文章目录
- 摘要
- 1 基础
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- 1.1 PN结
- 1.2 三极管
- 2 三极管模拟电路知识
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- 2.1 I-V特性曲线
- 2.2 解释极限参数
- 2.3 基本共射极放大电路
- 2.4 小信号模型
- 2.5 用小信号模型分析基本共射极放大电路
- 3 三极管实际模拟电路应用图
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- 3.1 共射极放大电路
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- 3.1.1 基本共射极放大电路
- 3.1.2 基极压射极偏置电路
- 3.2 共集电极放大电路(射极输出器)
- 3.3 共基极放大电路
- 3.4 各类电路总结
- 3.5 多级放大电路
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- 3.5.1 共射-共基放大电路：
- 3.5.2 共集-共集放大电路
- 3.5.3 共源-共基放大电路
- 4 最后
摘要
开关时三极管的区别和用法。根据模拟电路的需要，介绍了三极管I-V特征曲线，2N以551三极管为例，解释了数据手册中各参数的含义。进一步说明了三极管静态工作点、共射、共集、共基放大电路的特点proteus模拟介绍了三极管的H参数和各放大电路的小信号模型。最后简要介绍了三极管多级放大电路。
2022年5月12日
1 基础
1.1 PN结
首先，半导体器件的基础是PN结，将三价元素和五价元素混合在硅中，使其有空穴，载流子为正电荷，称为P区。另一边带电子，载流子为负电荷，称为N区。 
由于相互吸引，P区与N区相邻，P部分正电荷跑到N区，中和N区的电子，导致P区留下负离子。 N区一部分负电荷扩散到P区，中和P区的正电荷，导致N区剩下了不能移动的正离子。这一部分之间载流子都被中和掉了，电阻率很高，叫做耗尽区，或者PN结。 当对PN当P区电压高于N区时，从P到N，P区正电荷向N区移动，N区负电荷向P区移动，使原本失去载流子的耗尽区负流子得到补充，PN结变窄，阻止很小，PN结处于导通状态。 当P区电压低于N区电压时，电场由N指向P，PN结内部，P区正电荷向P外侧移动，N区负电荷向N区外移动，最终使中间PN结变宽，阻值大，PN结处于无导电状态。
1.2 三极管
我们常说的三极管是双极结型三极管（Bipolar Junction Transistor，BJT），三极管的场效应（FET）金属氧化物半导体三极管也是常见的三极管（MOSFET）。 NPN三极管和PNP三极管的本质区别是基极N区或P区的区别。 物理结构如下： 其中的P和N即上述PNP区和N区结中。C接地时，B控制引脚，NPN型三极管控制脚为高电平时，三极管导通。PNP当三极管控制脚为负电压时，三极管导通。 三极管常用于数字电路中的电子开关，这就是实际三极管电子开关电路如下： 在proteus内部，可选2N5401和2N5551小功率硅三极管用作互补管。 从每个引脚流过的电流分别为IC、IE、IB，且IE=IB IC。 BJT它是电流控制元件，具有放大电流的功能。 当共射极连接时，有
2 三极管模拟电路知识
2.1 I-V特性曲线
三极管I-V特征曲线包括输入特征曲线和输出特征曲线。 输入特性曲线为： 对于输入端B，有以下特点： 输出特性曲线为： 输出端具有以下特点： 共基极连接时， 此时，B端电压为参考电压，输入端E电压低于B，输出端C电压高于B。 对于输入端E，具有以下特点：
输出端具有以下特点：
当三极管在不同的状态下工作时，它们各不相同PN结的状态如下：
2.2 解释极限参数
如图，在BJT数据手册中有以下极限参数： 解释如下
BJT正常工作条件的主要要求：
2.3 基本共射极放大电路
如上图所示，大写代表直流，小写代表交流信号。vs输入小信号，vce输出信号。 求静态工作点： 当VS变化时，如正弦交流信号，按以下原则分析电路中的通路： 则基本共射极放大电路的交流通路如下： 当输入信号vs变化时，三极管电流ib会变化，导致ic、vce变化，三极管在特性曲线上的点相对于静态工作点Q发生移动。
上面是解析法求静态工作点，还可以使用图解法求静态工作点。
当加上交流输入信号vs后，交流动态工作点如下图： 由图可见，共射极放大电路输出相位相反。
2.4 小信号模型
BJT是一个非线性器件，高频特性和低频特性存在很大差异。 对于电路网络，一般只关心输入端口和输出端口，即二端口网络，模型如下： 可以通过vi、vo、i1、i2来研究该网络特性。 将BJT看作一个黑盒，三个引脚组成二端口网络。经过人们研究，最终找到了H参数来描述BJT共射极电路小信号模型，如下：
则有函数关系：
一般的BJT在共射极连接时，其H参数大小范围大致如下，可以忽略部分参数对小信号模型进行简化： 我们只需要β一个参数即可。式中rbb’是输入三极管B端的电阻。 如下：
并且我们前面说到，当C极负载电流过大时，其放大系数会降得很低，在数据手册中可以看到下图： 我们一般信号不高于50MHZ，可以忽略该影响。
2.5 用小信号模型分析基本共射极放大电路
如下题：
3 三极管实际模拟电路应用图
3.1 共射极放大电路
3.1.1 基本共射极放大电路
如下图所示电路： 图中红色圆点近似为静态工作点. 因此，可以选择增大VCEQ，即降低电阻R8，如下：
3.1.2 基极分压式射极偏置电路
在实际应用中，由于温度升高、电源噪声会带来BJT静态工作点移动的问题，而基本共射极放大电路不能解决。下面的电路可以有效解决该问题。
在交流信号下，小信号等效模型为：
仿真电路图如下： 此电路电压增益约为5倍，输入电阻600R，输出电阻30R。但若不加旁路电容C5，或C5电容太小，则电压增益会迅速下降。 可见，用单个BJT做的放大电路增益一般有限，几十上百左右。而放大器做放大电路，增益轻轻松松可达上百。但是BJT是基础，掌握BJT放大电路是电子工程师的基本技能。
3.2 共集电极放大电路（射极输出器）
电路如下： 其小信号模型如下：
3.3 共基极放大电路
其小信号模型为： 电压增益为：
此时频率为500HZ，随着频率的提高，其放大倍数会提高。当10KHZ时，如下： 可见增益已经从4变成了25。
3.4 各类型电路总结
3.5 多级放大电路
3.5.1 共射-共基放大电路：
电路图如下：
3.5.2 共集-共集放大电路
3.5.3 共源-共基放大电路