天线放大器

成都电子机械高等专科学校毕业论文

图2.5 三极管的输入特性

二、输出特性

当IB不变时，输出回路中的电流IC与电压UCE之间的关系曲线称为输出特性，其表达式为

IC＝f（UCE ）︱IB=常数

NPN三极管的输出特性曲线见下图。在输出特性曲线上可以划分为三个区域：截止区、放大区和饱和区。下面分别进行介绍。

图2.6 三极管的输出特性

1.截止区

一般将IB≤0的区域称为截止区，在图2.6中为IB＝0的一条曲线以下的部分，此时IC也近似为零。由于管子的各级电流都基本上等于零，所以三极管处于截止状态，没有放大作用。

其实当IB＝0时，集电极回路的电流并不真正为零，而是有上个较小的穿透电流ICEO。一般硅三极管的穿透电流较小，通常小于１μA，所以在输出特性曲线上无法表示出来。锗三极管的穿透电流较大，约为几十－几百微安。可以认为当发射结反向偏置时，发射区不再向基区注入电子，则三极管处于截止状态。所以，在截止区，三极管的发射结和集电结都处于反向偏置状态。对于NPN三极管来说，此时UBE＜0，UBC＜0。

2.放大区

在放大区内，各条输出特性曲线比较平坦，近似为水平的直线，表示当IB一定时, IC的值基本上不随UCE而变化。而当基极电流有一个微小的变化量△IB时，相应的集电极电流将产生较大的变化量△IC，比△IB放大β倍，即

△IC＝β×△IB

这个表达式体现了三极管的电流放大作用。

在放大区，三极管的发射结正向偏置，集电结反向偏置。对于NPN三极管来说，

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UBE＞0，UBC＜0。

3.饱和区

由上图2.6中靠近纵坐标的附近，各条输出特性曲线的上升部分属于三极管的饱和区，见图中纵坐标附近虚线以左的部分。在这个区域，不同IB值的各条特性曲线几乎重叠在一起，十分密集。也就是说，当UCE较小时，管子的集电极电流IC基本上不随基极电流IB变化，这种现象称为饱和。在饱和区，三极管失去了放大作用，此时不能用放大区中的β来描述IC和IB的关系。

一般认为，当UCE＝UBE，即UCB＝0时，三极管达到临界饱和状态。当UCE＜UBE时称为过饱和。三极管饱和时的压降用UCES表示，一般小功率硅三极管的管压降UCES＜0.4V。

三极管工作在饱和区时，发射结和集电结都处于正向偏置状态。对于NPN三极管来说，UBE＞0，UBC＞0。

以上介绍了三极管的输入特性和输出特性。管子的特性曲线和参数是根据需要选用三极管的主要依据。各种型号三极管的特性曲线可从半导体器件手册查得。如欲测试某个管子的特性曲线，除了逐点测试以外，还可以利用专用的晶体管特性图示仪，它能够在荧光屏上完整地显示三极管的特性曲线族。

2.1.3 三极管的主要参数

（1）电流放大系数

从前面分析可知，从发射区发射到基区的电子（Ie）只有少部分（IBN）在基区复合，大部分到集电区。当一个三极管制造出来时，其内部的电流分配关系已被确定。这个比值称为共射极直流电流放大系数X，其表达式为

β=ICN/IBN

可化解为IC≈βIB

把集电极电流的变化量与基极电流的变化量之比为三极管的共射极角流电流放大系数βˉ,其表达式为

βˉ=△IC/△IB

其中β=βˉ

在选择三极管时，β 的值一般选20～100,而高频管的值只要大于10即可。 （2）反向饱和电流ICBO

ICBO是指发射极开路，集电结在反向电压作用下，形成的反向饱和电流。常温下，小功率硅管的ICBO﹤1微安，锗管的ICBO在10微安左右。ICBO的大小反映了三极管的热稳定性，ICBO越小，说明稳定性越好。因此在温度变化范围大的工作环境中，尽可能选硅管。

（3）穿透电流ICEO ICEO是指基极开路，集电极—发射极间加上一定数值的正向电压时，流过集电极和发射极之间的电流。它与ICBO的关系为

ICEO =（ 1 + β）ICBO

ICEO也受温度影响很大，温度升高，ICBO增大，ICEO增大。穿透电流ICEO大小是衡量三极管质量的重要参数，硅管ICEO的比锗管小。

（4）集电极最大允许电流ICM

当集电极电流太大时，三极管的电流放大系数β值下降。我们把ic增大到正常值下降到正常值的2/3时所对应的集电极电流，称为集电极最大允许电流ICM。在实际使用中，流过集电极的电流ic

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（5） 集电极—发射极的击穿电压U（BR）CEO

U（BR）CEO是当基极开路时，集电极和发射极之间的反向击穿电压。当温度上升时，击穿电压U（BR）CEO要下降，所以必须满足UCE< U（BR）CEO。

2.2基本共发射极放大电路

2.2.1基本共发射极放大电路的组成及个元件的作用

1.电路的组成如下图所示。

图2.7 基本共(发)射(极)放大电路

Rb：基极偏置电阻，为三极管基极提供合适的正向偏流。

Rc：集电极电阻，将集电极电流转换成集电极电压，并影响放大器的电压放大倍数。 Ucc：直流电源，向RL提供电能并给V提供适当的偏置。

C1 ，C2：耦合电容，有效的构成交流信号的通路，并避免信号源与放大器之间直流电位的相互影响。

V：三极管，根据输入信号的变化规律，控制直流电源所给出的电流，使在RL上获得较大的电压或功率。

2. 直流通路和交流通路 1)直流通路

所谓直流通路，是指当输入信号Ui=0时，在直流电源Ucc的作用下，直流电流所流过的路径。在画直流通路时，电路中的电容开路，电感短路，如下图2.8（a）所示。

2)交流通路

所谓交流通路.，是指在信号Ui的作用下，只有交流电流所流过的路径。画交流通路时，放大电路中的耦合电容短路；由于直流电源Ucc的内阻很小，对交流变化量几乎不起作用，故看成短路。如下图2.8（b）所示.

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(a) 直流通路

图2.8 (b) 交流通路

2.2.2 基本共发射极放大电路的工作原理

假设电路中的参数及三极管的特性能够保证三极管工作在放大区。此时，如果在放大电路的输入端加上一个微小的输入电压变化量ΔuI，则三极管基极与发射极之间的电压也将发生变，产生ΔuBE。因三极管的发射结处于正向偏置状态，故当发射结电压发生变化时，将引起基极电流产生相应的变化，得到ΔiB。由于三极管工作在放大区，具有电流放大作用，因此，基极电流的变化将引起集电极电流发生更大的变化，即Δic等于Δib的β倍。这个集电极电流的变化量流过集电极负载Rc,使集电极电压也发生相应的变化。由图2.9可见，当ic增大时，Rc上的电压降也增大，于是Uce将降低，因为Rc上的电压与Uce之和等于Vcc，而这个集电极直流电源恒定不变的。所以Uce的变化量ΔUce与Δic在Rc上产生的电压变化量在数值上是相等而极性相反，即ΔUce＝-RcΔic，在本电路中，集电极电压等于输出电压uo，故Δuo= -ΔUce。

综上可知，当输入电压有一个变化量Δui时，在电路中将依次产生以下各个电压或电流的变化量：ΔuBE，ΔiB，ΔUce，ΔiC和Δuo。当电路参数满足一定条件时，可能使输出电压的变化量Δuo比输入电压变化量Δui大得多，也就是说，当uo在放大电路的输入端加上一个微小的变化量Δui时，在输出端将得到一个放大了的变化

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