南京工業(yè)大學(xué) 電工電子學(xué)C ch4 分立元件放大電路

1、2022-5-15電工電子學(xué)B分立元件放大電路南京工業(yè)大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電子系南京工業(yè)大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電子系第四章2022-5-15電工電子學(xué)B1、半導(dǎo)體器件、半導(dǎo)體器件2、基本放大電路、基本放大電路3、放大電路中靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定、放大電路中靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定4、共集電極放大電路、共集電極放大電路5、多級(jí)放大電路、多級(jí)放大電路第四章第四章 分立元件放大電路分立元件放大電路2022-5-15電工電子學(xué)B 基本要求基本要求 理解半導(dǎo)體二極管、穩(wěn)壓二極管、理解半導(dǎo)體二極管、穩(wěn)壓二極管、晶體三極管和晶體三極管和MOS場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理和主要參數(shù)；理解放大電路的基本性能和主要參

2、數(shù)；理解放大電路的基本性能指標(biāo)；掌握共射極、共集電極單管放大指標(biāo)；掌握共射極、共集電極單管放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的作用和微變等效電路電路靜態(tài)工作點(diǎn)的作用和微變等效電路的分析方法；了解多級(jí)放大的概念。的分析方法；了解多級(jí)放大的概念。2022-5-15電工電子學(xué)B 重點(diǎn)重點(diǎn) 理解半導(dǎo)體二極管、穩(wěn)壓二極管、晶體理解半導(dǎo)體二極管、穩(wěn)壓二極管、晶體三極管三極管 的工作原理和主要參數(shù)；理解放的工作原理和主要參數(shù)；理解放大電路的基本性能指標(biāo)；掌握共射極的大電路的基本性能指標(biāo)；掌握共射極的微變等效電路分析方法微變等效電路分析方法 。 難點(diǎn)難點(diǎn) PN結(jié)的單向?qū)щ娦?，微變等效電路分析結(jié)的單向?qū)щ娦裕⒆兊刃щ娐贩治?

3、方法。方法。2022-5-15電工電子學(xué)B第一節(jié)第一節(jié) 半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件 PN PN結(jié)結(jié) 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管 晶體三極管晶體三極管 場(chǎng)效應(yīng)管場(chǎng)效應(yīng)管2022-5-15電工電子學(xué)B一、一、PNPN結(jié)結(jié) 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體 雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體 PNPN結(jié)的形成結(jié)的形成 PNPN結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦?022-5-15電工電子學(xué)B半導(dǎo)體半導(dǎo)體: 導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的材料稱導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的材料稱為半導(dǎo)體。最常用的半導(dǎo)體為硅和鍺。為半導(dǎo)體。最常用的半導(dǎo)體為硅和鍺。 1 1、本征半導(dǎo)體、本征半導(dǎo)體半導(dǎo)體導(dǎo)電性能的特點(diǎn)半導(dǎo)體導(dǎo)電性能的特點(diǎn): 熱敏性熱敏性: :溫度

4、升高導(dǎo)電能力增強(qiáng)；溫度升高導(dǎo)電能力增強(qiáng)；光敏性光敏性: :光照增強(qiáng)導(dǎo)電能力增強(qiáng)；光照增強(qiáng)導(dǎo)電能力增強(qiáng)；摻雜后導(dǎo)電能力劇增。摻雜后導(dǎo)電能力劇增。2022-5-15電工電子學(xué)B本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體: 完全純凈、具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體。完全純凈、具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體。本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能: (1)在絕對(duì)在絕對(duì)0度和沒有外界影響時(shí)度和沒有外界影響時(shí), 共價(jià)鍵中的價(jià)共價(jià)鍵中的價(jià)電子被束縛很緊電子被束縛很緊,本征半導(dǎo)體中無載流子的存在本征半導(dǎo)體中無載流子的存在,具有絕緣體的性能。具有絕緣體的性能。 (2)在常溫下（溫度升高）使一些價(jià)電子獲得足夠在常溫下（溫度升高）使一些價(jià)電子獲得足夠的能

5、量而脫離共價(jià)鍵的束縛，成為的能量而脫離共價(jià)鍵的束縛，成為自由電子自由電子，同，同時(shí)共價(jià)鍵上留下一個(gè)空位，稱為時(shí)共價(jià)鍵上留下一個(gè)空位，稱為空穴空穴-本征激發(fā)本征激發(fā).2022-5-15電工電子學(xué)B本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于載流子的濃度。本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于載流子的濃度。 +4+4+4+4自由電子自由電子空穴空穴束縛電子束縛電子2022-5-15電工電子學(xué)B2 2、雜質(zhì)半導(dǎo)體、雜質(zhì)半導(dǎo)體 本征半導(dǎo)體由于載流子數(shù)量極少，因此本征半導(dǎo)體由于載流子數(shù)量極少，因此導(dǎo)電能力很低。導(dǎo)電能力很低。 摻入有用雜質(zhì)的半導(dǎo)體叫雜質(zhì)半導(dǎo)體。摻入有用雜質(zhì)的半導(dǎo)體叫雜質(zhì)半導(dǎo)體。 N N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 P P型半導(dǎo)體

6、型半導(dǎo)體2022-5-15電工電子學(xué)B返回返回2022-5-15電工電子學(xué)B2022-5-15電工電子學(xué)B3、PN結(jié)的形成結(jié)的形成多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)內(nèi)電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng)E少子的漂移運(yùn)動(dòng)少子的漂移運(yùn)動(dòng)濃度濃度差差P 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體+N 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體空間電荷區(qū)空間電荷區(qū)空間電荷區(qū)也稱空間電荷區(qū)也稱 PN 結(jié)結(jié) 2022-5-15電工電子學(xué)B PN結(jié)的形成: 當(dāng)型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體結(jié)合在當(dāng)型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體結(jié)合在一起的時(shí)侯，由于交界面處存在載流子一起的時(shí)侯，由于交界面處存在載流子濃度的差異濃度的差異多子擴(kuò)散多子擴(kuò)散產(chǎn)生產(chǎn)生空間電荷空間電荷區(qū)區(qū)和和內(nèi)電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng)阻礙多子擴(kuò)散，有內(nèi)電場(chǎng)阻礙多子

7、擴(kuò)散，有利少子漂移利少子漂移.當(dāng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和漂移運(yùn)動(dòng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平當(dāng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和漂移運(yùn)動(dòng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，交界面形成穩(wěn)定的空間電荷區(qū)，衡時(shí)，交界面形成穩(wěn)定的空間電荷區(qū)，即結(jié)。即結(jié)。 2022-5-15電工電子學(xué)B4、PN結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦?PN 結(jié)加正向電壓（正向偏置，結(jié)加正向電壓（正向偏置，P 接正、接正、N接接負(fù)負(fù) ）時(shí)，）時(shí)， PN 結(jié)處于正向?qū)顟B(tài)，結(jié)處于正向?qū)顟B(tài)，PN 結(jié)正結(jié)正向電阻較小，正向電流較大。向電阻較小，正向電流較大。 PN 結(jié)加反向電壓（反向偏置，結(jié)加反向電壓（反向偏置，P接負(fù)、接負(fù)、N接正接正 ）時(shí)，時(shí)， PN 結(jié)處于反向截止?fàn)顟B(tài)，結(jié)處于反向截止?fàn)顟B(tài)，PN 結(jié)反向

8、電結(jié)反向電阻較大，反向電流很小。阻較大，反向電流很小。2022-5-15電工電子學(xué)B二、半導(dǎo)體二極管二、半導(dǎo)體二極管 二極管的結(jié)構(gòu)和類型二極管的結(jié)構(gòu)和類型 二極管的伏安特性二極管的伏安特性 二極管的主要參數(shù)二極管的主要參數(shù) 二極管的應(yīng)用二極管的應(yīng)用 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管2022-5-15電工電子學(xué)B1、二極管的結(jié)構(gòu)和類型、二極管的結(jié)構(gòu)和類型 將將PN結(jié)加上相應(yīng)的電極引線和管殼，就成為結(jié)加上相應(yīng)的電極引線和管殼，就成為半導(dǎo)體二極管。半導(dǎo)體二極管。 從從P區(qū)引出的電極稱為陽極區(qū)引出的電極稱為陽極（正極），從（正極），從N區(qū)引出的電極稱為陰極（負(fù)區(qū)引出的電極稱為陰極（負(fù)極）。極）。 按結(jié)構(gòu)分二極管有

9、點(diǎn)接觸型和面接觸型兩類。按結(jié)構(gòu)分二極管有點(diǎn)接觸型和面接觸型兩類。2022-5-15電工電子學(xué)B 圖圖 (c)(c)是二極管的表示符號(hào)。是二極管的表示符號(hào)。箭頭方向表示加正向電壓時(shí)箭頭方向表示加正向電壓時(shí)的正向電流的方向，逆箭頭的正向電流的方向，逆箭頭方向表示不導(dǎo)通，體現(xiàn)了二方向表示不導(dǎo)通，體現(xiàn)了二極管的單向?qū)щ娦阅?，其極管的單向?qū)щ娦阅?，其文文字符?hào)為字符號(hào)為DD（c）符號(hào)）符號(hào)2022-5-15電工電子學(xué)B2、二極管的伏安特性、二極管的伏安特性 二極管的伏安特性是指二極管兩端的二極管的伏安特性是指二極管兩端的電壓和電壓和流過管子流過管子的電流之間的關(guān)系。二極的電流之間的關(guān)系。二極管本質(zhì)上是一

10、個(gè)管本質(zhì)上是一個(gè)PN結(jié)，它具有單向?qū)щ娦?，結(jié)，它具有單向?qū)щ娦?，分分正向特性正向特性和和反向特性反向特性兩部分。兩部分?022-5-15電工電子學(xué)B2022-5-15電工電子學(xué)B3、二極管的主要參數(shù)、二極管的主要參數(shù)（1 1）最大整流電流）最大整流電流 IFM二極管長(zhǎng)期使用時(shí)所允許通過的最大正向平均電流。二極管長(zhǎng)期使用時(shí)所允許通過的最大正向平均電流。（2 2）最高）最高（3 3）最大）最大指二極管加最高反向工作電壓時(shí)的反向電流。反向指二極管加最高反向工作電壓時(shí)的反向電流。反向電流大，說明管子的單向?qū)щ娦圆睿娏鞔?，說明管子的單向?qū)щ娦圆睿?受溫度的影響受溫度的影響，溫度越高反向電流越大。溫度

11、越高反向電流越大。 2022-5-15電工電子學(xué)B4、二極管的應(yīng)用、二極管的應(yīng)用 二極管的應(yīng)用范圍很廣，主要二極管的應(yīng)用范圍很廣，主要都是利用它的單向?qū)щ娦詫?shí)現(xiàn)都是利用它的單向?qū)щ娦詫?shí)現(xiàn)整流、整流、檢波、限幅、箝位、開關(guān)、元件保護(hù)、檢波、限幅、箝位、開關(guān)、元件保護(hù)、溫度補(bǔ)償?shù)?。溫度補(bǔ)償?shù)取?022-5-15電工電子學(xué)B定性分析：定性分析：判斷二極管的工作狀態(tài)判斷二極管的工作狀態(tài)導(dǎo)通導(dǎo)通截止截止否則，正向管壓降否則，正向管壓降硅硅0 0.60.7V鍺鍺0.20.3V 分析方法：分析方法：將二極管斷開，分析二極管兩端電位將二極管斷開，分析二極管兩端電位的高低或所加電壓的高低或所加電壓UD的正負(fù)。的

12、正負(fù)。若若 V陽陽 V陰陰或或 UD為正，二極管導(dǎo)通（正向偏置）為正，二極管導(dǎo)通（正向偏置）若若 V陽陽 8V 二極管導(dǎo)通，可看作短路二極管導(dǎo)通，可看作短路 uo = 8V ui UD1 VD2 優(yōu)先導(dǎo)通，優(yōu)先導(dǎo)通， VD1截止。截止。若忽略管壓降，二極管可看作短路，若忽略管壓降，二極管可看作短路，UAB = 0 VVD6V12V3k BAVD2mA43122 DIVD1承受反向電壓為承受反向電壓為6 V流過流過VD2的電流為的電流為例例2 22022-5-15電工電子學(xué)B返回返回5、穩(wěn)壓二極管、穩(wěn)壓二極管2022-5-15電工電子學(xué)BZZIUZr Zr2022-5-15電工電子學(xué)B三、晶體三

13、極管三、晶體三極管 三極管的結(jié)構(gòu)與類型三極管的結(jié)構(gòu)與類型 三極管的放大原理三極管的放大原理 三極管的特性曲線三極管的特性曲線 三極管的主要參數(shù)三極管的主要參數(shù)2022-5-15電工電子學(xué)B結(jié)構(gòu)與類型結(jié)構(gòu)與類型后一頁后一頁前一頁前一頁返回返回2022-5-15電工電子學(xué)B后一頁后一頁前一頁前一頁返回返回2022-5-15電工電子學(xué)B三極管的連接方式三極管的連接方式: :方式信號(hào)輸入端輸出端共同端共基極發(fā)射極集電極基極共發(fā)射極基極集電極發(fā)射極共集電極基極發(fā)射極集電極2022-5-15電工電子學(xué)B2 2、電流分配關(guān)系和放大原理、電流分配關(guān)系和放大原理BECNNPEBRBECRC三極管放大的外部條件三

14、極管放大的外部條件發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏從電位的角度看：從電位的角度看： NPN 發(fā)射結(jié)正偏發(fā)射結(jié)正偏 VBVE 集電結(jié)反偏集電結(jié)反偏 VCVB2022-5-15電工電子學(xué)BIB(mA) 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10IC(mA)0.001 0.70 1.50 2.30 3.10 3.95IE(mA)0.001 0.72 1.54 2.36 3.18 4.05通過實(shí)驗(yàn)及測(cè)量結(jié)果，得通過實(shí)驗(yàn)及測(cè)量結(jié)果，得BCEIIIIC(或或IE)比比IB大得多，大得多，(如如表中第三、四列數(shù)據(jù)表中第三、四列數(shù)據(jù))5.3704.050.1BCII3.3806.030.

15、2IIBC2022-5-15電工電子學(xué)B4004. 006. 050. 130. 2BCII晶體管的電流放大作用：晶體管的電流放大作用：IB的微小變化可以的微小變化可以引起引起IC的較大變化的較大變化(第三列與第四列的電流增第三列與第四列的電流增量比量比)。 實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì):用一個(gè)微小電流的變化去控制一個(gè)用一個(gè)微小電流的變化去控制一個(gè)較大電流的變化，是較大電流的變化，是電流控制電流的放大電流控制電流的放大器件。器件。電流放大倍數(shù)電流放大倍數(shù)2022-5-15電工電子學(xué)B小結(jié)：小結(jié)： 在晶體管中，不僅在晶體管中，不僅I IC C比比I IB B大很多；當(dāng)大很多；當(dāng)I IB B有微小變化時(shí)還會(huì)引起有微小

16、變化時(shí)還會(huì)引起I IC C的較大變的較大變化化 晶體管放大的外部條件發(fā)射結(jié)必晶體管放大的外部條件發(fā)射結(jié)必須正向偏置，集電結(jié)必須反向偏置須正向偏置，集電結(jié)必須反向偏置 晶體管是晶體管是電流控制電流的放大電流控制電流的放大器件器件2022-5-15電工電子學(xué)B3 3、 特性曲線特性曲線 三極管的伏安特性反映了三極管電極之間三極管的伏安特性反映了三極管電極之間電壓和電流的關(guān)系。要正確使用三極管必須了電壓和電流的關(guān)系。要正確使用三極管必須了解其伏安特性。解其伏安特性。后一頁后一頁前一頁前一頁返回返回輸入特性輸入特性輸出特性輸出特性2022-5-15電工電子學(xué)B 實(shí)驗(yàn)線路實(shí)驗(yàn)線路輸入回路輸入回路輸出回路

17、輸出回路EBICmA AVUCEUBERBIBECV共發(fā)射極電路共發(fā)射極電路 2022-5-15電工電子學(xué)B（1 1） 輸入特性輸入特性IB( A)UBE(V)204060800.40.8UCE 1V常常數(shù)數(shù) CEUBEBUfI)(特點(diǎn)特點(diǎn):非線性非線性死區(qū)電壓：死區(qū)電壓：硅管硅管0.50.5V，鍺管鍺管0.20.2V。工作壓降：工作壓降： 硅硅U UBE BE 0.6 0.60.7V0.7V鍺鍺U UBE BE 0.2 0.20.30.3V2022-5-15電工電子學(xué)B（2 2） 輸出特性輸出特性IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A當(dāng)

18、當(dāng)U UCE CE 大于一大于一定的數(shù)值時(shí)，定的數(shù)值時(shí)，I IC C只與只與I IB B有關(guān)，有關(guān)，即即I IC C= = I IB B。常常數(shù)數(shù) BICECUfI)(此區(qū)域滿足此區(qū)域滿足IC= IB 稱為稱為線性區(qū)（線性區(qū)（放放大區(qū)大區(qū)），具），具有恒流特性。有恒流特性。2022-5-15電工電子學(xué)BIC(mA )1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A UCE UBE, ,集電結(jié)正集電結(jié)正偏，偏， IB IC，稱為稱為飽和飽和區(qū)區(qū)。 此區(qū)此區(qū)域中域中IC受受UCE的影響的影響較大較大返回返回2022-5-15電工電子學(xué)BIC(mA )1234UCE(

19、V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A 此區(qū)域中此區(qū)域中: : IB= 0,UBE 死死區(qū)電壓，稱為區(qū)電壓，稱為截截止區(qū)止區(qū)。 為可靠截止，為可靠截止，常取發(fā)射結(jié)零偏常取發(fā)射結(jié)零偏壓或反偏壓。壓或反偏壓。2022-5-15電工電子學(xué)B 輸出特性可劃分為三個(gè)區(qū)，分別代表晶體輸出特性可劃分為三個(gè)區(qū)，分別代表晶體管的三種工作狀態(tài)。管的三種工作狀態(tài)。1 1）放大區(qū)放大區(qū)( (線性區(qū)，具有恒流特性線性區(qū)，具有恒流特性) )放大狀態(tài)放大狀態(tài) I IC C = = I IB B ，發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏。，發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏。2 2）截止區(qū)（晶體管處于截止?fàn)顟B(tài)）開關(guān)斷開）截止區(qū)

20、（晶體管處于截止?fàn)顟B(tài)）開關(guān)斷開 I IB B=0=0，I IC C 0 0，U UBEBE UGS（th）時(shí)，出現(xiàn)時(shí)，出現(xiàn)N N溝道溝道 當(dāng)柵源電壓當(dāng)柵源電壓UGS達(dá)到一定數(shù)達(dá)到一定數(shù)值時(shí)。這些電子在柵極附近的值時(shí)。這些電子在柵極附近的P型硅片表面形成一個(gè)型硅片表面形成一個(gè)N型薄層，型薄層，將漏極和源極溝通，稱為將漏極和源極溝通，稱為N溝道。溝道。由于此溝道是由柵源電壓感應(yīng)由于此溝道是由柵源電壓感應(yīng)產(chǎn)生的，所以又稱為感生溝通，產(chǎn)生的，所以又稱為感生溝通，顯然，柵源電壓愈強(qiáng)，感生溝顯然，柵源電壓愈強(qiáng)，感生溝道（反型層）愈厚，溝道電阻道（反型層）愈厚，溝道電阻愈小。這種在愈小。這種在UGS=0時(shí)沒

21、有導(dǎo)電時(shí)沒有導(dǎo)電溝道，而必須依靠柵源電壓才溝道，而必須依靠柵源電壓才能形成感生溝道的場(chǎng)效應(yīng)管，能形成感生溝道的場(chǎng)效應(yīng)管，稱為增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管。稱為增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管。2022-5-15電工電子學(xué)B 增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管只有在增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管只有在UGS UGS（th）時(shí)，調(diào)節(jié)時(shí)，調(diào)節(jié)UGS，改變導(dǎo)電溝道的厚度，從，改變導(dǎo)電溝道的厚度，從而在相同的而在相同的UDS 作用下，有效的控制漏極作用下，有效的控制漏極電流電流ID的大小。的大小。工作原理總結(jié)：工作原理總結(jié)：2022-5-15電工電子學(xué)B3、特性曲線、特性曲線 漏極特性曲線漏極特性曲線 輸出特性輸出特性 轉(zhuǎn)移特性曲線轉(zhuǎn)移特性曲線 輸入特性輸入

22、特性2022-5-15電工電子學(xué)B（1）漏極特性曲線）漏極特性曲線 輸出特性輸出特性 漏極特性曲線漏極特性曲線是指在一定的柵是指在一定的柵源電壓源電壓UGS作用作用下，漏極電流下，漏極電流ID與漏源電壓與漏源電壓UDS之間的的關(guān)系曲之間的的關(guān)系曲線：線：漏極特性曲線漏極特性曲線constUDSDGSUfI | )(2022-5-15電工電子學(xué)B 從曲線可以看出：該曲線可以分為從曲線可以看出：該曲線可以分為四個(gè)區(qū)：即：可變電阻區(qū)、恒流區(qū)和截四個(gè)區(qū)：即：可變電阻區(qū)、恒流區(qū)和截止區(qū)。止區(qū)。漏極特性曲線漏極特性曲線可變電阻區(qū)可變電阻區(qū) 在此區(qū)域內(nèi)，在此區(qū)域內(nèi)，UDS很小，導(dǎo)電溝很小，導(dǎo)電溝道主要受道主

23、要受UGS的控的控制。制。2022-5-15電工電子學(xué)B漏極特性曲線漏極特性曲線 當(dāng)當(dāng)U UGSGS U UGSGS（thth）時(shí)，如圖所示，外時(shí)，如圖所示，外加較小的加較小的U UDSDS時(shí)，漏極電流時(shí)，漏極電流I ID D將隨將隨U UDSDS上上升而迅速增大。升而迅速增大。2022-5-15電工電子學(xué)B恒流區(qū)恒流區(qū)漏極特性曲線漏極特性曲線 當(dāng)當(dāng)UDS較大時(shí)，較大時(shí)，出現(xiàn)夾斷區(qū)，出現(xiàn)夾斷區(qū)，ID趨趨于飽和。于飽和。2022-5-15電工電子學(xué)B 這是因?yàn)閷?dǎo)電溝道這是因?yàn)閷?dǎo)電溝道中存在電位梯度，因中存在電位梯度，因此溝道的厚度是不均此溝道的厚度是不均勻的，靠近源端的厚，勻的，靠近源端的厚，靠

24、近漏端的薄。當(dāng)靠近漏端的薄。當(dāng)UDS增大到一定數(shù)值時(shí)增大到一定數(shù)值時(shí)(如如圖所示圖所示)，靠近漏端被，靠近漏端被夾斷，形成一夾斷區(qū)。夾斷，形成一夾斷區(qū)。溝道被夾斷后，如溝道被夾斷后，如UDS再上升。再上升。ID趨于飽和。趨于飽和。2022-5-15電工電子學(xué)B夾斷區(qū)（截止區(qū)）夾斷區(qū)（截止區(qū)）漏極特性曲線 當(dāng)當(dāng)UGS UGS（th）時(shí)，反型層導(dǎo)電溝道被完全時(shí)，反型層導(dǎo)電溝道被完全夾斷，夾斷，ID=0，場(chǎng)效應(yīng)管處于截止?fàn)顟B(tài)。，場(chǎng)效應(yīng)管處于截止?fàn)顟B(tài)。2022-5-15電工電子學(xué)B（2）轉(zhuǎn)移特性曲線）轉(zhuǎn)移特性曲線輸入特性輸入特性constUGSDDSUfI | )(2022-5-15電工電子學(xué)B4、主

25、要參數(shù)、主要參數(shù) 開啟電壓開啟電壓U UGSGS（thth） 低頻跨導(dǎo)低頻跨導(dǎo)g gm m 最大漏源電壓最大漏源電壓BUBUDSDS 漏極最大耗散功率漏極最大耗散功率P PDSMDSM2022-5-15電工電子學(xué)B 放大電路的功能：將微弱的電信號(hào)加以放大，在輸出端輸出一個(gè)與輸入信號(hào)波形相同而幅值增大的信號(hào)。 放大電路的性能指標(biāo)：電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻、通頻帶、非線性失真等。第二節(jié)第二節(jié) 基本放大電路基本放大電路2022-5-15電工電子學(xué)B參考點(diǎn)參考點(diǎn)一、放大電路的組成及工作原理一、放大電路的組成及工作原理2022-5-15電工電子學(xué)B后一頁后一頁前一頁前一頁返回返回2022-5-1

26、5電工電子學(xué)B2022-5-15電工電子學(xué)BRB+UCC2022-5-15電工電子學(xué)B3. 工作原理工作原理2022-5-15電工電子學(xué)BuBEtuitiBtiCtuCEtuotUBEIBICUCE？無輸入信號(hào)時(shí)無輸入信號(hào)時(shí)動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài):加有輸入信號(hào)時(shí)加有輸入信號(hào)時(shí) uCE= VCC iC RC 2022-5-15電工電子學(xué)B1）靜態(tài)時(shí)，三極管各電極都是恒定的電壓和電）靜態(tài)時(shí)，三極管各電極都是恒定的電壓和電流流: :IB、UBE和和 IC、UCE 。 ( (IB、UBE) ) 和和( ( IC、UCE ) )分別對(duì)應(yīng)于輸入、分別對(duì)應(yīng)于輸入、輸出特性曲線上的一個(gè)點(diǎn)稱為輸出特性曲線上的一個(gè)點(diǎn)稱為靜態(tài)工

27、作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn)。IBUBEQIBUBEICUCEQUCEIC后一頁后一頁前一頁前一頁返回返回2022-5-15電工電子學(xué)B2）動(dòng)態(tài)時(shí)，各電極電流和電壓的大小均發(fā)生了）動(dòng)態(tài)時(shí)，各電極電流和電壓的大小均發(fā)生了 變化，都在直流量的基礎(chǔ)上疊加了一個(gè)交流量。變化，都在直流量的基礎(chǔ)上疊加了一個(gè)交流量。iCtiCtIC+iCtic集電極電流集電極電流直流分量直流分量交流分量交流分量靜態(tài)分析靜態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析2022-5-15電工電子學(xué)B3）若參數(shù)選取得當(dāng)，輸出電壓可比輸入電壓大，）若參數(shù)選取得當(dāng)，輸出電壓可比輸入電壓大， 即電路具有電壓放大作用。即電路具有電壓放大作用。4）輸出電壓與輸入電壓在相位上相

28、差）輸出電壓與輸入電壓在相位上相差180,即即 共發(fā)射極電路具有反相作用。共發(fā)射極電路具有反相作用。uituot2022-5-15電工電子學(xué)B二、放大電路的分析二、放大電路的分析 靜態(tài)分析（確定靜態(tài)工作點(diǎn)）： 估算法、圖解法 動(dòng)態(tài)分析（計(jì)算放大電路的性能指標(biāo)）： 微變等效電路法、圖解法2022-5-15電工電子學(xué)B1、靜態(tài)分析（1）估算法求 步驟： 1）畫出直流通路 2）根據(jù)直流通路估算）根據(jù)直流通路估算 IB 3）估算）估算IC 4）根據(jù)直流通路）根據(jù)直流通路估算估算UCE2022-5-15電工電子學(xué)BC看作開路看作開路開路開路直流通路直流通路開路開路VT+RB+UCCRC后一頁后一頁前一頁

29、前一頁+UCCRCC1C2+RBuoRL +-+-1）畫出直流通路）畫出直流通路直流通路：無信號(hào)時(shí)直流電流的通路直流通路：無信號(hào)時(shí)直流電流的通路2022-5-15電工電子學(xué)B2 2）根據(jù)直流通路估算）根據(jù)直流通路估算 IBRBRCIBBBECCBRUUIKVL 由由BCCRU7 . 0 BCCRU RB稱為稱為 偏置電阻偏置電阻，IB 稱為稱為 偏置電流偏置電流。2022-5-15電工電子學(xué)BRBRC+UCC4 4）根據(jù)直流通道估算）根據(jù)直流通道估算UCEIC根據(jù)電流放大作用根據(jù)電流放大作用后一頁后一頁前一頁前一頁BC IIB ICCCCCE :KVLRIUU 由由返回返回3）估算）估算 IC

30、2022-5-15電工電子學(xué)BRBRCIB+UCCIC例例1：用估算法計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)。：用估算法計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)。已知：已知：UCC=12V，RC=4K ，RB=300K ， =37.5。解：解：請(qǐng)注意電路中請(qǐng)注意電路中IB和和 IC的數(shù)量級(jí)的數(shù)量級(jí)A4030012RUIBCCB mA5 . 104. 05 .37BCIIV645 . 112 CCCCCERIUU2022-5-15電工電子學(xué)BICRB+UCCREIB例例2：用估算法計(jì)算圖示電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。：用估算法計(jì)算圖示電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。后一頁后一頁前一頁前一頁ECCCRIUUCE EBBECCB) 1(RRUUI BCIIEBBEBBEE

31、BEBBCC) 1 ( RIURIRIURIU 2022-5-15電工電子學(xué)B（2 2） 圖解法：圖解法：直流偏置線與直流偏置線與輸入特性曲線輸入特性曲線交點(diǎn)交點(diǎn)Q的坐標(biāo)的坐標(biāo)( (IB、UBE) ) 即為所求即為所求靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn)。IBUBEQIBUBE UBE = UCCIBRB直流偏置線直流偏置線常數(shù)常數(shù)CEBEBUUfI)(由電路特性和晶體管的輸入由電路特性和晶體管的輸入特性確定特性確定IB 和和UBE后一頁后一頁前一頁前一頁RBRCIBIC+UCC返回返回UCCUCC/RB2022-5-15電工電子學(xué)BICUCEBBECCBRUVI由電路特性和輸出特性確定由電路特性和輸出特性確

32、定IC 和和VCC。常常數(shù)數(shù) BICECUfI)(UCE =UCCICRC 直流負(fù)載線直流負(fù)載線后一頁后一頁前一頁前一頁RBRCIBIC+UCCCCCRUQ返回返回2022-5-15電工電子學(xué)B2、動(dòng)態(tài)分析2022-5-15電工電子學(xué)Brbe的量級(jí)從幾百歐到幾千歐。的量級(jí)從幾百歐到幾千歐。1 1）輸入回路）輸入回路iBuBE 當(dāng)信號(hào)很小時(shí)，當(dāng)信號(hào)很小時(shí)，將輸入特性在小范將輸入特性在小范圍內(nèi)近似線性。圍內(nèi)近似線性。bbeBBEbeiuIUr 對(duì)輸入的小交流對(duì)輸入的小交流信號(hào)而言，三極管信號(hào)而言，三極管相當(dāng)于電阻。相當(dāng)于電阻。rbe稱稱為晶體管輸入電阻。為晶體管輸入電阻。對(duì)于小功率三極管：對(duì)于小功

33、率三極管：)()(26)1 (200mAImVrEbe2022-5-15電工電子學(xué)B2 2）輸出回路）輸出回路iCuCE)(bBcCCiIiIi bBiI 所以：所以：bcii 輸出端相當(dāng)于一個(gè)受輸出端相當(dāng)于一個(gè)受 ib控制的電流源?？刂频碾娏髟?。后一頁后一頁前一頁前一頁 IC UCE特性曲線特性曲線近似平行近似平行輸出端還要并聯(lián)一個(gè)輸出端還要并聯(lián)一個(gè)大電阻大電阻r rcece。BBIcceICCEceiuIUr 返回返回2022-5-15電工電子學(xué)BibicicBCEib ib rceCrbeBE晶體三極管晶體三極管微變等效電路微變等效電路后一頁后一頁前一頁前一頁ube+ +- -uce+

34、+- -ube+ +- -uce+ +- -r rcece很大，一般忽略。很大，一般忽略。返回返回2022-5-15電工電子學(xué)B用微變等效電路法分析電路：用微變等效電路法分析電路： 畫出交流通路 畫出微變等效電路 求電壓放大倍數(shù) 求輸入電阻 求輸出電阻2022-5-15電工電子學(xué)B1)1)畫交流通路畫交流通路: :交流信號(hào)傳輸?shù)穆窂浇涣餍盘?hào)傳輸?shù)穆窂? ,信號(hào)信號(hào)源單獨(dú)作用的電路源單獨(dú)作用的電路. .C短路短路,直流電源可看作對(duì)地短路。直流電源可看作對(duì)地短路。后一頁后一頁前一頁前一頁uo+-+-返回返回2022-5-15電工電子學(xué)B交流通路交流通路后一頁后一頁前一頁前一頁RBRCuiuoRL+

35、-+-返回返回2022-5-15電工電子學(xué)B2)2)畫出微變等效電路畫出微變等效電路將交流通路中的三極管用微變等效電路代替將交流通路中的三極管用微變等效電路代替后一頁后一頁前一頁前一頁+ + +- -+ +- -+ +- -rbeRBRCRLiUiIbIcIoUbI+ +- - -+ +返回返回2022-5-15電工電子學(xué)B3)3)求電壓放大倍數(shù)：求電壓放大倍數(shù)：bebirIU LcoRIU beLurRA LCLR/RR iouUUA :定義定義負(fù)載電阻越小，放大倍數(shù)越小。負(fù)載電阻越小，放大倍數(shù)越小。LbRI rbeRBRCRLiUiIbIcIoUbI+ +- - -+ +2022-5-15

36、電工電子學(xué)B后一頁后一頁前一頁前一頁放大放大電路電路+ +- -SE信號(hào)源信號(hào)源SRiIiU+ +- -iriiiIUr 輸入電阻輸入電阻返回返回2022-5-15電工電子學(xué)BiiiIUr beBr/R ber bRiIIUB rbeRBRCRLiUiIbIcIoUbI+ +- - -+ +ir后一頁后一頁前一頁前一頁返回返回2022-5-15電工電子學(xué)B+_RL0USUr0+_后一頁后一頁前一頁前一頁返回返回2022-5-15電工電子學(xué)BRL000rbeRBRCsE.iIbIcIbI外加外加oIoUoI共發(fā)射極放大電路共發(fā)射極放大電路輸出電阻輸出電阻共射極放大電路共射極放大電路特點(diǎn)：特點(diǎn)：

37、1. 1. 放大倍數(shù)高放大倍數(shù)高; ;2. 2. 輸入電阻低輸入電阻低; ;3. 3. 輸出電阻高輸出電阻高. .oU后一頁后一頁前一頁前一頁返回返回加壓求流法步驟加壓求流法步驟:RS2022-5-15電工電子學(xué)B(2)圖解法 步驟步驟: 1）根據(jù)）根據(jù)ui在輸入特性曲線上求在輸入特性曲線上求iB 2）畫出交流負(fù)載線）畫出交流負(fù)載線 3）由輸出特性曲線和交流負(fù)載線）由輸出特性曲線和交流負(fù)載線求求iC和和uCE 2022-5-15電工電子學(xué)BiBibtuiuBEQ60201）根據(jù)）根據(jù)ui在輸入特性曲線上求在輸入特性曲線上求iB2022-5-15電工電子學(xué)BRBRCRLuiuo交流通路交流通路C

38、LLRRR/LCECRui1交流信號(hào)的變化沿著斜率為：交流信號(hào)的變化沿著斜率為：LR1的直線。的直線。這條直線通過這條直線通過Q點(diǎn)，稱為點(diǎn)，稱為交流負(fù)載線交流負(fù)載線。2）畫出交流負(fù)載線）畫出交流負(fù)載線2022-5-15電工電子學(xué)B交流負(fù)載線的作法交流負(fù)載線的作法iCvCEECCCREQIB過過Q點(diǎn)作一條直線，斜率為：點(diǎn)作一條直線，斜率為：LR1交流負(fù)載線交流負(fù)載線2022-5-15電工電子學(xué)Buce與與ui反相！反相！iCuCEictucet3）由輸出特性曲線和交流負(fù)載線求）由輸出特性曲線和交流負(fù)載線求iC和和uCE2022-5-15電工電子學(xué)BiCuCE可輸出的可輸出的最大不失最大不失真信號(hào)

39、真信號(hào)討論討論:靜態(tài)工作點(diǎn)的選擇與非線性失真靜態(tài)工作點(diǎn)的選擇與非線性失真2022-5-15電工電子學(xué)BiCuCEQ點(diǎn)過低，信號(hào)進(jìn)入截止區(qū)點(diǎn)過低，信號(hào)進(jìn)入截止區(qū)放大電路產(chǎn)生放大電路產(chǎn)生截止失真截止失真2022-5-15電工電子學(xué)BiCuCEQ點(diǎn)過高，信號(hào)進(jìn)入飽和區(qū)點(diǎn)過高，信號(hào)進(jìn)入飽和區(qū)放大電路產(chǎn)生放大電路產(chǎn)生飽和失真飽和失真ib輸入波輸入波形形uo輸出波形輸出波形2022-5-15電工電子學(xué)B 合理設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)是保證放大電路正常合理設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)是保證放大電路正常工作的先決條件。但是放大電路的靜態(tài)工作工作的先決條件。但是放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)常因外界條件的變化而發(fā)生變動(dòng)。點(diǎn)常因外界條件的變化而發(fā)

40、生變動(dòng)。 前述的固定偏置放大電路，簡(jiǎn)單、容易調(diào)前述的固定偏置放大電路，簡(jiǎn)單、容易調(diào)整，但在溫度變化、三極管老化、電源電壓整，但在溫度變化、三極管老化、電源電壓波動(dòng)等外部因素的影響下，將引起靜態(tài)工作波動(dòng)等外部因素的影響下，將引起靜態(tài)工作點(diǎn)的變動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)將使放大電路不能正常工點(diǎn)的變動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)將使放大電路不能正常工作，其中影響最大的是溫度的變化。作，其中影響最大的是溫度的變化。2022-5-15電工電子學(xué)B1. 溫度變化對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響溫度變化對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響在固定偏置放大電路中在固定偏置放大電路中 當(dāng)當(dāng)UCC和和 RB一定時(shí)，一定時(shí)， IC與與 UBE、 以及以及 ICEO 有有關(guān)關(guān)，這三個(gè)參

41、數(shù)隨溫度而變化。，這三個(gè)參數(shù)隨溫度而變化。CBOBBECCCEOBCIRUUIII)1( 當(dāng)溫度升高時(shí)，當(dāng)溫度升高時(shí)， UBE 、 、 ICBO 。溫度升高時(shí)，溫度升高時(shí)， IC將增加，使將增加，使Q點(diǎn)沿負(fù)載線上移。點(diǎn)沿負(fù)載線上移。后一頁后一頁前一頁前一頁返回返回2022-5-15電工電子學(xué)BiCuCEQ溫度升高時(shí)，輸溫度升高時(shí)，輸出特性曲線上移出特性曲線上移結(jié)論：結(jié)論： 當(dāng)溫度升高時(shí)，當(dāng)溫度升高時(shí)， IC將增加，使將增加，使Q點(diǎn)點(diǎn)沿負(fù)載線上移，容沿負(fù)載線上移，容易使易使T T進(jìn)入飽和區(qū)進(jìn)入飽和區(qū)造成飽和失真，甚造成飽和失真，甚至引起過熱燒壞三至引起過熱燒壞三極管。極管。Q 固定偏置電路的固定

42、偏置電路的Q點(diǎn)是點(diǎn)是不穩(wěn)定的，為此需要改進(jìn)偏置電路。當(dāng)溫度升不穩(wěn)定的，為此需要改進(jìn)偏置電路。當(dāng)溫度升高使高使 IC 增加時(shí)，能夠自動(dòng)減少增加時(shí)，能夠自動(dòng)減少IB，從而抑制，從而抑制Q點(diǎn)的變化，保持點(diǎn)的變化，保持Q點(diǎn)基本穩(wěn)定。點(diǎn)基本穩(wěn)定。后一頁后一頁前一頁前一頁返回返回2022-5-15電工電子學(xué)B2. 分壓式偏置電路分壓式偏置電路穩(wěn)定穩(wěn)定Q點(diǎn)的原理點(diǎn)的原理BII 2若滿足：若滿足： 基極電位基本恒定，基極電位基本恒定， 不隨溫度變化。不隨溫度變化。后一頁后一頁前一頁前一頁跳轉(zhuǎn)跳轉(zhuǎn)RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IBVB+2121BBCCRRUII CCBBBBURRRV212 返回

43、返回2022-5-15電工電子學(xué)B 集電極電流基本恒集電極電流基本恒定，不隨溫度變化。定，不隨溫度變化。EBEBECRUVII BEBUV 若若滿滿足足：EBEBEBECRVRUVII 后一頁后一頁前一頁前一頁RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IBVB+返回返回2022-5-15電工電子學(xué)BQ點(diǎn)穩(wěn)定的過程點(diǎn)穩(wěn)定的過程TUBEIBICUEICVB固定固定 R RE E: :溫度補(bǔ)償電阻溫度補(bǔ)償電阻 對(duì)直流：對(duì)直流：R RE E越大穩(wěn)越大穩(wěn)Q Q效果越好；效果越好； 對(duì)交流：對(duì)交流： R RE E越大交越大交流損失越大流損失越大, ,為避免交為避免交流損失加旁路電容流損失加旁路電容C C

44、E E。后一頁后一頁前一頁前一頁I1I2IBVB+RB1RCC1C2RB2CERERL返回返回2022-5-15電工電子學(xué)B3.分壓式偏置電路的分析分壓式偏置電路的分析CCBBBBURRRU212EBEBEBECRURUVII IICB EECCCCCERIRIUU靜態(tài)分析靜態(tài)分析RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IBVB+2022-5-15電工電子學(xué)B動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析對(duì)交流對(duì)交流:CE將將RE短路短路，AuAu，ri，ro與與固定偏置電路相同固定偏置電路相同。I1I2IBVB+RB1RCC1C2RB2CERERL旁路電容旁路電容返回返回2022-5-15電工電子學(xué)B 去掉去掉CE后

45、的后的微變等效電路微變等效電路21BBBRRR +UCC短路短路對(duì)地對(duì)地短路短路C1RB1RCC2RB2RERLuorbeRCRLiIbIcIbIBR REeIiUoU+ + +- - -返回返回2022-5-15電工電子學(xué)BEebebiRIrIU LboRIU Au減小減小EbbebiRIrIU) 1( EbeLuRrRA) 1 ( (1) (1) 電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)后一頁后一頁前一頁前一頁返回返回rbeRCRLiIbIcIbIBR REeIiUoU+ + +- - -2022-5-15電工電子學(xué)B) 1 (EbeBiRrRr/CoRr (2) 輸入電阻輸入電阻ri 和輸出電阻和輸出電

46、阻r0rbeRCRLiIbIcIbIBR REeIoU+_iU+_2022-5-15電工電子學(xué)B無旁路電容無旁路電容C CE E有旁路電容有旁路電容C CE EEbeLuRrRA) 1( Au減小減小beLurRA) 1(EbeBiRr/Rr CoRr ri 提高提高beBirRr/CoRr ro不變不變返回返回2022-5-15電工電子學(xué)B例例1:1:. 在圖示放大電路中，已知在圖示放大電路中，已知UCC=12V, RC= 6k, RE1= 300， RE2= 2.7K， RB1= 60k， RB2= 20k RL= 6k ，晶體管，晶體管=50， UBE=0.6V, 試求試求: :(1)

47、(1) 靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn)IB、IC及及UCE；(2) (2) 畫出微變等效電路；畫出微變等效電路；(3) (3) 輸入電阻輸入電阻r ri i、r r0 0及及u u。RB1+UCCRCC1C2RB2CERE2RLuiuoRE1+ + + 返回返回后一頁后一頁前一頁前一頁2022-5-15電工電子學(xué)B【解解】RB1+UCCRCRB2RE2RE1直流通路如圖所示。直流通路如圖所示。V312206020212 CCBBBBURRRVmA803603.RUVIIEBEBEC A 16 500.8 IICBV8438068012)(11.RRIRIUUEEECCCCCE 返回返回后一頁后一頁前一頁

48、前一頁2022-5-15電工電子學(xué)B微變等效電路如圖微變等效電路如圖KRrCo6Krbe961802651300I26) 1300E.( K 1521 BBBR/RR其其中中)./(/305196115) 1 (EbeBiRrRrK038261715./EbeLuRrRA) 1( 69830519616650./rbeRCRLiUiIbIcIoUbIBR RE1eI+ + + 2022-5-15電工電子學(xué)B后一頁后一頁前一頁前一頁RB+UCCRCC1C2RERLuiuo+返回返回2022-5-15電工電子學(xué)BEBBECCBRRUUI)( 1BIIcRB+UCCRCREEECCCERIUU 后一

49、頁后一頁前一頁前一頁RB+UCCRCC1C2RERLuiuo+2022-5-15電工電子學(xué)B二、二、 動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析LELRRR/LeoRIULbRI）（ 1LebebiRIrIULbbebRIrI)( 1LbbebLbuRIrIRIA )()( 11LbeLRrR )1(1 ）（ 電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù) 且輸入且輸入 輸出同相，輸出輸出同相，輸出 電壓跟隨輸入電電壓跟隨輸入電 壓，壓，故稱電壓跟故稱電壓跟 隨器。隨器。，1 uArbeiIbIcIOUbI BRRERL+iU+后一頁后一頁前一頁前一頁返回返回2022-5-15電工電子學(xué)BiBirRr/)(/LbeBiRrRr 1irLbebLEebebbiiRrIRRIrIIUr)(/ 1LELRRR/后一頁后一頁前一頁前一頁irrbeiIbIcIbI BRRERLiUOU+返回返回2022-5-15電工電子學(xué)B置置0后一頁后一頁前一頁前一頁OU +RsrbesEiIbIcIbI BRRERL+ + I返回返回2022-5-15電工電子學(xué)BebbIIII EsbesbeRURrURrU BssRRR/