高级维修电工理论培训教材

1．半导体三极管：

一．基本结构：三层半导体（n、p、n或p、n、p）；三个电极（基极b、发射极e和集电极c）；两个pn结（发射结、集电结）。

1．类别：按频率可分为：高频管和低频管。

按功率可分为：大功率管、中功率管和小功率管。

按半导体材料可分为：硅管和锗管。

按结构可分为：npn型和pnp型。

目前国产的npn型多为硅管（3d系列），pnp型多为锗管（3a系列）。

2．放大器中晶体管的三种接线方式：以npn型为例。

（1）共发射极接法：将发射极作为输入与输出的公共端。如下图（a）

（2）共集电极接法：将集电极作为输入与输出的公共端。如下图（b）

（3）共基极接法：将基极作为输入与输出的公共端。如下图（c）

三种接法的性能比较见p.31表3-1

3．特性曲线：

（1）输入特性曲线：是当集电极—发射极电压uce为常数时，基极回路中基极电流ib与基极—发射极电压ube之间的关系曲线。即：

ib＝f(ube)|uce=c 如下图（a）所示：

从图（a）中可以看出：三极管的输入特性曲线也有一段死区，只有在发射结电压大于死区电压时，三极管才会导通，出现ib，硅管的死区电压约为0.5～0.

6v，锗管的死区电压约为0.2～0.3v。

导通后，在正常工作情况下，npn型硅管的发射结电压ube＝0.6～0.7v，pnp型锗管的发射结电压ube＝-0.

2～-0.3v。

（2）输出特性曲线：是当基极电流ib为常数时，集电极回路中集电极电流ic与集电极—发射极电压uce之间的关系曲线。即。

ic＝f(uce)|ib=c 如上图（b）所示。

在不同的ib下可以得到不同的曲线，所以三极管的输出特性曲线是一曲线族。在输出特性曲线上可以划分三个区域：

1°截止区：ib＝0以下的区域。对npn型硅管而言，当ube＜0.

5v时即已开始截止。为了截止可靠，常使ube≤0，此时集电结和发射结都处于反向电压下，称为反向偏置。但是由于温度影响，集电极回路中仍有很小的电流iceo(称为穿透电流)流过。

硅管的穿透电流很小，常温下在微安以下。

特点：集电结和发射结都处于反向偏置。

2°放大区：当发射结正向偏置时，曲线较平坦的部分是放大区。对硅管来说，当ube＞0.

5v,而集电结又有一定的反向电压时，发射区扩散到基区的电子绝大部分被集电极所收集，ic≈ie,ib很小。此时ic只随着ib而改变，和uce的大小基本无关。从特性曲线和电流形成过程都可以看出，ic的变化比ib的变化大得多，晶体管具有很强的电流放大作用。

特点：发射结正偏而集电结反偏。

3°饱和区：如果ic随ib增加时，使uce下降为uce≤ube，发射结和集电结都将处于正向偏置，此时如果ib再增大，ic也不会按ic＝βib增加，晶体三极管失去放大作用，这种情况称为饱和。我们把uce＝ube的状态称为临界饱和，把uce＜ube的状态称为过饱和。

特点：发射结和集电结皆正偏。

2．基本放大电路。

一．共射极放大电路的组成：p．136图9-1（a）见下图。

1．三极管v：放大电路的放大元件，是电流控制元件。

2．集电极电源ugb：直流电源，一般为几～几十伏。

作用：（1）为输出信号提供能量。

2）保证集电结处于反偏状态以及发射结处于正偏状态。这样才能使三极管起到放大作用。

3．集电极负载电阻rc：一般为几～几十千欧。

作用：将集电极电流变化成电压信号，以实现电压放大。

4．基极电阻rb：为几十～几百千欧。

作用：提供适当的基极电流，使放大器有合适的工作状态。

5．耦合电容c1与c2：一般为几～几十微法。

作用：（1）隔直：c1隔断放大器与信号源之间的直流通道；

c2隔断放大器与负载之间的直流通道。

（2）通交（交流耦合）：沟通信号源、放大器和负载三者之间的交流通道，使交流信号畅行无阻。

二．直流通路与交流通路：

1．直流通路：即放大电路的直流等效电路。也就是在静态时，放大电路输入回路和输出回路的直流电流流过的路径。

如p．136图9-1（b）所示，放大电路进行静态分析时要用到直流通路。见下图（a）

1）静态——没有加入交流信号的放大电路。

（2）静态分析——求静态工作点q，即分析静态时放大电路中各处的直流电流和直流电压。即i bq，i cq，uceq三个值。

（3）直流通路的画法：

在直流通路中，所有的电容器作开路处理，其余的不变。

4）直流通路的作用：用来求放大电路的静态工作点q（即i bq，i cq，uceq）。

2．交流通路：即放大电路的交流等效电路。也就是在动态时，放大电路输入回路和输出回路的交流电流流过的路径。

如p．136图9-1（c）所示，放大电路进行动态分析时要用到交流通路。见上图（b）

（1）动态——加入交流信号后的放大电路。

（2）动态分析——求动态时（交、直流信号的迭加）的变化量。

（3）交流通路的画法：

在交流通路中，将电容器和直流电源都作短路处理（直流电源接地）。

（4）交流通路的作用：

交流通路用来计算放大电路的放大倍数，输入电阻，输出电阻等交流电量。

三．近似估算法：以分压式偏置电路为例：p．137图9-2。

1．静态工作点：由直流通路求，即求i bq，i cq，uceq三个值。

其直流通路如下图（a）所示：

2．电压放大倍数、输入电阻与输出电阻：由交流通路求。如上图（b）

a．求出三极管的输入电阻rbe： rbe＝300＋（1＋β）26mv/ieqma

b．求出交流负载电阻rl′： rl′＝ rc∥rl

c．求输入电阻ri： ri＝rb1∥rb2∥rbe ≈ rbe

∵rb1rbe ，rb2rbe ， ri ≈ rbe）

d．求输出电阻r0：r0 ≈ rc

其中：rl′＝ rc∥rl

－”号表示uo与ui反相位。

计算放大电路的静态工作点时，应考虑电路的名称正确的是 a、c 。

a．直流通道 b．交流通道 c．直流电路 d．交流电路。

估算放大电路的电压放大倍数，原则上应考虑电路的名称正确的是 b、d 。

a．直流通道 b．交流通道 c．直流电路 d．交流电路。

四．**分析法：运用三极管的输出、输入特性曲线簇，通过做图的方法，直观的分析放大电路性能的方法，称为**分析法。

1．静态分析：p．138图9-4为三极管的输出特性曲线。即图（a）

（1）直流负载线：电路如p．137图9-3所示，即图（b）由uce＝ugb－icrc

知，当ic＝0时，uce＝ugb，当uce＝0时，ic＝ugb／rc，连接ugb与。

ugb／rc两点所作的直线称为直流负载线。见p．138图9-4，即图（b）

（因为它是在静态时得到的而且又与集电极负载电阻rc有关）

其斜率为tgα＝1／rc。

（2）静态工作点q：直流负载线与三极管输出特性曲线的交点即为静态工作点。它与基极电流i b的大小有关。

q点在两个坐标轴上所对应的点即为其静态值icq与uceq，再加上ibq ，即为q值。

2．动态分析：

（1）交流负载线：放大器加入交流信号后，交流信号迭加在直流信号上，如p．138图9-5所示。

当电路接入负载rl后，反映交流电压uce、交流电流ic之间关系的直线称为交流负载线。其斜率为tgα′＝1／rl′。（而rl′＝ rc∥rl）

（ 2 ）直流负载线与交流负载线的比较：见图（b）

∵rl′＝ rc∥rl ， rl′＜ rc，∴1／rl′＞ 1／rc， tgα′＞tgα

交流负载线比直流负载线要陡一些（即其斜率要大一些）。也就是说，放大器带的负载rl 越小，rl′就越小，其交流负载线的斜率tgα′就越大，而电压放大倍数au就越小。交流放大器带负载后，电压放大倍数会降低。

3．多级放大电路：

一．耦合——多级放大电路中，每两个单级放大电路之间的连接方式叫耦合。

二．多级放大器的耦合方式：三种。

1．阻容耦合：如p．139图9-8所示。

1）电路组成：第一级和第二级之间用耦合电容c2和第二级的输入电阻连接，即为阻容耦合。主要用于交流放大电路的前置级。

（2）电路特点：

a．由于电容的“隔直”作用，前后级的静态工作点各自独立，互不影响，便于设置和调整各级的静态工作点。

b．由于电容的“通交”作用，并不影响前后级交流信号的传递。

c．结构简单，体积小，成本低。

d．耦合电容的容量对交流信号的传输有一定的影响——缺点。

（3）电压放大倍数：电路总的电压放大倍数等于各个单级放大器电压放大倍数的乘积。即au＝au1·au2·au3 ……

2．直接耦合：如p．144图9-19所示。

（1）电路组成：把前一级的输出端直接接到后一级的输入端，即为直接耦合。主要用于放大直流信号。

（2）电路特点：

a．前后级静态工作点的相互影响：其解决方法为：

1°提高后一级的发射极电位：即在后一级三极管发射极中接入电阻或硅稳压管即可。如p．144图9-20（a）（b）所示。

2°采用npn—pnp管直接耦合：利用两只三极管的极性不同，使得两级都能获得合适的静态工作点。如p．145图9-21所示。

b．零点漂移的影响：

1°零点漂移——指放大器的输入端短路（即无输入信号）时，其输出端仍有变化缓慢而无规则的输出电压。

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