三极管

• 双极性结型晶体管（bipolar junction transistor, BJT）俗称三级管

1. 双极晶体管（三级管）的等效模型

1.1 双极晶体管（三级管）的直流模型

以NPN三极管为例

Fig.1 NPN管直流等效模型

1.2 双极晶体管（三级管）的共射h参数等效模型

• NPN和PNP有相同的模型，适用低频小信号
  

  
  
  Fig.2 动态小信号参数等效模型
  

• 三极管的微变等效电路

  1. 输入端

     $$r_{be}=\frac{\Delta u_{BE}}{\Delta i_{B}}=\frac{u_{be}}{i_{b}}$$
     对于小功率管$r_{be}=200(\Omega)+(1+\beta)\frac{26(mV)}{I_{E}(mA)}$
     $r_{be}$的量级从几百欧到几千欧

  2. 输出端

     $$i_{c}=\beta i_{b}$$
     输出端相当于一个受$i_{b}$控制的电流源

2. 基本放大电路动态参数分析

2.1 共射放大电路

Fig.3 共射放大电路

1. 电压放大倍数$\dot{A_{u}}$

$$\dot{A_{u}}=\frac{\dot{U_{o}}}{\dot{U_{i}}}=-\frac{\beta R_{e}}{R_{b}+r_{be}}\qquad(1)$$

2. 输入电阻$R_{i}$

$$R_{i}=\frac{U_{i}}{I_{i}}=R_{b}+r_{be}\qquad\quad(2)$$

3. 输出电阻R_{o}

$$R_{o}=R_{e}\qquad\qquad\qquad\qquad(3)$$

2.2 共集放大电路

Fig.4 共集放大电路

1. 电压放大倍数$\dot{A_{u}}$

$$\dot{A_{u}}=\frac{(1+\beta)R_{e}}{R_{b}+r_{be}+(1+\beta)R_{e}}\qquad(4)$$

• 输入输出信号同向，放大倍数$\dot{A_{u}}\leq 1$

2. 输入电阻$R_{i}$

$$R_{i}=R_{b}+r_{be}+(1+\beta)R_{e}\qquad(5)$$

3. 输出电阻R_{o}

$$R_{o}=R_{e}//\frac{R_{b}+r_{be}}{1+\beta} \quad\qquad\qquad(6)$$

• ①因为共集放大电路输入电阻大，因而从信号源索取的电流小，所以常用于多级放大电路的输入级；
  ②因为共集放大电路输出电阻小，带负载能力强，所以常用于多级放大电路的输出级；
  ③可用它连接两电路，减小电路间直接相连所带来的影响，作为中间级，起缓冲作用。

2.3 共基放大电路

Fig.5 共基放大电路

1. 电压放大倍数$\dot{A_{u}}$

$$\dot{A_{u}}=\frac{\beta R_{c}}{r_{be}+(1+\beta)R_{e}}\qquad(7)$$

2. 输入电阻$R_{i}$

$$R_{i}=R_{e}+\frac{r_{be}}{1+\beta}\qquad\quad(8)$$

3. 输出电阻R_{o}

$$R_{o}=R_{c}\qquad\qquad\qquad(9)$$

• 总结
  

  
  
  Fig.6三种基本放大电路比较
  

  1. 共射电路既能放大电流又能放大电压，输入电阻在三种电路中居中，输出电阻较大，频带较窄。常作为低频电压放大电路的单元电路。

  2. 共集电路只能放大电流不能放大电压，是三种接法中输入电阻最大、输出电阻最小的电路，并具有电压跟随的特点。常用于电压放大电路的输入级和输出级，在功率放大电路中也常采用射极输出的形式。

  3. 共基电路只能放大电压不能放大电流，输入电阻小，电压放大倍数、输出电阻与共射电路相当，频率特性是三种接法中最好的电路。常用于宽频带放大电路。