三級管的放大原理

1、 實驗二實驗二 三級管及其基本放大實驗三級管及其基本放大實驗 實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康?1.學(xué)會用萬用表判別三極管的學(xué)會用萬用表判別三極管的 類別和管腳；類別和管腳； 2.掌握測試三極管輸出特性掌握測試三極管輸出特性 曲線的方法；曲線的方法； 3.掌握共射基本放大電路的靜掌握共射基本放大電路的靜 態(tài)工作點及放大倍數(shù)的測量方態(tài)工作點及放大倍數(shù)的測量方 法；法； 4.觀察放大電路中，有關(guān)參數(shù)的變化對放大電路性觀察放大電路中，有關(guān)參數(shù)的變化對放大電路性能的影響，能的影響， 5.學(xué)會測量放大電路的輸入、輸出電阻。學(xué)會測量放大電路的輸入、輸出電阻。 e e發(fā)射極發(fā)射極集電結(jié)集電結(jié)n+npb b基極基極c c集電

2、極集電極發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)一、實驗原理和電路一、實驗原理和電路 半導(dǎo)體三極管和二極管一樣是非線性器件，是一種半導(dǎo)體三極管和二極管一樣是非線性器件，是一種電流控制器件，即通過基極電流或射極電流去控制電流控制器件，即通過基極電流或射極電流去控制集電極電流。所謂放大作用，實質(zhì)上就是一種控制集電極電流。所謂放大作用，實質(zhì)上就是一種控制作用，但要注意的是三極管的發(fā)射結(jié)必須正向偏置，作用，但要注意的是三極管的發(fā)射結(jié)必須正向偏置，而集電結(jié)必須反向偏置。而集電結(jié)必須反向偏置。 三極管的品種較多，從制造材料不同可分為鍺管和三極管的品種較多，從制造材料不同可分為鍺管和硅管；從導(dǎo)電類型可分為硅管；從導(dǎo)電類型可分為npn型

3、和型和pnp型；從耗散型；從耗散功率可分為小功率、中功率和大功率管。在使用前功率可分為小功率、中功率和大功率管。在使用前或檢查其性能時，應(yīng)進行必要的測量，尤其是新、或檢查其性能時，應(yīng)進行必要的測量，尤其是新、舊型號并存，國內(nèi)、國外器件同時使用，器件上型舊型號并存，國內(nèi)、國外器件同時使用，器件上型號不清時，更應(yīng)作某些基本測量號不清時，更應(yīng)作某些基本測量 三級管的工作原理三級管的工作原理1. 1. 載流子的傳輸過程：載流子的傳輸過程： 將將npn bjtnpn bjt接成共射極型：以射極為輸入和輸出回路的公共端接成共射極型：以射極為輸入和輸出回路的公共端即：即： v vbebevvt t, , 發(fā)

4、射結(jié)正偏發(fā)射結(jié)正偏 易于易于e e區(qū)多子擴散區(qū)多子擴散 v vcbcb0 0， 集中結(jié)反偏集中結(jié)反偏 易于易于b b區(qū)少子漂移區(qū)少子漂移bceieibicicpiepvbbvccib1 ibrcrbieicienicn1icn2cebnpn 1.三極管的類型及管腳判別三極管的類型及管腳判別 (1)管型和基極管型和基極b的測試的測試 三極管可以看成是兩個背靠背的三極管可以看成是兩個背靠背的pn結(jié)結(jié)結(jié)構(gòu)，如圖結(jié)構(gòu)，如圖121所示。對所示。對npn型三型三極管來說，基極是兩個結(jié)的公共陽極；極管來說，基極是兩個結(jié)的公共陽極；而對而對pnp型三極管來說，基極是兩個結(jié)型三極管來說，基極是兩個結(jié)的公共陰極。

5、因此，判別公共極是陽極的公共陰極。因此，判別公共極是陽極還是陰極，即可知道該管是還是陰極，即可知道該管是npn型還是型還是pnp型三極管。型三極管。 用萬用表測試三極管的用萬用表測試三極管的pn結(jié)，其方法結(jié)，其方法同實驗一。同實驗一。(2)發(fā)射極e和集電極c的判別 在三極管的類型和基極確定后，即可分清三極管的另外兩個極(腳)。如圖123(a)所示，若把已判明了的pnp型三極管基極b與三極管的另外兩個極(腳)串接個電阻(20k100k)，若集電極與發(fā)射極間加的是正常放大所需極性的電源電壓，則icib;反之， 若電源電壓極性相反，則 icr幾乎為0，即icicr.因此，當(dāng)我們用萬用表接人npn型三

6、極管的c和e端時，若黑表棒接c端，而紅表棒接e端(萬用表內(nèi)部電源(見圖123(b)正好使三極管的c、e端正偏)時，表指針偏轉(zhuǎn)角大(電阻值小)。若將兩表棒對調(diào)，則三極管的c、e端反偏，表指針偏轉(zhuǎn)角小(電阻值大)，這樣就可判npn型三極管的發(fā)射極e和集電極c，如圖1.2.3(c)所示。 對于pnp型三極管的c和e極判斷，其方法相同，如圖1.2.3(d)所示。 2三極管輸出特性曲線測試三極管輸出特性曲線測試 圖是圖是npn三極管的共射極輸入、輸出三極管的共射極輸入、輸出特性曲線。由圖特性曲線。由圖(a)可知，輸入電壓可知，輸入電壓vbe較小時，基極電流很小，通?？奢^小時，基極電流很小，通常可近似認為

7、零。當(dāng)近似認為零。當(dāng)vbe大于死區(qū)電壓后，大于死區(qū)電壓后，ib開始上升，并基本上按指數(shù)規(guī)律變開始上升，并基本上按指數(shù)規(guī)律變化。死區(qū)電壓的數(shù)值，硅管約為化。死區(qū)電壓的數(shù)值，硅管約為0.50.7v，鍺管約為，鍺管約為0. 10.3v。二二 三級管共射伏安特性曲線三級管共射伏安特性曲線ib=ib2ib=ib3vce飽和區(qū)飽和區(qū)擊穿區(qū)擊穿區(qū)截止區(qū)截止區(qū)臨界飽和線臨界飽和線i ic cv（br）ceoib=-icboib=0ib=ib1ib=ib4ib=ib5v（br）eboicboiceoib(a)0110vbebev+cev_ibieicvbev（br）eboicboiceoib(a)0110vce

8、（v）2 2、 三級管共射的輸入特性曲線三級管共射的輸入特性曲線vbev（br）eboicboiceoib(a)0110vce（v）（1）正正向向特特性性：與與 二二 極極 管管 正正 向向 特特 性性 相相 似似 vce曲曲線線右右移移當(dāng)當(dāng)vce1v后后輸輸入入特特性性曲曲線線基基本本重重合合，可可以以用用一一條條代代表表右右移移的的原原因因是是由由于于基基區(qū)區(qū)寬寬度度調(diào)調(diào)制制效效應(yīng)應(yīng)( (early) )va bcceiiv，復(fù)合復(fù)合集電極吸收能力集電極吸收能力基極有效寬度基極有效寬度集電結(jié)寬度集電結(jié)寬度 其中：va成為：earl 電壓2 2、 三級管共射的輸入特性曲線三級管共射的輸入特性

9、曲線vbev（br）eboicboiceoib(a)0110vce（v）（2 2）反向特性：）反向特性： eb 結(jié)結(jié)反反偏偏，cb 結(jié)結(jié)反反偏偏 ib（icboiceo）（3 3）擊擊穿穿特特性性： 當(dāng)當(dāng)發(fā)發(fā)射射結(jié)結(jié)上上的的反反向向偏偏壓壓vbev(br)beo時時發(fā)發(fā)射射結(jié)結(jié)擊擊穿穿，一一般般為為齊齊納納擊穿。 即： |vbe|v(br)beo 飽飽合合區(qū)區(qū)：集集電電結(jié)結(jié)正正偏偏，發(fā)發(fā)射射結(jié)結(jié)正正偏偏 放放大大區(qū)區(qū)：集集電電結(jié)結(jié)反反偏偏，發(fā)發(fā)射射結(jié)結(jié)正正偏偏1 1 共射輸出特性曲線：共射輸出特性曲線： ib=ib2ib=ib3vce飽和區(qū)飽和區(qū)擊穿區(qū)擊穿區(qū)截止區(qū)截止區(qū)臨界飽和線臨界飽和線i

10、ic cv（br）ceoib=-icboib=0ib=ib1ib=ib4ib=ib5當(dāng)當(dāng) ib為為某某一一常常數(shù)數(shù)時時，可可相相應(yīng)應(yīng)地地測測出出一一條條輸輸出出特特性性曲曲線線。 ic=f (ib,vce) ic=f (vce)|ib=常數(shù)。 故故 npn、bjt 的的輸輸出出特特性性曲曲線線為為一一簇簇曲曲線線。 截截至至區(qū)區(qū)：集集電電結(jié)結(jié)和和發(fā)發(fā)射射結(jié)結(jié)都都反反偏偏。 擊擊穿穿區(qū)區(qū)：vce v（br）ceo 一般將一般將ibo的區(qū)域稱為截止區(qū)，此時相應(yīng)的的區(qū)域稱為截止區(qū)，此時相應(yīng)的ic也近似為零，三極管處于截止?fàn)顟B(tài)；在放也近似為零，三極管處于截止?fàn)顟B(tài)；在放大區(qū)內(nèi)，每條曲線近似為水子的直線，

11、即當(dāng)大區(qū)內(nèi)，每條曲線近似為水子的直線，即當(dāng)ib一定時，一定時，ic基本上不隨基本上不隨vce的變化而變化，的變化而變化，為一恒定值。為一恒定值。ic的數(shù)值主要取決于的數(shù)值主要取決于ib，而且，而且當(dāng)當(dāng)ib有一微小的變化量時，相應(yīng)的有一微小的變化量時，相應(yīng)的ic變化量變化量要大要大 倍，即倍，即 icib，這就體現(xiàn)了三極管，這就體現(xiàn)了三極管的放大作用；飽和區(qū)在靠近縱坐標(biāo)的附近，的放大作用；飽和區(qū)在靠近縱坐標(biāo)的附近，當(dāng)當(dāng)ic改變時，改變時，ic基本上不隨之改變，不受基本上不隨之改變，不受ib的的控制，這時三極管已失去了放大作用?？刂疲@時三極管已失去了放大作用。 測試輸出特性曲線的實驗線路圖見圖測

12、試輸出特性曲線的實驗線路圖見圖125所示。測量時，固定所示。測量時，固定ib為某一數(shù)值，為某一數(shù)值，改變改變vce，測出幾組，測出幾組vce和和ic的數(shù)值，就可的數(shù)值，就可描繪一條輸出特性曲線；將描繪一條輸出特性曲線；將ib固定為不同數(shù)固定為不同數(shù)值，則可測得輸出特性曲線簇。值，則可測得輸出特性曲線簇。 3基本放大電路基本放大電路 基本共射放大電路如圖基本共射放大電路如圖1.2.6所示。要使三極所示。要使三極管起到放大作用，外加電源的極性必須使管起到放大作用，外加電源的極性必須使 三極管的發(fā)射結(jié)處于正向偏置狀態(tài)，而集電三極管的發(fā)射結(jié)處于正向偏置狀態(tài)，而集電結(jié)處于反向偏置狀態(tài)，即結(jié)處于反向偏置狀

13、態(tài)，即vbe0，vbcib, i1=(5-10)ib 而而： si: vbe=0.6-0.7 （v） ge:vbe=0.2-0.3 （v） 2b2b1bccbrrrvv b b： cbebebeeciirvviii c c： ecccceecccccerrivririvv 1 1 直直流流通通道道（直直流流等等效效電電路路） ( (3 3) ) 等等 效效 電電 源源 法法 ：a a：利利用用戴戴文文寧寧定定律律簡簡化化基基極極偏偏置置電電路路其其中中：221bbbccbbrrrvv rb=rb1/rb2b b：列列出出輸輸入入回回路路偏偏置置方方程程：vbbibrb+vbe+(ib+ic)r

14、e ebbebbbr1rvvi (icib) ，vbe : : s s i i : :0.6-0.7v ge:0.2vc: ic=ib 輸輸出出回回路路偏偏置置方方程程： vce=vcc-icrc-ierevcc-ic(rc+re) ( (i ic c= =i ie ei ie e) )電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)(增益增益) 當(dāng)當(dāng)rl 時，時，v0v； 當(dāng)當(dāng)rl5.1kn時，時，v0=v 計算出電壓放大倍數(shù)計算出電壓放大倍數(shù)(增益增益)：avv0/vi。 a)保證上述靜態(tài)工保證上述靜態(tài)工作點不變作點不變vi=5mv，f1khz，輸出波形，輸出波形不失真。不失真。 放大器接輸入信號放大器接輸入信號

15、vi5mv，f=1khz,輸出輸出接示波器。在波形不失真的情況下，分別接示波器。在波形不失真的情況下，分別測量下面兩種情況下的輸出電壓測量下面兩種情況下的輸出電壓vo： 觀察工作點對輸觀察工作點對輸出波形的影響出波形的影響: b)按表按表1.2.2，分別調(diào)節(jié)，分別調(diào)節(jié)rw1、 rw2，記錄六種情況下的輸出波形的形狀，并記錄六種情況下的輸出波形的形狀，并測量測量vceq值。值。五、預(yù)習(xí)要求五、預(yù)習(xí)要求 1.認真復(fù)習(xí)教材有關(guān)三極管的電流放認真復(fù)習(xí)教材有關(guān)三極管的電流放大概念、型號及其類型。大概念、型號及其類型。 2.復(fù)習(xí)三極管輸入、輸出特性曲線。復(fù)習(xí)三極管輸入、輸出特性曲線。 3.掌握基本放大電路的基本組成形式，掌握基本放大電路的基本組成形式，了解電路哪些參數(shù)的變化對放大電路了解電路哪些參數(shù)的變化對放大電路的性能會影響？的性能會影響？ 4.閱讀閱讀mes系列模擬電子電路實驗系系列模擬電子電路實驗系統(tǒng)使用說明，以及本實驗中的實驗原統(tǒng)使用說明，以及本實驗中的實