模电课后答案--
第二章晶体三极管及其放大电路基础
1、简述三极管制作的结构特点？
答：基区：很薄且杂质浓度很低；发射区：杂质浓度很高；集电区：面积很大，但杂质浓度远远小于发射区的杂质浓度
2、简述三极管的放大原理。
答： 1、三极管有三个级：发射极E、集电极C、基极B
有三个区：发射区、集电区、基区
有两个结：发射结、集电结
2、三极管用于放大时，首先保证发射结正偏、集电结反偏。
3、分析以NPN型硅三极管为例：
( 1)、BJT内部的载流子传输过程：
因为发射结正偏，所以发射区向基区注入电子，形成了扩散电流IEN 。同
时从基区向发射区也有空穴的扩散运动，形成的电流为IEP。但其数量小，
可忽略。所以发射极电流I E ≈ IEN 。
发射区的电子注入基区后，变成了少数载流子。少部分遇到空穴后复合掉，形成IBN。所以基极电流I B ≈ IBN 。大部分到达了集电区的边缘。
因为集电结反偏，收集扩散到集电区边缘的电子（漂移运动），形成电流ICN 。另外，集电结区的少子形成漂移电流ICBO（很小），所以IC
≈ICN
（2）、BJT的放大：
集电极电流受基极电流的控制（假设电源能够提供给集电极足够大的电流的话）：基极电流很小的变化，会引起集电极电流很大的变化，且变化
满足一定的比例关系：IC= βIB 即电流变化被放大了倍， (β叫做三极管的
放大倍数,一般远大于1）。如果我们将一个变化的小信号加到基极跟发射极
之间，这就会引起基极电流Ib的变化，Ib的变化被放大后，导致了IC很大
的变化。如果集电极电流IC是流过一个电阻RC的，那么根据电压计算公式
U=R*I 可以算得，这电阻上电压就会发生很大的变化。我们将这个电阻上的
电压取出来，就得到了放大后的电压信号了。
3、如何理解三极管是电流控制的有源器件？
答：这要从三极管的电流放大和开关特性说起!
半导体三极管的结构是在硅片的基区上形成相邻的集电结和发射结!这两个结的电流导通必需通过基区!这有点像两根水管中间要通过一层滤网或是闸门!基区的网栅密度或闸门开闭控制着集,射极间的电流强度!
三极管的基区空穴密度取决于所加电位!而空穴密度又决定着该结的厚度!这个厚度又决定了其导电强度!这就决定了集,射间的电流强度!
三极管的三个极电压是基极很低!集电极很高!发射极是公共端!
我们在基极和发射极间控制一个小电位的变化或通断!就能间接地控制集电极和发射极间的大电流(高电位)变化或是通断!这就是三极管是电流控制的有源器件的原理
4、
5、
6、画出题图2-3中所示的各电路的直流通路、交流通路。设图中各电容的容抗可忽略。
R b2
R b1R c
R L
v o
v i
R b2
R c
R L
v o
v i
R b1R e
R c1
R L
v o v i
(a)(b)(c)
R e
7．在题图2-3（a ）中，设R b1=50k ?，R b2=10k ?，R c =3k ?，R e =1k ?，R L =8?，C 1=C 2=C e =10μF ，
β=50，V cc =12V,用估算法求该电路的静态工作点（I BQ 、I CQ 、V CEQ ）。三极管为硅管（V BE =0.7V ）。 在题图2-3（b ）中，设R b1=150k ?，R b2=150k ?，R c =3k ?，R e =1k ?，R L =8?，C 1=C 2=10μF ，β=50，V cc =10V,用估算法求该电路的静态工作点（I BQ 、I CQ 、V CEQ ）。三极管为锗管（V BE =0.2V ）。
解：（a ）212b B CC b b R V V R R =
+ = 2V ； B BE B
CQ EQ e e
V V V I I R R -≈=≈
= 1.3mA ；
CQ
BQ I I β
=
= 25.5μA ；
()CEQ CC CQ c e V V I R R =-+ = 6.8V 。
（b ）1212()(1)+(1)CC BE
CC BQ b b
BE BQ e BQ b b e
V V V I R R V I R I R R R ββ-=++++?=++=28μA ；
CQ BQ I I β==1.4 mA ； ()CEQ CC CQ c e V V I R R =-+= 4.4V 。
8、解：
(1) A I BQ μ40= mA I CQ 5.1= V V CEQ 6=
(2)
5.37==b c i i β
34CC
L L
V R K R =?=Ω；
1 1.5
4//96
C C L R K R R =
?=Ω-
0.7282BQ b CQ C CEQ
b I R V I R V R K +=+?=Ω (3) 最大不失真输出电压幅值
963OM V V
=-=
(4) 截止失真、会使失真情况进一步恶化。 (5) 饱和失真、会使失真情况有所改善 9. 解：求Q 点：
(1.20.6)30;75;
(5030)2.25;10.5CC BQ b
CQ BQ CEQ CC CQ c V mA
I A A R I I mA V V I R V
βμμβ-=
=≈=-===-=
斜率为：
1
50//C L
R R =
10、放大电路如题图2-6所示，求电路：
（1）静态工作点Q ；
（2）画出电路的h 参数小信号等效电路； （3）三极管的输入电阻rbe ；
（4）电路的电压增益Av 、Avs 、输入电阻Ri 、输出电阻Ro 。
（5）对于共发射极电路，有无电压放大作用？有无电流放大作用？输入、输出电压的极性
是否一致？输入电阻和输出电阻的特点是什么？共发射极电路，在电路中一般适合做什么类型的电路？
解： （1）(1)CC BE
BQ b e
V V I R R β-=
++=18.5μA ； EQ CQ BQ I I I β≈==1.85mA ；
()CEQ CC CQ c e V V I R R =-+=2.6V
（2）h 参数小信号等效电路：
R c
R L
v o
r be
R b
v i
R s
v s
i b
i c
βi b
（3）三极管的输入电阻26200(1)
()
be EQ mV
r I mA β=++=1619Ω.
（4）电路的电压增益A v 、A v s 、输入电阻R i 、输出电阻R o
()o c L v i be
v R R A v r β=
=-||
= -41
()o o c L b be
vs s b be s be s b be
i
b be
v v R R R r A R R r v r R R r v R r β=
==-?
++||||||||||= -31
i b be R R r =||=1.6K Ω； o c R R ==2K Ω
（5）共射极放大电路既有电压放大作用，又有电流放大作用；输入、输出极性相反；输入电阻较小小，输出电阻和集电极电阻有关；共射极放大电路可作为多级放大电路的中间级。 11、放大电路如题图2-7所示，求：
（1）静态工作点Q ；
（2）画出电路的h 参数小信号等效电路； （3）三极管的输入电阻rbe ；
（4）电路的电压增益Av 、输入电阻Ri 、输出电阻Ro 。
（5）对于共集电极电路，有无电压放大作用？有无电流放大作用？输入、输出电压的极性
是否一致？输入电阻和输出电阻的特点是什么？共集电极电路，在电路中一般适合做什么类型的电路？
R b
R e
R L
v o
v i
R c
+10V
300k Ω
2k Ω2k Ω2k ΩR s
v s
解：（1）(1)CC BE
BQ b e
V V I R R β-=
++=18.5μA ； EQ CQ BQ I I I β≈==1.85mA ；
()CEQ CC CQ c e V V I R R =-+= 2.6V
（2）h 参数小信号等效电路：
R e
v o
r be
R b
v i
i b
i c
βi b
R L
R s
（3）三极管的输入电阻26200(1)
()
be EQ mV
r I mA β=++=1619Ω.
（4）电路的电压增益A v 、输入电阻R i 、输出电阻R o
(1)()1(1)()
o e L v i be e L v R R A v r R R ββ+=
=≈++||||
[](1)i b be e L R R r R R β=++||||=76K Ω；
1be b s
o e r R R R R β
+=+||||
=20Ω
（5）共集电极放大电路只有电流放大作用，没有电压放大作用，有电压跟随作用；输入、输出极性相同；输入电阻最大；输出电阻最小；可用于输入级、输出级和中间缓冲级。 12、解：直流通路、交流通路、h 参数小信号等效电路：
T R e
R c
R b1R b2
+ 18V I BQ
I CQ I EQ
V BQ
V EQ
b
c e +-
v i R e
R c
R L
-
+
v o
R s v s +-b
c
e
+-v i R e
R c
R L
-+
v o βi b
r be
i b
i e
i c
R i i i
R 'i
(a )
(1) 2
12
b BQ CC b b R V V R R =
+=5V ；
B BE
CQ EQ e
V V I I R -≈=
=2.5mA ； CQ BQ I I β==25μA
()CEQ CC CQ c e V V I R R =-+=8V
（2）h 参数小信号等效电路：
（3）三极管的输入电阻26200(1)
()
be EQ mV
r I mA β=++= 1.25K Ω
（4）-(//)
-b c L V b be
i R R A i r β=
= 126.8
////1be
i e i e r R R R R β
'==+ = 12Ω o c R R == 2.3 K Ω
（5）共基极放大电路只有电压放大作用，没有电流放大作用，有电流跟随作用；输入、输出电压的极性相同；输入电阻小；输出电阻和集电极电阻有关，在考虑ce r 时，输出电阻会很大，
可近似于恒流源输出；高频特性好，适用于高频低输入阻抗的情况，也适用于等效负载电阻'
L R 变
化时，要求供给'L R 上的电流较为恒定。
13、简述温度对静态工作点有什么影响。
解：当温度升高时，反向电流CBO I 、CEO I 会增大，电流放大系数β、α会增大，发射结的正向电压BE V 会减小，即温度升高时，CQ I 、BQ I 会增大，CEQ I 增加、BEQ V 减小，使
Q 点
上移；相反，当温度降低时，CQ I 、BQ I 会减小，CEQ I 减小、BEQ V 增加，使Q 点下移。
14、
解： 分析可知：当工作在最大工作区时，必须满足0>BE
V ，0 R b ＞ βR C （1）下面四种组合中只有(4)组可以使该电路的静态工作点处于放大区 （2）A 组可改为2502b c R K R K =Ω=Ω B 组可改为300 2.5b c R K R K =Ω=Ω C 组可改为300 2.7b c R K R K =Ω =Ω 15、解： 比较固定偏置电路和射极偏置电路的优缺点。 固定偏置电路：当温度升高时造成Q 点不稳定；该电路的优点是，在温度比较稳定的情况下，只要改变R b 即可很容易地调整Q 点的位置。 射极偏置电路：可以自动地稳定静态工作点，但相对于固定偏置电路，电路形式复杂。 16、放大电路如题图2-10所示，电容C 1、C 2、C 3在交流情况下可视为短路。 题图2-10 （1）用估算法求电路的静态工作点Q ； （2）画出电路的h 参数小信号等效电路； （3）三极管的输入电阻r be ； （4）电路的电压增益A v 、A v s 、输入电阻R i 、输出电阻R o 。 （5）如果电路的其他参数不变，若使V CQ =5V ，应怎样改变上偏流电阻R c ？ 解：（1）用估算法求电路的静态工作点Q ： 212b B CC b b b R V V R R R = ++ =5V ； B BE CQ EQ e V V I I R -≈= = 2.15mA ； CQ BQ I I β = = 21.5μA ； ()CEQ CC CQ c e V V I R R =-+ = 4.25V （2）电路的h 参数小信号等效电路： R c R L v o r be R b2 v i R s i c βi b R b1 i b （3）三极管的输入电阻26200(1) () be EQ mV r I mA β=++ = 1421Ω （4）电路的电压增益A v 、A v s 、输入电阻R i 、输出电阻R o ()o c L v i be v R R A v r β= =-|| = -84 12i b b be R R R r =|||| = 1.3 K Ω； o c R R = = 3 K Ω o o i VS s i S i v v R A v v R R = =?+ = -60 （5）CC CQ c CQ V V R I -= =3.7 K Ω 将电阻增大到3.7 K Ω。 17、电路如题图2-11所示，图中的R t 是热敏电阻，具有正的温度系数，回答：R t 能否起到稳 定电路静态工作点的作用？ 题图2-11 解：（a ）不能。 因为当温度升高时I C 变大Q 点上移，而温度升高时Rt 的电阻值变大，并联电阻值变小，使V B 、V E 电压变大，I E 、I C 变大。故不能稳定Q 点。 （b ）能， 因为当温度升高时I C 变大Q 点上移，而温度升高时Rt 的电阻值变大，并联电阻值变小， 使V B 、V E 电压变小，I E 、I C 变小。故能稳定Q 点。 18．电路如题图2-12所示，根据复合管的组成原则，判断那些复合管的接法是正确的。 解：原则：同类型时：e 、b 相连；不同类型时c 、b 相连。 所以：（a ）、（c ）、（d ）的接法是正确的。 19、两极直接耦合的放大电路如题图2-13所示。求： （1）说明T 1、T 2各为什么组态。 （2）各级电路的静态工作点的表达式。 （3）电路总的电压增益、输入电阻、输出电阻的表达式。（设三极管为硅管） R b1 R e1 v i R c1 R s v s R e2R L v o R c2 +V CC T 1 T 2 解：（1）T 1共发射极；T 2共集电极。 （2）T 1；111 (1)CC BE BQ b e V V I R R β-= ++； 11CQ BQ I I β=； 1111()CEQ CC CQ c e V V I R R =-+ T 2静态工作点；111C CC CQ c V V I R =-；1222 C BE CQ EQ e V V I I R -≈= 2 2CQ BQ I I β = ；2222()CEQ CC CQ c e V V I R R =-+ （3）电路的h 参数小信号等效电路： R c1 v o1 r be1 v i R s i c1 βi b1 R b1 i b1 R e2 v o r be2 i c2 βi b2 R L i b2 题图2-13 011 111221 ; [(1)]L v L c be e L i be v R A R R r R R v r ββ==-=++∥∥' ' 022122(1)1(1)e L v o be e L v R R A v r R R ββ+= =≈++∥∥；12v v v A A A = 11i b be R R r =∥； 21 21be c o e r R R R β +=+∥ 20、两极直接耦合的放大电路如题图2-14所示，已知β1、β2、r be1、r be2。求： （1）说明T 1、T 2各为什么组态。 （2）电路总的电压增益、输入电阻、输出电阻。（三极管为硅管） 题图2-14 21.解：在电路的分析过程中，输入信号采用的是单一的频率，并且频率比较低，但在实际的电路应用中，输入信号是负责的（如音频信号、数字电路中的脉冲信号等），他们含有很多的频率成分，由于电路中存在耦合电容、电感，三极管中存在极间电容、分布电容等，这些元件会在不同频率下呈现不同的电抗，势必会是放大电路的放大倍数随频率的变化而变化，这种现象称为放大电路的频率特性，又称频率响应。 22.（） 23.（） 24.解： （1）b BEQ CC BQ R V V I -= BQ CQ I I β= C CQ CC CEQ R I V V -= be L C V r R R A )//(β- = （2）、（3）、（4）略（根据具体读数计算）