第二章 晶体三极管及其放大电路基础.doc

1、第二章 晶体三极管及其放大电路基础1、 简述三极管制作的结构特点？答 ： 基 区 ： 很 薄 且 杂 质 浓 度 很 低 ； 发 射 区 ： 杂 质 浓 度 很 高 ； 集 电 区 ： 面 积 很 大 ， 但 杂 质 浓 度远 远 小 于 发 射 区 的 杂 质 浓 度2、 简述三极管的放大原理。答 ： 1、 三 极 管 有 三 个 级 ： 发 射 极 E、 集 电 极 C、 基 极 B有 三 个 区 ： 发 射 区 、 集 电 区 、 基 区有 两 个 结 ： 发 射 结 、 集 电 结2、 三 极 管 用 于 放 大 时 ， 首 先 保 证 发 射 结 正 偏 、 集 电 结 反 偏 。3

2、、 分 析 以 NPN 型 硅 三 极 管 为 例 ：( 1)、 BJT 内 部 的 载 流 子 传 输 过 程 ：因 为 发 射 结 正 偏 ， 所 以 发 射 区 向 基 区 注 入 电 子 ， 形 成 了 扩 散 电 流 IEN 。同 时 从 基 区 向 发 射 区 也 有 空 穴 的 扩 散 运 动 ， 形 成 的 电 流 为 IEP。 但 其 数 量小 ， 可 忽 略 。 所 以 发 射 极 电 流 I E IEN 。发 射 区 的 电 子 注 入 基 区 后 ， 变 成 了 少 数 载 流 子 。 少 部 分 遇 到 空 穴 后 复 合掉 ， 形 成 IBN。 所 以 基 极 电

3、流 I B IBN 。 大 部 分 到 达 了 集 电 区 的 边 缘 。因 为 集 电 结 反 偏 ， 收 集 扩 散 到 集 电 区 边 缘 的 电 子 （ 漂 移 运 动 ） ， 形 成电 流 ICN 。 另 外 ， 集 电 结 区 的 少 子 形 成 漂 移 电 流 ICBO（ 很 小 ） ， 所 以IC ICN（ 2） 、 BJT 的 放 大 ：集 电 极 电 流 受 基 极 电 流 的 控 制 （ 假 设 电 源 能 够 提 供 给 集 电 极 足 够 大 的电 流 的 话 ） ： 基 极 电 流 很 小 的 变 化 ， 会 引 起 集 电 极 电 流 很 大 的 变 化 ， 且

4、变 化满 足 一 定 的 比 例 关 系 ： IC= IB 即 电 流 变 化 被 放 大 了 倍 ， ( 叫 做 三 极 管 的放 大 倍 数 ,一 般 远 大 于 1） 。 如 果 我 们 将 一 个 变 化 的 小 信 号 加 到 基 极 跟 发 射 极之 间 ， 这 就 会 引 起 基 极 电 流 Ib 的 变 化 ， Ib 的 变 化 被 放 大 后 ， 导 致 了 IC 很大 的 变 化 。 如 果 集 电 极 电 流 IC 是 流 过 一 个 电 阻 RC 的 ， 那 么 根 据 电 压 计 算 公式 U=R*I 可 以 算 得 ， 这 电 阻 上 电 压 就 会 发 生 很 大

5、 的 变 化 。 我 们 将 这 个 电 阻 上的 电 压 取 出 来 ， 就 得 到 了 放 大 后 的 电 压 信 号 了 。3、 如何理解三极管是电流控制的有源器件？答 ： 这 要 从 三 极 管 的 电 流 放 大 和 开 关 特 性 说 起 !半 导 体 三 极 管 的 结 构 是 在 硅 片 的 基 区 上 形 成 相 邻 的 集 电 结 和 发 射 结 !这 两 个 结 的 电 流 导 通必 需 通 过 基 区 !这 有 点 像 两 根 水 管 中 间 要 通 过 一 层 滤 网 或 是 闸 门 !基 区 的 网 栅 密 度 或 闸 门 开闭 控 制 着 集 ,射 极 间 的 电

6、 流 强 度 !三 极 管 的 基 区 空 穴 密 度 取 决 于 所 加 电 位 !而 空 穴 密 度 又 决 定 着 该 结 的 厚 度 !这 个 厚 度 又 决 定了 其 导 电 强 度 !这 就 决 定 了 集 ,射 间 的 电 流 强 度 !三 极 管 的 三 个 极 电 压 是 基 极 很 低 !集 电 极 很 高 !发 射 极 是 公 共 端 !我 们 在 基 极 和 发 射 极 间 控 制 一 个 小 电 位 的 变 化 或 通 断 !就 能 间 接 地 控 制 集 电 极 和 发 射 极 间的 大 电 流 (高 电 位 )变 化 或 是 通 断 !这 就 是 三 极 管 是

7、电 流 控 制 的 有 源 器 件 的 原 理4、5、6、画出题图 2-3 中所示的各电路的直流通路、交流通路。设图中各电容的容抗可忽略。Rb 2Rb 1RcRLvoviRb 2RcRLvoviRb 1ReRc 1RLvovi( a ) ( b ) ( c )Re7 在 题 图 2-3（ a） 中 ， 设Rb1=50k， Rb2=10k， Rc=3k， Re=1k， RL=8， C1=C2=Ce=10F， =50， Vcc=12V,用 估 算法 求 该 电 路 的 静 态 工 作 点 （ IBQ、 ICQ、 VCEQ） 。 三 极 管 为 硅 管 （ VBE=0.7V） 。在 题 图 2-3（

8、 b） 中 ， 设Rb1=150k， Rb2=150k， Rc=3k， Re=1k， RL=8， C1=C2=10F， =50， Vcc=10V,用 估 算法 求 该 电 路 的 静 态 工 作 点 （ IBQ、 ICQ、 VCEQ） 。 三 极 管 为 锗 管 （ VBE=0.2V） 。解：（a） = 2V； = 1.3mA；21bBCVBEee= 25.5A； = 6.8V。CQBI()CEQCQceVIR（b） =28A；12 12()(1)+()CBECBQbBEBeQbeVVIRIIR=1.4 mA； = 4.4V。()CQCceV8、解：(1) AIBQ40mAIC5.1VCE6(

9、2) .37bci； 4CLLVRK1.4/96CCLRKR0.728BQbCQEbIIVK(3) 最 大 不 失 真 输 出 电 压 幅 值 3OMV(4) 截 止 失 真 、 会 使 失 真 情 况 进 一 步 恶 化 。(5) 饱 和 失 真 、 会 使 失 真 情 况 有 所 改 善9. 解： 求 Q 点 ：1.206)3;75;(.510.CBQbCQBEcmAIARIVIV斜率为： 10/LR10、放大电路如题图 2-6 所示，求电路：（1）静态工作点 Q；（2）画出电路的 h 参数小信号等效电路；（3）三极管的输入电阻 rbe；（4）电路的电压增益 Av 、Avs、输入电阻 Ri

10、 、输出电阻 Ro。（5）对于共发射极电路，有无电压放大作用？有无电流放大作用？输入、输出电压的极性是否一致？输入电阻和输出电阻的特点是什么？共发射极电路，在电路中一般适合做什么类型的电路？解： （ 1） =18.5A； =1.85mA；()CBEBQbeVIREQCBQII=2.6VCECceVI（ 2） h 参 数 小 信 号 等 效 电 路 ：RcRLvorb eRbviRsvsibic ib（ 3） 三 极 管 的 输 入 电 阻 =1619 .220(1)(beEQmVrIA（ 4） 电 路 的 电 压 增 益 Av 、 Avs、 输 入 电 阻 Ri 、 输 出 电 阻 Ro= -

11、41()ocLvibeRAr|= -31()oocLbevssbebesivrrrRR|=1.6K ； =2Kiber| oc（ 5） 共 射 极 放 大 电 路 既 有 电 压 放 大 作 用 ， 又 有 电 流 放 大 作 用 ； 输 入 、 输 出 极 性 相 反 ； 输 入电 阻 较 小 小 ， 输 出 电 阻 和 集 电 极 电 阻 有 关 ； 共 射 极 放 大 电 路 可 作 为 多 级 放 大 电 路 的 中 间 级 。11、放大电路如题图 2-7 所示，求：（1）静态工作点 Q；（2）画出电路的 h 参数小信号等效电路；（3）三极管的输入电阻 rbe；（4）电路的电压增益 A

12、v 、输入电阻 Ri 、输出电阻 Ro。（5）对于共集电极电路，有无电压放大作用？有无电流放大作用？输入、输出电压的极性是否一致？输入电阻和输出电阻的特点是什么？共集电极电路，在电路中一般适合做什么类型的电路？RbReRLvoviRc+ 1 0 V3 0 0 k 2 k 2 k 2 k Rsvs解 ： （ 1） =18.5A； =1.85mA；()CBEBQbeVIREQCBQII= 2.6VCECceVI（ 2） h 参 数 小 信 号 等 效 电 路 ：Revorb eRbviibic ibRLRs（ 3） 三 极 管 的 输 入 电 阻 =1619 .220(1)(beEQmVrIA（

13、4） 电 路 的 电 压 增 益 Av 、 输 入 电 阻 Ri 、 输 出 电 阻 Ro(1)1(oeLvibeAr|=76K ； =20 )ieeLRR| 1besorR|（ 5） 共 集 电 极 放 大 电 路 只 有 电 流 放 大 作 用 ， 没 有 电 压 放 大 作 用 ， 有 电 压 跟 随 作 用 ； 输 入 、输 出 极 性 相 同 ； 输 入 电 阻 最 大 ； 输 出 电 阻 最 小 ； 可 用 于 输 入 级 、 输 出 级 和 中 间 缓 冲 级 。12、 解 ： 直 流 通 路 、 交 流 通 路 、 h 参 数 小 信 号 等 效 电 路 ：TReRcRb 1R

14、b 2+ 1 8 VIB QIC QIE QVB QVE Qbce+-viReRcRL-+voRsvs+-bce+-viReRcRL-+vo ib rb eibieicRiiiR i( a ) (1) =5V； =2.5mA； =25A21bBQCVBECQEeVIRCQBI=8V()EQceIR（ 2） h 参 数 小 信 号 等 效 电 路 ： （ 3） 三 极 管 的 输 入 电 阻 = 1.25K620(1)(beEQmVrIA（ 4） = 126.8-(/)bcLVeiRAr= 12/bieie= 2.3 KocR（ 5） 共 基 极 放 大 电 路 只 有 电 压 放 大 作 用

15、， 没 有 电 流 放 大 作 用 ， 有 电 流 跟 随 作 用 ； 输 入 、 输出 电 压 的 极 性 相 同 ； 输 入 电 阻 小 ； 输 出 电 阻 和 集 电 极 电 阻 有 关 ， 在 考 虑 时 ， 输 出 电 阻 会 很cer大 ， 可 近 似 于 恒 流 源 输 出 ； 高 频 特 性 好 ， 适 用 于 高 频 低 输 入 阻 抗 的 情 况 ， 也 适 用 于 等 效 负 载 电 阻变 化 时 ， 要 求 供 给 上 的 电 流 较 为 恒 定 。LRLR13、 简 述 温 度 对 静 态 工 作 点 有 什 么 影 响 。解 ： 当 温 度 升 高 时 ， 反 向

16、电 流 、 会 增 大 ， 电 流 放 大 系 数 、 会 增 大 ， 发 射 结CBOIE的 正 向 电 压 会 减 小 ， 即 温 度 升 高 时 ， 、 会 增 大 ， 增 加 、 减 小 ， 使 QBEVQBICEQIBEV点 上 移 ； 相 反 ， 当 温 度 降 低 时 ， 、 会 减 小 ， 减 小 、 增 加 ， 使 Q 点 下 移 。CI14、解 ： 分 析 可 知 ： 当 工 作 在 最 大 工 作 区 时 ， 必 须 满 足 ， ， 在 本 题 中 即 为 ：0BEVBCR b RC（ 1） 下 面 四 种 组 合 中 只 有 (4)组 可 以 使 该 电 路 的 静 态

17、 工 作 点 处 于 放 大 区（ 2） A 组 可 改 为 2502bcKRB 组 可 改 为 302.5bcRKC 组 可 改 为 715、 解 ： 比 较 固 定 偏 置 电 路 和 射 极 偏 置 电 路 的 优 缺 点 。固 定 偏 置 电 路 ： 当 温 度 升 高 时 造 成 Q 点 不 稳 定 ； 该 电 路 的 优 点 是 ， 在 温 度 比 较 稳 定 的 情 况下 ， 只 要 改 变 Rb 即 可 很 容 易 地 调 整 Q 点 的 位 置 。射 极 偏 置 电 路 ： 可 以 自 动 地 稳 定 静 态 工 作 点 ， 但 相 对 于 固 定 偏 置 电 路 ， 电 路

18、 形 式 复 杂 。16、 放 大 电 路 如 题 图 2-10 所 示 ， 电 容 C1、 C2、 C3 在 交 流 情 况 下 可 视 为 短 路 。题 图 2-10（ 1） 用 估 算 法 求 电 路 的 静 态 工 作 点 Q；（ 2） 画 出 电 路 的 h 参 数 小 信 号 等 效 电 路 ；（ 3） 三 极 管 的 输 入 电 阻 rbe；（ 4） 电 路 的 电 压 增 益 Av、 Avs、 输 入 电 阻 Ri 、 输 出 电 阻 Ro。（ 5） 如 果 电 路 的 其 他 参 数 不 变 ， 若 使 VCQ=5V， 应 怎 样 改 变 上 偏 流 电 阻 Rc？解 ： （

19、 1） 用 估 算 法 求 电 路 的 静 态 工 作 点 Q：=5V； = 2.15mA；21bBCRVBECEeI= 21.5A； = 4.25VCQBI()CEQCQceVIR（ 2） 电 路 的 h 参 数 小 信 号 等 效 电 路 ：RcRLvorb eRb 2viRsic ibRb 1ib（ 3） 三 极 管 的 输 入 电 阻 = 1421 2620(1)(beEQmVrIA（ 4） 电 路 的 电 压 增 益 Av 、 Avs、 输 入 电 阻 Ri 、 输 出 电 阻 Ro= -84 ()ocLvibeRAr|= 1.3 K ； = 3 K12ibbe| ocR= -60o

20、iVSsiSvRA（ 5） =3.7 K 将 电 阻 增 大 到 3.7 K 。CQcRI17、 电 路 如 题 图 2-11 所 示 ， 图 中 的 Rt 是 热 敏 电 阻 ， 具 有 正 的 温 度 系 数 ， 回 答 ： Rt 能 否 起 到 稳定 电 路 静 态 工 作 点 的 作 用 ？题 图 2-11解 ： （ a） 不 能 。因 为 当 温 度 升 高 时 IC变 大 Q 点 上 移 ， 而 温 度 升 高 时 Rt 的 电 阻 值 变 大 ， 并 联 电 阻 值 变 小 ，使 VB、 VE电 压 变 大 ， IE、 IC变 大 。 故 不 能 稳 定 Q 点 。（ b） 能

21、，因 为 当 温 度 升 高 时 IC变 大 Q 点 上 移 ， 而 温 度 升 高 时 Rt 的 电 阻 值 变 大 ， 并 联 电 阻 值 变 小 ， 使 VB、 VE电 压 变 小 ， IE、 IC变 小 。 故 能 稳 定 Q 点 。18 电 路 如 题 图 2-12 所 示 ， 根 据 复 合 管 的 组 成 原 则 ， 判 断 那 些 复 合 管 的 接 法 是 正 确 的 。解 ： 原 则 ： 同 类 型 时 ： e、 b 相 连 ； 不 同 类 型 时 c、 b 相 连 。所 以 ： （ a） 、 （ c） 、 （ d） 的 接 法 是 正 确 的 。 19、 两 极 直 接

22、耦 合 的 放 大 电 路 如 题 图 2-13 所 示 。 求 ：（ 1） 说 明 T1、 T2 各 为 什 么 组 态 。（ 2） 各 级 电 路 的 静 态 工 作 点 的 表 达 式 。（ 3） 电 路 总 的 电 压 增 益 、 输 入 电 阻 、 输 出 电 阻 的 表 达 式 。 （ 设 三 极 管 为 硅 管 ）Rb 1Re 1viRc 1RsvsRe 2RLvoRc 2+ VC CT1T2解 ： （ 1） T1 共 发 射 极 ； T2 共 集 电 极 。（ 2） T1； ； ；11()CBEBQbeVIR11CQBI111()CEQCQceVIRT2 静 态 工 作 点 ；

23、 ；11CCQcIR122BEEQeI；2BQI222()CEQCQceVIR（ 3） 电 路 的 h 参 数 小 信 号 等 效 电 路 ：Rc 1vo 1rb e 1viRsic 1 ib 1Rb 1ib 1Re 2vorb e 2ic 2 ib 2RLib 2题 图 2-13011122;(1)Lv LcbeeLibeRARrRr ；02212()eLvober 12vvA； 1ibeRr21becorRR20、 两 极 直 接 耦 合 的 放 大 电 路 如 题 图 2-14 所 示 ， 已 知 1、 2、 rbe1、 rbe2。 求 ：（ 1） 说 明 T1、 T2 各 为 什 么

24、组 态 。（ 2） 电 路 总 的 电 压 增 益 、 输 入 电 阻 、 输 出 电 阻 。 （ 三 极 管 为 硅 管 ）题 图 2-1421.解 ： 在 电 路 的 分 析 过 程 中 ， 输 入 信 号 采 用 的 是 单 一 的 频 率 ， 并 且 频 率 比 较 低 ， 但 在 实 际 的 电路 应 用 中 ， 输 入 信 号 是 负 责 的 （ 如 音 频 信 号 、 数 字 电 路 中 的 脉 冲 信 号 等 ） ， 他 们 含 有 很 多 的 频 率成 分 ， 由 于 电 路 中 存 在 耦 合 电 容 、 电 感 ， 三 极 管 中 存 在 极 间 电 容 、 分 布 电 容 等 ， 这 些 元 件 会 在 不同 频 率 下 呈 现 不 同 的 电 抗 ， 势 必 会 是 放 大 电 路 的 放 大 倍 数 随 频 率 的 变 化 而 变 化 ， 这 种 现 象 称 为 放大 电 路 的 频 率 特 性 ， 又 称 频 率 响 应 。22.（ ）23.（ ）24.解 ：（ 1） bBEQCBQRVIBQCIICQCERIVbeLVrA)/(（ 2） 、 （ 3） 、 （ 4） 略 （ 根 据 具 体 读 数 计 算 ）