第 7 章 電晶體的發明, 造就了今日的電子工業, 由此可見電晶體的重要性 本章除了針對電晶體的結構 符號與各項特性做說明之外, 也對於電晶體幾個常用的放大電路, 作詳細的分析 期待學完本章之後, 對電晶體能有一個完整又清晰的概念 本章實習時數 : 12 小時 7-1 電晶體的結構與符號 認識電晶體的結構與符號 瞭解電晶體的基本特性 瞭解電晶體的工作特性 能正確使用電晶體完成電路功能 培養電晶體電路測試與檢修能力 7-2 電晶體的基本特性 7-3 電晶體的工作特性 7-4 電晶體的特性資料 7-5 電晶體放大電路 7-6 電晶體開關電路 技能活動學後評量 171
基礎電子實習 7-1 電晶體的結構與符號 電晶體共有三端點 兩接面, 其中三端點分別為射極 (emitter, 簡稱 E) 基極(base, 簡稱 B) 與集極 (collector, 簡稱 C), 兩接面分別為基 - 射極接面 (B-E 接面 ) 和基 - 集極接面 (B-C 接面 ), 所以電晶體又稱為三極體或雙接合面電晶體 (bipolarjunctiontransistor, 簡稱 BJT) 因組合的半導體材料不同, 共分 NPN 與 PNP 兩大類, 以 NPN 電晶體為例 : 在 E B C 三極中, 射極負責發射電子, 集極負責收集電子, 至於基極則是控制流過電流大小的端子, 其結構與符號如圖 7-1 所示, 圖中有箭頭的接腳為射極, 再以箭頭方向表示電晶體的類型, 箭頭朝外為 NPN, 箭頭朝內為 PNP (a) NPN (b) PNP 圖 7-1 電晶體的結構與符號在 NPN 電晶體中,N 代表 N 型半導體, 亦即加入五價元素 ( 銻 Sb 砷 As 磷 P) 的半導體 P 則代表 P 型半導體, 亦即加入三價元素 ( 硼 B 鎵 Ga 銦 In) 的半導體 在 NPN 電晶體中, 射極為 N 型半導體, 所以其傳送電流的多數載子為電子, 少數載子則為電洞 在 PNP 電晶體中, 射極 172
第 7 章 為 P 型半導體, 所以其傳送電流的多數載子為電洞, 少數載子則為電子 因為電子活動力較佳, 所以 NPN 電晶體的轉換速度較 PNP 電晶體快 7-2 電晶體的基本特性 如圖 7-2 所示, 為電晶體各接腳流動電流的方向及名稱, 根據克希荷 夫電流定律, 可得電晶體各接腳電流的關係為 : I E =I B +I C 依據 I C 與 I E 的關係和 I C 與 I B 的關係, 可定義出與兩個參數如下 : 與 = I C IE ( 共基極電流增益,hfb) = I C ( 共射極電流增益 hfe 或稱順向電流增益 ) IB 互換公式 = 1+, = 1 公式 7-1 (a) NPN (b) PNP 圖 7-2 電晶體各接腳電流的方向及名稱 7-3 電晶體的工作特性 電晶體的工作區域依兩接面所加的電壓不同, 可分為三個工作區域, 如表 7-1 所示 173
基礎電子實習 表 7-1 電晶體的工作特性 工作區域 飽和區 動作區 截止區 B-E 接面 順向偏壓 順向偏壓 逆向偏壓 B-C 接面 順向偏壓 逆向偏壓 逆向偏壓 NPN 偏壓接線圖 PNP 偏壓接線圖 在飽和區 (saturationregion) 電晶體可視為短路 (V CE =0.2V), 在截止區 (cutoffregion) 電晶體可以視為開路 (V CE =V CC ), 這兩區域的動作類似於開關的 ON 與 OFF, 所以這兩區域的工作方式, 常應用在需要開關動作的電路中 在動作區 (activeregion) 電晶體可以完成小信號的線性放大, 至於放大倍數可依據實際需求設計 為了讓電晶體能完成小信號的線性放大, 必須提供電晶體接面適當的直流電壓, 這時所加的電壓稱為偏壓 (bias) 加了偏壓之後, 電晶體就可以開始工作, 而這電晶體因偏壓所得到的工作位置, 稱為工作點 ( 即 Q 點 ) 因為輸入信號變化時, 會造成電晶體工作點的位移, 連接這些位移點, 可畫出一條直線, 這條直線稱為負載線 綜上所述, 正確的偏壓, 可讓電晶體工作在正確的工作點, 而外加的輸入信號, 會透過這條負載線轉移至輸出 為完成所謂的線性放大, 一般會將電晶體的工作點, 設計在電晶體特性曲線的中心 如圖 7-3 所示, 為不同位置的工作點所造成的不同輸出情形 174
第 7 章 (a) 正確的工作點 (b) 上移的工作點 (c) 下移的工作點 圖 7-3 電晶體特性曲線上的工作點 175
基礎電子實習 7-4 電晶體的特性資料 在使用電晶體之前, 查閱電晶體的特性資料是非常重要的 因為不同 編號的電晶體, 有時其各項特性會有很大的差異, 有時同一個編號的電晶 體, 因為不同的 值, 也會造成放大器不同的輸出情形, 有時不同編號的 電晶體, 是可以代用的 所以讀者在使用電晶體之前, 應先了解電晶體的 特性資料, 才不致有誤用的情形 如表 7-2 為 2SC1815 的最大額定值及電器特性資料, 圖 7-4 為 2SC1815 的輸入與輸出特性曲線 表 7-2 為 2SC1815 的最大額定值及電器特性資料 最大額定值 (MaximumRatings,T a =25 C) 特性 Characteristics 符號 Symbol 工作電壓 Rating 單位 Unit Collector-base voltage V 60 V Collector-emitter voltage V 50 V Emitter-base voltage V 5 V Collectorcurrent I C 150 ma Basecurrent I B 50 ma Collectorpowerdissipation P C 400 mw Junctiontemperature T j 125 C Storage temperature range T 55~125 C 電氣特性 (ElectricalCharacteristics,T a =25 C) 特性 Characteristics 符號 symbol 測試條件 TestCondition 最小值 Min 標準值 Typ. 最大值 Max Collectorcut-offcurrent I V CB =60V,I E =0 - - 0.1 A Emittercut-offcurrent I V EB=5V,I C=0 - - 0.1 A 單位 Uint DC current gain h FE1 V CE =6V,I C =2mA 70-700 h FE2 V CE =6V,I C =150mA 25 100 - Collector-emitter V CEsat I C=100mA,I B=10mA - 0.1 0.25 Saturationvoltage Base-emitter VBEsat I C =100mA,I B =10mA - - 1.0 V Transitionfrequency f T V CE =10V,I C =1mA 80 - - MHz 176
第 7 章 (a) 輸入特性曲線 (b) 輸出特性曲線 圖 7-4 2SC1815 的輸入與輸出特性曲線 7-5 電晶體放大電路 電晶體放大電路依電路的組合方式不同, 可分為共射極放大 共集極 放大 共基極放大三種 如表 7-3 所示, 為這三種放大電路的電路組合 特性的差異與用途 177
基礎電子實習 表 7-3 三種放大電路的電路組合 特性的差異與用途 電路電路組態特性 共射極放大電路 (CE) 共集極放大電路 (CC) 共基極放大電路 (CB) NPN 電路組合 PNP 電路組合 輸入端 V i 基極 基極 射極 輸出端 V o 集極 射極 集極 共用端 COM 射極 集極 基極 輸入阻抗 R i 中 (.r e) 高 (.R E) 低 (r e) 電流增益 A i 大 ( ) 大 (1+ ) 略小於 1( ) 電壓增益 A v 大 ( R C /r e ) 略小於 1(R E /(R E +r e )) 大 (R C /r e) 輸出阻抗 R o 高 (R C) 低 (r e) 高 (R C) 功率增益 A p 最大 大 大 輸出入信號相位關係 反相 (180 ) 同相 (0 ) 同相 (0 ) 電路用途電壓與電流放大電流放大與阻抗匹配電壓放大與阻抗匹配 備註 :r e = 26mV I E 178
第 7 章 共射極放大電路 如圖 7-5 所示, 為常用的共射極放大電路, 該電路所採的偏壓方式為分壓式偏壓法, 此種偏壓方式所得到的工作點與的變化無關, 所以是目前應用最廣泛的偏壓電路 以下即為本電路的各項特性參數分析 : 直流工作點分析 ( 求工作點 ) 圖 7-5 共射極放大電路 速解條件判斷 :R E (1+ )>10(R B1 //R B2 ) 成立 V B =V CC R B 2 R B1 +R B2 =12 5.1k 27k+5.1k =1.9(V) V E =V B V BE =1.9V 0.6=1.3(V) I E = 1.3 1k =1.3m(A) = 1+ = 100 101 =0.99 I C = I E =0.99 1.3m 1.287m(A) 依據克希荷夫電壓定律 (KVL) 得輸出迴路方程式 V CC =I C R C +V CE +I E R E 所以 V CE =V CC I C R C I E R E =12 1.287m 4.7k 1.3m 1k =12 6.04 1.3 =4.66(V) 179
基礎電子實習 工作點 :I C =1.287mA,V CE =4.66V 當晶體 =200 時, =0.995 I C = I E =0.995 1.3m 1.29m(A) V CE =12 6.06 1.3=4.64(V) 比較以上的計算結果可以得知, 此種偏壓方式可使得的變化對工作點的影響很小 交流小信號特性分析步驟 1: 將電容器視為短路 ( 原因 : 電容器對於交流信號阻抗很小 ), 如圖 7-6(a) 步驟 2: 電壓源視為短路 ( 原因 : 在做交流分析時, 可根據重疊定理可將其餘電壓源視為短路 ), 如圖 7-6(b) 步驟 3: 畫出電晶體的交流小信號電路, 如圖 7-6(c) 所示, 注意圖中交流部分的各項參數均以小寫英文表示 (a) (b) (c) 180 圖 7-6 共射極交流小信號電路
第 7 章 步驟 4: 利用直流分析中所得的射極電流 I E, 可求出以下參數 射極交流電阻器 r e = 26mV I E = =20 基極交流電阻器 r b = (1+ )r e =101 20 =2020 步驟 5: 共射極放大電路的各項特性參數計算 輸入阻抗 R i '=r b =2020 R i = v i i i =R B1 //R B2 //R i '=27k//5.1k//2.02k 1.38k( ) R BB 電流增益 A i = i o = i c. i b =. ii i b ii R BB +R i ' =100 =68( 倍 ) 電壓增益 A v = v o v i = 或 A v = i o.r c i i.r i = = 233( 倍 ) R C R i '/ 輸出阻抗 R o =R C =4.7k( ) R C r e = i c.r c i b.r i ' =. R c R i ' 4.7k 20 = 235( 倍 ) = 100 若將圖 7-6 電路中的 C 3 取消, 則其交流小信號電路, 將變成圖 7-7 圖 7-7 含 R E 的交流小信號電路 利用前面所求出的射極交流電阻器 r e 和基極交流電阻器 r b, 可求得 含射極電阻器 R E 的共射極放大電路各項特性參數如下 : 輸入阻抗 R i ' =(R E +r e )(1+ )=(1k+20) 101 100k( ) R i = v i i i =27k//5.1k//100k=4.1k( ) 181
基礎電子實習 R BB 電流增益 A i = i o = i c. i b =. i i i b i i R BB +R i ' 4.11( 倍 ) 電壓增益 A v = v o = i o.r c = i o.r c = v i i i.r i i b.r i ' 或 A v = = 4.7( 倍 ) R c R i '/ 輸出阻抗 R o =R c =4.7k( ) R c R E = =100 4.29k 4.29k+100k R c R i ' 4.7k 1k = 4.7( 倍 ) = 100 4.7k 100k 比較含 R E 的共射極放大電路與不含 R E 的共射極放大電路各項參數可 知,R E 電阻器會使電壓增益降低, 但是電路中的各項特性參數, 較不受電 晶體 值的影響, 所以各項特性參數相對比較穩定 為改善增益大幅下降 的缺點, 所以實用上常在 R E 電阻器兩端並聯上電容器, 如此可以在不影 響電晶體工作偏壓的情形下, 降低 R E 電阻器兩端的阻抗, 使得電壓增益 回升, 當然這必須損失一些電路的穩定度 共集極放大電路 數分析 如圖 7-8 所示, 為的共集極放大電路 以下即為本電路的各項特性參 直流工作點分析 ( 求工作點 ) 圖 7-8 共集極放大電路 V B =V CC. R B 2 =12 33k R B1.R B2 27k+33k =6.6(V) 182
第 7 章 V E =V E V BE =6.6 0.6=6(V) I E = V E R E = 6 1k =6m(A) 由 KVL 得輸出迴路方程式 V CC =V CE +I E R E V CE =V CC I E R E V CE =12 6m 1k=6(V) 工作點 :I E =6mA,V CE =6V 交流小信號特性分析 步驟 1: 將電容器視為短路, 可得如圖 7-9(a) 步驟 2: 電壓源視為短路, 可得如圖 7-9(b) 步驟 3: 畫出電晶體的交流小信號電路, 如圖 7-9(c) 所示 (a) (b) (c) 圖 7-9 共集極交流小信號電路 183
基礎電子實習 步驟 4: 利用直流分析中所得的射極電流 I E 可求出以下參數 射極交流電阻器 r e = 26mV 6mA =4.3 基極交流電阻器 r b =(1+ )r e =434( ) 步驟 5: 共集極放大電路的各項特性參數計算 輸入阻抗 R i ' =(1+ )(r e +R E )=101 1004.3=101.4k( ) R i = v i i i =R B1 //R B2 //R i ' =27k//33k//101.4k=13k( ) 電流增益 A i = i o = i e = i e. i b =(1+ ). R BB ii i i i b ii R BB +R i ' =101 =13( 倍 ) 14.85k 14.85k + 101.4k 電壓增益 A v = v o = i e.r E = i e.r E v i i i.r i i b.r i ' =(1+ ) R E R i ' R 或 A v = E R ' i / 1+ = R E 1k = r e +R E 4.3+1k 1 輸出阻抗 R o =r e //R E r e =4.3( ) =101 1k 101.4k 1 由上面的計算得知, 共集極放大電路的電壓增益接近 1, 亦即輸出等 於輸入, 所以又稱為射極隨耦器 共集極放大電路雖然不具電壓增益, 但 是高輸入阻抗與低輸出阻抗, 是此電路的重要特徵, 對於輸入電流的放大 也是電路的運用重點之一, 因此為得到大的電流增益, 常用電晶體疊接的 方式形成電流放大電路, 此種方式的電路, 稱為達令頓對 如圖 7-10 所示 為四種常見的組合方式 如圖 7-11 所示, 為達令頓電路 此電路可產生極大的電流增益, 其電 流增益約為 1 2 184
第 7 章 小功率 NPN+ 大功率 NPN=NPN 達令頓對 小功率 NPN+ 大功率 PNP=NPN 達令頓對 小功率 PNP+ 大功率 PNP=PNP 達令頓對 小功率 PNP+ 大功率 NPN=PNP 達令頓對 圖 7-10 雙電晶體組成的達令頓電路 圖 7-11 達令頓電路直流分析由 KVL 得輸入迴路方程式 V CC =I B1 R B +V BE1 +V BE2 +I E2 R E 因 I E2 =(1+ 2 )I B2 =(1+ 2 )I E1 =(1+ 2 )(1+ 1 )I B1 1 2 I B1 185
基礎電子實習 所以 V CC =I B1 R B +2V BE + 1 2 I B1 R E I B1 = V CC 2V BE 12 2 0.6 = R B + 1 2 R E 500k+500k =10.8 =10.6 (A) 1M I E1 = 1.I B1 =100 10.6 1m(A) I E2 = 2.I B2 =50 1m 50m(A) 交流分析 r e 26mV 50mA =0.52 ( 達令頓對的整體交流射極電阻器 ) R i ' 1 2 R E =50 100 10=50k( ) R i R B //R i ' =500k//50k=45k( ) A v = v o R E 10 v i r e +R E 0.52+10 0.95 A i '= I E 2 I B1 1 2 5000 A i = I E 2 I i = I E 2 I B1 I B 1 I i =A i ' R o =r e //R E r e =0.52( ) R B R B +R i ' =5000 500k 500k+50k 4500 共基極放大電路 分析 如圖 7-12 所示, 為共基極放大電路, 以下即為本電路的各項特性參數 圖 7-12 共基極放大電路 直流工作點分析 ( 求工作點 ) V B =V CC R B 2 R B1 +R B2 =12 5.1k 27k+5.1k =1.9(V) V E =V B V BE =1.9 0.6=1.3(V) 186 I E = V E R E = 1.3 1k =1.3m(A) I C
第 7 章 由 KVL 得輸出迴路方程式 V CC =I C R C +V CB +V B V CB =V CC I C R C V B =12 1.3m 3.9k 1.3 =5.6(V) 工作點 :I C =1.3mA,V CB =5.6V 交流小信號特性分析步驟 1: 將電容器視為短路, 如圖 7-13(a) 步驟 2: 電壓源視為短路, 如圖 7-13(b) 步驟 3: 畫出電晶體的交流小信號電路, 如圖 7-13(c) 所示 (a) (b) (C) 圖 7-13 共基極交流小信號電路 步驟 4: 利用直流分析中所得的射極電流 I E 可求出以下參數 射極交流電阻器 r e = 26mV 1.3mA =20 187
基礎電子實習 步驟 5: 共基極放大電路的各項特性參數計算 輸入阻抗 R i ' =r e =20 電流增益 A i = i o i i = R i = v i i i =R E //r e r e =20 =0.99 電壓增益 A v = v o v i = i o.r C i i.r i = =193( 倍 ) i c i e. i e i i =. 或 A v R C r e 3.9k 20 =195( 倍 ) 輸出阻抗 R o =R C =3.9k( ) R E =. 1k R E +r e 1k+20 i C R C i e.r i ' =. R C =0.99 3.9k r e 20 由上面的計算結果得知, 共基極放大電路雖然不具電流增益, 但是仍 具電壓增益, 且其低輸入阻抗與高輸出阻抗, 是此電路的重要特徵 7-6 電晶體開關電路 電晶體當開關使用時, 只在飽合區與截止區之間來回轉換 在飽合區時, 電晶體 CE 之間的內阻 (r CE ) 很低 ( 一般約在 50 之間 ), 在截止區時電晶體的 r CE 很高 ( 一般約在數百 k ), 所以電晶體飽合時, 可視為 ON, 而電晶體截止時, 可視為 OFF 如圖 7-14 即為電晶體開關電路 圖 7-14 電晶體開關電路 188
第 7 章 電晶體開關電路分析如下 : 當 V i =0V 時 I B =0,I C = I B =0 V CE =V CC I C R C =5 0=5V 此時電晶體可視為截止 OFF 當 V i =5V 時 I B = V i V BE R B = 5 0.6 100k =4.4 A I C = I B =100 4.4 =4.4m(A) I C sat = V CC V CE sat R C = 5 0.2 10k 0.5mA 因 I C >I C sat 電晶體飽合,V CE 0.2V 所以電晶體可視為導通 ON 理想的開關元件, 其轉換時間應趨近於零 以上圖為例, 當 V i 由 0 上升至 5V 時, 電晶體應隨即導通, 使得 V o =0, 而 V i 由 5V 下降至 0V 時, 電晶體亦應隨即截止, 使得 V o =5V 但是實際轉換情形, 卻會因零件特性的因素, 而產生延遲的現象 如圖 7-15 所示, 可列舉出以下 4 項可能產生延遲的狀況 : 延遲時間 (td):v i 上升開始至 V o 下降到 90% 所歷經的時間 下降時間 (tf):v o 由 90% 下降至 10% 所歷經的時間 儲存時間 (ts):v i 下降開始至 V o 上升到 10% 所歷經的時間 上升時間 (tr):v o 由 10% 上升至 90% 所歷經的時間 189
基礎電子實習 圖 7-15 信號的延遲狀況 190
第 7 章 實習材料 項次 品 名 規 格 數量 項次 品 名 規 格 數量 1 小燈泡 12V 1 9 電阻器 4.7k 2 2 小燈泡座 1 10 電阻器 5.1k 2 3 電晶體 2SC1815 3 11 電阻器 10k 2 4 電晶體 2N3569 1 12 電阻器 27k 2 5 可變電阻器 VR100KB 1 13 電阻器 33k 2 6 電阻器 220 2 14 電阻器 100k 2 7 電阻器 1k 2 15 電容器 100 F /16V 1 8 電阻器 3.9k 2 16 電容器 10 F /16V 2 實習儀器與設備數位式三用電表 電源供應器 音頻信號產生器 雙軌跡示波器 實習項目與步驟 1 共射極放大電路接妥圖 7-5 之電路, 並完成圖 7-16 的儀器配置 備註 : 若信號產生器本身有衰減鈕, 則不必加 R S 通上電源 191
基礎電子實習 圖 7-16 共射極放大電路儀器配置 使用三用電表完成下列各點直流電壓量測 測試點 V B V C V E 實際測量電壓值 理論計算值 調整信號產生器, 使輸出為 1kHz,100mVp-p 之正弦波 將信號產生器的輸出信號, 由 V i 輸入端接入 使用雙軌跡示波器同時測量 V i (CH1) 與 V o (CH2), 調整信號產生器輸出振幅, 使 V o 輸出振幅最大且不失真 ( 波形不變形 ) 紀錄 V i 與 V o 波形, 計算電路增益 A v =V o p p /V i p p = 192
第 7 章 V i CH1 交連電路置於 AC DC VOLT/DIV: TIME/DIV: T= s f= Hz V p p = V V o CH2 交連電路置於 AC DC VOLT/DIV: TIME/DIV: T= s f= Hz V p p = V 2 射極隨耦器 接妥圖 7-17 之電路 圖 7-17 射極隨耦器儀器配置 193
基礎電子實習 通上電源 調整 VR 並使用三用電表完成下列直流電壓量測 V B 1V 2V 3V 4V 5V V E 3 共集極放大電路 接妥圖 7-8 之電路, 並完成圖 7-18 的儀器配置 通上電源 圖 7-18 共集極放大電路儀器配置 使用三用電表完成下列各點直流電壓量測 測試點 V B V C V E 實際測量電壓值理論計算值調整信號產生器, 使輸出為 1kHz,5Vp-p 之正弦波 將信號產生器的輸出信號, 由 V i 輸入端接入 使用雙軌跡示波器同時測量 V i (CH1) 與 V o (CH2), 調整信號產生器輸出振幅, 使 V o 輸出振幅最大且不失真 ( 波形不變形 ) 紀錄 V i 與 V o 波形, 計算電路增益 A v =V o p p /V i p p = 194
第 7 章 V i CH1 交連電路置於 AC DC VOLT/DIV: TIME/DIV: T= s f= Hz V p p = V V o CH2 交連電路置於 AC DC VOLT/DIV: TIME/DIV: T= s f= Hz V p p = V 4 共基極放大電路接妥圖 7-12 之電路, 並完成圖 7-19 的儀器配置 通上電源 使用三用電表完成下列各點直流電壓量測 測試點 V B V C V E 實際測量電壓值 理論計算值 195
基礎電子實習 圖 7-19 共基極放大電路儀器配置調整信號產生器, 使輸出為 1kHz,100mVp-p 之正弦波 將信號產生器的輸出信號, 由 V i 輸入端接入 使用雙軌跡示波器同時測量 V i (CH1) 與 V o (CH2), 調整信號產生器輸出振幅, 使 V o 輸出振幅最大且不失真 ( 波形不變形 ) 紀錄 V i 與 V o 波形, 計算電路增益 A v =V o p p /V i p p = V i CH1 交連電路置於 AC DC VOLT/DIV: TIME/DIV: T= s f= Hz V p p= V 196
第 7 章 V o CH2 交連電路置於 AC DC VOLT/DIV: TIME/DIV: T= s f= Hz V p p = V 備註 : 本電路因 CB 放大電路 R i 很小, 所以串聯一個 R S 電阻器, 可避免波形失真 5 電晶體開關電路接妥圖 7-14 之電路, 並完成圖 7-20 的儀器配置 圖 7-20 電晶體開關電路的儀器配置 通上電源 當 V i =0V 時 V o =, 當 V i =5V 時 V o = ( 可由電源供應器 供應 +5V) 調整信號產生器, 使輸出為 10kHz, 零準位以上 5Vp-p 之方波 ( 可由 邏輯準位端子輸出 ) 197
基礎電子實習 將信號產生器的輸出信號, 由 V i 輸入端接入 使用雙軌跡示波器同時測量 V i (CH1) 與 V o (CH2) 紀錄 V i 與 V o 波形, 並觀察 V i 與 V o 之間是否有延遲現象出現 V i CH1 交連電路置於 AC DC VOLT/DIV: TIME/DIV: T= s f= Hz V p p = V V o CH2 交連電路置於 AC DC VOLT/DIV: TIME/DIV: T= s f= Hz V p p = V 6 延遲熄滅裝置接妥圖 7-21 之電路 通上電源, 將開關切至 ON, 燈泡應亮起 當開關 OFF 時, 觀察燈泡是否能延遲一段時間才熄滅 198
第 7 章 圖 7-21 延遲熄滅裝置 7 電晶體電路應用實習請任課老師指定, 附錄中進階實習單元工作單為實習單元 完成電路裝置, 並回答進階實習單元工作單中的問題 問題與討論繪出 NPN 與 PNP 電晶體的結構與符號 證明 =, = 1+ 1 試列出 CE CC CB 三種放大器的 Ri Ro Av Ai 之間的大小關係 試述分析電晶體電路的步驟 試繪圖說明信號在轉換之間可能發生的延遲狀況 試述電晶體放大電路工作點位置對輸出信號的影響 如圖所示, 請繪出其交流小信號電路 繪出四種雙電晶體組成達令頓對的組合方式 199
基礎電子實習 是非題 7-1 ( ) 共集極放大器, 具有低輸入阻抗與高輸出阻抗的特性, 所以常用來作為阻抗匹配電路 ( ) NPN 電晶體做線性放大器使用時, 其基射偏壓 (V BE ) 為順向, 集基偏壓 (V CB ) 為逆向 ( ) 電晶體放大器電路共有三種基本組態, 即共射極 (CE), 共集極 (CC) 與共基極 (CB) ( ) 共基極放大器其電流增益小於 1 ( ) 順向電流增益 之定義為 I C 與 I B 之比, 其值遠大於 1 ( ) PNP 電晶體多數載子為電子, 少數載子為電洞 ( ) 利用電晶體做小信號的線性放大器, 電晶體必須工作在截止區 ( ) 電晶體的 V CE 電壓降至約 0.2V 時電晶體進入截止區 ( ) 達靈頓電路具有高的電流放大增益 ( ) NPN 電晶體 ON/OFF 交換速度比 PNP 電晶體快 選擇題 ( ) 若電晶體的 值是 99, 則其共基極之順向電流轉換率 等於 (A)0.01 (B)9.9 (C)1.01 (D)0.99 ( ) 如下圖, 下列何者為真 (A)R 1 短路, 則 V C =12V (B)R 1 斷 路, 則 V C =12V (C)R 1 斷路, 則 V C =0V (D)R 1 短路, 則 V C =0V 200
第 7 章 ( ) 如下圖電路其交流電壓增益約為 (A) 2 (B) 4 (C)+100 (D) 100 ( ) 在電晶體各組態中, 若 I B 為固定, 則電壓增益與電流增益乘積 最高的是 (A) 共基極 (B) 共射極 (C) 共集極 (D) 共閘極 ( ) 電晶體共射極放大器, 加入射極電阻器而不加旁路電容器可 (A) 提高輸入阻抗 (B) 降低輸出阻抗 (C) 降低輸入阻抗 (D) 增加非線性失真 ( ) 電晶體的共基極短路電流增益 與共射極短路電流兩者之間 的關係為 : (A) = 1+ (B) = 1+ (C) = (D) = 1 1 ( ) 如下圖所示之電路, 其輸入與輸出相位 (A) 相差 180 (B) 相 同 (C) 相差 90 (D) 接近於 0 201
基礎電子實習 ( ) 共集極電路結構是 (A) (B) (C) (D) ( ) 在電晶體參數中其 h 11 = V 1 I 1 V 2 =0 其 h 11 代表意義為 (A) 輸入 阻抗 (B) 輸出導納 (C) 逆向電壓轉換比 (D) 順向電流轉換比 ( ) 在共射極電路中, 其電晶體的值相當於那一參數 (A)hie (B)hfe (C)hre (D)hoe ( ) 當電晶體 =100, 若輸入電流 Ib=10 A,Ic=800 A 時, 此電 晶體工作於 (A) 截止區 (B) 飽和區 (C) 線性工作區 (D) 空 乏區 ( ) 一個理想的電壓放大器, 其輸入阻抗 Ri 與輸出阻抗 Ro 應分別 為 (A), (B)0, (C),0 (D)0,0 ( ) 電晶體小信號放大, 其主要要求為 (A) 線性放大 (B) 功率放 大 (C) 頻率響應好 (D) 電流增益大 ( ) 如下圖所示,A 點與接地點間之輸入阻抗約等於 (A)R B (B)R B +R E (C)R B +R E (1+ ) (D)R B + R E 202 ( ) 共射極放大器輸入信號與輸出信號各位於何極之間 (A)B-C,C-E (B)B-E,C-B (C)B-E,C-E (D)C-B,C-E
第 7 章 ( ) 電晶體工作於 CE 放大時, 集極對射極電壓應 (A)NPN 及 PNP (B)NPN 為正,PNP 為負 (C)NPN 及 PNP 為負 (D)NPN 為負, PNP 為正 ( ) 電晶體截止時 V CE 電壓等於 (A)0V (B)0.2V (C)0.8V (D)V CC ( ) 若將共源級放大器之源極旁路電容器移走時 (A) 電壓增益降 低 (B) 電壓增益增加 (C) 互導降低 (D) 互導增加 ( ) 下列何者不是達靈頓電路之特點 (A) 高電壓增益 (B) 高電流 增益 (C) 高輸入阻抗 (D) 低輸出阻抗 ( ) 放大器, 其工作點在截止區者為 (A) 甲乙類放大 (B) 乙類放 大 (C) 甲類放大 (D) 丙類放大 203
204 基礎電子實習