模電基礎(chǔ)入門

第一章晶體二極管及其應(yīng)用§1-1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識§1-2PN結(jié)與晶體二極管§1-3二極管與運用§1-4二極管應(yīng)用§1-1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識半導(dǎo)體的特性本征半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體半導(dǎo)體特性

半導(dǎo)體特性摻入雜質(zhì)則導(dǎo)電率增加幾百倍摻雜特性半導(dǎo)體器件溫度增加使導(dǎo)電率大為增加溫度特性熱敏器件光照不僅使導(dǎo)電率大為增加還可以產(chǎn)生電動勢光照特性光敏器件光電器件本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體完全純凈、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體。純度：99.9999999%，“九個9”它在物理結(jié)構(gòu)上呈單晶體形態(tài)。常用的本征半導(dǎo)體Si+14284Ge+3228184+4本征半導(dǎo)體1.本征半導(dǎo)體中有兩種載流子—自由電子和空穴它們是成對出現(xiàn)的2.在外電場的作用下，產(chǎn)生電流—電子流和空穴流電子流自由電子作定向運動形成的與外電場方向相反自由電子始終在導(dǎo)帶內(nèi)運動空穴流價電子遞補空穴形成的與外電場方向相同始終在價帶內(nèi)運動雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體摻入雜質(zhì)的本征半導(dǎo)體。摻雜后半導(dǎo)體的導(dǎo)電率大為提高摻入的三價元素如硼B(yǎng)、Al、銦In等，形成P型半導(dǎo)體，也稱空穴型半導(dǎo)體摻入的五價元素如磷P、砷Se等，形成N型半導(dǎo)體，也稱電子型半導(dǎo)體N（Negative負(fù)）型半導(dǎo)體（電子型半導(dǎo)體）摻雜：特點：多數(shù)載流子：自由電子（主要由雜質(zhì)原子提供）少數(shù)載流子：空穴（由熱激發(fā)形成）少量摻入五價雜質(zhì)元素（如：磷，砷等）P（Positive正）型半導(dǎo)體（空穴型半導(dǎo)體）摻雜：少量摻入三價雜質(zhì)（如硼、鎵和銦等）特點：多子：空穴（主要由雜質(zhì)原子提供）少子：電子（由熱激發(fā)形成）§1-2PN結(jié)原理PN結(jié)PN結(jié)單向?qū)щ娞匦訴PN結(jié)的接觸電位內(nèi)電場的建立，使PN結(jié)中產(chǎn)生電位差。從而形成接觸電位V/導(dǎo)通電壓UON/開啟電壓UT

接觸電位V/導(dǎo)通電壓UON/開啟電壓UT決定于材料及摻雜濃度硅：V=0.7V鍺：V=0.2-0.3V由此可以得出結(jié)論：PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?。PN結(jié)的單向?qū)щ娦訮N結(jié)加正向電壓時，呈現(xiàn)低電阻，具有較大的正向擴(kuò)散電流；PN結(jié)加反向電壓時，呈現(xiàn)高電阻，具有很小的反向漂移電流。45PN結(jié)的實質(zhì)PN結(jié)=空間電荷區(qū)=耗盡層=阻擋層=勢壘層=內(nèi)電場=電阻PN結(jié)的單向?qū)щ娦詥蜗驅(qū)щ娦裕?/p>

PN結(jié)正偏時導(dǎo)通（大電流），

PN結(jié)反偏時截止（小電流）。式中Is反向飽和電流;UT=kT/q溫度電壓當(dāng)量。k波爾茲曼常數(shù)（1.38×10-23J/K)；

T=300k（室溫）時UT=26mv（很重要）PN結(jié)電流方程由半導(dǎo)體物理可推出：當(dāng)加反向電壓時：當(dāng)加正向電壓時：(U>>UT)PN結(jié)兩端的電壓與流過PN結(jié)電流的關(guān)系式§1-3二極管及應(yīng)用二極管伏安特性二極管模型二極管應(yīng)用一.二極管的結(jié)構(gòu)與伏安特性：(一).二極管的結(jié)構(gòu)（實質(zhì)為一個PN結(jié)）。舊符號新符號陽極(Anode)陰極(Cathode)器件模型：由理想元件構(gòu)成的能近似反映電子器件特性的等效電路。二極管的伏安特性的分段線性近似模型⑴理想開關(guān)模型(用于UON<<外加電壓）

二極管→理想開關(guān)（如下圖）正偏時正向電壓=0，反偏時反向電流=0IDUUD三.二極管的模型⑵恒壓源模型（用于UON和外加電壓可比擬時5-10倍）：圖1-20（P13）相當(dāng)于一個理想二極管和一個恒壓源串聯(lián)，注意方向。結(jié)論：二極管反偏或正偏電壓小于導(dǎo)通電壓UON時，二極管截止，電流為零；正偏電壓大于導(dǎo)通電壓UON時，二極管導(dǎo)通，二極管的端電壓不隨電流變化→為UON恒壓特性。⑶折線近似模型(自學(xué)）圖1-21例1-1：P13～14解法1：圖解法或負(fù)載線法。解法2：估算法。4二極管的交流小信號模型(用于工作在二極管伏安特性近似線性的正偏區(qū)域時）

→工作點Q處的交流電阻rd正向電壓時：(1).OQ斜率的倒數(shù)是正向電阻R。(2).R與Q有關(guān)，Q不同,R也不同反向電壓時：I很小，R很大。IDUDD0IUQUDID為非線性電阻：用靜態(tài)電阻和動態(tài)電阻描述(一).直流電阻：四.晶體二極管的電阻：定義為：RD=UD/ID;靜態(tài)工作點tg=ID/UD=1/R二極管的正向伏安特性(2).MN的斜率:tg=I/U=-1/RL0UIIDEDDRLUDEDMED/

RLN(1).MN為直流負(fù)載線。UD=ED-IDRL;ID=f(UD)兩條曲線的交點為靜態(tài)工作點Q：(二).靜態(tài)工作點：Q(3).直流電阻:RD=UD/IDQUDID作Q的切線，則有:rd=U/I;

或rd=dU/dI因為：I=IseU/UT;

交流電導(dǎo)：g=dI/dU=I/(UT)交流電阻：r=1/g=

UT/I室溫（300K)下：UT=26mv交流電阻：rd=26mV/ID(mA)（很重要）IQ0UUI二極管工作時既有直流，又有交流。(三).交流電阻：五.二極管工作狀態(tài)的判斷方法：(重點)

首先假定二極管截止（或?qū)⒍O管斷開），然后確定二極管兩端的電位差，如果陽--陰極的電位差為正且大于VON，則二極管導(dǎo)通，兩端電壓為二極管導(dǎo)通電壓；反之，則二極管截止。注意：電路中有多個二極管時，應(yīng)先假定所有二極管斷開，確定原二極管兩端的電位差，再令正向電位差最大且大于VON者優(yōu)先導(dǎo)通，然后重復(fù)以上過程，判斷其余二極管的工作狀態(tài)。

（1）低頻及脈沖電路中，做整流、限幅、鉗位、穩(wěn)壓、波形變換…（2）集成運放加二極管構(gòu)成指數(shù)、對數(shù)、乘法、除法等運算電路（3）高頻電路中做檢波、調(diào)幅、混頻等1.3.4二極管的應(yīng)用(重點）電源變壓器:將交流電網(wǎng)電壓u1變?yōu)楹线m的交流電壓u2。整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路u1u2u3u4uo整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路整流電路:將交流電壓u2變?yōu)槊}動的直流電壓u3。濾波電路:將脈動直流電壓u3轉(zhuǎn)變?yōu)槠交闹绷麟妷簎4。穩(wěn)壓電路:清除電網(wǎng)波動及負(fù)載變化的影響,保持輸出電壓u0的穩(wěn)定。直流穩(wěn)壓電源的組成和功能1、單相半波整流電路1、工作原理iDu2tuot設(shè)變壓器輸出電壓：u2=U2sinωtu1

u2uoRL+－則輸出電壓：uo=2、電路特點優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，元件少。缺點：輸出波形脈動大，利用率低+－優(yōu)點：電路簡單，一個二極管缺點：轉(zhuǎn)換效率低，輸出直流電壓低二、單相全波整流電路u1u2u2D1RLD2u2tuot電路分析：u0=輸入交流電壓：經(jīng)整流后，直流輸出電壓為半波的兩倍：優(yōu)點：輸出電壓高缺點：變壓器需要抽頭，兩個二極管

3、單相橋式整流電路u2正半周時電流通路u1u2TD4D2D1D3RLuo+-+-1工作原理優(yōu)點：輸出電壓高，變壓器不需要抽頭。缺點：4個二極管(2)濾波電路幾種濾波電路（a）電容濾波電路（常用）（b）電感電容濾波電路（倒L型）（c）型濾波電路濾波電路的結(jié)構(gòu)特點:電容與負(fù)載RL并聯(lián)，或電感與負(fù)載RL串聯(lián)。

濾波電路濾波電路的結(jié)構(gòu)特點:電容與負(fù)載RL并聯(lián)，或電感與負(fù)載RL串聯(lián)。交流電壓脈動直流電壓整流濾波直流電壓原理：利用儲能元件電容兩端的電壓(或通過電感中的電流)不能突變的特性,濾掉整流電路輸出電壓中的交流成份，保留其直流成份，達(dá)到平滑輸出電壓波形的目的。限幅電路:當(dāng)輸入信號電壓在一定范圍內(nèi)變化時,輸出電壓隨輸入電壓相應(yīng)變化；而當(dāng)輸入電壓超出該范圍時,輸出電壓保持不變。通常將輸出電壓uo開始不變的電壓值稱為限幅電平,當(dāng)輸入電壓高于限幅電平時,輸出電壓保持不變的限幅稱為上限幅；當(dāng)輸入電壓低于限幅電平時,輸出電壓保持不變的限幅稱為下限幅。

(3).

限幅電路圖:并聯(lián)二極管上限幅電路限幅電路如圖所示。改變Ｅ值就可改變限幅電平。

用途：在貴重器件的前端，加限幅電路保護(hù)。

雙向限幅電路：圖1-30，設(shè)vi(t)=3sinωt，VD=0.7V※（請同學(xué)自行設(shè)計雙向限幅為±2.1V的電路）

1.4.PN結(jié)的反向擊穿和穩(wěn)壓二極管

1.4.2.穩(wěn)壓管（重點）穩(wěn)壓管→專門工作在反向擊穿狀態(tài)的二極管。電路符號圖（b），特性曲線圖（a）硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路的原理硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路的電路圖如圖所示。

它是利用穩(wěn)壓二極管的反向擊穿特性穩(wěn)壓的，由于反向特性陡直，較大的電流變化，只會引起較小的電壓變化。圖硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓二極管3.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？穩(wěn)壓電阻的計算如下

當(dāng)輸入電壓最小，負(fù)載電流最大時，流過穩(wěn)壓二極管的電流最小。此時IZ不應(yīng)小于IZmin，由此可計算出穩(wěn)壓電阻的最大值，實際選用的穩(wěn)壓電阻應(yīng)小于最大值。即

當(dāng)輸入電壓最大，負(fù)載電流最小時，流過穩(wěn)壓二極管的電流最大。此時IZ不應(yīng)超過IZmax，由此可計算出穩(wěn)壓電阻的最小值。即(1)(2)穩(wěn)壓二極管在使用時一定要串入限流電阻，不能使它的功耗超過規(guī)定值，否則會造成損壞！

(一).勢壘電容CT:

把PN結(jié)看成平板電容器，加正向電壓或反向電壓時像電容的充放電。（此電容效應(yīng)為勢壘電容）(二).擴(kuò)散電容CD:擴(kuò)散電容是由載流子在擴(kuò)散過程中的積累引起的電容。

（三）變?nèi)荻O管：利用PN結(jié)勢壘電容CT隨外電壓U的變化而變化的特點制成的二極管。符號1.5.二極管的電容和變?nèi)荻O管（自學(xué)）第二章雙極型晶體三極管(BJT)科學(xué)家研究世界工程師創(chuàng)造嶄新世界西奧多?馮?卡曼(TheodorevonKarman)美籍匈牙利力學(xué)家,近代力學(xué)奠基人之一。

第二章雙極型晶體三極管(BJT)晶體三極管的工作原理三極管的伏安特性曲線三極管的特性參數(shù)三極管的小信號模型

BipolarJunctionTransistor

晶體三極管的工作原理三極管的結(jié)構(gòu).由三層半導(dǎo)體組成，有三個區(qū)、三個極、兩個結(jié)BECBEC發(fā)射極的電路符號繼續(xù)一、晶體管結(jié)構(gòu)簡介基區(qū)(P):很薄——引出基極b.

發(fā)射區(qū)(N):與基區(qū)的接觸面較小——引出發(fā)射極e.

集電區(qū)(N):與基區(qū)的接觸面較大——引出集電極c.1.晶體管一般由NPN和PNP兩種結(jié)構(gòu)組成注意：發(fā)射極的符號帶箭頭。PNP型ECBECBNPN型半導(dǎo)體三極管電路符號2.晶體管有三個區(qū):雙極型晶體管(BJT)雙極型晶體管(BJT)(二)晶體管的放大狀態(tài)

外部條件：發(fā)射結(jié)E正偏，集電結(jié)C反偏，稱為BJT的放大偏置。內(nèi)部條件：發(fā)射區(qū)摻雜濃度遠(yuǎn)大基區(qū)于摻雜濃度；基區(qū)寬度很??；晶體二極管：單向?qū)щ娦?晶體三極管：放大作用。BEC三極管在工作時一定要加上適當(dāng)?shù)闹绷髌秒妷翰拍芷鸱糯笞饔?雙極型晶體管(BJT)即滿足下列電壓關(guān)系：

NPN管：VCB﹥0，VBE﹥0或VC＞VB

＞VEPNP管：VCB﹤0，VBE﹤0或VC＜VB＜VEBECBEC放大作用的外部條件（重點）發(fā)射結(jié)加正向電壓即發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)加反向電壓即集電結(jié)反偏三極管在工作時一定要加上適當(dāng)?shù)闹绷髌秒妷翰拍芷鸱糯笞饔?三種偏置情況NPN截止放大飽和發(fā)射結(jié)反偏正偏正偏集電結(jié)反偏反偏正偏

放大區(qū)－－此時發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置。

截止區(qū)－－即截止時兩個PN結(jié)都反向偏置飽和區(qū)－－飽和時，晶體管的發(fā)射結(jié)處于正偏、集電結(jié)也處于正偏雙極型晶體管(BJT)BJT電路符號（1）帶箭頭為發(fā)射極（E)，箭頭向外為NPN管，向內(nèi)為PNP管。亦代表管端電流方向。

(2)|

VBE|≈

0.7V為Si管；|

VBE|

≈

0.3V為Ge管；（3）公共極(控制端）為基極（B)。雙極型晶體管(BJT)二、晶體管的電流分配與放大作用IE=IB+ICNNP空穴電子ecbIBIEICICBOIENIEPIBN電流方向繼續(xù)本頁完由電路分析的內(nèi)容可知,三個電極之間的電流關(guān)系為：VEEVCCIE=IB+IC

IC>>IBRbVEEVCCRLIB發(fā)射極與基極之間為正向偏置+－+－IE=IB+IC集電極與基極之間為反向偏置ICVCC+－+2.晶體管的電流分配1.晶體管各PN結(jié)電壓連接的一般特性三極管的三個極不管如何連接,這個關(guān)系是不會改變的。以后畫電路時三極管就不再使用結(jié)構(gòu)圖而用電路符號圖了。晶體管的電流分配晶體管的放大作用2－2.三極管的伏安特性曲線三極管的伏安特性指管子各電極的電壓與電流的關(guān)系曲線RCVCCIBIERB+UBE+UCEVBBCEBIC+++三極管的三種組態(tài)

雙極型三極管有三個電極，其中兩個可以作為輸入,兩個可以作為輸出，這樣必然有一個電極是公共電極。三種接法也稱三種組態(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；B是輸入電極，C是輸出電極，E是公共電極。IB是輸入電流，UBE是輸入電壓，加在B、E兩電極之間。IC是輸出電流，UCE是輸出電壓，從C、E兩電極取出。

輸入特性曲線:IB=f(UBE)

UCE=C輸出特性曲線:IC=f(UCE)

IB=C本節(jié)介紹共發(fā)射極（ＣＥ）接法三極管的靜態(tài)特性曲線：RCVCCIBIERB+UBE+UCEVBBCEBIC+++晶體管的共射特性曲線ICmAAVVUCEUBERBIBECEB實驗線路RL特性曲線三極管輸入特性曲線1.Uce=0V時，發(fā)射極與集電極短路，發(fā)射結(jié)與集電結(jié)均正偏，實際上是兩個二極管并聯(lián)的正向特性曲線。2.當(dāng)Uce

≥1V時，Ucb=Uce

-Ube

>0，集電結(jié)已進(jìn)入反偏狀態(tài)，開始收集電子，且基區(qū)復(fù)合減少，IC/IB增大，特性曲線將向右稍微移動一些。但Uce再增加時，曲線右移很不明顯。通常只畫一條。輸入特性曲線分三個區(qū)②非線性區(qū)①死區(qū)③線性區(qū)①②③正常工作區(qū)，發(fā)射極正偏NPNSi:Ube=0.6~0.7VPNPGe:Ube=-0.2~-0.3VBJT的三個工作區(qū)域

(1)飽和區(qū)：一般把輸出特性直線上升和彎曲部分劃為飽和區(qū)。(2)放大區(qū)：BJT輸出特性的平坦部分接近于恒流特性，它符合C=B的規(guī)律。

(3)截止區(qū)：一般把輸出特性B=0曲線以下的部分稱為截止區(qū)。01346iC/mA4321VCE/V25℃NiBIB=40μA80120160200250Q2QQ1M飽和區(qū)放大區(qū)截止區(qū)擊穿區(qū)(4)擊穿區(qū)：VCE增加,C結(jié)反向擊穿,iC急增。溫度對特性曲線的影響1.溫度升高,輸入特性曲線向左移溫度每升高1C，UBE

22.5mV溫度每升高10C，ICBO

約增大1倍2.溫度升高,輸出特性曲線向上移OT1溫度每升高1C，

0.5%1%輸出特性曲線間距增大iCuCET2>T1iB=0第二章半導(dǎo)體三極管T2>電流放大系數(shù)共基直流電流放大系數(shù)共基交流電流放大系數(shù)共射交流電流放大系數(shù)=Ic/IbUce=Cα=Ic/Ie

Ucb=C共射直流電流放大系數(shù)電流放大系數(shù)共射極放大電路：直流：

交流：

共基極放大電路：直流：交流：在通常情況下，直流與交流放大系數(shù)接近，故可混用。極間反向電流ICBO、ICEO頻率參數(shù)fhfe、fhfb、fT極限參數(shù)ICM、VBR、PCM四、半導(dǎo)體三極管的主要參數(shù)2.極間反向電流

集基反向ICBO

穿透電流ICEONNP空穴電子ecbIBIEICICBOIENIEPIBN電流方向2.極間反向電流VEEVCCRbVEEVCCRLIB+－+－IE=IB+ICICVCC+－+①集電極-基極反向飽和電流ICBO②集電極-發(fā)射極反向飽和電流ICEO(習(xí)慣稱為穿透電流)雙極型晶體管(BJT)1.電流放大系數(shù)和四、半導(dǎo)體三極管的主要參數(shù)4.極限參數(shù)(1)集電極最大允許電流ICM所謂三極管的極限參數(shù)就是三極管工作時不允許超過的一些指標(biāo),使用中若超過這些參數(shù)三極管就不能正常工作甚至?xí)p壞。4.極限參數(shù)

(1)集電極最大允許電流ICMICM是指集電極電流增大使下降到額定值的2/3時,所達(dá)到的集電極電流值.

使用中若超過此值,晶體管的就會達(dá)不到要求,長時間工作還可能會損壞管子。雙極型晶體管(BJT)極限參數(shù)ICM、VBR、PCM(2)反向擊穿電壓

①V(BR)CEO(2)反向擊穿電壓V(BR)V(BR)CEO是指基極開路時集電極與發(fā)射極間的反向擊穿電壓.V(BR)CEO①集發(fā)間的反向擊穿電壓V(BR)CEO繼續(xù)本頁完四、半導(dǎo)體三極管的主要參數(shù)(1)集電極最大允許電流ICMc基極開路ebVCCV(BR)CEO使用中若超過此值,晶體管的集電結(jié)就會出現(xiàn)雪崩擊穿。雙極型晶體管(BJT)4.極限參數(shù)極限參數(shù)ICM、VBR、PCM(2)反向擊穿電壓V(BR)①集發(fā)間的反向擊穿電壓V(BR)CEO②V(BR)EBOV(BR)EBO是指集電極開路時發(fā)射極與基極間的反向擊穿電壓.

使用中若超過此值,晶體管的發(fā)電結(jié)就可能會擊穿。V(BR)CEO②發(fā)基間的反向擊穿電壓V(BR)EBO繼續(xù)本頁完+－晶體管工作在放大狀態(tài)時發(fā)基極一般是處于正向偏置+－但在某些場合(如作電子開關(guān)使用時),發(fā)基極會處于反向偏置,這時就要考慮V(BR)EBO四、半導(dǎo)體三極管的主要參數(shù)(1)集電極最大允許電流ICM雙極型晶體管(BJT)4.極限參數(shù)極限參數(shù)ICM、VBR、PCM(2)反向擊穿電壓V(BR)①集發(fā)間的反向擊穿電壓V(BR)CEO②發(fā)基間的反向擊穿電壓V(BR)EBO③V(BR)CBOV(BR)CBO是指發(fā)射極開路時集電極與基極間的反向擊穿電壓,其數(shù)值較高.

使用中若超過此值,晶體管的集電結(jié)就可能會產(chǎn)生雪崩擊穿。V(BR)CEO繼續(xù)本頁完+－晶體管工作在放大狀態(tài)時發(fā)基極處于正向偏置(電壓較小),③集基間的反向擊穿電壓V(BR)CBO+－+－集發(fā)處于反偏(電壓較大),所以集基間是處于反偏狀態(tài)的。四、半導(dǎo)體三極管的主要參數(shù)(1)集電極最大允許電流ICM雙極型晶體管(BJT)4.極限參數(shù)極限參數(shù)ICM、VBR、PCM(2)反向擊穿電壓V(BR)(3)集電極最大允許功率損耗PCMPCM是指集電結(jié)上允許損耗功率的最大值.

集電結(jié)上有電流和電壓,會產(chǎn)生一定的熱功率,熱功率達(dá)到一定的數(shù)值后產(chǎn)生的熱量會損壞集電結(jié),PCM就是規(guī)定了晶體管在使用中的熱功率不能超過此值。V(BR)CEO(3)集電極最大允許功率損耗PCM確定了PCM后,晶體管在使用過程中流過集電結(jié)的電流iC和電壓vCE的乘積不能超過此值。即PCM≥iCvCE晶體管在使用過程中集電結(jié)的功率PC<PCM=iCvCE,則晶體管是安全的,若超過此值晶體管就可能會損壞。根據(jù)PCM=iCvCE

,在輸出特性曲線上作一曲線(屬反比例曲線）,曲線外是不安全區(qū),曲線內(nèi)是安全區(qū)。不安全區(qū)四、半導(dǎo)體三極管的主要參數(shù)(1)集電極最大允許電流ICM雙極型晶體管(BJT)4.極限參數(shù)極限參數(shù)ICM、VBR、PCM(2)反向擊穿電壓V(BR)(3)集電極最大允許功率損耗PCM確定了PCM后,晶體管在使用過程中流過集電結(jié)的電流iC和電壓vCE的乘積不能超過此值。即PCM≥iCvCE晶體管在使用過程中集電結(jié)的功率PC<PCM=iCvCE,則晶體管是安全的,若超過此值晶體管就可能會損壞。根據(jù)PCM=iCvCE

,在輸出特性曲線上作一曲線(屬反比例曲線）,曲線外是不安全區(qū),曲線內(nèi)是安全區(qū)。晶體管工作安全區(qū)(結(jié)束頁)很顯然,由ICM、V(BR)CEO和PCM三條曲線所包圍的區(qū)域才是晶體管工作的安全區(qū).

在此區(qū)域內(nèi)晶體管的三個參數(shù)都不超出其極限參數(shù)。V(BR)CEO不安全區(qū)安全區(qū)四、半導(dǎo)體三極管的主要參數(shù)(1)集電極最大允許電流ICM雙極型晶體管(BJT)4.極限參數(shù)極限參數(shù)ICM、VBR、PCM·特征頻率BJT小信號工作，當(dāng)頻率增大時使信號電流ib與ic不同相，也不成比例。若用相量表示為，，則稱為高頻。是當(dāng)高頻的模等于1時的頻率。特性參數(shù)放大電路小信號運用時，在靜態(tài)工作點附近的小范圍內(nèi)，特性曲線的非線性可忽略不計，近似用一段直線來代替，從而獲得一線性化的電路模型，即小信號（或微變）電路模型。2.4晶體三極管小信號電路模型三極管的簡化微變等效電路（重點）等效ebcebcrbeic=ib請注意如下問題：⑴電流源為一受控源，而不是獨立的電源。⑵電流源的流向不能隨意假定，而是由ib決定。⑶該模型僅適用于交流小信號，不能用于靜態(tài)分析和大信號。放大電路的微變(交流)等效電路（小信號模型）將交流通道中的三極管用微變(交流)等效電路代替:交流通路RbRCRLuiuouirbeibibiiicuoRbRCRL交流等效電路:對于小功率三極管(重點)P612.42更正：rbe=rbb’+(1+)VT/IBQ=rbb’+VT/IEQ(靜態(tài)工作點)rbb,=200/300歐VT=26mV(常溫下）rbe的量級從幾百歐到幾千歐。uirbeibibiiicuoRBRCRL（通常）

第三章晶體管放大電路基礎(chǔ)(全書重點）3.1放大電路的工作原理及分析方法3.2BJT偏置電路（直流通路：提供合適的靜態(tài)工作點Q點，保證BJT發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，放大信號始終處在放大工作區(qū)，避免出現(xiàn)截止及飽和失真。介紹固定基流電路，基極分壓射極偏置電路）

第三章晶體管放大電路基礎(chǔ)(全書重點）3.3放大電路的技術(shù)指標(biāo)及基本放大電路本節(jié)討論小信號放大器的基本指標(biāo):電壓放大倍數(shù)（電壓增益），源電壓放大倍數(shù)（源電壓增益），交流輸入電阻，交流輸出電阻，功率增益等；第五章將討論大信號放大器的非線性失真，輸出功率和效率等指標(biāo)；第六章將討論放大器的上，下限頻率，通頻帶，頻率失真等頻率指標(biāo)；基本放大電路：共射，共基，共集。3.4多極放大電路（自學(xué)）3.1放大電路的工作原理及分析方法1放大的概念所謂“放大”，是指將一個微弱的交流小信號（疊加在直流工作點上），通過一個裝置（核心為三極管/場效應(yīng)管），得到一個波形相似（不失真）、但幅值卻大很多的交流大信號的輸出。這個裝置通常就是晶體管/場效應(yīng)管放大電路。因此，放大作用的實質(zhì)是晶體管的電流、電壓或功率的控制作用。電壓放大電路可以用有輸入口和輸出口的雙端口網(wǎng)絡(luò)表示，如圖：uiuoAu2放大器的組成原則：直流偏置電路（即直流通路）要保證器件工作在放大模式。交流通路要保證信號能正常傳輸，即有輸入信號vi時，應(yīng)有vo輸出。2放大器的組成原則：

判斷一個電路是否具有放大作用，關(guān)鍵就是看它的直流通路與交流通路是否合理。若有任何一部分不合理，則該電路就不具有放大作用。元件參數(shù)的選擇要保證信號能不失真地放大。即電路需提供合適的Q點及足夠的放大倍數(shù)。

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（小信號）等效電路法圖解法計算機仿真靜態(tài)——時，放大電路的工作狀態(tài)，也稱直流工作狀態(tài)。放大管的直流電流電壓稱為放大器的靜態(tài)工作點。靜態(tài)工作點由直流通路求解。

動態(tài)——時，放大電路的工作狀態(tài)，也稱交流工作狀態(tài)。放大器工作時，信號（電流、電壓）均迭加在靜態(tài)工作點上，只反映信號電流、電壓間關(guān)系的電路稱為交流通路。

uouiVCC基本思想

非線性電路經(jīng)適當(dāng)近似后(模型化)可按線性電路對待，利用疊加定理，分別分析電路中的交、直流成分。分析三極管電路的基本思想和方法直流通路(ui=0)分析靜態(tài)。交流通路(ui

0)分析動態(tài)，只考慮變化的電壓和電流。uouiVCC直流通路：只考慮直流信號的分電路?！ぎ嬛绷魍窌r應(yīng)將電容開路（電容不通直流），電感短路（電感上直流電壓為零）。

uouiVCC交流通路：只考慮交流信號的分電路。畫交流通路時應(yīng)將恒壓源短路（無交流電壓），恒流源開路（無交流電流）；耦合、傍路電容短路（無交流電壓）。

uouiVCC放大電路的靜態(tài)分析工作原理2.圖解法放大電路的輸入和輸出直流負(fù)載線三極管的輸入和輸出特性曲線確定靜態(tài)工作點（1）由輸入特性曲線和輸入直流負(fù)載線求IBQ、UBEQVCCIBICUBEUCEUBE=VCC-IBRb→直流負(fù)載線iBuBEVCC/RbVCCIBQUBEQQ-1/Rb作出直流負(fù)載線，直流負(fù)載線和輸入特性曲線的交點即是靜態(tài)工作點Q，由Q可確定IBQ、UBEQUCE=EC-ICRc→直流負(fù)載線（1）由輸入特性曲線和輸入直流負(fù)載線求IBQ、UBEQ放大電路的靜態(tài)分析工作原理2.圖解法（2）由輸出特性曲線和輸出直流負(fù)載線求ICQ、UCEQVCCIBICUBEUCE求兩點IC=0UCE=ECUCE=0IC=EC/Rc作出直流負(fù)載線，直流負(fù)載線和輸出特性曲線的有多個交點。只有與iB=IBQ對應(yīng)的那條曲線的交點才是靜態(tài)工作點放大電路的靜態(tài)分析2.圖解法工作原理由圖可見：如改變IBQ的數(shù)值，便可改變靜態(tài)工作點的位置，從而影響放大電路的放大質(zhì)量.1.由直流負(fù)載列出方程UCE=UCC－ICRc2.在輸出特性曲線上確定兩個特殊點,即可畫出直流負(fù)載線。

關(guān)鍵：直流負(fù)載線的確定方法：3.在輸入回路列方程式UBE=UCC－IBRb4.在輸入特性曲線上，作出輸入負(fù)載線，兩線的交點即是Q。5.得到靜態(tài)工作點Q點的參數(shù)IBQ、ICQ和UCEQ。放大電路的靜態(tài)分析2.圖解法工作原理VCC、VCC/Rc放大電路的圖解分析方法通過作圖的方法求AU、AI及放大電路的最大不失真電壓交流負(fù)載線：放大器工作時動態(tài)工作點的運動軌跡。

交流負(fù)載線確定方法：

1.通過輸出特性曲線上過Q點做一條斜率為-1/RL'直線。

2.交流負(fù)載電阻RL′=RL∥Rc

3.交流負(fù)載線是有交流輸入信號時，放大器工作時動點(vCE,iC)的運動軌跡。

uouiiiicib比直流負(fù)載線要陡飽和失真截止失真由于放大電路的工作點達(dá)到了三極管的飽和區(qū)而引起的非線性失真。由于放大電路的工作點達(dá)到了三極管的截止區(qū)而引起的非線性失真。波形的失真雙向失真

放大電路要想獲得大的不失真輸出幅度，需要：

1.工作點Q要設(shè)置在輸出特性曲線放大區(qū)的中間部位；2.要有合適的交流負(fù)載線。3.輸入信號的幅度不能太大.工作點位置合適信號過大而引起的非線性失真。4.放大倍數(shù)不能太大.3.2BJT偏置電路設(shè)置靜態(tài)工作點的電路稱放大器的偏置電路。對偏置電路的要求提供合適的Q點，保證器件工作在放大模式。例如：偏置電路須保證三極管E結(jié)正偏、C結(jié)反偏。當(dāng)環(huán)境溫度等因素變化時，能穩(wěn)定電路的Q點。例如：溫度升高，三極管參數(shù)、ICBO、VBE(on)而這些參數(shù)的變化將直接引起Q點發(fā)生變化。當(dāng)Q點過高或過低時，輸出波形有可能產(chǎn)生飽和或截止失真。三極管偏置電路(介紹兩種基本偏置電路)（一）固定（穩(wěn)）基流電路（最簡單的偏置電路）VCCRCRBIBIC

靜態(tài)工作點Q點估算（注意保證放大的條件）

電路優(yōu)點：電路簡單，IBQ隨溫度變化??；

Q點設(shè)計方便，計算簡單。

電路缺點：工作點Q隨溫度變化大，不具有穩(wěn)定Q點的功能。基本穩(wěn)定此時，不隨溫度變化而變化。一般取I1=(5~10)IB，VB=3V~5V

b點電位基本不變的條件：I1>>IB，VB>>VBE且Re可取大些，反饋控制作用更強。(二)基極分壓射極偏置電路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（電流取樣直流負(fù)反饋控制，見第七章）靜態(tài)工作點Q(ICQ,IBQ,UCEQ)(二)基極分壓射極偏置電路基極分壓射極偏置電路穩(wěn)Q條件：Ib1≈Ib2﹥﹥IB工程上取5-10倍。3.3放大電路的技術(shù)指標(biāo)及基本放大電路（重點）

本節(jié)討論衡量交流小信號放大器的基本技術(shù)指標(biāo):電壓放大倍數(shù)Av（電壓增益），源電壓放大倍數(shù)Avs（源電壓增益），交流輸入電阻Ri，交流輸出電阻Ro，功率增益等AP；基本放大電路：共射，共基，共集。

Ri信號源負(fù)載放大電路Rovs+-RsRivo+.RoRLiiiovovi+-+-放大電路技術(shù)指標(biāo)測試示圖12一.放大電路的主要技術(shù)指標(biāo)1.放大倍數(shù)(增益)——表示放大器的放大能力根據(jù)放大電路輸入信號的條件和對輸出信號的要求，放大器可分為四種類型，所以有四種放大倍數(shù)的定義。（1）電壓放大倍數(shù)(增益)定義為:Av=vo/vi（重點）（2）電流放大倍數(shù)定義為:Ai=io/ii

（3）互阻增益定義為:Ar=vo/ii（4）互導(dǎo)增益定義為:Ag=io/vi四種放大倍數(shù):2、源電壓放大倍數(shù)（源電壓增益）Avs

Avs=vo/us=（vo/vi）×（vi/vs）＝Av×Ri/(Rs+Ri)3.輸入電阻Ri——從放大電路輸入端看進(jìn)去的等效電阻輸入電阻：Ri=vi/ii輸入端iiviRi~vSRS信號源Av輸出端意義：表征放大電路從信號源獲取信號的能力。3.輸入電阻Ri——從放大電路輸入端看進(jìn)去的等效電阻輸入電阻：Ri=vi/ii對于電壓源，Ri越大越好。（1）Ri越大，vi就越大，從信號源索取的電壓越大。（2）當(dāng)信號源有內(nèi)阻時，Ri越大，vi就越接近vS。輸入端iiviRi~vSRS信號源Av輸出端對于電流源，越小，則放大器從信號電流源獲取的電流也越大。一般規(guī)律:

4.輸出電阻Ro——從放大電路輸出端看進(jìn)去的等效電阻。Av~vS輸出端~Rovso輸出端意義：輸出電阻是一個表征放大器帶負(fù)載能力的參數(shù)。對于電壓放大器，即負(fù)載變化時放大器輸出給負(fù)載的電壓基本上保持不變；越小，則放大器帶負(fù)載的能力越強，而對于電流放大器，越大，則帶負(fù)載能力越強，即負(fù)載變化時放大器輸出給負(fù)載的電流基本上保持不變。Av~vS輸出端一般規(guī)律:

求解輸出電阻RoAu~US

放大電路對其負(fù)載而言，相當(dāng)于信號源，我們可以將它等效為戴維南等效電路，這個戴維南等效電路的內(nèi)阻就是輸出電阻。即斷開負(fù)載后，從放大電路輸出端看出去的等效電阻，不包括負(fù)載電阻。~roUS'如何確定電路的輸出電阻Ro？步驟：1.所有的電源置零(將獨立電壓源短路，獨立電流源斷路，保留受控源)。2.加壓求流法。UI方法一：外加電壓法計算Ro=U/I

。方法二：開路電壓和負(fù)載電壓法（證明）。Uo1.求開路電壓。~roUs'2.求接入負(fù)載后的輸出電壓。~roUs'RLUo'步驟：3.計算。方法三：開路電壓和短路電流法。Uo1.求開路電壓Uoc。~roUs'2.求短路電流Isc

。步驟：3.計算。Ro=Uoc/Isc二.基本放大電路的組成三極管放大電路有三種形式共射放大器共基放大器共集放大器根據(jù)三極管（場效應(yīng)管）在放大器中的不同接法，放大器分為三種基本組態(tài)。.基本組態(tài)放大器T+-+-VCCRCvivo（共發(fā)：輸入-B，輸出-C，公共端-E）T+-+-VCCREvivo（共集：輸入-B，輸出-E，公共端-C）T+-+-VCCRCvivo（共基：輸入-E，輸出-C，公共端-B）無論何種組態(tài)放大器，分析方法均相同。

1)由直流通路確定電路靜態(tài)工作點。注意：2)由交流通路畫出小信號等效電路，并進(jìn)行分析。晶體三極管交流分析方法(通用)步驟：①分析直流電路，求出“Q”，計算rbe。②畫電路的交流通路。③在交流通路上把三極管畫成

參數(shù)模型,得到交流等效電路。④

分析計算放大電路的主要技術(shù)參數(shù)。3.3.2共發(fā)射極放大電路一、電路的組成圖基本共(發(fā))射(極)放大電路交流通路1.電壓放大倍數(shù)Ro源電壓放大倍數(shù)2.輸入電阻3.輸出電阻Ro=RC性能指標(biāo)分析小信號等效電路RCRB1RB2+ui+uoRLibiciiRCRB1RB2+ui+uoRLibiciirbeibRi第3章放大電路基礎(chǔ)+us+VCCRCC1C2RLRE+CE++RB1RB2RS+uo輸出電壓與輸入電壓反相，即反相放大器。問題：如果去掉CE，放大倍數(shù)怎樣？I1I2IBRB1+VccRCC1C2RB2CERERLuiuo當(dāng)沒有旁路電容CE時：小信號等效電路1.電壓放大倍數(shù)源電壓放大倍數(shù)2.輸入電阻3.輸出電阻Ro=RC交流通路RCRB1RB2+ui+uoRLibiciiRERCRB1RB2+ui+uoRLibiciirbeibRERiR’i第3章放大電路基礎(chǔ)

阻抗反映法(一種非常有用的方法):方法:1)大電流支路的電阻折算到小電流支路時,阻值按比例變大;2)小電流支路的電阻折算到大電流支路時,阻值按比例變小;由電路分析可知，Ri’=rbe+(1+β

)Re，見書。RCRB1RB2+ui+uoRLibiciirbeibRER’iCE的作用：交流通路中，CE將RE短路，RE對交流不起作用，放大倍數(shù)不受影響。去掉CE，放大倍數(shù)明顯下降。I1I2IBRB1+VccRCC1C2RB2CERERLuiuo三種組態(tài)電路性能比較（見書，記憶）RCvs+-