第 2章 晶体三极管
*1.晶体三极管的结构及符号
（ 1）,晶体三极管组成,
两个结，三个区，三个极
（ 2） 晶体三极管内部结构：
发射区进行高掺杂，多子浓度很高。
基区做得很薄，掺杂少，多子浓度很低。
集电结面积大于发射结面积
*2.晶体三极管的工作模式：
放大：发射结正偏，集电结反偏饱和：发射结正偏，集电结正偏截止：发射结反偏，集电结反偏
* 晶体三极管的主要特性与工作模式有关
2.1 放大状态下晶体三极管的工作原理
1,内部载流子运动：满足内部和外部条件下，内部载流子运动有三个过程
1）发射,IE=IEN+IEP
发射区多子电子通过阻挡层形成 IEN
基区多子空穴通过阻挡层形成 IEP
IE=IEN+IEP≈IEN
IEN,发射区电子 →基区
IEP,基区空穴 →发射区,全部被发射区电子复合掉
R2
+
_
+
_
R1
IB
· · · ·
N+
P
ICN2
· · ·
·
ICP
N
IEP
·
ICN1
IEN
IC
IE
IC=ICP+ICN2+ICN1
= ICN1+ICBO
= ICN+ICBO
IE= IEN= ICN+IBN
= IC+IB
IE=IEN+IEP≈ IEN
(IEN﹥﹥ IEP)
IBN
2) 复合和扩散：发射区电子 →基区
①少数与空穴复合 — IBP
② 大多数在基区中继续扩散到达靠近集电结的一侧 — ICN1
3) 收集：
①集电结反偏阻止集电区多子电子向基区
②有利于基区扩散过来的电子收集到集电区而形成 ICN(ICN1)
少子漂移电流 ICBO (=ICP+ICN2)
2) 静态直流电流
IE=IEN+IEP≈ IEN (IEN﹥﹥ IEP)
IC=ICP+ICN2+ICN1= ICN1+ICBO = ICN+ICBO
ICBO =ICP+ICN2 为反向饱和电流
IE= IEN= ICN+IBP = IC+IB
* VBE增加,IB增加,IC增加
|VBC|增加,IB略减小 —— 基区宽度调制效应
（集电结电压调制效）
IC主要受 VBE控制
2 电流传输方程
1) 共基直流电流放大系数
BCE
CC B O
E
C
C B OCNC
E
CN
III
II
I
I
III
I
I
时当
C B OBC
C B OBCC
C B OEC
III
IIII
III
1
1
1
2) 共射直流电流放大系数
用三极管具有电流放大作令
B
C
CC E OBC
C B OC E OC E OB
C B OBC
I
I
IIII
IIII
III
1
1
1
3) 共射电流放大系数
4) 共基电流放大系数
B
C
I
I
E
C
I
I
3 一般模型
1) 指数模型
2) 简化电路模型
T
BE
T
BE
T
BE
T
BE
V
V
S
V
V
EBSEC
V
V
EBS
V
V
EBSE
eIeIII
eIeII
1
C
B
E
+
-
+
-
E
B C
VBE(on)
-
+
-?IB
IB IC
2.2 晶体三极管的其他工作模式
1 饱和模式,B-E加正偏,B-C加正偏
1）内部载流子传输过程
① VBE>0 VBC=0 IF —— αIF
发射极 → 集电极 正向传输
② VBE＝ 0 VBC>0 IＲ —— αIR
集电极 →发射极 反向传输
+
_
IC
IB
N+
P
N
．．
．
．,
．．．
．．
．．
．
IF
αIF
αRIR
IR
IE
-
+
R1
R2
饱和模式NP
N
管中的载流子传输
*1 IC IE同时受两个结正偏控制
*2 VBC↑→IR↑→ IC,IE ↑
*3 正，反向传输的载流子在基区均有复合，
且增加了 IR中的空穴电流成分 即 IR ↑
IR↑→ IB ↑↑
RFC
RRFE
III
III
2） 简化电路模型
（硅） VBES=0.7V VBCS=0.4V
VCES=0.3V
饱和条件 IB＞ IBS
VCES＜ 0.3V
（ VCE= VCB -VEB= VEB -VBC）
+
-
+
-
VBES VCES
CB
E
2 截止模式
1）截止条件
B-E反偏,B-C反偏
IE≈0 IB≈0 IC≈0
2）电路模型
B C
E
2.4 晶体三极管的特性曲线一,输入特性曲线族二,输出特性曲线族
*1 考虑基区宽度调制效应
*2 极限参数
1.反向击穿电压 V(BR)CEO
2.集电极最大容许电流 ICM
3.集电极最大容许功耗 PCM
*3 温度对晶体管参数的影响
ICBO：
VBE(ON)：
β：
2.5 晶体三极管的小信号电路模型三极管各极电压，电流均为直流量上叠加增量
（或交流量）
即一般电路模型为瞬时值。为交流量，
。所确定的电流和电压值点为直流量，是直流工作
BEBbeb
B E QQB
ceC E QCQcCQC
beB E QBEbBQB
vivi
QVI
vVviIi
vVviIi
+
-
+
-
β?BvBE
B?C
vCE
2.5.1 小信号电路模型
1 数学分析
*1 共射接法
*2 用幂级数在 Q点上对交流量展开
CEBEC
CEBEB
vvfi
vvfi
,
,
2
1
CQC E QB E Q
BQC E QB E Q
ce
QCE
C
be
QBE
C
C E QB E QCEBEC
ce
QCE
B
be
QBE
B
C E QB E QCEBEB
IVVf
IVVf
v
v
i
v
v
i
VVfvvfi
v
v
i
v
v
i
VVfvvfi
yxf
y
k
x
hyxfkyhxf
,
,
,,
,,
,,
2
1
22
11
0,00000
其中高阶项高阶项高阶项?
cecebemce
Q
CE
C
be
Q
BE
C
c
cecebebece
Q
CE
B
be
Q
BE
B
b
cCQC
bBQB
vgvgv
v
i
v
v
i
i
vgvgv
v
i
v
v
i
i
iIi
iIi
*3 未计及宽度调制效应
bemc
be
be
bebeb
ce
Q
CE
C
bc
Q
CE
B
CBCE
vgi
v
r
vgi
g
v
i
g
v
i
iiv
1
00
,因而影响和对即未计及
2 简化小信号电路模型
（ 1）共射
(2) 共射 （ 3）共基
+ +
gmvbe
vbe
b?c
- -
vcer
be
rbe
β?b
b e
c
e
b
c
β?brbe
3 参数计算
ee
e
Q
C
B
E
C
BE
E
Q
BE
B
be
e
Q
BE
E
E
C
Q
BE
C
m
rr
ri
i
i
i
v
i
v
i
g
rv
i
i
i
v
i
g
1
11
1
1
11
2
1
之间为线性关系与与放大系数。为共基，共射交流电流其中
BCEC
iiii,
,
又
T
EQ
T
V
V
E B S
VV
V
V
E B S
BEQBE
E
e
V
I
V
eI
eI
vv
i
r
T
B E Q
B E QBE
T
BE
1
1
bemb
be
b
bem
e
e
be
m
vgi
v
i
gg
r
r
g
g
1
* 考虑 vce( 引入 gce gbc）
A
CQ
C E QA
CQ
C E QAA
C E QV
V
S
C E QA
C E QA
A
V
V
S
Q
A
V
V
S
Q
A
CEV
V
S
CE
Q
CE
C
ce
ce
V
I
VV
I
VVV
V
eI
VV
VV
V
eI
V
eI
V
V
eI
vv
i
r
g
T
B E Q
T
B E Q
T
BE
T
BE
1
1
1
11
1
1
可忽略电阻并联，可忽略。内与在
cebc
ce
ceQCE
C
C
B
QCE
B
bc
CQ
A
ce
gg
r
rv
i
i
i
v
i
g
I
V
r
2
1010~101
1
465
+ +
vbe
b?c
- -
vcer
be β?
b
4 混合 π型电路模型（考虑基区串联电阻 rbb?
vb?e~ vbe rbe=rbb?+rb?e= rbb?+(1+β)re
+ +
vbe
b?c
- -
vcer
b?e β?
b
rcecb?e
cb?crbb? b?b c
e
+ +
vbe
b?c
- -
vcer
b?e
=β?b
rcecb?e
cb?crbb? b?b c
e
Vb?e
+
-
gmvb?e
2.6 晶体三极管电路分析方法
1 图解分析法
1）直流分析 直流电源供电，电容开路，电感短路输入回路
+-
- +-VB
RB
RCB
E
C
+
-
VBE
+
-
VCE
VCC VBE
IB
VCE
IC
Q
Q
VCEQ
VBEQ
IBQ
ICQ
A
B
C
D
IB=IBQ
点）（
点
A
R
V
IV
BVVI
RIVV
B
B
BBE
BBEB
BBBBE
0
)(0
输出回路
+-
- +-VB
RB
RCB
E
C
+
-
VBE
+
-
VCE
VCC VBE
IB
VCE
IC
Q
Q
VCEQ
VBEQ
IBQ
ICQ
A
B
C
D
IB=IBQ
点）（
点
C
R
V
IV
DVVI
RIVV
C
CC
CCE
CCCEC
CCCCCE
0
)(0
2）交流分析
+
--
+
-VB
RB
RCB
E
C
+
-
vBE
+
-
vCE
VCC
vBE
B
Q
VBEQ
IBQ
A
B
v
CCCCCE
BBBBE
m
RiVv
RivVv
tVv
s in
v
vbe
vBE
ωt
ωt
B
c
① 在输入特性曲线上作输出负载线 AB
② 过轴 vCE 上点 VBB+Vm,VBB-Vm作输入负载线 的平行线两条
③ 在输出特性曲线上作输出负载线 CD
④ 对应?B得出 vCE,?C
C
Q
VCEQ
ICQ
C
D
IB=IBQ
C
vCE
vCE
ωt
ωt
3） 小结（观察波形）
*1 当 时放大电路中三极管的均围绕各自的静态值（ Q点）
基本上按正旋规律变化 —— 交直流并存状态。
*2 输入电压微小变化，输出电压得到较大的变化 —— 电压放大作用。电压放大倍数为
*3 —— 倒相作用
tVv m?s in?
CECBBE viiv,,,
CEBCBEi viivv
BE
VE
i
o
v
v
v
v
2 工程近似分析法（简化电路模型）
* 确定三极管工作模式，采用相应的电路模型例 1 试求图所示电路中三极管的各极电压和电流值。已知 β=100
解：等效电路
IC
IEIB
VCC(12V)
RB1
100K
RC
3K
RB2
20K
RE
1K
IC
IEIBRB1
100K R
B2
20K
Rc
3K
VCCV
B
+ +
-
-
KRR RRRVRRR VV
BB
BB
BB
BB
CC
B 7.162
21
21
2
21
B
B
C
E
RE
1K
IC
IEIBRB
Rc
3K
VCCV
B
+ +
-
-
B
C
E
RE
1K
RB
VB
+ +
--
E
B CIB
IE
βIB
VCC
Rc
3K
VD(ON)
+
-
V
RIIRIVV
mAAII
A
RR
VV
I
RIVRIV
II
III
RIVRIV
RIVRIV
EBCCCCCCE
BC
EB
onDB
B
EBonDBBB
BC
BCE
EECECCCC
EEonDBBB
2.7
1011012102.1103102.112
2
2.110121 004
12
1011 001107.16
7.02
1
011
4
3
20
10
36333
6
33
)
)(
)(
由由得由
（
例 2,1) 试求图所示电路中三极管的各极电压和电流值。已知 β=100
2) 若增大 RC到 20KΩ,试求 IB,IC,VCE.
3) 若减小 RB到 10KΩ,试求 IB,IC,VCE
解,1）设三极管导通
IC
IEIBRB 100K
Rc
5.8K
VCC 12VV
B 1.7V
+ +
-
-
B
C
E
A
R
VV
I
B
onBEB
B
10
10100
7.07.1
3
)(
确定三极管工作在放大模式
BSB
C
C E SCC
BS
II
A
V
R
VV
I
2.0
108.5100
3.012
3
VRIVV
mAII
CCCCCE
BC
2.6108.510112
110101 0 0
33
6
RB
VB
+ +
--
E
B CIB
IE
βIB
VCC
Rc
5.8K
VD(ON)
+
-
2）
BSB
C
C E SCCCS
BS
II
A
V
R
VVI
I
85.5
10201 0 0
3.012
3
A
R
VV
I
KR
B
onBEB
B
C
10
1010 0
7.07.1
20
3
)(
确定三极管工作在放大模式
RB
VB
+ +
--
B CIB
VBES
+
-
E
+
-
VCES
VCC
RC
IC
mA
R
VV
I
VVV
C
C E SCC
C
C E SCE
5 8 5.0
3.0
A
R
VV
I
KR
B
onBEB
B
B
100
1010
7.07.1
103
3
)(?
BSB
C
C E SCCCS
BS
II
A
V
R
VVI
I
20
108.51 0 0
3.012
3
确定三极管工作在饱和模式
C
C E SCC
B
onBEB
BSB
C
C E SCC
C
C E SCE
R
VV
R
VV
II
mA
R
VV
I
VVV
)
*
02.2
3.0
（
饱和条件
3 小信号等效电路分析法
1） 当三极管工作在放大模式且叠加在 Q点上的交流电压或交流电流足够小时，利用小信号电路模型对各种电路进行交流分析。
2） 分析步骤
①对电路进行直流分析，求出 Q点上各极直流电压和电流（ VBEQ,VCEQ,IBQ,ICQ,IEQ ）
② 计算微变等效电路的各参数值。
CQ
A
ce
ee
m
ebbebbbbe
EQ
T
e
I
V
r
rr
g
rrrrr
I
V
r
1
1
③ 进行交流分析，求叠加在 Q点上各极交流量。
(vbe,,vce,,?b,?e,?c)
④ 求瞬时值
ceC E QCEcCQC
beB E QBEbBQB
vVviIi
vVviIi
例：试求如图所示电路中三极管的各极交流电压和电流值。已知解,1）直流分析
mAIVVmVtv CQA 11 001 00)(s i n20
+
--
+
-VBB
RB RC
B
E
C
+
-
vBE
+
-
vCE
VCC
v
5K 5.8K
12V
VRIVV
VVV
mA
I
I
mAI
CCCCC E Q
ONBEB E Q
CQ
BQ
CQ
2.6
7.0
01.0
1
)(
2) 求微变等效电路参数
K
I
V
rKrr
S
rr
g
mA
mV
I
V
r
CQ
A
ceeeb
ee
m
EQ
T
e
1 0 063.21
0 3 8 4.0
1
26
1
26
+
b?c
-
vcer
b?e rce
b?b c
+
-
gmvb?evb?ev
RB
RC
3) 交流分析
Ccce
ce
ce
ebmc
Ccce
ebmc
ebbeb
ebB
b
Riv
r
v
vgi
VtKAtRiv
AtmVtSvgi
mVtKAtriv
At
K
mVt
rR
v
i
s i n54.18.5s i n2 6 5
s i n2 6 5s i n9.60 3 8 4.0
s i n9.663.2s i n6.2
s i n6.2
63.25
s i n20
4）瞬时值
VtvVv
AmtiIi
VtvVv
AtiIi
ceC E QCE
cCQC
beB E QBE
bBQB
s i n54.12.6
s i n26.01
s i n109.67.0
s i n6.210
3
2.7 晶体三极管应用原理
*1 三极管工作在放大区具有正向受控作用，
等效受控电流源。
*2 三极管工作在饱和，截止区具有可控开关特性，等效可控开关。
1 电流源
1）理想电流源
+
-
=I0
υ
I0
υ
2）三极管等效受控电流源（在放大区）
① 三极管等效受控电流源不是实际提供电流的源,? 由 VCC提供。
② 三极管作用 控制? （? =? C=β? B）
VCC+-
RC
+
--
υCE
C
B υ
+
-
Q?B
υ
VCES
2 放大器作用：将输入信号进行不失真的放大，使输出信号强度（功率，电压或电流）大于输入信号强度，
且不失真地重现输入信号波形。
1）基本电路
2）原理
① +
-
- -
+
+
VCC
υ? υ
O
VIQ
RC
oOQ
omOQ
ComCCQCC
COCCO
omOQoOQO
i
imi
vV
tVV
tRIRIV
RiVv
tIIiIi
v
tVv
s in
s in
s in
s in
足够小时当设
T
② VCC提供能量，放大器转换能量（直流功率部分转换为输出功率）
CL
COQOQOQOQCOQOQOQCCD
COQOQCC
ComOQOQ
ComOQomOQOOC
ComCOQ
ComCQCOL
C
OQCC
omCQCCOCCD
CC
PP
RIIVIRIVIVP
RIVV
RIIV
tdtRIVtIItdviP
RIRI
tdRtIItdRiP
R
IV
tdtIIVtdiVP
V
2
2
2
0
2
0
22
2
2
0
2
0
2
2
0
2
0
2
1
s i ns i n
2
1
2
1
2
1
s i n
2
1
2
1
s i n
2
1
2
1
加到三极管上的功率上的功率加到提供的功率
3 跨导线性电路
1） 电路放大模式
2）原理
C C W Sk
Ck
CW Sk
Ck
C C W Sk
Ck
CW Sk
Ck
C C W Sk
Ck
CW Sk
Ck
S
C
TBE
V
v
SC
C C W
B E k
CW
B E k
N
k
B E k
I
i
I
i
I
i
I
i
I
i
I
i
I
i
VveIi
vv
v
T
BE
lnln
lnln
ln
0
1
C C W
Ck
CW
Ck
C C W
Ck
CW
Ck
C C W
Sk
CW
Sk
C C W
Sk
CW
Sk
SkSk
C C W Sk
Ck
CW Sk
Ck
C C W Sk
Ck
CW Sk
Ck
C C W Sk
Ck
CW Sk
Ck
ii
ii
S
S
I
I
SI
I
i
I
i
I
i
I
i
I
i
I
i
1
lnln
lnln
各管发射结面积相等时发射结面积因子
3）应用：实现电流量之间线性和非线性运算例 1：平方运算
T4
T3
T1
T2?y
x
VCC
O
y
x
C
CC
CO
yC
xCC
CCCC
i
i
i
ii
ii
ii
iii
iiii
2
3
21
4
3
21
4321
例 2：平方根
T4
y
x
O
T3
T1
T2
VCC
yxo
yxo
oCC
yCxC
CCCC
iii
iii
iii
iiii
iiii
2
43
21
4321
*1.晶体三极管的结构及符号
（ 1）,晶体三极管组成,
两个结，三个区，三个极
（ 2） 晶体三极管内部结构：
发射区进行高掺杂，多子浓度很高。
基区做得很薄，掺杂少，多子浓度很低。
集电结面积大于发射结面积
*2.晶体三极管的工作模式：
放大：发射结正偏，集电结反偏饱和：发射结正偏，集电结正偏截止：发射结反偏，集电结反偏
* 晶体三极管的主要特性与工作模式有关
2.1 放大状态下晶体三极管的工作原理
1,内部载流子运动：满足内部和外部条件下，内部载流子运动有三个过程
1）发射,IE=IEN+IEP
发射区多子电子通过阻挡层形成 IEN
基区多子空穴通过阻挡层形成 IEP
IE=IEN+IEP≈IEN
IEN,发射区电子 →基区
IEP,基区空穴 →发射区,全部被发射区电子复合掉
R2
+
_
+
_
R1
IB
· · · ·
N+
P
ICN2
· · ·
·
ICP
N
IEP
·
ICN1
IEN
IC
IE
IC=ICP+ICN2+ICN1
= ICN1+ICBO
= ICN+ICBO
IE= IEN= ICN+IBN
= IC+IB
IE=IEN+IEP≈ IEN
(IEN﹥﹥ IEP)
IBN
2) 复合和扩散：发射区电子 →基区
①少数与空穴复合 — IBP
② 大多数在基区中继续扩散到达靠近集电结的一侧 — ICN1
3) 收集：
①集电结反偏阻止集电区多子电子向基区
②有利于基区扩散过来的电子收集到集电区而形成 ICN(ICN1)
少子漂移电流 ICBO (=ICP+ICN2)
2) 静态直流电流
IE=IEN+IEP≈ IEN (IEN﹥﹥ IEP)
IC=ICP+ICN2+ICN1= ICN1+ICBO = ICN+ICBO
ICBO =ICP+ICN2 为反向饱和电流
IE= IEN= ICN+IBP = IC+IB
* VBE增加,IB增加,IC增加
|VBC|增加,IB略减小 —— 基区宽度调制效应
（集电结电压调制效）
IC主要受 VBE控制
2 电流传输方程
1) 共基直流电流放大系数
BCE
CC B O
E
C
C B OCNC
E
CN
III
II
I
I
III
I
I
时当
C B OBC
C B OBCC
C B OEC
III
IIII
III
1
1
1
2) 共射直流电流放大系数
用三极管具有电流放大作令
B
C
CC E OBC
C B OC E OC E OB
C B OBC
I
I
IIII
IIII
III
1
1
1
3) 共射电流放大系数
4) 共基电流放大系数
B
C
I
I
E
C
I
I
3 一般模型
1) 指数模型
2) 简化电路模型
T
BE
T
BE
T
BE
T
BE
V
V
S
V
V
EBSEC
V
V
EBS
V
V
EBSE
eIeIII
eIeII
1
C
B
E
+
-
+
-
E
B C
VBE(on)
-
+
-?IB
IB IC
2.2 晶体三极管的其他工作模式
1 饱和模式,B-E加正偏,B-C加正偏
1）内部载流子传输过程
① VBE>0 VBC=0 IF —— αIF
发射极 → 集电极 正向传输
② VBE＝ 0 VBC>0 IＲ —— αIR
集电极 →发射极 反向传输
+
_
IC
IB
N+
P
N
．．
．
．,
．．．
．．
．．
．
IF
αIF
αRIR
IR
IE
-
+
R1
R2
饱和模式NP
N
管中的载流子传输
*1 IC IE同时受两个结正偏控制
*2 VBC↑→IR↑→ IC,IE ↑
*3 正，反向传输的载流子在基区均有复合，
且增加了 IR中的空穴电流成分 即 IR ↑
IR↑→ IB ↑↑
RFC
RRFE
III
III
2） 简化电路模型
（硅） VBES=0.7V VBCS=0.4V
VCES=0.3V
饱和条件 IB＞ IBS
VCES＜ 0.3V
（ VCE= VCB -VEB= VEB -VBC）
+
-
+
-
VBES VCES
CB
E
2 截止模式
1）截止条件
B-E反偏,B-C反偏
IE≈0 IB≈0 IC≈0
2）电路模型
B C
E
2.4 晶体三极管的特性曲线一,输入特性曲线族二,输出特性曲线族
*1 考虑基区宽度调制效应
*2 极限参数
1.反向击穿电压 V(BR)CEO
2.集电极最大容许电流 ICM
3.集电极最大容许功耗 PCM
*3 温度对晶体管参数的影响
ICBO：
VBE(ON)：
β：
2.5 晶体三极管的小信号电路模型三极管各极电压，电流均为直流量上叠加增量
（或交流量）
即一般电路模型为瞬时值。为交流量，
。所确定的电流和电压值点为直流量，是直流工作
BEBbeb
B E QQB
ceC E QCQcCQC
beB E QBEbBQB
vivi
QVI
vVviIi
vVviIi
+
-
+
-
β?BvBE
B?C
vCE
2.5.1 小信号电路模型
1 数学分析
*1 共射接法
*2 用幂级数在 Q点上对交流量展开
CEBEC
CEBEB
vvfi
vvfi
,
,
2
1
CQC E QB E Q
BQC E QB E Q
ce
QCE
C
be
QBE
C
C E QB E QCEBEC
ce
QCE
B
be
QBE
B
C E QB E QCEBEB
IVVf
IVVf
v
v
i
v
v
i
VVfvvfi
v
v
i
v
v
i
VVfvvfi
yxf
y
k
x
hyxfkyhxf
,
,
,,
,,
,,
2
1
22
11
0,00000
其中高阶项高阶项高阶项?
cecebemce
Q
CE
C
be
Q
BE
C
c
cecebebece
Q
CE
B
be
Q
BE
B
b
cCQC
bBQB
vgvgv
v
i
v
v
i
i
vgvgv
v
i
v
v
i
i
iIi
iIi
*3 未计及宽度调制效应
bemc
be
be
bebeb
ce
Q
CE
C
bc
Q
CE
B
CBCE
vgi
v
r
vgi
g
v
i
g
v
i
iiv
1
00
,因而影响和对即未计及
2 简化小信号电路模型
（ 1）共射
(2) 共射 （ 3）共基
+ +
gmvbe
vbe
b?c
- -
vcer
be
rbe
β?b
b e
c
e
b
c
β?brbe
3 参数计算
ee
e
Q
C
B
E
C
BE
E
Q
BE
B
be
e
Q
BE
E
E
C
Q
BE
C
m
rr
ri
i
i
i
v
i
v
i
g
rv
i
i
i
v
i
g
1
11
1
1
11
2
1
之间为线性关系与与放大系数。为共基，共射交流电流其中
BCEC
iiii,
,
又
T
EQ
T
V
V
E B S
VV
V
V
E B S
BEQBE
E
e
V
I
V
eI
eI
vv
i
r
T
B E Q
B E QBE
T
BE
1
1
bemb
be
b
bem
e
e
be
m
vgi
v
i
gg
r
r
g
g
1
* 考虑 vce( 引入 gce gbc）
A
CQ
C E QA
CQ
C E QAA
C E QV
V
S
C E QA
C E QA
A
V
V
S
Q
A
V
V
S
Q
A
CEV
V
S
CE
Q
CE
C
ce
ce
V
I
VV
I
VVV
V
eI
VV
VV
V
eI
V
eI
V
V
eI
vv
i
r
g
T
B E Q
T
B E Q
T
BE
T
BE
1
1
1
11
1
1
可忽略电阻并联，可忽略。内与在
cebc
ce
ceQCE
C
C
B
QCE
B
bc
CQ
A
ce
gg
r
rv
i
i
i
v
i
g
I
V
r
2
1010~101
1
465
+ +
vbe
b?c
- -
vcer
be β?
b
4 混合 π型电路模型（考虑基区串联电阻 rbb?
vb?e~ vbe rbe=rbb?+rb?e= rbb?+(1+β)re
+ +
vbe
b?c
- -
vcer
b?e β?
b
rcecb?e
cb?crbb? b?b c
e
+ +
vbe
b?c
- -
vcer
b?e
=β?b
rcecb?e
cb?crbb? b?b c
e
Vb?e
+
-
gmvb?e
2.6 晶体三极管电路分析方法
1 图解分析法
1）直流分析 直流电源供电，电容开路，电感短路输入回路
+-
- +-VB
RB
RCB
E
C
+
-
VBE
+
-
VCE
VCC VBE
IB
VCE
IC
Q
Q
VCEQ
VBEQ
IBQ
ICQ
A
B
C
D
IB=IBQ
点）（
点
A
R
V
IV
BVVI
RIVV
B
B
BBE
BBEB
BBBBE
0
)(0
输出回路
+-
- +-VB
RB
RCB
E
C
+
-
VBE
+
-
VCE
VCC VBE
IB
VCE
IC
Q
Q
VCEQ
VBEQ
IBQ
ICQ
A
B
C
D
IB=IBQ
点）（
点
C
R
V
IV
DVVI
RIVV
C
CC
CCE
CCCEC
CCCCCE
0
)(0
2）交流分析
+
--
+
-VB
RB
RCB
E
C
+
-
vBE
+
-
vCE
VCC
vBE
B
Q
VBEQ
IBQ
A
B
v
CCCCCE
BBBBE
m
RiVv
RivVv
tVv
s in
v
vbe
vBE
ωt
ωt
B
c
① 在输入特性曲线上作输出负载线 AB
② 过轴 vCE 上点 VBB+Vm,VBB-Vm作输入负载线 的平行线两条
③ 在输出特性曲线上作输出负载线 CD
④ 对应?B得出 vCE,?C
C
Q
VCEQ
ICQ
C
D
IB=IBQ
C
vCE
vCE
ωt
ωt
3） 小结（观察波形）
*1 当 时放大电路中三极管的均围绕各自的静态值（ Q点）
基本上按正旋规律变化 —— 交直流并存状态。
*2 输入电压微小变化，输出电压得到较大的变化 —— 电压放大作用。电压放大倍数为
*3 —— 倒相作用
tVv m?s in?
CECBBE viiv,,,
CEBCBEi viivv
BE
VE
i
o
v
v
v
v
2 工程近似分析法（简化电路模型）
* 确定三极管工作模式，采用相应的电路模型例 1 试求图所示电路中三极管的各极电压和电流值。已知 β=100
解：等效电路
IC
IEIB
VCC(12V)
RB1
100K
RC
3K
RB2
20K
RE
1K
IC
IEIBRB1
100K R
B2
20K
Rc
3K
VCCV
B
+ +
-
-
KRR RRRVRRR VV
BB
BB
BB
BB
CC
B 7.162
21
21
2
21
B
B
C
E
RE
1K
IC
IEIBRB
Rc
3K
VCCV
B
+ +
-
-
B
C
E
RE
1K
RB
VB
+ +
--
E
B CIB
IE
βIB
VCC
Rc
3K
VD(ON)
+
-
V
RIIRIVV
mAAII
A
RR
VV
I
RIVRIV
II
III
RIVRIV
RIVRIV
EBCCCCCCE
BC
EB
onDB
B
EBonDBBB
BC
BCE
EECECCCC
EEonDBBB
2.7
1011012102.1103102.112
2
2.110121 004
12
1011 001107.16
7.02
1
011
4
3
20
10
36333
6
33
)
)(
)(
由由得由
（
例 2,1) 试求图所示电路中三极管的各极电压和电流值。已知 β=100
2) 若增大 RC到 20KΩ,试求 IB,IC,VCE.
3) 若减小 RB到 10KΩ,试求 IB,IC,VCE
解,1）设三极管导通
IC
IEIBRB 100K
Rc
5.8K
VCC 12VV
B 1.7V
+ +
-
-
B
C
E
A
R
VV
I
B
onBEB
B
10
10100
7.07.1
3
)(
确定三极管工作在放大模式
BSB
C
C E SCC
BS
II
A
V
R
VV
I
2.0
108.5100
3.012
3
VRIVV
mAII
CCCCCE
BC
2.6108.510112
110101 0 0
33
6
RB
VB
+ +
--
E
B CIB
IE
βIB
VCC
Rc
5.8K
VD(ON)
+
-
2）
BSB
C
C E SCCCS
BS
II
A
V
R
VVI
I
85.5
10201 0 0
3.012
3
A
R
VV
I
KR
B
onBEB
B
C
10
1010 0
7.07.1
20
3
)(
确定三极管工作在放大模式
RB
VB
+ +
--
B CIB
VBES
+
-
E
+
-
VCES
VCC
RC
IC
mA
R
VV
I
VVV
C
C E SCC
C
C E SCE
5 8 5.0
3.0
A
R
VV
I
KR
B
onBEB
B
B
100
1010
7.07.1
103
3
)(?
BSB
C
C E SCCCS
BS
II
A
V
R
VVI
I
20
108.51 0 0
3.012
3
确定三极管工作在饱和模式
C
C E SCC
B
onBEB
BSB
C
C E SCC
C
C E SCE
R
VV
R
VV
II
mA
R
VV
I
VVV
)
*
02.2
3.0
（
饱和条件
3 小信号等效电路分析法
1） 当三极管工作在放大模式且叠加在 Q点上的交流电压或交流电流足够小时，利用小信号电路模型对各种电路进行交流分析。
2） 分析步骤
①对电路进行直流分析，求出 Q点上各极直流电压和电流（ VBEQ,VCEQ,IBQ,ICQ,IEQ ）
② 计算微变等效电路的各参数值。
CQ
A
ce
ee
m
ebbebbbbe
EQ
T
e
I
V
r
rr
g
rrrrr
I
V
r
1
1
③ 进行交流分析，求叠加在 Q点上各极交流量。
(vbe,,vce,,?b,?e,?c)
④ 求瞬时值
ceC E QCEcCQC
beB E QBEbBQB
vVviIi
vVviIi
例：试求如图所示电路中三极管的各极交流电压和电流值。已知解,1）直流分析
mAIVVmVtv CQA 11 001 00)(s i n20
+
--
+
-VBB
RB RC
B
E
C
+
-
vBE
+
-
vCE
VCC
v
5K 5.8K
12V
VRIVV
VVV
mA
I
I
mAI
CCCCC E Q
ONBEB E Q
CQ
BQ
CQ
2.6
7.0
01.0
1
)(
2) 求微变等效电路参数
K
I
V
rKrr
S
rr
g
mA
mV
I
V
r
CQ
A
ceeeb
ee
m
EQ
T
e
1 0 063.21
0 3 8 4.0
1
26
1
26
+
b?c
-
vcer
b?e rce
b?b c
+
-
gmvb?evb?ev
RB
RC
3) 交流分析
Ccce
ce
ce
ebmc
Ccce
ebmc
ebbeb
ebB
b
Riv
r
v
vgi
VtKAtRiv
AtmVtSvgi
mVtKAtriv
At
K
mVt
rR
v
i
s i n54.18.5s i n2 6 5
s i n2 6 5s i n9.60 3 8 4.0
s i n9.663.2s i n6.2
s i n6.2
63.25
s i n20
4）瞬时值
VtvVv
AmtiIi
VtvVv
AtiIi
ceC E QCE
cCQC
beB E QBE
bBQB
s i n54.12.6
s i n26.01
s i n109.67.0
s i n6.210
3
2.7 晶体三极管应用原理
*1 三极管工作在放大区具有正向受控作用，
等效受控电流源。
*2 三极管工作在饱和，截止区具有可控开关特性，等效可控开关。
1 电流源
1）理想电流源
+
-
=I0
υ
I0
υ
2）三极管等效受控电流源（在放大区）
① 三极管等效受控电流源不是实际提供电流的源,? 由 VCC提供。
② 三极管作用 控制? （? =? C=β? B）
VCC+-
RC
+
--
υCE
C
B υ
+
-
Q?B
υ
VCES
2 放大器作用：将输入信号进行不失真的放大，使输出信号强度（功率，电压或电流）大于输入信号强度，
且不失真地重现输入信号波形。
1）基本电路
2）原理
① +
-
- -
+
+
VCC
υ? υ
O
VIQ
RC
oOQ
omOQ
ComCCQCC
COCCO
omOQoOQO
i
imi
vV
tVV
tRIRIV
RiVv
tIIiIi
v
tVv
s in
s in
s in
s in
足够小时当设
T
② VCC提供能量，放大器转换能量（直流功率部分转换为输出功率）
CL
COQOQOQOQCOQOQOQCCD
COQOQCC
ComOQOQ
ComOQomOQOOC
ComCOQ
ComCQCOL
C
OQCC
omCQCCOCCD
CC
PP
RIIVIRIVIVP
RIVV
RIIV
tdtRIVtIItdviP
RIRI
tdRtIItdRiP
R
IV
tdtIIVtdiVP
V
2
2
2
0
2
0
22
2
2
0
2
0
2
2
0
2
0
2
1
s i ns i n
2
1
2
1
2
1
s i n
2
1
2
1
s i n
2
1
2
1
加到三极管上的功率上的功率加到提供的功率
3 跨导线性电路
1） 电路放大模式
2）原理
C C W Sk
Ck
CW Sk
Ck
C C W Sk
Ck
CW Sk
Ck
C C W Sk
Ck
CW Sk
Ck
S
C
TBE
V
v
SC
C C W
B E k
CW
B E k
N
k
B E k
I
i
I
i
I
i
I
i
I
i
I
i
I
i
VveIi
vv
v
T
BE
lnln
lnln
ln
0
1
C C W
Ck
CW
Ck
C C W
Ck
CW
Ck
C C W
Sk
CW
Sk
C C W
Sk
CW
Sk
SkSk
C C W Sk
Ck
CW Sk
Ck
C C W Sk
Ck
CW Sk
Ck
C C W Sk
Ck
CW Sk
Ck
ii
ii
S
S
I
I
SI
I
i
I
i
I
i
I
i
I
i
I
i
1
lnln
lnln
各管发射结面积相等时发射结面积因子
3）应用：实现电流量之间线性和非线性运算例 1：平方运算
T4
T3
T1
T2?y
x
VCC
O
y
x
C
CC
CO
yC
xCC
CCCC
i
i
i
ii
ii
ii
iii
iiii
2
3
21
4
3
21
4321
例 2：平方根
T4
y
x
O
T3
T1
T2
VCC
yxo
yxo
oCC
yCxC
CCCC
iii
iii
iii
iiii
iiii
2
43
21
4321
