Q”點上的各極交流量。第2章半導體三極管例2.2.5=100，uS

=10sint(mV)，求疊加在“Q”點上的各交流量。+uo+–

iBiCRBVCCVBBRCRLC1C2uS+–

+–

RS+uCE+uBE–

12V12V510470k2.7k3.6k[解]令ui

=0，求靜態(tài)電流IBQ求“Q”，計算rbeICQ=IBQ=2.4mAUCEQ=12

2.42.7=5.5V第2章半導體三極管

交流通路+uo+–

iBiCRBVCCVBBRCRLC1C2uS+–

+–

RS+uCE+uBE–

ubeuce

小信號等效+uo+–

RBRLRSrbe

EibicibBCusRC+ube

分析各極交流量

分析各極總電量uBE

=(0.7+0.0072sint

)ViB

=(24+5.5sint)AiC

=(2.4+0.55sint

)

mAuCE

=(5.5–

0.85sint

)V第2章半導體三極管放大電路的非線性失真問題：

因工作點不合適或者信號太大使放大電路的工作范圍超出了晶體管特性曲線上的線性范圍，從而引起非線性失真。NPN管：頂部失真為截止失真。PNP管：底部失真為截止失真。不發(fā)生截止失真的條件:

IBQ>Ibm

。交流負載線1.“Q”過低引起截止失真OQibOttOuBE/ViBuBE/ViBui

uCEiCictOOiCOtuCEQuce第2章半導體三極管2.“Q”過高引起飽和失真ICS集電極臨界飽和電流NPN管：

底部失真為飽和失真。PNP管：頂部失真為飽和失真。IBS—基極臨界飽和電流。不接負載時，交、直流負載線重合，V

CC=VCC不發(fā)生飽和失真的條件：IBQ+I

bm