面结型晶体管

面结型晶体管 N 类 / P 类 电晶体

1. 电晶体的偏压:

B-E 极: 基极-射极必须正向偏压;C-B 极: 集极-基极必须反向偏压

(1) IE = IB + IC;射极电流 = 基极电流 + 集极电流

(2) β 共射极电流放大率 = δIC / δIB ( δIC 集极电流变化;δIB 基极电流变化)

(3) 输入电流 IB =

B

B BE

R

V −V

(4) 输出电流 Ic = β IB

(5) 输出电压 Vce = Vcc – Ic RL (负载线)

例一: 某电晶体有0.04 mA 基极电流(Ib)输入，放大后的集极电流 IC 是20 mA。求电晶体的

电流放大率 β 及射极电流IE 。

答案: β = 20 / 0.04 = 500。 IE = 0.04 + 20 = 20.04 mA

例二: 某共射极电路的电流放大率β是100. 如果基极电流IB 是10 μA , 试计算集极电流IC

答案: Ic = 100 x 0.00001 = 0.001 A

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例三: 某共射极式放大器电路由下列零件制作而成:

NPN 晶体管，电流增益 β =200， VBE = 0.7 V

电池组，Vcc=10V

电池组，VBB = 2V

电阻器，RC = 1 kΩ

电阻器，RB = 100kΩ

(a) 试绘画所制作的放大器电路。

(b) 基极电阻器的电压是多少?

(c) 试计算基极电流和集极电流。

答案:(a) 右图为该放大器电路。

(b) 基极电阻器的电压VRB = 2 - 0.7 = 1.3 V

(c) 基极电流 IB = 1.3 / 100000 = 13 μA

集极电流 IC = 200 x 0.000013 = 2.6 mA

例四:

上图示一电子开关电路及该电晶体的输出特性图。

(i) 计算灯泡的电阻值。

答案:R = V2 / P = 122 / 0.72 = 200 Ω.

(ii) 绘画d.c.负载线於图表上。

答案:d.c.负载线 : VCE = VCC - ICRL;

VCE = 12 - 200 IC

VCE = 0, IC = 60 mA.;IC = 0, VCE = 12 V.

(iii) 若输入端X 的电压是5 V d.c., 计算IB, IC, VCE, 及灯

泡的功率消耗P (VBE = 0.5 V)。

答案:IB = (VB - VBE) / RB

= (5 - 0.5) / 4500 = 1 mA.

根据输出特性图IB = 1 mA，IC = 45 mA ; VCE = 3V.

灯泡的功率消耗 = IC

2 R = 0.0452 x 200 = 0.405 W.

2. 自动偏压共射极电路

(1) 输入电流 IB =

B

CC BE

R

V −V

(2) 输出电流 Ic = β IB

(3) 输出电压 Vce = Vcc – Ic RL

3

输入

例四:求右图基极电阻RB , 集极电流Ic 及 集极电压Vce。

答案: RB = 540000

.00001

6 0.6 =

− Ω;

Ic = 200 x 0.00001 = 0.002A;

Vce = 6 - 0.002 x 2000 = 2 V

例五:计算右图共射极电路基极电阻RB 及 负荷电阻RL 的电

阻值. 假设静态集极电压Vce = 4.5V.

答案: RB = 840000

.00001

9 0.6 =

− Ω

4.5 = 9 - 120 x 0.00001 x RL;

RL = 3750 Ω

例六:求右图基极电阻RB , 集极电流IC 及集极电压 Vce .

答案: RB = 520000

.00001

6 0.8 =

− Ω

Ic = β IB = 120 x 0.00001 = 0.0012 A

Vce = 6 - 0.0012 x 3000 = 2.4 V

例七:下图显示某电晶体管放大电路和晶

体管的特性曲线，晶体管的VBE

和 β分别是0.6 V 和250。

(a) 试计算静态基极电流和集极电流。

(b) 图表上哪一条直流负载线正确?求负

载.RL 的数值。

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(c) 将下列绘图抄在答题簿内，并按电路图接驳该等元件。

答案:(a) (VCC - VBE) / RB = (12 - 0.6) / 380000

= 30 μA

IC = β IB = 250 x 30 x 10-6 = 7.5 mA.

(b) 静态点在 IC = 7.5 mA 及 IB = 30 μA;

L2 是所需直流负载线。

∴7.5 = 12 – 0.0075 RL

RL = 600 Ω

(c)

例八:右图共射极电路电晶体的VBE 是0.6 V，β 是50。

a. 试简单解释电容C1 及电阻RB 的功能。

答案: C1 是耦合电容器。其主要功能用来隔开放大器电

路和其它电路的直流电源，并让交流讯号通过。

RB 是基极偏压电阻，令电晶体基极从Vcc 处取得

正向偏压。

b. 假设静态集极电压 VCE 是 6 V, 试计算

(i) 静态 IC,

(ii) 静态 IB, 及

(iii) RB 的电阻值。

答案: (i) 6 = 12 - Ic x 1000; Ic = 0.006 A [Vce = Vcc – Ic RL]

(ii) 0.006 = 50 x IB; IB = 0.00012 A [ Ic = β IB]

(iii) 12 - 0.6 = 0.00012 x RB; RB = 950000 Ω [ Vcc - Vbe = IB RB ]

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2. 共基极电路

(4) 电流放大率 α = δIC / δIE < 1

约 0.98;

(5) α = β / (1+β)

(6) β = α /(1−α)

3. 共集极电路

(7) 电流放大率 = β + 1

电晶体电路比较

放大器种类:

A 类放大器(360o 输出), B 类放大器(180o 输出) 及 C 类放大器(<180o 输出)

放大器的负回输

优点:改善频率效应、减少放大讯号失真、增加放大的稳定性。

缺点:放大率减少

计算 AFB =

i

o

V

V

=

Aβ

A

1+

;A = 放大器的开环增益、β 为回输系数。

输入阻抗 Zi 输出阻抗 Zo 应用 相位差

共基极电路 低 高 前级放大 0

共射极电路 中 中 声频放大 180, 相反

共集极电路 高 低 阻抗匹配 0

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例九:某放大器的开环增益是1000. 若回输系数是5 %, 计算系统的总增益。

答案:AFB = A / (1 + Aβ )

= 1000 / ( 1 + 1000 x 0.05)

= 19.61

功率增益单位(dB) 分贝

Np = 10 log

Pi

Po

dB Nv = 20 log

Vi

Vo

dB Ni = 20 log

Ii

Io

dB

例十:某放大器的电压增益是20 dB. 若输入电压是5 mV, 试计算输出电压.

答案:Nv = 20 log (Vo / Vi )

20 = 20 log ( Vo / 0.005 )

∴Vo = 0.05 V

例十一:某放大器的功率增益是10 dB. 若输入功率是50 mW, 试计算输出功率。

答案: Np = 10 log ( Po / Pi )

10 = 10 log ( Po / 0.05)

Po = 0.5 W

混算放大器

反相放大电路

非反相放大电路