晶体三极管知识全解.ppt

第7章 晶体三极管知识全解掌握三级管关键知识点：（1）三级管是一个电流控制器件，用一个很小的基极电流就能控制一个很大的集电极电流或发射极电流。基极电流能够控制集电极或发射极电流，也就是电流的放大，三极管对信号的放大特性。(2)掌握三极管放大状态、截止状态和饱和状态的特性。三极管用来放大信号时，三极管必须工作在放大状态，否则三极管就无法对信号进行无失真的放大。三极管工作在开关状态时工作于截止和饱和两个状态。(3)掌握三极管在三种工作状态下的备电极电压、电流之间关系，这是分析和检修三极管电路的根本保证。(4)三极管电路分析复杂，掌握三极管重要特性和典型应用电路的基础上才能学会分析各种三极管应用电路。,7.1 三极管基础知识,三极管各电极之间电流大小关系：7.1.3 三极管三种工作状态：截止、放大、饱和,三极管截止工作状态：在截止状态下，输入三极管的信号要处于截止区，用来放大信号的二极管不允许工作在截止状态，否则信号会产生严重的非线性失真。所谓非线性可以这样理解，给三极管输入一个标准的正弦信号，从三极管输出信号已不是一个标准的正弦信号，输出信号与输入信号不同就是失真，如图7.7所示，产生这一失真的原因是三极管截止区的非线性。当三极管用于开关电路中时，三极管的一个工作状态就是截止状态。,三极管放大工作状态解说：当三极管用来放大信号时，三极管工作在放大状态，输入三极管的信号进入放大区，这时的三极管是线性的，信号不会出现非线性失真。在放大状态下，Ic=Ib中的大小基本不变，有一个基极电流就有一个与之相对应的集电极电流。值基本不变是放大区的一个特征。在线性状态下，给三极管输入一个正弦信号，三极管输出的也是正弦信号，此时输出信号的幅度比输入信号的要大，如图7.8所示，说明三极管对输入信号已有了放大作用，但是正弦信号的特性未改变，所以没有非线性失真。输出信号的幅度变大，这也是一种失真，称为线性失真，在放大器中这种线性失真是需要的，没有这种线性失真放大器就没有放大能力，线性失真和非线性失真不同。,三极管饱和工作状态：三极管在放大工作状态肋基础上，如果基极电流进一步增大许多，三极管将进入饱和状态，这时的三极管电流放大倍数夕要下降许多，饱和得愈深其多值愈小，电流放大倍数一直能小到小于1的程度，这时三极管没有放大能力。在三极管处于饱和状态时，输入三极管的信号要进入饱和区,这也是一个非线性区，所以放大信号时三极管也不能进入饱和区。在开关电路中，三极管的另一个工作状态是饱和状态。在三极管的三种工作状态中，三极管工作电流都有一定的范围，其中截止区的电流范围为最小，放大区的范围为最大，饱和区其次，当然通过外电路的调整也可以改变各工作区的电流范围。,7.1.4 三极管各电极电压与电流之间关系三极管基极电压用 表示，是集电极电压，是发射极电压。三极管基极电压：电路中，直流工作电压+V通过电阻R1和R2分压，加到三极管VT1基极，作为VT1管的基极直流电压。改变电阻R1或R2的阻值大小，可以改变三极管基极电压的大小。直流电压+V产生的电流经R 1送入三极管VT1基极，另一部分电流经R2到地。电阻R1中的电流为Il，R2中的电流为I2，IlI2十IB，在实用电路中为了使三极管工作比较稳定，要求I1比JI大510倍。,三极管集电极电压：直流工作电压+V经R3加到三极管VT1集电极上，R3两端的电压U3IcR3，集电极电压Uc+V-U3，当直流工作电压+V和R3确定后，集电极电压只与集电极电流Ic的大小有关，而集电极电流受基极电流控制，所以最终三极管的集电极电压由基极电流决定。三极管发射极电压：发射极电压与发射极电流Ie和发射极电阻R4大小相关。由于发射极电流受基极电流控制，所以发射极电压大小由基极电流大小决定。,进行电路故障分析和修理中，通过测量电极上的直流电压大小，运用上述理论推理出故障性质和具体的故障部位。三极管进入放大状态的条件：(1)给三极管的集电结加反向偏置电压。(2)给三极管的发射结加正向偏置电压。无论是NPN型三极营还是PNP型三极管，这两个条件一样，并且两个条件要同时满足。三极管的这两个条件通过直流电路来实现。,7.1.5 三极管主要参数直流参数、交流参数和极限参数。,7.2 三极管故障处理方法7.2.1 三极管故障现象和检测方法三极管检测方法：对三极管的质量检测可以在路测量，也可以将三极管脱开电路后进行测量。测量中主要使用万用表的欧姆档(Rxlk)。关于三极管的检测方法本章实验内容中详解介绍，这里提示下列几点：,(1)实际检测中，常常采用测量电流放大倍数月来区别三极管的好坏，如果夕基本正常，说明三极管是好的。(2)测量三极管集电结、发射结的正向和反向电阻大小，可以初步判断三极管的好坏。在测量中，注意以下几个问题：测量阻值为无穷大，说明存在开路故氏测量阻值为零或很小，说明存在击穿故障。测量两个刚结正向、反向电阻时，只要有一个的正向或反向阻值不正常，三极管已经损坏；测量有一个PN结的正向、反向电阻相差不大，说明该三极管的性能变劣。测量三极管的穿透电流大小，这一电流太大时三极管也不能使用，工作稳定性差。,7.3 三极管主要特性基极电流是信号输入电流，集电极电流和发射极电流是信号输出电流，信号输出电流远大子信号输入电流，说明三极管能够对输入电流进行放大。三极管基极电流控制集电极电流特性：当三极管工作在放大状态时，三极管集电极电流和发射极电流由直流电源提供，三极管本身并不能放大电流，只是用基极电流去控制由直流电源为集电极和发射极所提供电流的特性。电路中的R2为三极管VT1集电极提供电流通路，流过VT1集电极的电流回路是：直流工作电压+V集电极电阻R2 VT1管集电极管发射极地线，构成回路。集电极电流由直流工作电压+V提供，但是集电极电流的大小受到基极电流的控制，基极电流大集电极电流大，基极电流小集电极电流小，所以基极电流只是控制了直流电源+V为VT1管集电极所提供电流的大小。,综上所述，三极管能将直流电源的电流按照基极输入电流的要求转换成集电极电流和发射极电流，从这个角度上讲三极管是一个电流转换器件。所谓电流放人，就是将直流电源的电流，按基极输入电流的变化规律转换成集电极电流和发射极电流。7.3.2 三极管内阻可控和开关特性 三极管集电极和发射极之间的内阻随基极电流大小变化而变化，当基极电流愈大时，三极管的这一内阻愈小，反之则大。利用三极管集电极和发射极之间的内阻随基极电流大小变化特性，可以设计成各种控制电路。三极管同二极管一样，也可以作为电子开关器件，构成电子开关电路。当三极管用于开关电路中时，三极管工作在截止、饱和两个状态。,7.3.3 输入回路和输出回路三极管输入回路：从电路小可以看出，基极和发射极构成输入回路，输入回路中的电流回路是：E1正极 R1 VT1基极VT1发射极 E1负极，构成回路。三极管输出回路：从电路中可以看出，集电极和发射极构成输出回路，输出回路中的电流回路是：E2正极 R2 VT1集电极 VT1发射极 E2负极，构成回路。这是共发射极放大器的输入回路和输出回路，三极管三个电极中共用发射极7.3.4 三极管发射极电压跟随特性三极管进入放大工作状态后，基极与发射极之间的则结已处于导通状态这一州结导通后压降大小基本不变。这样，基极电压升高时发射极电压也升高，基极电压下降时发射极电压也下降，显然发射极电压跟随基极电压变化而变化。,三极管的发射极电压跟随特性有一定条件，并不是在任何电压大小下均存在这一特性，只在基极与发射极之间的PN结处于导迈状态时，发射极电压才跟随基极电压。三极管的直流电路分析过程中用到这一特性。无论是NPN型还是PNP型三极管都存在这一特性。7.4 三极管直流电压供给电路 为了使三极管工作在放大状态下，必须给三极管一定的工作条件，即给三极管各电极一个合适的直流工作电压，以便三极管各电极有适当的直流电流，否则三极管不能工作在放大状态。当三极管不工作在放大状态时，也要绘三极管一个合适的直流电压。三极管有静态和动态两种工作状态。三极管的直流工作电流称为静态工作电流，给三极管加入交流传号之间的工作电流称为动态工作电流。,三极管直流电路分析：(1)直流工作电压如何加到三极管各个电极上，主要是两条直流电路：一是三极管集电极与发射极之间的直流电路，二是基极直流电路。通过这一步分析可以搞清楚，直流工作电压是如何加到集电极、基极和发射极上。(2)找出基极偏置电路中的各元器件，即找出基极偏置电路。三极管交流电路分析：(1)交流信号的传输线路分析，信号从哪里输入到放大器中，信号在这级放大器中具体经过了哪些元器件，信号最终从明里输出，这是交流分析中的重要一环。(2)分析信号在传输过程中受到了哪些处理环节，如信号在哪个环节是放大，在哪个环节是受到衰减，哪个环节不放大也不衰减，信号是不是受到了补偿等。,电路中各元器件作用分析：(1)分析电路中元器件作用时，依据该元器件的主要特性来进行分析。耦合电容器让交流信号无损耗地通过，而同时限断直流通路。(2)电路中的每个元器件那有它的特定作用。(3)了解三极管放大信号原理后，在进行元器件分析时只要知道该三极管工作在放大状态即可。7.4.2 三极管直流电压供给电路,三极管集电极与发射极之间直流电路：只有给集电极加上的电压高于发射极电压时，发射极电流才能从管内流出管外。三极管基极直流电路：仅仅给三极管集电极与发射极之间加上正常的直流电压还不行，因为集电极电流受基极电流控制，必须给三极管基极加上正确的直流电压，使三极管有基极电流。在直流工作电压+V端与VT1管基极之间接入电阻R1，这样十V通过R1加到VT1管基极，建立了VT1管基极电压，并且使基极电压大于发射极电压，基极与发射极之间的发射结处于正向偏置状态，VT1管产生基极电流。电阻R1的作用是为VT1管提供基极偏置电流，从而得到相应的集电极电流和发射极电流。,三极管直流电流回路分析：三极管VT1基极电流的回路是这样：直流工作电+VR1 VT1管基极 VT1管发射极地端，这一回路中有电压+V，而且构成回路，所以有基极电流。三极管的基极电流回路也是三极管信号输入信号电流回路。三极管VT1集电极与发射极之间电流回路是：直流工作电压+V 集电极电阻R2 VT1管集电极 VT1管发射极地线。三极管集电极与发射极电流回路也是三极管信号输出电流回路。两种极性三极管直流电压供给电路对比：关于NPN型和PNP型三极管直流电流电压供给电路的比较主要说明以下几点：(1)无论哪种极性三极管，在放大状态时均要求发射结处于正向偏置状态。对于NPN型三极管而言，要求基极电压高于发射极电压，发射结才处于正向偏置状态；对于PNP型三极管而言，要求发射极电压高于基极电压，发射结才处于正向偏置状态。,(2)无论采用正电源还是负电源供电，对于NPN型三极管而言，集电极电压均应该高于发射极电压；对于PNP型三极管而言，发射极电压均应该高于集电极电压。(3)对于NPN型和PNP型三极管，基极电压与发射极电压哪一个高时发射结处于正向偏置状态，可以用发射极箭头来帮助记忆，箭头指向就是电压降低方向。7.4.3 三极管基极偏置电路三极管各电极直流电压供给电路，主要是进行基极电压供给电路的分析，这一电路称为基极偏置电路，简称偏置电路。三极管基极静态偏置电流作用：偏置电路的作用是给三极管提供基极直流电流，这一电流又称基极静态偏置电流。只有当三极管工作在放大状态时，才给三极管提供静态偏置电流，而这一电流是保证三极管工作在放大状态的必要条件，静态电流不正常，三极管放大信号的工作就一定不正常。静态工作电流就是没有信号输入放大管时三极管的直流工作,电流，这一电流由放大器电路中的直流电源电路来提供。偏置电路的种类较多，主要有固定式偏置电路、分压式偏置电路和集电极一基极负反馈式偏置电路。三极管基极偏置电路分析方法：(1)电路分析的第一步是在电路中找出三极管的电路符号。(2)在三极管电路符号中找出基极，这是分析基极偏置电路的关键一步。(3)从基极出发，将基极与电源端(+V端或-V端)相连的所有元件找出来，再将基极与地线端相连的所有元器件找出来，这些元器件构成基极偏置电路的主体电路。(4)上述与基极相连的元件中，区别哪些元器件可能是偏置电路中的元器件。电阻器有可能构成偏置电路，电容器具有隔直作用而视为开路，所以在分析基极直流偏置电路中，不必考虑电容器。(5)确定偏置电路中元器件后，进行基极电流回路的分析。,三极管固定式偏置电路：如图所示是固定式偏置电路。电路中的VT1是NPN型三极管，采用正极性电源+V供电。电阻R1为VT1管提供基极电流，在直流工作电压+V和电阻R1的阻值大小确定后，流入三极管的基极电流就固定，所以R1称为固定式偏置电阻。无论是采用正极性直流电源还是负极性直流电源，无论是NPN型三极管还是PNP型三极管，三极管固定式偏置电阻只有一个。,三极管分压式偏置电路：电阻R1和R2构成直流工作电压+V的分压电路，分压后电压加到VT1管基极，给基极一个直流偏置电压，建立VT1管基极直流偏置电压。电路中VT1管发射极通过电阻R44接地，基极电压高于地端电压，所以基极电压高于发射极电压，发射结处于正向偏置状态。如图7.17所示，流过R1的电流分成两路：一路流入基极作为三极管VT1的基极电流，其基极电流回路为+V R1 VT1管基根 VT1管发射极 R4 地端；另一路通过电阻R2流到地端。分压式偏置电路中，R1称为上偏置电阻，R2称为下偏置电阻，虽然基极电流通过上偏宣电阻R1构成回路，但是R1和R2分压后的电压决定了VT1管基极电压的大小，也就是决定了基极电流的大小，所以R1和R2同时决定VT1管基极电流的大小。,三极管分压式偏置电路识图总结：(1)无论是NPN型还是PNP型三极管，无论是采用正电源还是负电源，一般情况偏置电路用两个电阻构成。(2)两个偏置电阻中，有一只电阻直接构成了基极电流的回路，分析电路时识别出哪只电阻通过基极电流，因为当这只电阻开路后三极管就没有基极电流，而另一只电阻开路后只会便基极电流更大。三极管集电极基极负反馈式偏置电路：反馈电阻通常在100k。电路中，电阻R1接在VT1管集电极与基极之间，这是偏置电阻，R1为VT1管提供了基极电流回路，电流回路是：+V端 R2 VT1管集电极 R1 VT1管基极 VT1管发射极地端，这一回路中有电源+V，所以能有基极电流。由于R1接在集电极与基极之间，并且R1具有负反馈的作用，所以称为集电极一基极负反馈式偏置电路。,7.5三极管交流电路 三极管交流工作状态是指放大信号的过程，对信号的有效、无失真地放大和处理是在这个过程中完成的。三极管单级放大器是电路中最小放大单元电路，它能够独立地完成对信号的放大任务，通常单级放大器电路中只使用一只三极管(差分放大器电路中一级放大电路需要两只三极管)，一个放大系统是由许多单级放大器电路构成的。7.5.1 三极管三种类型放大器,7.5.2 三极管共射极放大器电路 电路中三极管的发射极被共用时，就是共发射极放大器。电路中三极管的集电极被共用时，就是共集电极放大器。电路中三极管的基极被共用时，就是共基极放大器。因为三极管有一根引脚被共用，而且放大器的地线是电路中的共用参考点，所以三极管的一根引脚应该交流接地。在识图时，只要看出三极管的哪报引脚是交流接地的，就可以判断出放大器是什么类型。电路中的三极管VT1的发射极通过电容C4接地端，对交流信号而言，因为C4的容量较大容抗很小而呈通路，这样对交流信号而言VT1的发射极相当于接地，所以这是一级共发射极放大器。从图中可以看出，VT1管的基极和集电极不接地。,单级放大器直流电路分析：进行直流电路分析时，因为电容不能让直流电流通过，所以所有电容可以看成开路。直流电压+V经电阻R3加到VT1管集电极，+V经电阻R1和R2分压后加到VT1管基极，VT1管发射极通过电阻R4接地。这样VT1管三个电极都有了进入放大状态所需要的直流工作电压，VT1管具备了信号放大能力。单级放大器交流电路分析：输入信号Ui通过电容C2加到VT1管基极，其输入信号电流回路是：输入信号Ui C2 VT1管基极 VT1管发射极发射极旁路电容C4 地端，构成回路。三极管VT1集电极输出放大后的信号，这一信号经过电容C3耦合，加到后级电路中。输出信号的电流回路是；VT1管集电极输出端耦合电容C3 负载电路 地端 VTl管发射极旁路电容C4，通过VT1管发射极和集电极构成回路。,