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面结型晶体管

仪器设备

面结型晶体管是一类晶体管。面结型晶体管 N 类 / P 类 电晶体

1
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
2
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。
4
(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 ]
5
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
6
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
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