最新三極管電路的小信號模型分析方法專業(yè)知識講座

小信號模型分析法思路：

當(dāng)信號足夠小時，三極管線性工作，因此可用一個具有相同伏安特性的線性電路來等效，使本來很復(fù)雜的非線性電路的分析簡化為線性電路的分析。

二、小信號模型分析法（微變等效電路分析法）工程分析中，通常先用估算法進行靜態(tài)分析，再用小信號模型分析法進行動態(tài)分析。簡化1.三極管的小信號模型（又稱H參數(shù)簡化小信號模型）稱為三極管的共發(fā)射極輸入電阻，為動態(tài)電阻

稱為三極管的共發(fā)射極輸出電阻，為動態(tài)電阻。很大。如何獲取三極管小信號模型參數(shù)？UA稱為厄爾利電壓

查手冊中hfe討論1.小信號模型能否用于分析Q點？3.該小信號模型能否用于分析PNP管電路？

2.H參數(shù)簡化小信號模型能否用于分析高頻電路或大信號電路？4.受控源電流源ib的流向可否假定？

5.電阻rbe、rce可否用萬用表測得？

討論小結(jié)：對小信號模型應(yīng)注意（1）適用條件：放大區(qū)、低頻、小信號（2）參數(shù)與Q點有關(guān)；等效電阻是動態(tài)電阻。步驟：（1）畫出放大電路的直流通路，求Q點。（2）畫出放大電路的交流通路，然后用三極管小信號模型取代交流通路中的三極管，得三極管放大電路的小信號等效電路。（3）計算rbe和放大電路動態(tài)電流、電壓、性能參數(shù)。直流通路：指靜態(tài)電流的通路，用以確定靜點工作點。2.放大電路的小信號模型分析法交流通路：指動態(tài)電流的通路，用以給信號提供傳輸路徑，利用之可方便分析電路性能。畫法：將電路中的電容斷開，將信號電壓源短路但保留其內(nèi)阻，其它元器件保留。畫法：將電路中的耦合電容、旁路電容和直流電壓源看成短路（直流電流源看成開路），其它元器件保留。例2.2.3解：圖示硅三極管放大電路中，RS為信號源內(nèi)阻，RL為外接負(fù)載電阻，C1、C2為隔直耦合電容，β=100，us=10sint（mV），試求iB、uBE、iC、uCE。（1）畫直流通路，估算Q點UBEQ

0.7V例2.2.3解續(xù)：交流通路（2）畫交流通路和小信號等效電路交流電流流通路徑例2.2.3解續(xù)：小信號等效電路交流通路（2）畫交流通路和小信號模型等效電路（3）求rbe例2.2.3解續(xù)：（4）求動態(tài)量ube、ib、ic、uce（5）求總量uBE、iB、iC、uCE例2.2.3解續(xù)：1.掌握三極管直流電路的工程近似分析法，了解三極管電路的圖解分析法。2.理解三極管放大電路的小信號模型分析法，了解飽和失真和截止失真現(xiàn)象及其原因、措施。3.了解三極管開關(guān)電路及其分析。主要要求：直流通路、交流通路、放大電路小信號等效電路的畫法。2.三極管直流電路的工作點估算。重點：2.2復(fù)習(xí)要點課間休息2.3單極型半導(dǎo)體三極管

及其電路分析2.3.1MOS場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)、工作原理及伏安特性2.3.2結(jié)型場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)、工作原理及伏安特性2.3.3場效應(yīng)管的主要參數(shù)2.3.4場效應(yīng)管基本應(yīng)用電路及其分析方法場效應(yīng)管概述場效應(yīng)管概述場效應(yīng)管FET(FieldEffectTransistor)優(yōu)點：(2)噪聲低、熱穩(wěn)定性好、抗輻射能力強、工藝簡單、功耗小、宜大規(guī)模集成。(1)輸入阻抗高(1071015，IGFET可高達(dá)1015)類型金屬－氧化物－半導(dǎo)體型（MOSFET型即Metal－Oxide－SemiconductortypeFieldEffectTransistor）結(jié)型（JFET型即JunctionFieldEffectTransistor)N溝道P溝道N溝道P溝道增強型耗盡型增強型耗盡型場效應(yīng)管概述NMOSPMOSEDED1.種類與結(jié)構(gòu)(2)B、S不連，S、D可互換；若連，則不可。（1）G絕緣→IGFET(MOSFET)(3)單獨使用要連，IC中不連，且USB>0，才能工作。（4）符號

B2.3.1MOS場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)、工作原理及伏安特性（1)uGS對輸出電流iD的控制作用a.uGS=0時

，無導(dǎo)電溝道。b.給uGS加正電壓，當(dāng)uGS

UGS(th)

時，柵極表面層形成導(dǎo)電溝道

開始形成導(dǎo)電溝道所需的柵源電壓稱為開啟電壓（UGS(th)）2.工作原理（1)uGS對輸出電流iD的控制作用a.uGS=0時

，無導(dǎo)電溝道。b.給uGS加正電壓，當(dāng)uGS

UGS(th)

時，柵極表面層形成導(dǎo)電溝道

c.增大uGS，則導(dǎo)電溝道加寬。開始形成導(dǎo)電溝道所需的柵源電壓稱為開啟電壓（UGS(th)）改變uGS可控制導(dǎo)電溝道的寬窄，從而控制輸出電流iD的大小。（2）uDS對輸出電流iD的控制作用

DS間的電位差使溝道呈錐形，靠近漏極端的溝道最窄。（2）uDS對輸出電流iD的控制作用

DS間的電位差使溝道呈錐形，靠近漏極端的溝道最窄。

當(dāng)uGD

=

UGS(th)時，漏極附近反型層消失，稱為預(yù)夾斷。（2）uDS對輸出電流iD的控制作用

DS間的電位差使溝道呈錐形，靠近漏極端的溝道最窄。

當(dāng)uGD

=

UGS(th)時，漏極附近反型層消失，稱為預(yù)夾斷。

繼續(xù)增大uDS

時，預(yù)夾斷點向源極移動。（2）uDS對輸出電流iD的控制作用預(yù)夾斷發(fā)生之前：uDSiD因為預(yù)夾斷發(fā)生之前溝道電阻近似為常數(shù)（2）uDS對輸出電流iD的控制作用預(yù)夾斷發(fā)生之前：uDSiD因為預(yù)夾斷發(fā)生之后：uAS為常數(shù)，且A、S間的溝道電阻近似為常數(shù)預(yù)夾斷發(fā)生之后：uDSiD不變(1)輸出特性uDS

uGSUGS(th),

已預(yù)夾斷。壓控恒流特性、放大特性3.伏安特性uDS<uGSUGS(th)即未預(yù)夾斷壓控電阻特性可變電阻區(qū)（非飽和區(qū)）放大區(qū)(飽和區(qū))截止區(qū)uGS

UGS(th)溝道全夾斷iD=0

提示：FET和BJT的飽和區(qū)含義、特性不同。2.全夾斷與預(yù)夾斷不同。特點：iD≈0條件：uGS<UGS(th)特點：△iD≈gm△uGS條件：uGS>UGS(th);uDS>uGS-UGS(th)UGS↑→K↑→rds↓→壓控電阻uDS小條件：uGS>UGS(th);uDS<uGS-UGS(th)若認(rèn)為UGS(th)=UGS(off)，與NJFET的條件對應(yīng)。三個工作區(qū)：uDS>uGS-UGS(th)（2)轉(zhuǎn)移特性當(dāng)EMOS管工作于放大區(qū)時，電流方程為uGS=2UGS(th)

時的iD值飽和區(qū)時，為一族重疊曲線二、N溝道耗盡型MOSFET二、N溝道耗盡型MOSFET二、N溝道耗盡型MOSFET1.結(jié)構(gòu)、符號與工作原理

制造時在Sio2

絕緣層中摻入正離子，故在uGS

=0時已形成溝道。改變uGS可控制導(dǎo)電溝道的寬窄，當(dāng)uGS

UGS(off)

時，溝道全夾斷。簡稱NDMOS管1.結(jié)構(gòu)、符號與工作原理

制造時在Sio2

絕緣層中摻入正離子，故在uGS

=0時已形成溝道。改變uGS可控制導(dǎo)電溝道的寬窄，當(dāng)uGS

UGS(off)

時，溝道全夾斷。

柵源電壓為零時存在原始導(dǎo)電溝道的場效應(yīng)管稱為耗盡型場

效應(yīng)管；無原始導(dǎo)電溝道，只有在uGS絕對值大于開啟電壓

uGS(th)絕對值后才能形成導(dǎo)電溝道的，稱為增強型場效應(yīng)管

耗盡型場效應(yīng)管導(dǎo)電溝道全夾斷時對應(yīng)的的柵源電壓稱為夾斷電壓（UGS(off)

）。二、N溝道耗盡型MOSFET2.伏安特性夾斷電壓飽和漏極電流當(dāng)DMOS管工作于放大區(qū)時，uGS取正、負(fù)、零都可以，因此使用更方便。夾斷電壓飽和漏極電流P溝道增強型P溝道耗盡型SGDBSGDB三、P溝道MOSFET結(jié)構(gòu)對偶N溝道增強型N溝道耗盡型SGDBP型襯底N+N+SDGBSGDBiDiDiDiDMOSFET伏安特性的比較N溝道耗盡型MOSFETN溝道增強型MOSFET2uGS/ViD/mAUGS(th)OuDS/ViD/mAuGS=8V6V4V2VO

uDS/ViD/mA–2V–4V–6V–8VuGS=－

–2

OuGS/ViD/mAUGS(th)Ou