模擬電子技術(shù)教學(xué)課件

2.1集成電路運算放大器2運算放大器2.2理想運算放大器2.3基本線性運放電路2.4同相輸入和反相輸入放大電路的其他應(yīng)用模電12.1集成電路運算放大器1.集成電路運算放大器的內(nèi)部組成單元圖2.1.1集成運算放大器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖22.1集成電路運算放大器1.集成電路運算放大器的內(nèi)部組成單元圖2.1.2運算放大器的代表符號（a）國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的符號（b）國內(nèi)外常用符號32.運算放大器的電路模型圖2.1.3運算放大器的電路模型通常：開環(huán)電壓增益Avo的≥105（很高）輸入電阻ri≥106Ω（很大）輸出電阻ro≤100Ω（很?。?/p>

vO＝Avo(vP－vN)（V－＜vO＜V＋）

注意輸入輸出的相位關(guān)系42.運算放大器的電路模型當(dāng)Avo(vP－vN)≥V＋時

vO＝

V＋

當(dāng)Avo(vP－vN)≤

V-時

vO＝

V-電壓傳輸特性

vO＝

f

(vP－vN)線性范圍內(nèi)vO＝Avo(vP－vN)Avo——斜率end52.2理想運算放大器1.

vO的飽和極限值等于運放的電源電壓V＋和V－

2.運放的開環(huán)電壓增益很高

若（vP－vN）＞0

則vO=+Vom=V＋

若（vP－vN）＜0

則vO=–Vom=V－

3.若V－<vO<V＋

則（vP－vN）0

4.輸入電阻ri的阻值很高

使iP≈0、iN≈0

5.輸出電阻很小，ro

≈0理想：ri≈∞

ro≈0

Avo→∞vO＝Avo(vN－vP)圖2.2.1運放的簡化電路模型end62.3基本線性運放電路2.3.1同相放大電路2.3.2反相放大電路72.3.1同相放大電路（a）電路圖（b）小信號電路模型圖2.3.1同相放大電路1.基本電路

82.3.1同相放大電路2.負(fù)反饋的基本概念開環(huán)閉環(huán)反饋：將放大電路輸出量，通過某種方式送回到輸入回路的過程。瞬時電位變化極性——某時刻電位的斜率電路有vo

＝Avo(vp－vn)引入反饋后vn0，vp(vi)不變→

(vp－vn)↓→

vo↓使輸出減小了，增益Av＝vo/vi下降了，這時的反饋稱為負(fù)反饋。92.3.1同相放大電路3.虛假短路

圖中輸出通過負(fù)反饋的作用，使vn自動地跟蹤vp，即vp≈vn，或vid＝vp－vn≈0。這種現(xiàn)象稱為虛假短路，簡稱虛短。

由于運放的輸入電阻ri很大，所以，運放兩輸入端之間的ip＝-in＝(vp－vn)/ri≈0，這種現(xiàn)象稱為虛斷。

由運放引入負(fù)反饋而得到的虛短和虛斷兩個重要概念，是分析由運放組成的各種線性應(yīng)用電路的利器，必須熟練掌握。102.3.1同相放大電路4.幾項技術(shù)指標(biāo)的近似計算（1）電壓增益Av

根據(jù)虛短和虛斷的概念有

vp≈vn，ip＝-in＝0所以（可作為公式直接使用）112.3.1同相放大電路4.幾項技術(shù)指標(biāo)的近似計算（2）輸入電阻Ri

輸入電阻定義根據(jù)虛短和虛斷有

vi＝vp，ii＝ip≈0所以（3）輸出電阻Ro

Ro→0122.3.1同相放大電路5.電壓跟隨器根據(jù)虛短和虛斷有vo＝vn≈vp＝vi（可作為公式直接使用）13電壓跟隨器的作用無電壓跟隨器時負(fù)載上得到的電壓電壓跟隨器時ip≈0，vp＝vs根據(jù)虛短和虛斷有vo＝vn≈vp＝vs142.3.2反相放大電路（a）電路圖（b）由虛短引出虛地vn≈0

圖2.3.5反相放大電路1.基本電路

152.幾項技術(shù)指標(biāo)的近似計算（1）電壓增益Av

根據(jù)虛短和虛斷的概念有

vn≈

vp＝

0

，ii＝0所以i1＝i2

即（可作為公式直接使用）2.3.2反相放大電路162.幾項技術(shù)指標(biāo)的近似計算（2）輸入電阻Ri

（3）輸出電阻Ro

Ro→02.3.2反相放大電路17當(dāng)R2>>R3時，（1）試證明VS＝(R3R1/R2)IM

解:（1）根據(jù)虛斷有II

=0所以I2

=IS

=VS

/

R1

例2.3.3直流毫伏表電路（2）R1＝R2＝150k，R3＝1k，輸入信號電壓VS＝100mV時，通過毫伏表的最大電流IM(max)＝？又根據(jù)虛短有VP

=

VN

=0R2和R3相當(dāng)于并聯(lián)，所以–I2R2

=R3(I2-IM)所以當(dāng)R2>>R3時，VS＝(R3R1/R2)IM

（2）代入數(shù)據(jù)計算即可end182.4同相輸入和反相輸入放大電路的其他應(yīng)用2.4.1求差電路2.4.2儀用放大器2.4.3求和電路2.4.4積分電路和微分電路192.4.1求差電路從結(jié)構(gòu)上看，它是反相輸入和同相輸入相結(jié)合的放大電路。當(dāng)則若繼續(xù)有則根據(jù)虛短、虛斷和n、p點的KCL得：202.4.1求差電路從放大器角度看時，增益為（該電路也稱為差分電路或減法電路）212.4.1求差電路一種高輸入電阻的差分電路222.4.2儀用放大器232.4.3求和電路根據(jù)虛短、虛斷和n點的KCL得：若則有（該電路也稱為加法電路）242.4.4積分電路和微分電路1.積分電路式中，負(fù)號表示vO與vI在相位上是相反的。根據(jù)“虛短”，得根據(jù)“虛斷”，得因此電容器被充電，其充電電流為設(shè)電容器C的初始電壓為零，則（積分運算）252.4.4積分電路和微分電路當(dāng)vI為階躍電壓時，有vO與t成線性關(guān)系1.積分電路262.4.4積分電路和微分電路2.微分電路end27第三章半導(dǎo)體二極管及其基本電路3.1半導(dǎo)體的基本知識3.3半導(dǎo)體二極管3.4二極管基本電路及其分析方法3.5特殊二極管3.2PN結(jié)的形成及特性283.1半導(dǎo)體的基本知識

3.1.1

半導(dǎo)體材料

3.1.2

半導(dǎo)體的共價鍵結(jié)構(gòu)

3.1.3

本征半導(dǎo)體

3.1.4

雜質(zhì)半導(dǎo)體29導(dǎo)體(conductor)：自然界中很容易導(dǎo)電的物質(zhì)稱為導(dǎo)體，金屬一般都是導(dǎo)體。絕緣體(semiconductor)：有的物質(zhì)幾乎不導(dǎo)電，稱為絕緣體，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。半導(dǎo)體(insulator)：另有一類物質(zhì)的導(dǎo)電特性處于導(dǎo)體和絕緣體之間，稱為半導(dǎo)體，典型的有硅Si和鍺Ge以及砷化鎵GaAs和一些硫化物、氧化物等。3.1.1半導(dǎo)體的材料30半導(dǎo)體的導(dǎo)電機理不同于其它物質(zhì)，所以它具有不同于其它物質(zhì)的特點。例如：

當(dāng)受外界熱和光的作用時，它的導(dǎo)電能力明顯變化。

往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì)，會使它的導(dǎo)電能力明顯改變。3.1.1半導(dǎo)體的材料31GeSi3.1.1半導(dǎo)體的材料323.1.2半導(dǎo)體的共價鍵結(jié)構(gòu)硅晶體的空間排列原子結(jié)構(gòu)簡化模型333.1.2半導(dǎo)體的共價鍵結(jié)構(gòu)硅和鍺的原子結(jié)構(gòu)簡化模型及晶體結(jié)構(gòu)T=0K和沒有外界激發(fā)時，共價鍵內(nèi)的電子被束縛，不能成為載流子；常溫下，共價鍵對電子的束縛不象絕緣體中束縛的那么緊；34電子空穴對35在室溫（300K）下,被束縛的價電子獲得足夠能量掙脫共價鍵,成為自由電子——本征激發(fā)；價電子走后剩下的空位——空穴載流子此時外加電壓，本征半導(dǎo)體內(nèi)將有電流流過，但導(dǎo)電能力遠(yuǎn)不如良好導(dǎo)體；硅材料的原子密度為5×1022/cm3，本征激發(fā)自由電子濃度ni≈1.45×1010/cm3;即室溫下，每3.45×1012個原子中只有一個價電子成為自由電子。1.載流子——自由電子3.1.3本征半導(dǎo)體36空穴的移動372.載流子——空穴

電子掙脫共價鍵束縛成為自由電子，共價鍵中留下一個空位,帶一個正電,叫做空穴；在外電場的作用下，附近的價電子被吸引填補空穴，同時又會產(chǎn)生一個新的空穴；似乎空穴也能”移動”,但其移動的方向與電子相反;且空穴帶正電；空穴是載流子本征半導(dǎo)體內(nèi),自由電子和空穴總是成對出現(xiàn)的;任何時候都有ni=pi

空穴3.1.3本征半導(dǎo)體383.載流子的產(chǎn)生與復(fù)合共價鍵獲得熱能以一定速率產(chǎn)生自由電子空穴溫度愈高,產(chǎn)生率愈高自由電子空穴以一定速率相遇結(jié)合成新共價鍵濃度愈高,載流子數(shù)目愈高,復(fù)合率愈高結(jié)論:一定的溫度下,載流子的復(fù)合率等于產(chǎn)生率,達(dá)到動態(tài)平衡濃度越高，導(dǎo)電能力越高；即本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電率隨溫度的增加而增加；3.1.3本征半導(dǎo)體393.1.3本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體——化學(xué)成分純凈的半導(dǎo)體。它在物理結(jié)構(gòu)上呈單晶體形態(tài)。本征激發(fā)——熱激發(fā)空穴——共價鍵中的空位。電子空穴對——由熱激發(fā)而產(chǎn)生的自由電子和空穴對。空穴的移動——空穴的運動是靠相鄰共價鍵中的價電子依次充填空穴來實現(xiàn)的。403.1.4雜質(zhì)半導(dǎo)體

在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量元素作為雜質(zhì)，可使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性發(fā)生顯著變化。摻入的雜質(zhì)主要是三價或五價元素。摻入雜質(zhì)的本征半導(dǎo)體稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體。其中分為P型和N型

N型半導(dǎo)體——摻入五價雜質(zhì)元素（如磷）的半導(dǎo)體。

P型半導(dǎo)體——摻入三價雜質(zhì)元素（如硼）的半導(dǎo)體。411.P型半導(dǎo)體P型半導(dǎo)體中空穴是多子，電子是少子。3價硼原子相鄰共價鍵上的電子獲得能量，就有可能填補空位,使硼原子成了不能移動的負(fù)離子（得到一個電子）留下了可移動的空穴NA（硼原子濃度）+n（少子濃度）=p（多子濃度）硼原子稱為受主原子3.1.4雜質(zhì)半導(dǎo)體422.N型半導(dǎo)體摻雜濃度遠(yuǎn)大于本征半導(dǎo)體中載流子濃度，所以，自由電子濃度遠(yuǎn)大于空穴濃度。自由電子稱為多數(shù)載流子（多子），空穴稱為少數(shù)載流子（少子）。5價磷原子獲得能量，易掙脫原子核的束縛成為自由電子ND（磷原子濃度）+p（少子濃度）=n（多子濃度）留下一個固定的、不能移動的正離子磷原子稱為施主原子3.1.4雜質(zhì)半導(dǎo)體433.雜質(zhì)對半導(dǎo)體導(dǎo)電性的影響

摻入雜質(zhì)對本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性有很大的影響，一些典型的數(shù)據(jù)如下:

T=300K室溫下,本征硅的電子和空穴濃度:

n=p=1.4×1010/cm31以上兩個濃度基本上相差106/cm3

。

2摻雜后N型半導(dǎo)體中的自由電子濃度:

n=5×1016/cm3

443.2PN結(jié)的形成及特性

3.2.1PN結(jié)的形成

3.2.2PN結(jié)的單向?qū)щ娦?/p>

3.2.3PN結(jié)的反向擊穿

3.2.4PN結(jié)的電容效應(yīng)45

熱能的激發(fā),半導(dǎo)體內(nèi)的載流子將作隨機的無定向運動,載流子在任意方向的平均速度為零

若有電場加到半導(dǎo)體上,內(nèi)部載流子將受電場力做定向移動;空穴的移動方向與電場方向相同，自由電子的移動方向與電場方向相反

由于電場作用導(dǎo)致載流子的運動稱為漂移漂移3.2.1PN結(jié)的形成46

基于載流子的濃度差異和隨機熱運動,載流子由濃度高區(qū)域向濃度低的區(qū)域擴散,形成電流【擴散電流】.擴散3.2.1PN結(jié)的形成47多數(shù)載流子向?qū)Ψ絽^(qū)域進行擴散3.2.1PN結(jié)的形成48多數(shù)載流子向?qū)Ψ絽^(qū)域進行擴散并復(fù)合掉擴散結(jié)果使交界處的電中性遭到破壞,僅剩下不能移動帶電雜質(zhì)離子;稱為空間電荷區(qū),又稱耗盡區(qū)或PN結(jié)；空間電荷區(qū)(PN結(jié)/耗盡區(qū))漂移使得PN結(jié)變窄擴散使得PN結(jié)變寬內(nèi)電場擴散運動與漂移運動互相聯(lián)系又互相對立,當(dāng)達(dá)到動態(tài)平衡時PN結(jié)的寬度確定阻止多子擴散使少子漂移3.2.1PN結(jié)的形成49PN結(jié)的形成P區(qū)N區(qū)3.2.1PN結(jié)的形成503.2.1PN結(jié)的形成

對于P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體結(jié)合面，離子薄層形成的空間電荷區(qū)稱為PN結(jié)。

PN結(jié)中離子不參與導(dǎo)電。在空間電荷區(qū)，由于空穴和電子的復(fù)合，缺少了載流子，所以也稱耗盡層。513.2.1PN結(jié)的形成

因濃度差空間電荷區(qū)形成內(nèi)電場

內(nèi)電場促使少子漂移

內(nèi)電場阻止多子擴散

最后,多子的擴散和少子的漂移達(dá)到動態(tài)平衡。多子的擴散運動由雜質(zhì)離子形成空間電荷區(qū)52空間電荷區(qū)(PN結(jié)/耗盡區(qū))P型區(qū)N型區(qū)內(nèi)電場E0勢壘電位V0電位0x勢壘區(qū)3.2.1PN結(jié)的形成53內(nèi)電場E0P型N型外電場EF總電場E=E0-EFPN結(jié)平衡狀態(tài)被打破,有利于多子擴散多子進入PN結(jié),中和了PN結(jié)內(nèi)的帶電離子,PN結(jié)區(qū)空間電荷量減少,PN結(jié)變薄有利于多子的擴散運動，形成擴散電流，此時擴散電流大、漂移電流很小而忽略，因此電流由擴散電流決定。PN結(jié)(PNjunction)正向偏置正向電流電流稱為正向電流，PN結(jié)阻值小。稱為PN結(jié)導(dǎo)通。

3.2.2PN結(jié)的單向?qū)щ娦?4PN結(jié)加正向偏置55PN結(jié)(PNjunction)反向偏置內(nèi)電場E0P型N型外電場ER總電場E=E0+ERPN結(jié)平衡狀態(tài)被打破,阻礙了多子擴散,耗盡區(qū)厚度加寬擴散運動被抑制,擴散電流趨近于零。漂移運動被加強PN結(jié)表現(xiàn)為阻值極大的電阻,認(rèn)為PN結(jié)截止

反向電流是由少子漂移形成,而少子由本征熱激發(fā)產(chǎn)生,故濃度很低,反向電流很小,μA級。該電流也稱為反向飽和電流.

3.2.2PN結(jié)的單向?qū)щ娦?6PN結(jié)加反向偏置57溫度的電壓當(dāng)量硅二極管PN結(jié)的V-I特性正向偏置特性反向偏置特性發(fā)射系數(shù),與尺寸/材料及電流有關(guān)PN結(jié)V-I特性PN結(jié)兩端外加電壓玻耳茲曼常數(shù)

(1.38×10-23J/K)熱力學(xué)溫度電子電荷

(1.6×10-19C)常溫下為26mV反向飽和電流

3.2.2PN結(jié)的單向?qū)щ娦?8如果加到PN結(jié)的反向電壓增大到一定數(shù)值時，反向電流突然增加，稱為PN結(jié)的反向擊穿；PN結(jié)的反向擊穿反向擊穿電壓3.2.3PN結(jié)的反向擊穿59

電擊穿(可逆)

熱擊穿(不可逆)擊穿雪崩擊穿(avalanchebreakdown):

碰撞,載流子倍增效應(yīng)。齊納擊穿(zenerbreakdown):

局部電場增強,分離整流二極管（多數(shù)）穩(wěn)壓二極管（多數(shù)）VBR反向擊穿電壓

擊穿后的反向電流急劇增大,易使PN結(jié)發(fā)熱,升溫從而燒毀PN結(jié)3.2.3PN結(jié)的反向擊穿60PN結(jié)的兩種電容效應(yīng)：擴散電容CD和勢壘電容CBPN結(jié)處于正向偏置時，多子的擴散導(dǎo)致在P區(qū)（N區(qū)）靠近結(jié)的邊緣有高于正常情況的電子（空穴）濃度，這種超量的濃度可視為電荷存儲到PN結(jié)的鄰域PN結(jié)的電容效應(yīng)直接影響半導(dǎo)體器件的高頻和開關(guān)性能1.擴散電容3.2.4PN結(jié)的電容效應(yīng)61PN結(jié)反向偏置時，載流子數(shù)目很少，擴散電容可忽略。1.擴散電容3.2.4PN結(jié)的電容效應(yīng)PN結(jié)正向偏置電壓越大，存儲的電荷越多，擴散電容越大。62勢壘區(qū)是積累空間電荷的區(qū)域，當(dāng)反向偏置電壓變化時，就會引起積累在勢壘區(qū)的空間電荷的變化2.勢壘電容類似于平板電容器兩極板上電荷的變化3.2.4PN結(jié)的電容效應(yīng)63PN結(jié)的電容效應(yīng)是擴散電容和勢壘電容的綜合反映，在高頻運用時，須考慮PN結(jié)電容的影響PN結(jié)電容的大小與本身的結(jié)構(gòu)和工藝及外加電壓有關(guān)。正偏時，結(jié)電容較大（主要決定于擴散電容）；反偏時，結(jié)電容較?。ㄖ饕獩Q定于勢壘電容）3.2.4PN結(jié)的電容效應(yīng)643.3半導(dǎo)體二極管

3.3.1

半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)

3.3.2

二極管的伏安特性

3.3.3

二極管的參數(shù)65半導(dǎo)體二極管圖片66

在PN結(jié)上加上引線和封裝，就成為一個二極管。二極管按結(jié)構(gòu)分有點接觸型、面接觸型和平面型三大類。(1)點接觸型二極管(a)點接觸型

二極管的結(jié)構(gòu)示意圖PN結(jié)面積小，結(jié)電容小，用于檢波和變頻等高頻電路。

3.3.1半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)67(2)面接觸型二極管PN結(jié)面積大，用于工頻大電流整流電路。(b)面接觸型

3.3.1半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)68(3)平面型二極管(c)平面型(4)二極管的代表符號(symbol)anodecathode

往往用于集成電路制造藝中。PN結(jié)面積可大可小，用于高頻整流和開關(guān)電路中。

3.3.1半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)69正向壓降變化范圍不大,近似等于常數(shù);Si≈0.7V;Ge≈0.2V少數(shù)載流子的漂移形成反向飽和電流,一般硅管遠(yuǎn)小于鍺管.該電流對溫度非常敏感.硅二極管2CP10的V-I特性鍺二極管2AP15的V-I特性正向特性正向電壓不大,電流相對很大。Vth:門坎電壓/死區(qū)電壓正向壓降正向壓降反向特性反向擊穿特性Si≈0.5V;Ge≈0.1V3.3.2二極管的伏安特性703.3.3二極管的參數(shù)1.最大整流電流

IF

二極管長期運行時，允許流過二極管的最大正向平均電流。2.反向擊穿電壓VBR

二極管反向擊穿時的電壓值。擊穿時反向電流劇增，二極管的單向?qū)щ娦员黄茐?，甚至過熱而燒壞。手冊上給出的最高反向工作電壓約為擊穿電壓的一半。3.反向電流

IR

指管子未擊穿時的反向電流。反向電流大，說明管子的單向?qū)щ娦圆?，因此反向電流越小越好。反向電流受溫度的影響，溫度越高反向電流越大?14.二極管的極間電容（parasiticcapacitance）

二極管的兩極之間有電容，此電容由兩部分組成：勢壘電容(barrier（depletion）capacitance)CB和擴散電容(diffusioncapacitance)CD。勢壘電容：勢壘區(qū)是積累空間電荷的區(qū)域，當(dāng)電壓變化時，就會引起積累在勢壘區(qū)的空間電荷的變化，這樣所表現(xiàn)出的電容是勢壘電容。3.3.3二極管的參數(shù)724.二極管的極間電容擴散電容：為了形成正向電流（擴散電流），注入P區(qū)的電子在P

區(qū)有濃度差，越靠近PN結(jié)濃度越大，即在P區(qū)有電子的積累。同理，在N區(qū)有空穴的積累。正向電流大，積累的電荷多。這樣所產(chǎn)生的電容就是擴散電容CD。P+-N勢壘電容CB在高頻和反向偏置時明顯。擴散電容CD在正向偏置時明顯。3.3.3二極管的參數(shù)735.微變電阻rDiDvDIDVDQiDvDrd是二極管特性曲線上工作點Q附近電壓的變化與電流的變化之比：顯然，rd是對Q附近的微小變化區(qū)域內(nèi)的電阻。3.3.3二極管的參數(shù)743.4

二極管基本電路及其分析方法

3.4.1

簡單二極管電路的圖解分析方法

3.4.2

二極管電路的簡化模型分析方法75理想二極管V-I特性理想二極管代表符號正向壓降為0反向電阻為無窮大正向偏置電路模型反向偏置電路模型應(yīng)用條件:實際的電路中,當(dāng)電源電壓遠(yuǎn)大于二極管的管壓降時,可以利用理想模型進行近似分析.3.4.2二極管電路的簡化模型分析方法1.理想模型（idealdiode)76恒壓降模型V-I特性正向壓降為恒定值反向電阻為無窮大電路模型該模型提供了更合理的近似,應(yīng)用較廣泛.應(yīng)用條件:流過二極管電流iD近似等于或大于1mA時.Si≈0.7V;Ge≈0.2V2.恒壓降模型（offsetmodel)3.4.2二極管電路的簡化模型分析方法773.折線模型(piecewiselineardiodemodel)正向壓降不是恒定的，而是隨著二極管電流的增加而增加，用一個電池與一個電阻的串聯(lián)來近似。rD近似為200Ω。Vth≈0.5V折線模型V-I特性反向電阻為無窮大電路模型3.4.2二極管電路的簡化模型分析方法78此時電路中只有直流量,即電路處于直流工作狀態(tài),也稱靜態(tài),Q點稱為靜態(tài)工作點.

此時電路中除了直流量,還有交流量作用的結(jié)果;工作點沿V-I特性曲線,在Q附近小范圍內(nèi)變化,可把二極管V-I特性曲線近似為一條線性直線處理.4.小信號模型(smallsignalmodel)3.4.2二極管電路的簡化模型分析方法794.小信號模型(smallsignalmodel)

當(dāng)二極管在其伏安特性的某一小范圍內(nèi)工作，可以把伏安特性看出一條直線。小信號模型的微變等效電阻rd＝26（mv）/ID。vDiDΔvDΔiDΔiDΔvDrd3.4.2二極管電路的簡化模型分析方法80

應(yīng)用舉例1.整流電路二極管當(dāng)作理想元件處理，即二極管的正向?qū)娮铻榱悖ê雎远O管正向壓降），反向電阻為無窮大DRvOvs+-vsvO（P78例題）81

2.二極管的靜態(tài)工作情況分析理想模型（R=10k）（1）VDD=10V時恒壓模型（硅二極管典型值）折線模型（硅二極管典型值）設(shè)（2）VDD=1V時（自看）+-iDVDDvDR求ID，VD

應(yīng)用舉例823.限幅電路有一限幅電路如圖所示，R=1k，VREF=3V,二極管為硅二極管。分別用理想模型和恒壓降模型求解以下兩問：（１）vI=0V、4V、6V時，求相應(yīng)的輸出電壓vO的值；（２）當(dāng)vI=６sinωt(V)時，繪出相應(yīng)的輸出電壓波形．

應(yīng)用舉例理想模型恒壓降模型834.開關(guān)電路&+5VvI1vI2VCC4.7kvO5.低電壓穩(wěn)壓電路

應(yīng)用舉例846.小信號工作情況分析求vD、iDvi=

0.1sintVVDD=

5V，VD0.7VID=(5-0.7)/5k=0.86mA靜態(tài)分析vi=0動態(tài)分析VDD=0疊加原理

應(yīng)用舉例853.5特殊體二極管

3.5.1

齊納二極管

3.5.2

變?nèi)荻O管

3.5.4

光電子器件1.光電二極管2.發(fā)光二極管3.激光二極管863.5.1齊納二極管vZ/ViZ/mAIZIZmaxVZIZ穩(wěn)壓誤差曲線越陡，電壓越定。+－VZ動態(tài)電阻：rz越小，穩(wěn)壓性能越好。87（4）穩(wěn)定電流IZ、最大、最小穩(wěn)定電流Izmax、Izmin。（5）最大允許功耗穩(wěn)壓管（zenerdiode)的參數(shù):（1）穩(wěn)定電壓

VZ（2）電壓溫度系數(shù)U（%/℃）

穩(wěn)壓值受溫度變化影響的的系數(shù)。（3）動態(tài)電阻3.5.1齊納二極管越小，穩(wěn)壓性能越好883.穩(wěn)壓電路正常穩(wěn)壓時VO=VZ#

穩(wěn)壓條件是什么？IZmin

≤IZ≤IZmax#不加R可以嗎？#上述電路VI為正弦波，且幅值大于VZ

，VO的波形是怎樣的？3.5.1齊納二極管89小結(jié):PN結(jié)的形成及特性。二極管應(yīng)用電路的分析與計算。穩(wěn)壓電路的設(shè)計原則。90練習(xí)題1、（1）在圖所示的電路中，當(dāng)電源V=5V時，測得I=1mA。若把電源電壓調(diào)整到V=10V，則電流的大小將是_____。

A.I=2mA

B.I<2mA

C.I>2mA2、圖中D1-D3為理想二極管，A，B，C燈都相同，試問哪個燈最亮？

913、設(shè)硅穩(wěn)壓管Dz1和Dz2的穩(wěn)定電壓分別為5V和10V，求圖中電路的輸出電壓Uo。已知穩(wěn)壓管的正向壓降為0.7V。4、圖所示電路，設(shè)Ui=sinωt(V)，V=2V，二極管具有理想特性，則輸出電壓Uo的波形應(yīng)為圖示_______圖。

練習(xí)題9293944.1BJT4.2基本共射極放大電路

4.3放大電路的分析方法4.4放大電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定問題4.5共集電極放大電路和共基極放大電路4.6組合放大電路4.7放大電路的頻率響應(yīng)

第四章

雙極結(jié)型三極管及其放大電路基礎(chǔ)94954.1.1BJT的結(jié)構(gòu)簡介4.1BJT4.1.2放大狀態(tài)下BJT的工作原理4.1.3BJT的V-I特性曲線4.1.4BJT的主要參數(shù)4.1.5溫度對BJT參數(shù)及特性的影響954.1.1BJT的結(jié)構(gòu)簡介96964.1.1BJT的結(jié)構(gòu)簡介979798BECNNP基極發(fā)射極集電極NPN型PNP集電極基極發(fā)射極BCEPNP型4.1.1BJT的結(jié)構(gòu)簡介9899BECNPN型三極管BECPNP型三極管三極管符號NPNCBEPNPCBE4.1.1BJT的結(jié)構(gòu)簡介99100BECNNP基極發(fā)射極集電極基區(qū)(base)：很薄，一般在幾個微米至幾十個微米，摻雜濃度最低集電區(qū)(collector)：摻雜濃度低于發(fā)射區(qū)，面積較大發(fā)射區(qū)(emitter)：摻雜濃度最高4.1.1BJT的結(jié)構(gòu)簡介100101發(fā)射結(jié)集電結(jié)BECNNP基極發(fā)射極集電極++++++++++____________________++++++++++4.1.1BJT的結(jié)構(gòu)簡介101102集電結(jié)外加反壓發(fā)射結(jié)外加正壓BECNNPVBBRBVCCIE由于基區(qū)摻雜濃度很低，基區(qū)空穴向發(fā)射區(qū)的擴散電流可忽略。IBN進入P區(qū)的電子少部分與基區(qū)的空穴復(fù)合，形成電流IBN

，多數(shù)擴散到集電結(jié)。發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射區(qū)電子不斷向基區(qū)擴散，形成發(fā)射極電流IE。

4.1.2放大狀態(tài)下BJT的工作原理BJT起放大作用的條件：內(nèi)部條件和外部條件1.BJT內(nèi)部載流子的傳輸過程102103BECNNPVBBRBVCCIE集電結(jié)反偏，有少子形成反向電流ICBO。ICBOIC=ICN+ICBOICNIBNICN從基區(qū)擴散來的電子作為集電結(jié)的少子，漂移進入集電結(jié)而被收集，形成ICN。

4.1.2放大狀態(tài)下BJT的工作原理103104IB=IBN-ICBOIBNIBBECNNPVBBRBVCCIEICBOICNIC=ICN+ICBO

ICNIBN反向飽和電流ICBO，這個電流對放大沒有貢獻

4.1.2放大狀態(tài)下BJT的工作原理IE=IEN+IEP≈IEN=ICN+IBN=IC+IB

104

4.1.2放大狀態(tài)下BJT的工作原理105105內(nèi)部載流子的傳輸過程

三極管的放大作用是在一定的外部條件控制下，通過載流子傳輸體現(xiàn)出來的。外部條件：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。發(fā)射區(qū)：發(fā)射載流子集電區(qū)：收集載流子基區(qū)：傳送和控制載流子

4.1.2放大狀態(tài)下BJT的工作原理106

以上看出，三極管內(nèi)有兩種載流子(自由電子和空穴)參與導(dǎo)電，故稱為雙極型三極管?；駼JT(BipolarJunctionTransistor)。

4.1.2放大狀態(tài)下BJT的工作原理107107BJT的三種組態(tài)共集電極接法，集電極作為公共電極，用CC表示;共基極接法，基極作為公共電極，用CB表示。共發(fā)射極接法，發(fā)射極作為公共電極，用CE表示；BJT的三種組態(tài)

4.1.2放大狀態(tài)下BJT的工作原理108108109IC與IB之比稱為共射極直流電流放大倍數(shù)：集電結(jié)收集的電子流是發(fā)射結(jié)的總電子流的一部分：共基極直流電流放大倍數(shù)一般在0.98以上，共射極直流電流放大倍數(shù)一般為10～1002.BJT的電流分配關(guān)系稱為共基極直流電流放大倍數(shù)

4.1.2放大狀態(tài)下BJT的工作原理109110IC與IB之比稱為共射極直流電流放大倍數(shù)

：對于正向偏置的發(fā)射結(jié)：集電結(jié)收集的電子流是發(fā)射結(jié)的總電子流的一部分：共基極直流電流放大倍數(shù)一般在0.98以上，共射極直流電流放大倍數(shù)一般為10～1002.BJT的電流分配關(guān)系

4.1.2放大狀態(tài)下BJT的工作原理1101113.BJT在電壓放大電路中的應(yīng)用舉例RLecb1kVEEVCCVEBIBIEIC+-vI+vEBvO+-+iC+iE+iB若vI=20mV，電壓放大倍數(shù)使iE=-1mA，則iC=iE=-0.98mA，當(dāng)

=0.98時，

4.1.2放大狀態(tài)下BJT的工作原理1114.共射放大+-bceRL1k共射極放大電路VBBVCCVBEIBIEIC+-vI+vBEvO+-+iC+iE+iBvI=20mV

設(shè)若則電壓放大倍數(shù)iB=20uAvO=-iC?

RL=-0.98V，=0.98使

4.1.2放大狀態(tài)下BJT的工作原理1121121131.共射極連接時的V－I特性曲線4.1.3BJT的特性曲線mAAVVvCEvBERBiBVCCVBB共射極接法的實驗線路113vCE=0V+-bce共射極放大電路VBBVCCvBEiCiB+-vCE

iB=f(vBE)

vCE=const(2)當(dāng)vCE≥1V時，vCB=vCE

-vBE>0，集電結(jié)已進入反偏狀態(tài)，開始收集電子，基區(qū)復(fù)合減少，同樣的vBE下IB減小，特性曲線右移。vCE=0VvCE

1V(1)當(dāng)vCE=0V時，相當(dāng)于發(fā)射結(jié)的正向伏安特性曲線。1.輸入特性曲線（以共射極放大電路為例）4.1.3BJT的特性曲線114(3)輸入特性曲線的三個部分①死區(qū)

②非線性區(qū)③線性區(qū)

1.輸入特性曲線4.1.3BJT的特性曲線115115輸出特性曲線116116117IC(mA)1234VCE(V)3691240A60AQQ’=IC/

IB=2mA/40A=50=IC/

IB

=(3-2)mA/(60-40)A=50=IC/

IB=3mA/60A=50（2）輸出特性(outputcharacteristic)iC=f(vCE)

iB=常數(shù)4.1.3BJT的特性曲線117118（2）輸出特性(outputcharacteristic)對共射極電路有：vBE不變，vCE→vCB反壓→集電結(jié)的空間電荷區(qū)寬度→基區(qū)的有效寬度→基區(qū)內(nèi)的載流子復(fù)合的機會→增大在基極電流不變的情況下，集電極電流將隨vCE的增大而增大，輸出特性比較平坦的部分隨著vCE的增加略向上傾斜，稱為Early效應(yīng)基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)4.1.3BJT的特性曲線118119（2）輸出特性(outputcharacteristic)飽和區(qū)特點：

iC不再隨iB的增加而線性增加，即此時截止區(qū)特點：iB=0，iC=ICEOvCE=VCES，典型值為0.3V放大區(qū)特點：

iC隨iB的增加而線性增加，即截止區(qū)飽和區(qū)放大區(qū)4.1.3BJT的特性曲線119120輸出特性三個區(qū)域的特點：a.放大區(qū)(amplifierregion)

發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，IC=IB,且

IC=

IB。b.飽和區(qū)(saturationregion)發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏，即VCEVBE

，

IB>IC，VCE0.3V。

c.截止區(qū)(cut-offregion)VBE<死區(qū)電壓，IB=0，IC=ICEO0

。（2）輸出特性(outputcharacteristic)4.1.3BJT的特性曲線120121

iE=f(vBE)

vCB=constiC=f(vCB)

iE=const2.共基極電路的特性曲線4.1.3BJT的特性曲線121(1)共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)

=（IC－ICEO）/IB≈IC/IBvCE=const1.電流放大系數(shù)

4.1.4BJT的主要參數(shù)122122(2)共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)

=IC/IBvCE=const1.電流放大系數(shù)

4.1.4BJT的主要參數(shù)123123(3)共基極直流電流放大系數(shù)

=（IC－ICBO）/IE≈IC/IE

(4)共基極交流電流放大系數(shù)α

α=IC/IE

VCB=const

當(dāng)ICBO和ICEO很小時，≈、≈，可以不加區(qū)分。1.電流放大系數(shù)

4.1.4BJT的主要參數(shù)124124125（1）集-基極反向飽和電流ICBOAICBOICBO是集電結(jié)反偏由少子的漂移形成的反向電流，受溫度變化的影響。2.極間反向電流4.1.4BJT的主要參數(shù)125126ECNNPIB=0B由BJT的電流分配規(guī)律，此處電流為ICBO集電結(jié)反偏，空穴漂移到基區(qū)。發(fā)射結(jié)正偏，電子擴散到基區(qū)。復(fù)合形成ICBO（1＋β）ICBO（2）集-射極反向飽和電流ICEO2.極間反向電流4.1.4BJT的主要參數(shù)126127（1）集電極最大允許電流ICMBJT的參數(shù)變化不超過允許值時集電極允許的最大電流即為ICM。當(dāng)電流超過時，管子的性能將顯著下降，甚至有燒壞管子的可能。3.極限參數(shù)4.1.4BJT的主要參數(shù)127128

集電結(jié)上允許損耗功率的最大值。

PCPCMICVCEICVCE=PCMICMV(BR)CEO安全工作區(qū)（2）集電極最大允許功耗PCM3.極限參數(shù)練習(xí)：P1864.1.34.1.4BJT的主要參數(shù)128129（3）反向擊穿電壓3.極限參數(shù)V(BR)EBO，集電極開路時，發(fā)射極－基極間的反向擊穿電壓。V(BR)CBO，發(fā)射極開路時，集電極－基極間的反向擊穿電壓。V(BR)CEO，基極開路時，集電極－發(fā)射極間的反向擊穿電壓。4.1.4BJT的主要參數(shù)幾個擊穿電壓有如下關(guān)系

V(BR)CBO＞V(BR)CEO＞V(BR)EBO129130當(dāng)VCEICEO集電結(jié)出現(xiàn)雪崩擊穿V(BR)CEO<<V(BR)CBOV(BR)CBO>V(BR)CES>V(BR)CER>V(BR)CEO射－基間有電阻時射－基間短路時基極開路時（3）反向擊穿電壓3.極限參數(shù)V(BR)CEO與ICEO的大小有關(guān)：4.1.4BJT的主要參數(shù)1301314.1.5溫度對BJT參數(shù)及特性的影響（1）溫度對ICBO的影響（2）溫度對的影響溫度每升高1oC，增加0.5%1%1.溫度對BJT參數(shù)的影響溫度每升高10oC，ICBO約增加一倍（3）溫度對反向擊穿電壓V(BR)CBO、V(BR)CEO的影響集電結(jié)的反向擊穿為雪崩擊穿，具有正的溫度系數(shù)，溫度升高，反向擊穿電壓提高1311322.溫度對BJT特性曲線的影響溫度T輸出特性曲線上移，曲線族間距增大溫度T

輸入特性曲線左移溫度每升高1oC，vBE減小2mV~2.5mV4.1.5溫度對BJT參數(shù)及特性的影響1323.1BJT1.既然BJT具有兩個PN結(jié)，可否用兩個二極管相聯(lián)以構(gòu)成一只BJT，試說明其理由。思考題2.能否將BJT的e、c兩個電極交換使用，為什么？3.為什么說BJT是電流控制器件？思考題？1331331344.2基本共射極放大電路

電路組成

工作原理1341351.電路組成4.2共射極放大電路放大元件iC=iB，工作在放大區(qū)，要保證集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏。+++iBb2b-ivC+R-b1vTo+CcRVCCBBViCiEcommon－emitterconfiguration1351361.電路組成+++iBb2b-ivC+R-b1vTo+CcRVCCBBViCiE基極電源與基極電阻使發(fā)射結(jié)正偏，并提供適當(dāng)?shù)撵o態(tài)IB和VBE。集電極電阻RC，將變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷骸＜姌O電源，為電路提供能量。并保證集電結(jié)反偏。4.2共射極放大電路136共射電路組成137輸入回路（基極回路）輸出回路（集電極回路）1.電路組成4.2共射極放大電路138習(xí)慣畫法共射極基本放大電路簡化電路及習(xí)慣畫法4.2共射極放大電路1391402.基本共射極放大電路的工作原理根據(jù)直流通路可知：采用該方法，必須已知三極管的值。一般硅管VBE=0.7V，鍺管VBE=0.2V。+CTb1CCRbV+vov+ib2CcRa.靜態(tài)(直流工作狀態(tài))4.2共射極放大電路140141

放大電路如圖所示。已知BJT的?=80，Rb=300k，Rc=2k，VCC=+12V，求：

（1）放大電路的Q點。此時BJT工作在哪個區(qū)域？（2）當(dāng)Rb=100k時，放大電路的Q點。此時BJT工作在哪個區(qū)域？（忽略BJT的飽和壓降）解：（1）（2）當(dāng)Rb=100k時，靜態(tài)工作點為Q（40uA，3.2mA，5.6V），BJT工作在放大區(qū)。其最小值也只能為0，即IC的最大電流為：所以BJT工作在飽和區(qū)。VCE不可能為負(fù)值，此時，Q（120uA，6mA，0V），

例題+++CTb1CCRbVL+voR-v+-ib2CcR++1411422.基本共射極放大電路的工作原理b.動態(tài)+++CTb1CCRbVL+voR-v+-ib2CcR++++TRbL+voR-v+-icR輸入信號不為零時，放大電路的工作狀態(tài)，即交流工作狀態(tài)耦合電容：通交流、隔直流直流電源：內(nèi)阻為零直流電源和耦合電容對交流相當(dāng)于短路4.2共射極放大電路142交流通路++TRbL+voR-v+-icR2.基本共射極放大電路的工作原理4.2共射極放大電路143144vi=0vi=Vsint先靜態(tài)：確定靜態(tài)工作點Q（IBQ、ICQ、VCEQ）后動態(tài)：確定性能指標(biāo)（AV

、Ri、Ro

等）放大電路為什么要建立正確的靜態(tài)？2.基本共射極放大電路的工作原理4.2共射極放大電路1441452.基本共射極放大電路的工作原理工作點合適工作點偏低合適的靜態(tài)工作點保證Je正偏，Jc反偏保證有較大的線性工作范圍4.2共射極放大電路145(a)(b)(c)(d)(f)(e)？思考題下列a~f電路哪些具有放大作用？1461474.3放大電路的分析方法

靜態(tài)工作點的圖解分析動態(tài)工作情況的圖解分析

BJT的H參數(shù)及小信號模型用小信號模型分析共射極放大電路

小信號模型分析法的適用范圍

4.3.1

圖解分析法

4.3.2

小信號模型分析法靜態(tài)工作點對波形失真的影響1471484.3放大電路的分析方法放大電路分析靜態(tài)分析動態(tài)分析估算法圖解法微變等效電路法圖解法計算機仿真放大電路性能指標(biāo)的定義放大電路中各個元件的作用放大電路的直流通路與交流通路本節(jié)重點148149

采用該方法分析靜態(tài)工作點，必須已知三極管的輸入輸出特性曲線。

共射極放大電路+CTb1CCRbV+vov+ib2CcR直流通路TCCRbVcRVBEVCEIBIC+－+－1.靜態(tài)工作點的圖解分析4.3.1圖解分析法1491501.靜態(tài)工作點的圖解分析VCE=VCC–ICRC直流負(fù)載線由估算法求出IB，IB對應(yīng)的輸出特性與直流負(fù)載線的交點就是工作點Q直流通路TCCRbVcRVBEVCEIBIC+－+－4.3.1圖解分析法1501512.動態(tài)工作情況的圖解分析斜率1Rc//RL+++CTb1CCRbVL+voR-v+-ib2CcR++由交流通路得純交流負(fù)載線：vce=-ic(Rc//RL)

因為交流負(fù)載線必過Q點，則交流負(fù)載線為++TRbL+voR-v+-icR4.3.1圖解分析法1511522.動態(tài)工作情況的圖解分析通過圖解分析，可得如下結(jié)論：

1.vo與vi相位相反；

2.可以測量出放大電路的電壓放大倍數(shù)；

3.可以確定最大不失真輸出幅度。4.3.1圖解分析法1521533.靜態(tài)工作點對波形失真的影響在放大電路中，輸出信號應(yīng)該成比例地放大輸入信號（即線性放大）；如果兩者不成比例，則輸出信號不能反映輸入信號的情況，放大電路產(chǎn)生非線性失真。為了得到盡量大的輸出信號，要把Q設(shè)置在交流負(fù)載線的中間部分。如果Q設(shè)置不合適，信號進入截止區(qū)或飽和區(qū)，則造成非線性失真。4.3.1圖解分析法1533.靜態(tài)工作點對波形失真的影響4.3.1圖解分析法放大電路產(chǎn)生非線性失真1543.靜態(tài)工作點對波形失真的影響4.3.1圖解分析法飽和失真與截止失真1551563.靜態(tài)工作點對波形失真的影響iCvCEvoiCvCEvo對于PNP管，由于是負(fù)電源供電，失真的表現(xiàn)形式，與NPN管正好相反。即飽和失真在波峰，截止失真在波谷。Vom=ICQRcVom=VCEQ-VCES4.3.1圖解分析法156157放大電路的動態(tài)范圍iCvCEvo可輸出的最大不失真信號工作點Q要設(shè)置在輸出特性曲線放大區(qū)的中間部位要有合適的交流負(fù)載線信號幅度不大，不產(chǎn)生失真和保證一定的電壓增益，Q可選得低些4.3.1圖解分析法157放大電路的動態(tài)范圍4.3.1圖解分析法158159？思考題1.試分析下列問題：

共射極放大電路（1）增大Rc時，負(fù)載線將如何變化？Q點怎樣變化？（2）增大Rb時，負(fù)載線將如何變化？Q點怎樣變化？（3）減小VCC時，負(fù)載線將如何變化？Q點怎樣變化？（4）減小RL時，負(fù)載線將如何變化？Q點怎樣變化？159160

共射極放大電路？思考題2.放大電路如圖所示。當(dāng)測得BJT的VCE

接近VCC=的值時，問管子處于什么工作狀態(tài)？可能的故障原因有哪些？截止?fàn)顟B(tài)答：故障原因可能有：?Rb支路可能開路，IB=0，IC=0，VCE=VCC-IC

Rc=VCC

。?C1可能短路，

VBE=0，IB=0，IC=0，VCE=VCC-IC

Rc=VCC

。1601614.圖解分析法的適用范圍特別適用于分析信號幅度較大而工作頻率不太高的情況直觀、形象，有助于一些重要概念的建立和理解，如交直流共存、靜態(tài)和動態(tài)等能全面分析放大電路的靜態(tài)、動態(tài)工作情況，有助于理解正確選擇電路參數(shù)、合理設(shè)置靜態(tài)工作點的重要性不能分析信號幅值太小或工作頻率較高時的電路工作狀態(tài)，也不能用來分析放大電路的輸入電阻、輸出電阻等動態(tài)性能指標(biāo)4.3.1圖解分析法1611624.3.2小信號模型分析法BJT的H參數(shù)及小信號建模共射極放大電路的小信號模型分析

H參數(shù)的引出H參數(shù)小信號模型小信號模型的簡化利用直流通路確定Q點畫小信號等效電路H參數(shù)的確定求放大電路動態(tài)指標(biāo)小信號模型分析法的適用范圍162163BJT的H參數(shù)及小信號建模建立小信號模型(smallsignalmodel)的意義建立小信號模型(smallsignalmodel)的思路

當(dāng)放大電路的輸入信號電壓很小時，就可以把三極管小范圍內(nèi)的特性曲線近似地用直線來代替，從而可以把三極管這個非線性器件所組成的電路當(dāng)作線性電路來處理。

由于三極管是非線性器件，這樣就使得放大電路的分析非常困難。建立小信號模型，就是將非線性器件作線性化處理，從而簡化放大電路的分析和設(shè)計。1631641.H參數(shù)的引出在小信號情況下，對上兩式取全微分得用小信號交流分量表示vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevce

對于BJT雙口網(wǎng)絡(luò)，我們已經(jīng)知道輸入輸出特性曲線如下：iB=f(vBE)

vCE=constiC=f(vCE)

iB=const可以寫成：vBEvCEiBcebiCBJT雙口網(wǎng)絡(luò)T+-+-164165iBvBEvBEiB——輸出端交流短路時的輸入電阻，用rbe表示?！斎攵碎_路時的電壓反饋系數(shù)，用uT表示。iBvBEvBEvCE1.H參數(shù)的引出165166iCiBiCvCE——輸出端交流短路時的電流放大系數(shù)，用β表示。——輸入端開路時的輸出電導(dǎo)，用1/rce表示。iCvCEiCvCE1.H參數(shù)的引出1661672.H參數(shù)小信號模型根據(jù)可得小信號模型vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevcevBEvCEiBcebiCBJT雙口網(wǎng)絡(luò)++T+-++-H參數(shù)都是小信號參數(shù)，即微變參數(shù)或交流參數(shù)。H參數(shù)與工作點有關(guān)，在放大區(qū)基本不變。H參數(shù)都是微變參數(shù)，所以只適合對交流信號的分析。BJT的H參數(shù)模型v-+ceebccbiiiehv-+be+-hfeibhrevce167168即rbe=hie

=hfe

uT=hre

rce=1/hoe一般采用習(xí)慣符號則BJT的H參數(shù)模型為uT很小，一般為10-310-4，

rce很大，約100k。故一般可忽略它們的影響，得到簡化電路v-+ceebccbiiberv-+beceuT

vcev-+ebccbiiberv-+becer+-3.小信號模型的簡化1681694.H參數(shù)的確定

一般用萬用表測出；

rbe

與Q點有關(guān)，可用示波器測出。一般也用公式估算rbe

rbe=rb+(1+

)re其中對于低頻小功率管rb≈200

則

而

(T=300K)

v-+ceebccbiiberv-+be169170

用H參數(shù)小信號模型分析共射極基本放大電路1.

利用直流通路求Q點一般硅管VBE=0.7V，鍺管VBE=0.2V，已知。+++CTb1CCRbVL+voR-v+-ib2CcR++1701712.

畫小信號等效電路共射極放大電路..H參數(shù)小信號等效電路.+ebcVo-i-+VcbI+.IcLbbeRrRR+++CTb1CCRbVL+voR-v+-ib2CcR++交流通路++TRbL+voR-v+-icR1711723.

求放大電路動態(tài)指標(biāo)根據(jù)則電壓增益為...+ebcVo-i-+VcbI+.IcLbbeRrRR172173對于為放大電路提供信號的信號源來說，放大電路是負(fù)載，這個負(fù)載的大小可以用輸入電阻來表示。輸入電阻的定義：是動態(tài)電阻。電路的輸入電阻越大，從信號源取得的電壓越大。共射電路具有較大的輸入電阻的特點。3.

求放大電路動態(tài)指標(biāo)ebccbII..cLbbeRrRRV-+T.TI.Ri1731743.

求放大電路動態(tài)指標(biāo)V-+T.ebccbII..cbbeRrRTRsI.Ro

對于負(fù)載而言，放大電路相當(dāng)于信號源，可以將它進行戴維南等效，戴維南等效電路的內(nèi)阻就是輸出電阻。

計算輸出電阻的方法：所有獨立電源置零，保留受控源，加壓求電流法。174175

小信號模型分析法的適用范圍用圖解法定出靜態(tài)工作點當(dāng)輸入電壓幅度較小或BJT基本工作在線性區(qū)，放大電路較復(fù)雜，可用小信號模型分析當(dāng)輸入電壓幅度較大，BJT的工作點延伸到特性曲線的非線性部分，需要采用圖解法。分析放大電路輸出電壓的最大幅值等應(yīng)用圖解法較方便175176

例題放大電路如圖所示。試求：（1）Q點；（2）（已知=40）176177空載時的電壓放大系數(shù)：有載時的電壓放大系數(shù)：

例題1771784.4放大電路工作點的穩(wěn)定問題溫度變化對ICBO的影響溫度變化對輸入特性曲線的影響溫度變化對的影響基極分壓式射極偏置電路含有雙電源的射極偏置電路4.4.1溫度對工作點的影響4.4.2射極偏置電路含有恒流源的射極偏置電路178溫度對Q點的影響1791804.4.1溫度對工作點的影響1.溫度變化對ICBO的影響2.溫度變化對輸入特性曲線的影響溫度T

輸出特性曲線上移溫度T

輸入特性曲線左移3.溫度變化對的影響溫度每升高1°C，

要增加0.5%1.0%溫度T

輸出特性曲線族間距增大QvCE/ViC/mAiB

=0IBQ1180181小結(jié)：

固定偏置電路的Q點是不穩(wěn)定的。Q點不穩(wěn)定可能會導(dǎo)致靜態(tài)工作點靠近飽和區(qū)或截止區(qū)，從而導(dǎo)致失真。為此，需要改進偏置電路，當(dāng)溫度升高、IC增加時，能夠自動減少IB，從而抑制Q點的變化。保持Q點基本穩(wěn)定。常采用分壓式偏置電路來穩(wěn)定靜態(tài)工作點。電路見下頁。

ICBO

ICEO

T

VBE

IB

IC4.4.1溫度對工作點的影響181182

4.4.2射極偏置電路（1）穩(wěn)定工作點原理目標(biāo)：溫度變化時，使IC維持恒定。

如果溫度變化時，b點電位能基本不變，則射極偏置電路(four-resistorcircuit)可實現(xiàn)靜態(tài)工作點的穩(wěn)定。T穩(wěn)定原理：

ICIEIC

VE、VB不變

VBE

IB（反饋控制）+++CTb1CCRb1VL+voR-v+-ib2CcR++eRb2R1.基極分壓式射極偏置電路182183（2）放大電路指標(biāo)分析①靜態(tài)工作點+++CTb1CCRb1VL+voR-v+-ib2CcR++eRb2R

4.4.2射極偏置電路183

4.4.2射極偏置電路②電壓增益小信號等效電路圖184184185②電壓增益...Voi-+VcbI.I+++ebcRRb1berRc+-LRb2ReeI.

4.4.2射極偏置電路185186③輸入電阻根據(jù)定義則輸入電阻放大電路的輸入電阻不包含信號源的內(nèi)阻VcbII.+ebcRRb1berRcLRb2ReRbI.Rib-+TR.TI..

4.4.2射極偏置電路186

4.4.2射極偏置電路④輸出電阻187188④輸出電阻輸出電阻其中當(dāng)時，一般（）

可見三極管電流源的內(nèi)阻比三極管的輸出電阻rce還要大。coRR?.IRc.cbII.ebcRRsberRcbResV-+TR'.TI.rceoRoR'

4.4.2射極偏置電路例題4.4.11881892.含有雙電源的射極偏置電路RcRsReRLvs+VCCT+--VEERcRsCb1Cb2RbRe1RLvs+VCCT+--VEERe2Ce

4.4.2射極偏置電路1891903.含有恒流源的射極偏置電路+VCCRcRsCbRbRLvsT+--VEECerbeRbRCRLib+-voicib-+-vi

4.4.2射極偏置電路1901914.5共集電極電路和共基極電路

靜態(tài)分析動態(tài)分析

靜態(tài)分析

動態(tài)分析4.5.1共集電極電路4.5.2共基極電