三极管工作状态及其电流比例

1.熟悉二极管、三极管的基本特性

（1）晶体二极管（简称二极管）就是由一个PN结构成，由P区接出的引线为二极管的正极，由N区接出的引线为二极管的负极。二极管的文字符号为VD，图形符号如图1-2所示。带箭头的一端为二极管的正极，带竖线的一端为二极管的负极。

图1-2 二极管的图形符号

图1-3 硅与锗二极管的伏安特性曲线

（2）二极管具有单向导电特性，只允许电流从正极流向负极，而不允许电流从负极流向正极。二极管的伏安特性是在外加电压的作用下，二极管电流变化规律的曲线，图1-3画出了较为典型的硅与锗二极管的伏安特性曲线。由图1-3可见，它有正向特性和反向特性两部分。

（3）晶体三极管^[2]是由2个PN结构成，这两个PN结分别称为发射结和集电结。三极管分为NPN型与PNP型两大类，无论NPN型或PNP型三极管，都有三个区域，有三个电极。三个区域分别叫做集电区、基区、发射区；每个区域分别引出一根导线作为电极，它们分别叫做集电极c、基极b、发射极e。

（4）三极管的电流放大系数也称放大倍数，是反映三极管放大能力强弱的参数。它是指三极管集电极电流的变化量与基极电流的变化量之比，一般用h_FE或β表示。

（5）三极管具有放大作用的外部条件是：发射结加正向偏置电压，集电结加反向偏置电压。

（6）三极管的输出特性曲线簇如图1-4所示。在应用中，常把输出特性曲线簇分为3个工作区，即截止区、饱和区和放大区。它们分别对应于三极管的3种工作状态。当三极管用来放大信号时，三极管工作在放大状态；当三极管用于开关电路中时，三极管的一个工作状态就是截止状态，另一个工作状态是饱和状态。

图1-4 三极管的输出特性曲线簇

2.熟悉共发射极基本放大电路的组成，掌握放大电路的工作原理及两种工作状态

（1）共发射极基本放大电路如图1-5所示，图1-5中V（晶体三极管）是整个放大电路的核心元件的，其作用是电流放大；+V_CC是整个放大电路正常工作的直流电源，它通过电阻器R_b向发射结提供正偏电压，通过电阻器R_c向集电结提供反偏电压；R_b称为基极偏置电阻，由它决定基极直流电流I_b（I_b通常称为偏置电流），R_b必须取适当的值，从而保证晶体管处于正常工作状态；集电极负载电阻R_c，它的作用是将集电极电流的变化转换成集电极电压的变化；耦合电容C₁和C₂起隔直流、耦合交流的作用，在低频放大电路中，C₁、C₂通常采用电解电容。值得注意的是，电解电容是有极性的，其正极应接直流高电位。

图1-5 共发射极基本放大电路

（2）晶体三极管放大电路的基本原理是用基极电流的微小变化控制集电极电流发生较大的变化，将交流信号叠加在直流信号之上，由于交流信号的变化，引起直流信号的变化；再通过负载电阻，将直流信号的变化转化为交流信号的变化。因此，三极管放大电路是一种能量转换器，它不可能创造能量。其中的三极管就是起这种转换作用，由于输入信号电压使基极电流发生微小的变化，从而引起集电极电流发生较大的变化，通过输出电容，在负载电阻得到比输入信号大得多的输出电压，这就相当于放大了基极电流和输入信号电压。

（3）放大电路通常具有静态和动态两种工作状态。静态是指输入信号为零时，直流电源给三极管的各个电极提供一个合适的直流工作电压，使三极管工作在放大区；也就是说三极管放大的外部条件是发射结正偏，集电结反偏；动态是指在放大电路的输入端加上输入信号后，主要分析放大电路对信号的放大能力。

3.熟悉振荡电路组成，掌握几种常见的正弦波振荡电路

（1）振荡电路与放大电路不同，振荡电路是一种在没有外加交流输入信号的情况下，把直流电源提供的电能转变成交流电能输出的电子电路。一般振荡电路由放大、正反馈、选频与稳幅电路四部分组成，如图1-6所示。(www.xing528.com)

图1-6 正弦波振荡电路组成框图

（2）几种常见的正弦波振荡电路的特点及振荡频率见表1-1。

表1-1 几种常见的正弦波振荡电路的特点及振荡频率

4.熟悉滤波器的作用和种类，掌握几种常见的滤波器电压传输特性

（1）滤波器是一种对选频特性要求较高的选频网络，其原理是利用电路的幅频特性，其通带的范围设为有用信号的范围，而把其他频谱成分过滤掉。根椐电路的幅频特性可分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器4种；根椐滤波器的作用一般分为信号滤波器和电源滤波器两种；根椐滤波器的结构不同，常用的滤波器一般分为陶瓷滤波器和声表面波滤波器两种。

（2）信号滤波器是用来从输入信号中过滤出有用信号滤除无用信号和噪声干扰。而电源滤波器则是用来稳定电源的输出电压，基本可以理解为阻碍交流，导通直流。如果是交流电源，则通带是某一单一频率。两者区别：信号滤波器用来过滤信号，其通带是一定的频率范围，而电源滤波器则是用来滤除交流成分，使直流通过，从而保持输出电压稳定。

（3）陶瓷滤波器是用钛酸铅、锆酸铅等材料制成的。陶瓷滤波器按幅频特性也分带阻滤波器（又称陷波器）、带通滤波器（又称滤波器）两类，主要用于选频网络、中频调谐、鉴频和滤波等电路中，达到分隔不同频率电流的目的。

（4）声表面波滤波器简称SAWF（SAW），它是在压电晶体基片上经蒸发形成两对金属叉指电极（换能器）而成。当外加信号的频率等于声表面波滤波器的固有设计频率时，产生的声波最强，传输的效率最高。因此，它广泛用于各种通信及视听设备的射频和中频滤波电路中，如彩电的高频调谐器与中放电路之间，作中频选频滤波之用。

5.了解稳压二极管的稳压特性，熟悉串联型稳压电路、集成稳压器和开关型集成稳压器

（1）稳压二极管是一种用于稳压、工作于反向击穿状态的特殊二极管，它的伏安特性曲线，如图1-7所示。从特性曲线上可以看出，其正向特性与普通半导体二极管没有什么差异，但反向特性却有很大的差异。普通二极管在反向电压的作用下，当电压增加到一定数值时，其反向电流会迅猛上升，使二极管击穿，以致发热烧毁。产生这种现象的原因是普通二极管最大耗散功率不够，无法在击穿区工作。

图1-7 稳压二极管的伏安特性曲线

（2）串联型稳压电路的调整器件是晶体三极管，其电路形式多为带有放大环节的串联稳压电路，如图1-8a所示。它主要由四大部分组成：取样电路、基准电路、比较放大电路和调整电路。图1-8b为其组成框图。其中取样电路用于取出一部分输出电压的变化量；基准电压一般由稳压管提供，给比较放大器提供一个稳定的标准电压值，作为调整、比较输出电压变化与否的标准；比较放大器将取样来的输出电压与基准电压进行比较，得出变化量（控制信号）加以放大；调整管再根据比较放大器输出的信号，对输出电压进行调整，使输出电压得到稳定。

图1-8 串联稳压电路

a）带有放大环节的串联稳压电路 b）带有放大环节的串联稳压电路框图

（3）三端集成稳压器是把功率调整管、误差放大器、取样电路等元器件均做在一个硅片中的集成芯片，它只引出电压输入端、稳定电压输出端和公共接地端三个电极。因为这种集成稳压器一共只有三个端子，所以称其为三端集成稳压器。三端集成稳压器常用有三端固定输出正稳压器、三端固定输出负稳压器、三端可调输出正稳压器、三端可调输出负稳压器。

（4）从开关电源的发展过程看，已从单纯的分立元件发展为由控制集成电路与场效应开关管为主要元件组成的开关电源，再发展到引脚极少的单片集成电路构成的开关电源。近年来控制型集成电路日趋成熟，控制功能更趋完善，且电路简单，应用也越来越广。彩色电视机和数字电视机顶盒采用的专用电源控制集成电路主要有KA5VT1265RF、FSCQ1265、STR-W6756、TDA16846、STR-F6456/F6656、VIPer12A/22A、TNY267/275、FSDL0165、DH321与DM0265、TOP系列、TEA1523系列、××0380R等。