3 半导体三极管及放大电路基础3.1 半導体三极管（BJT） 3.2 共射极放大电路 3.3 图解分析法3.4 小信号模型分析法3.5 放大电路的工作点稳定问题3.6 共集电极电路和共基极电路3.7 放大电路的频率响应3.1 半导体三极管（BJT）3.1.1 BJT的结构简介3.1.2 BJT的电流分配与放大原理3.1.3 BJT的特性曲线3.1.4 BJT的主要参数 半导体三极管的结构示意图如下图所示它有两种类型:NPN型和PNP型。两种类型的三极管3.1.1 BJT的结构简介集电极用C或c表示（Collector）。 发射极用E或e表示（Emitter）；集电区 发射区基区发射结(Je) 集电结(Jc) 基极，用B或b表示（Base）三極管符号管芯结构剖面图 结构特点：? 发射区的掺杂浓度最高；? 集电区掺杂浓度低于发射区且面积大；? 基区很薄，一般在几个微米至几十個微米且掺杂浓度最低。3.1.2 BJT的电流分配与放大原理 三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下通过载流子传输体现出来的。 外部条件：发射结正偏集电结反偏。1. 内部载流子的传输过程发射区：发射载流子集电区：收集载流子基区：传送和控制载流子 （以NPN为例） 载流子嘚传输过程3.1.2 BJT的电流分配与放大原理 以上看出三极管内有两种载流子(自由电子和空穴)参与导电，故称为双极型三极管或BJT (Bipolar Junction Transistor)。 ? 为电流放大系數它只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关一般 ? = 0.9?0.99载流子的传输过程2. 电流分配关系根据传输过程可知IE=IB+ IC IC= InC+ ICBOIB= IB’ - ICBO通常 IC BJT的电流分配與放大原理 综上所述，三极管的放大作用主要是依靠它的发射极电流能够通过基区传输，然后到达集电极而实现的实现这一传输过程嘚两个条件是：（1）内部条件：发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，且基区很薄集电极面积大，易于收集电子（2）外部条件：发射結正向偏置，集电结反向偏置+iCvCEciBvCE = 0VvCE = 0VvCE ? BJT的特性曲线1. 输入特性曲线(3) 输入特性曲线的三个部分①死区 ②非线性区③线性区 饱和区：iC明显受vCE控制的区域，该区域内一般vCE＜0.7V(硅管)。此时发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很小截止区：iC接近零的区域，相当iB=0的曲线的下方此时， vBE小于死區电压集电结反偏。放大区：iC平行于vCE轴的区域曲线基本平行等距。此时发射结正偏，集电结反偏输出特性比较平坦的部分随着vCE随著的增加略向上倾斜。——基区宽度调制效应3.1.3 BJT的特性曲线2. 输出特性曲线iC=f(vCE)? iB=const输出特性曲线的三个区域: (1)共发射极直流电流放大系数 =（IC－ICEO）/IB≈IC / IB ?

三极管8050是非常常见的NPN型晶体三极管在各种放大电路中经常看到它，应用范围很广主要用于高频放大。也可用作开关电路

三极管8050是一种控制元件，主要用来控制电流嘚大小有三个极，分别叫做集电极C、基极B、发射极E以共发射极接法为例（信号从基极输入，从集电极输出发射极接地），利用8050三极管工作理当基极电压UB有一个微小的变化时，基极电流Ib也会随之有一小的变化受基极电流Ib的控制，集电极电流Ic会有一个很大的变化基極电流Ib越大，集电极电流Ic也越大反之，基极电流越小集电极电流也越小，即基极电流控制集电极电流的变化

但是集电极电流的变化仳基极电流的变化大得多，这就是三极管的放大作用Ic的变化量与Ib变化量之比叫做三极管的放大倍数β（β=ΔIc/ΔIb，Δ表示变化量。），三极管的放大倍数β一般在几十到几百倍三极管在放大信号时，首先要进入导通状态即要先建立合适的静态工作点，也叫建立偏置否则會放大失真。

在三极管8050的集电极与电源之间接一个电阻可将电流放大转换成电压放大：当基极电压Ub升高时，Ib变大Ic也变大，Ic在集电极电阻Rc的压降也越大所以三极管集电极电压Uc会降低，且Ub越高Uc就越低，ΔUc=ΔUb对三极管放大作用的理解，切记一点：能量不会无缘无故的产苼所以，三极管一定不会产生能量但三极管厉害的地方在于：它可以通过小电流控制大电流。

8050三级管开关电路图（一）

1、用NPN三极管做開关电路控制led的电路图：

2、一般控制LED考虑到电压输入增高时电量充沛，令LED发光输入电压低时节省电量。10K取样电位器可以任意调节需要控制的电压所有电阻按电源电压高低作相应改变使电路正常工作。

3、留有输出端供反向控制（输入高时、输出低）使用。

8050三级管开关電路图（二）

8050三级管开关电路图（三）

当单片机检测到有按键被按下后立即执行一个10毫秒的延时程序然后再在检测该引脚是否仍然为闭匼状态？如果仍然为闭合说明确认该键被按下立即执行相应的处理程序否则可能是干扰，丢弃这次检测结果

接下来我们再安装一个四位的拨码开关，就是图中红色的开关它相当于四个装在一起的拨动开关，当开关拨到“ON”一侧时对应的那路就会接通，反之断开它茬单片机中一般用于设置初始参数，而且不经常改变的场合这里因为单片机引脚资源不够，所以我们只使用了拨码开关的第2、3、4位第1位闲置。三个开关可以逻辑组合出8种状态所以我们能够方便灵活地预置多达7种的倒计时时间。

最后我们来安装两个继电器和相关电路囿了继电器我们的实验板不再仅仅是做做实验而已，可以用于控制一些负载比如说：充电器，洗衣机电风扇等，使我们的实验板的实鼡功能大大增强这也是电子制作实验室网站的单片机实验板和其他公司的产品不同的地方。

这里继电器由相应的S8050三极管来驱动开机时，单片机初始化后的P2.3/P2.4为高电平＋5伏电源通过电阻使三极管导通，所以开机后继电器始终处于吸合状态如果我们在程序中给单片机一条：CLR P2.3或者CLR P2.4的指令的话，相应三极管的基极就会被拉低到零伏左右使相应的三极管截至，继电器就会断电释放每个继电器都有一个常开转瑺闭的接点，便于在其他电路中使用继电器线圈两端反相并联的二极管是起到吸收反向电动势的功能，保护相应的驱动三极管这种继電器驱动方式硬件结构比较简单。

8050三级管开关电路图（四）

这里介绍一个根据8050与8550制作而成三极管小功放电路图改变而成的三管音频放大器。

电路如图所示输入极（9014）的基极工作电压等于两输出极三极管三极管的中点电压，一三极管般为电源电压的一半这个电压的稳定甴输出三极管三极管的基极的两个二极管二极管控制。3.3 欧姆电三极管二极管阻串联在输出三极管三极管的发射极上以稳定偏流。以减小環境温度、不同器件（如二极管二极管、输三极管二极管出三极管）参数区别对电路的影响当偏流增加时，输出三极管发射极与基极间電压会减小以减小偏流。此电路输入阻抗为 500 欧姆在使用 8 欧姆扬声器扬声器时，电压增益为 5附图如下。

电路在不失真输出 50mW 的功率时揚声器上有约 2V 左右的电压摆动。增加电源电扬声器压可提高输出功率但此时应注意输出晶体管散热问题。在 9V 电源电压时电路耗电约 30mA。淛作时要注意两个输出功率管放大倍数应接近其它器件参数可以参考图示选择。

8050三级管开关电路图（五）

由开关三极管VT玩具电动机M，控制开关S基极限流电阻器R和电源GB组成。VT采用NPN型小功率硅管8050其集电极最大允许电流ICM可达1.5A，以满足电动机起动电流的要求M选用工作电压為3V的小型直流电动机，对应电源GB亦为3V

VT基极限流电阻器R如何确定呢？根据三极管的电流分配作用在基极输入一个较弱的电流IB，就可以控淛集电极电流IC有较强的变化假设VT电流放大系数hfe≈250，电动机起动时的集电极电流IC＝1.5A经过计算，为使三极管饱和导通所需的基极电流IB≥（1500mA／250）×2＝12mA在图1电路中，电动机空载时运转电流约为500mA此时电源（用两节5号电池供电）电压降至2.4V，VT基极-发射极之间电压VBE≈0.9V根据欧姆定律，VT基极限流电阻器的电阻值R＝（2.4－0.9）V／12mA≈0.13kΩ。考虑到VT在IC较大时hfe要减小，电阻值R还要小一些实取100Ω。为使电动机更可靠地启动，R甚至可减少到51Ω。在调试电路时，接通控制开关S，电动机应能自行启动测量VT集电极—发射极之间电压VCE≤0.35V，说明三极管已饱和导通三极管开关电蕗工作正常，否则会使VT过热而损坏

8050三级管开关电路图（六）

三极管开关电路在自动停车的?磁力自动控制电路中的应用：

见图3。开启电源开关S玩具车启动，行驶到接进磁铁时安装在VT基极与发射极之间的干簧管SQ闭合，将基极偏置电流短路VT截止，电动机停止转动保护叻电动机及避免大电流放电。

8050三级管开关电路图（七）

三极管开关电路在光电自动控制电路中的应用

见图4VT1和VT2接成类似复合管电路形式，VT1嘚发射极电流也是VT2的基极电流R2既是VT1的负载电阻器又是VT2的基极限流电阻器。因此当VT1基极输入微弱的电流（0.1mA），可以控制末级VT2较强电流——驱动电动机运转电流（500mA）的变化VT1选用小功率NPN型硅管9013，hfe≈200同前计算方法，维持两管同时饱和导通时VT1基极偏置电阻器R1约为3.3kΩ，减去光敏电阻器RG亮阻2kΩ，限流电阻器R1实取1kΩ。光敏传感器也可以采用光敏二极管，使用时要注意极性，光敏二极管的负极接供电电源正极。光敏二极管对控制光线有方向性选择，且灵敏度较高，也不会产生强光照射后的疲劳现象。