晶體三極管課件

模擬電子技術(shù)機(jī)電工程系楊景林PPT

威海職業(yè)技術(shù)學(xué)院晶體三極管及其應(yīng)用模塊二模塊二、晶體三極管及其應(yīng)用晶體管之父威廉·肖克利,美國科學(xué)家、和巴丁、布拉頓三人共同獲得1956年諾貝爾物理學(xué)獎

2.1晶體管三極管的認(rèn)知多子濃度高多子濃度很低，且很薄面積大晶體管有三個(gè)極、三個(gè)區(qū)、兩個(gè)PN結(jié)。小功率管中功率管大功率管為什么有孔？一、半導(dǎo)體三極管的種類和作用IB(mA)IC(mA)IE(mA)00.010.020.030.040.05<0.010.561.141.742.332.91<0.010.571.161.772.372.96晶體管電流測量數(shù)據(jù)mAAVVmAICECIBIERB+UBE+UCEEBCEB3DG100二、三極管的放大作用2、2熟悉晶體三極管的工作原理圖2.3.三極管的結(jié)構(gòu)平面型(NPN)NecNPb二氧化硅基區(qū)：最薄，摻雜濃度最低發(fā)射區(qū)：摻雜濃度最高發(fā)射結(jié)集電結(jié)BECNNP基極發(fā)射極集電極一、晶體三極管結(jié)構(gòu)簡介集電結(jié)面積大NPN型晶體管PNP型晶體管CE發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)集電結(jié)發(fā)射結(jié)NNP基極發(fā)射極集電極BCE發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)P發(fā)射結(jié)P集電結(jié)N集電極發(fā)射極基極BNNCEBPCETBIBIEIC符號BECPPNETCBIBIEIC符號圖2.3二、三極管的電流分配與放大作用

擴(kuò)散運(yùn)動形成發(fā)射極電流IE，復(fù)合運(yùn)動形成基極電流IB，漂移運(yùn)動形成集電極電流IC。少數(shù)載流子的運(yùn)動因發(fā)射區(qū)多子濃度高使大量電子從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)因基區(qū)薄且多子濃度低，使極少數(shù)擴(kuò)散到基區(qū)的電子與空穴復(fù)合因集電區(qū)面積大，在外電場作用下大部分?jǐn)U散到基區(qū)的電子漂移到集電區(qū)基區(qū)空穴的擴(kuò)散beceRcRb

三極管的電流分配關(guān)系IEpICBOIEICIBIEnIBnICnIC=ICn+ICBO

IE=ICn+IBn+IEp

=IEn+IEp一般要求ICn在IE中占的比例盡量大。而二者之比稱直流電流放大系數(shù)，即一般可達(dá)0.95~0.99電流分配：

IE＝IB＋I(xiàn)C

IE－擴(kuò)散運(yùn)動形成的電流

IB－復(fù)合運(yùn)動形成的電流

IC－漂移運(yùn)動形成的電流穿透電流集電結(jié)反向電流直流電流放大系數(shù)交流電流放大系數(shù)為什么基極開路集電極回路會有穿透電流？2.電流放大規(guī)律晶體管的共射電流放大系數(shù)1）定義：共射直流電流放大系數(shù)2）定義：共射交流電流放大系數(shù)容易證明：共基直流電流放大系數(shù)3）定義：共基直流電流放大系數(shù)4）定義：共基交流電流放大系數(shù)容易證明：或(14-13)三.1、輸入特性曲線UCE1ViB(A)uBE(V)204060800.40.8UCE=0VUCE=0.5V0死區(qū)電壓硅管0.5V鍺管0.1V

工作壓降

硅管UBE0.6~0.7V鍺管UBE0.2~0.3V2、輸出特性圖2.7

三極管的輸出特性曲線IC

/mAUCE

/V100μA80μA60μA40μA20μAIB=0O510154321劃分三個(gè)區(qū)：截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū)。截止區(qū)放大區(qū)飽和區(qū)放大區(qū)

1.截止區(qū)IB≤0的區(qū)域。兩個(gè)結(jié)都處于反向偏置。

IB=0時(shí)，IC=ICEO。

硅管約等于1A，鍺管約為幾十~幾百微安。截止區(qū)截止區(qū)回答問題？β是常數(shù)嗎？什么是理想晶體管？什么情況下?對應(yīng)于一個(gè)IB就有一條iC隨uCE變化的曲線。為什么uCE較小時(shí)iC隨uCE變化很大？為什么進(jìn)入放大狀態(tài)曲線幾乎是橫軸的平行線？飽和區(qū)放大區(qū)截止區(qū)晶體管的三個(gè)工作區(qū)域

晶體管工作在放大狀態(tài)時(shí)，輸出回路的電流iC幾乎僅僅決定于輸入回路的電流iB，即可將輸出回路等效為電流iB

控制的電流源iC

。狀態(tài)uBEiCuCE截止＜UonICEOVCC放大≥UonβiB≥uBE飽和≥Uon＜βiB≤uBE例:=50，USC

=12VRB

=70k，RC

=6k當(dāng)USB

=-2V，2V，5V時(shí)，晶體管處于何種工作狀態(tài)？解：當(dāng)USB

=-2V時(shí)：ICUCEIBUSCRBUSBCBERCUBEIB=0，IC=0截止當(dāng)USB

=2V時(shí)：放大當(dāng)USB

=5V時(shí)：ICUCEIBUSCRBUSBCBERCUBE

飽和IC最大飽和電流一、晶體三極管的主要參數(shù)

直流參數(shù)：、、ICBO、ICEOc-e間擊穿電壓最大集電極電流最大集電極耗散功率，PCM＝iCuCE安全工作區(qū)

交流參數(shù)：β、α、fT（使β＝1的信號頻率）

極限參數(shù)：ICM、PCM、U（BR）CEO2.3掌握三極管的主要參數(shù)及其基本應(yīng)用前面的電路中，三極管的發(fā)射極是輸入輸出的公共點(diǎn)，稱為共射接法，相應(yīng)地還有共基、共集接法。共射直流電流放大倍數(shù)：工作于動態(tài)的三極管，真正的信號是疊加在直流上的交流信號?；鶚O電流的變化量為IB，相應(yīng)的集電極電流變化為IC，則交流電流放大倍數(shù)為：1.電流放大倍數(shù)和

例：UCE=6V時(shí)：IB=40A,IC=1.5mA；IB=60A,IC=2.3mA。在以后的計(jì)算中，一般作近似處理：=2.集-基極反向截止電流ICBOAICBOICBO是集電結(jié)反偏由少子的漂移形成的反向電流，受溫度的變化影響。(14-23)BECNNPICBOICEO=

(1+)ICBO

IBEIBE

ICBO進(jìn)入N區(qū)，形成

IBE，即IBE=ICBO根據(jù)放大關(guān)系，由于IBE的存在，必有電流IBE。集電結(jié)反偏有ICBO3.集-射極反向截止電流ICEO(穿透電流)

ICEO受溫度影響很大。ICEO越大三極管的溫度特性越差。（1.）集電極和基極之間的反向飽和電流ICBO（2.）集電極和發(fā)射極之間的反向飽和電流ICEO(a)ICBO測量電路(b)ICEO測量電路ICBOcebAICEOAceb小功率鍺管ICBO約為幾微安；硅管的ICBO小，有的為納安數(shù)量級。

、當(dāng)b開路時(shí)，c和e之間的電流。值愈大，則該管的ICEO也愈大。反向飽和電流的測量電路4.集電極最大電流ICM集電極電流IC上升會導(dǎo)致三極管的值的下降，當(dāng)值下降到正常值的三分之二時(shí)的集電極電流即為ICM。5.集-射極反向擊穿電壓當(dāng)集---射極之間的電壓UCE超過一定的數(shù)值時(shí)，三極管就會被擊穿。手冊上給出的數(shù)值是25C、基極開路時(shí)的擊穿電壓U(BR)CEO。6.集電極最大允許功耗PCM集電極電流IC

流過三極管，所發(fā)出的焦耳熱為：PC=ICUCE必定導(dǎo)致結(jié)溫上升，所以PC

有限制。PCPCMICUCEICUCE=PCMICMU(BR)CEO安全工作區(qū)7、特征頻率共射截止頻率fβ---頻率升高β下降，下降到β0的0.707倍時(shí)的頻率稱為共射截止頻率，也叫β的截止頻率。β下降到等于1時(shí)的頻率為特征頻率fT。即fT＝βf或β＝fT／ffT表示高頻三極管的高頻放大特性。參看教材P52頁圖2011。

溫度對晶體管特性及參數(shù)的影響1.溫度對ICBO的影響溫度每升高100C,ICBO增加約一倍。2.溫度對輸入特性的影響

3.溫度對輸出特性的影響

圖例圖例二、三極管的基本應(yīng)用-放大電路放大的對象：變化量放大的本質(zhì)：能量的控制放大的特征：功率放大放大的基本要求：不失真——放大的前提判斷電路能否放大的基本出發(fā)點(diǎn)VCC至少一路直流電源供電輸入輸出參考點(diǎn)-+RB放大元件，工作在放大區(qū)。iC=iB-+uiuo+UCCEBRCC1C2TRses+-RL+-

共發(fā)射極放大電路的組成(15-31)

集電極電源，為電路提供能量，并保證集電結(jié)反偏。-+uiuoRB+UCCEBRCC1C2TRses+-RL+-集電極電源：一般為幾伏到幾十伏-+uiuoRB+UCCEBRCC1C2TRses+-RL+-集電極電阻，將變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷?。集電極電阻：一般為幾千歐到幾十千歐作用：使發(fā)射結(jié)正偏，并提供適當(dāng)?shù)撵o態(tài)工作點(diǎn)?；鶚O電源與基極電阻-+uiuoRB+UCCEBRCC1C2TRses+-RL+-基極電阻：一般為幾十千歐到幾百千歐-+uiuoRB+UCCEBRCC1C2TRses+-RL+-作用：隔離輸入輸出與電路直流的聯(lián)系，同時(shí)能使信號順利輸入輸出。耦合電容：常為電解電容，有極性。大小為幾F到幾十F+--+-+uiuo+UCCRCC1C2TRses+-RL+-RBRBEB可以省去電路改進(jìn)：采用單電源供電設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)的必要性

輸出電壓必然失真！設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，首先要解決失真問題，但Q點(diǎn)幾乎影響著所有的動態(tài)參數(shù)！

為什么放大的對象是動態(tài)信號，卻要晶體管在信號為零時(shí)有合適的直流電流和極間電壓？靜態(tài)分析放大電路的組成原則靜態(tài)工作點(diǎn)合適：合適的直流電源、合適的電路參數(shù)。動態(tài)信號能夠作用于晶體管的輸入回路，在負(fù)載上能夠獲得放大了的動態(tài)信號。對實(shí)用放大電路的要求：共地、直流電源種類盡可能少、負(fù)載上無直流分量。1）由放大電路的直流通路確定靜態(tài)工作點(diǎn)bceIBQICQUCEQ圖硅管UBEQ=(0.6~0.8)V鍺管UBEQ=(0.1~0.2)VICQ

IBQUCEQ=VCC–ICQ

RC等效電路法半導(dǎo)體器件的非線性特性使放大電路的分析復(fù)雜化。利用線性元件建立模型，來描述非線性器件的特性。

直流模型：適于Q點(diǎn)的分析理想二極管利用估算法求解靜態(tài)工作點(diǎn)，實(shí)質(zhì)上利用了直流模型。輸入回路等效為恒壓源輸出回路等效為電流控制的電流源2）由圖解法求靜態(tài)工作點(diǎn)Q在三極管的輸入、輸出特性曲線上直接用作圖的方法求解放大電路的工作情況。一、圖解法的過程(一)圖解分析靜態(tài)1.先用估算的方法計(jì)算輸入回路IBQ、UBEQ。2.用圖解法確定輸出回路靜態(tài)值方法：根據(jù)uCE=VCC

-

iCRc式確定兩個(gè)特殊點(diǎn)圖解法

應(yīng)實(shí)測特性曲線

輸入回路負(fù)載線QIBQUBEQIBQQICQUCEQ負(fù)載線1.靜態(tài)分析：圖解二元方程ui=0→

uBE

=UBE

，uCE=UCE，

uo=0？

uCE=UCC－iC

RCui

0→

uBE

=UBE+ui，uCE=UCE+uo，

uo0uitOUBEIBICuBEtOiBtOiCtOuCEtOUCEuotO（3）動態(tài)分析

若參數(shù)選取得當(dāng)，輸出電壓可比輸入電壓大，且兩者相位相差18002）用微變等效電路發(fā)進(jìn)行動態(tài)分析圖2.15(a)輸入回路工作情況0.680.72uBEiBtQ000.7t6040200uBE/ViB/μAuBE/ViBUBE

rbe的近似估算公式rbb：基區(qū)體電阻。reb：基射之間結(jié)電阻。低頻、小功率管rbb

約為300。UT：溫度電壓當(dāng)量。c

beiBiCiE查閱手冊基區(qū)體電阻發(fā)射結(jié)電阻發(fā)射區(qū)體電阻數(shù)值小可忽略利用PN結(jié)的電流方程可求得由IEQ算出在輸入特性曲線上，Q點(diǎn)越高，rbe越??！Ι.三極管的微變等效電路

1.輸入回路iBuBE當(dāng)輸入信號很小時(shí)，可將三極管輸入特性在Q點(diǎn)附近近似線性化。uBEiB對輸入的交流小信號而言，晶體管的輸入回路可用電阻rbe等效。rbe值約幾百歐到幾千歐，手冊中常用hie表示對于小功率三極管：輸入電阻對輸入的小交流信號而言，三極管BE間等效于電阻rbe。becrbeibbeubeubeib威海職業(yè)技術(shù)學(xué)院對于小功率三極管：rbe的量級從幾百歐到幾千歐。威海職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系楊景林交流負(fù)載線直流負(fù)載線4.57.5uCE912t0ICQiC

/mA0IB=40μA2060804Q260uCE/ViC

/mA0tuCE/VUCEQiC圖2.15(b)輸出回路工作情況分析2.輸出回路三極管的微變等效電路放大電路的交流等效電路

放大電路的分析方法直流負(fù)載線與交流負(fù)載線直流負(fù)載線交流負(fù)載線其中：RL’=RL∥RC圖解法直觀，適合低頻大信號的分析Ⅱ共射放大電路的微變等效電路輸入電阻中不應(yīng)含有Rs!輸出電阻中不應(yīng)含有RL!(15-53)1）電壓放大倍數(shù)的計(jì)算放大倍數(shù)和負(fù)載電阻有關(guān)：負(fù)載電阻越小，放大倍數(shù)越小。rbeRBRCRL(15-54)Au~1、輸入電阻的定義2）輸入電阻的計(jì)算對于信號源來說，放大電路是負(fù)載，其等效電阻可以用輸入電阻來表示。(15-55)輸入電阻的計(jì)算rbeRBRCRL(15-56)Au~US放大電路對其負(fù)載而言，相當(dāng)于信號源，其內(nèi)阻就是放大電路的輸出電阻。~roUS'3）輸出電阻的計(jì)算1、輸出電阻的定義戴維南等效(15-57)rbeRBRCRL00從等效電路計(jì)算放大電路的輸出電阻

在放大電路的微變等效電路中，去掉負(fù)載電阻，令ui=0，并在輸出端加電壓求電流。加壓求流法(15-58)Uo1.測量負(fù)載電阻開路時(shí)的開路電壓。~roUs'2.測量接入負(fù)載后的輸出電壓。~roUs'RLUo'步驟：3.計(jì)算介紹一種測量方法輸出電阻越小越好等效電路法的步驟(歸納)

1.首先利用圖解法或近似估算法確定放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)Q

。

2.求出靜態(tài)工作點(diǎn)處的微變等效電路參數(shù)

和rbe

。

3.畫出放大電路的微變等效電路。可先畫出三極管的等效電路，然后畫出放大電路其余部分的交流通路。

4.列出電路方程并求解。例：共射放大電路的靜態(tài)分析和動態(tài)分析1）、波形非線性失真在放大電路中，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。如果Q設(shè)置不合適，信號進(jìn)入截止區(qū)或飽和區(qū)，則造成非線性失真。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。（5）放大電路其他性能指標(biāo)介紹iCuCEuo可輸出最大不失真信號靜態(tài)工作點(diǎn)Q在交流負(fù)載線的中間：ibiCuCEuoQ點(diǎn)過低，信號進(jìn)入截止區(qū)放大電路產(chǎn)生截止失真輸出波形輸入波形ib削頂

適當(dāng)增加基極電流可消除失真。iCuCEQ點(diǎn)過高，信號進(jìn)入飽和區(qū)放大電路產(chǎn)生飽和失真ib輸入波形uo輸出波形削底

適當(dāng)減小基極電流可消除失真。(一)用圖解法分析非線性失真

1.靜態(tài)工作點(diǎn)過低，引起

iB、iC、uCE的波形失真ibui結(jié)論：iB

波形失真OQOttOuBE/ViB/μAuBE/ViB/μAIBQ

——截止失真iC

、uCE

(uo

)波形失真NPN管截止失真時(shí)的輸出uo波形。uo=

uceOiCtOOQ

tuCE/VuCE/ViC

/mAICQUCEQOIB=0QtOO

NPN管uo波形tiCuCE/VuCE/ViC

/mAuo=

uceib(不失真)ICQUCEQ2.Q點(diǎn)過高，引起

iC、uCE的波形失真—飽和失真2）通頻帶4.最大不失真輸出電壓Uom：交流有效值。

由于電容、電感及放大管PN結(jié)的電容效應(yīng)，使放大電路在信號頻率較低和較高時(shí)電壓放大倍數(shù)數(shù)值下降，并產(chǎn)生相移。衡量放大電路對不同頻率信號的適應(yīng)能力。下限頻率上限頻率5.最大輸出功率Pom和效率η：功率放大電路的參數(shù)下降3dB3）用圖解法估算最大輸出幅度OiB=0QuCE/ViC

/mAACBDE交流負(fù)載線輸出波形沒有明顯失真時(shí)能夠輸出最大電壓。即輸出特性的A、B

所限定的范圍。

Q盡量設(shè)在線段AB的中點(diǎn)。則AQ=QB，CD=DE溫度升高將導(dǎo)致IC

增大，Q上移。波形容易失真。iCuCEOiBQVCCT=20C

T=50C溫度對Q

點(diǎn)和輸出波形的影響2)分壓式偏置放大電路1.靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的典型電路

直流通路？Ce為旁路電容，在交流通路中可視為短路1.電路組成Ⅰ.穩(wěn)定原理為了穩(wěn)定Q點(diǎn)，通常I1>>IB，即I1≈I2；因此基本不隨溫度變化。設(shè)UBEQ＝UBE＋ΔUBE，若UBQ－UBE>>ΔUBE，則IEQ穩(wěn)定。Re的作用T(℃)↑→IC↑→UE↑→UBE↓（UB基本不變）→IB↓→IC↓Re起直流負(fù)反饋?zhàn)饔?，其值越大，反饋越?qiáng)，Q點(diǎn)越穩(wěn)定。關(guān)于反饋的一些概念：將輸出量通過一定的方式引回輸入回路影響輸入量的措施稱為反饋。直流通路中的反饋稱為直流反饋。反饋的結(jié)果使輸出量的變化減小的稱為負(fù)反饋，反之稱為正反饋。Re有上限值嗎？IC通過Re轉(zhuǎn)換為ΔUE影響UBE溫度升高IC增大，反饋的結(jié)果使之減?、?靜態(tài)工作點(diǎn)分析估算法:VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–Ⅲ.動態(tài)分析C1RcRb2+VCCC2RL+++++CeuoRb1ReiBiCiEiRuirbe

ebcRcRL++Rb2Rb1RcRb2+VCCRL++uiuoRb1Re有無旁路電容的比較無旁路電容Ce時(shí)：有旁路電容Ce時(shí)：結(jié)論：去掉Ce

后，Au減小、Ri

增大、

RO不變。例2.4+UCCuoRB1RCC1C2RB2CERERLuiuoRB1RCRLuiRB2交流通路UCC＝24v,RB1＝33KΩ,RB2＝10KΩ,RC＝3.3KΩ,RE＝1.5KΩ,R＝5.1KΩβ＝66，設(shè)RS＝0。求（1）估算靜態(tài)工作點(diǎn)；（2）畫微變等效電路；（3）分別計(jì)算有無Ce時(shí)的電壓放大倍數(shù)、輸入輸出電阻，畫出微變等效電路。(15-78)rbeRCRLR'B交流等效電路uoRB1RCRLuiRB2交流通路去掉CE后：交流通路和微變等效電路：rbeRCRLRER'BRB1RCRLuiuoRB2REri’解:估算靜態(tài)工作點(diǎn)因?yàn)閂BE＝0.7V

VB＝IC≈IE＝VCE≈VCC－Ic(RC+RE)＝24－3.7×(3.3＋1.5)＝6.2V電壓放大倍數(shù)：

Au＝Vo÷Vi

a.

當(dāng)RE有旁路電容時(shí)：輸入電阻：ri＝RB1∥RB2∥rbe＝33∥10∥0.77＝770Ω輸出電阻：ro＝Rc＝3.3kΩb.當(dāng)RE無旁路電容時(shí)：Au＝Vo÷Vi＝

－β(RL∥Rc)／rbe＋(1+β）RE＝－66×（5.1∥3.3）／0.77＋（1＋66）×1.5＝－1.3輸入電阻：ri＝RB1∥RB2∥(rbe＋(1+β)RE＝33∥10∥(0.77＋(1＋66)×1.5＝7.1k輸出電阻：ro＝Rc＝3.3kΩ===

-172無旁路電容CE有旁路電容CE分壓式偏置電路三項(xiàng)指標(biāo)比較減小提高不變

2.

共集電極放大電路

RB+ECC1C2RERLuiuoRB+ECRE直流通道(1)靜態(tài)分析IBIE折算RB+ECRE直流通道(2)動態(tài)分析RB+ECC1C2RERLuiuoRBRERLuiuo交流通道RBRERLuiuo交流通道rbeRERLRB微變等效電路1.電壓放大倍數(shù)rbeRERLRB（2）動態(tài)分析：1、所以2、輸入輸出同相，輸出電壓跟隨輸入電壓，故稱電壓跟隨器。討論輸出電壓與輸入電壓近似相等，電壓未被放大，但是電流放大了，即輸出功率被放大了。Av2.輸入電阻輸入電阻較大，作為前一級的負(fù)載，對前一級的放大倍數(shù)影響較小且取得的信號大。rbeRERLRB3.輸出電阻用加壓求流法求輸出電阻。rorbeRERBRSrbeRERBRS電源置0RB+ECC1C2RERLuiuo例：已知射極輸出器的參數(shù)如下：RB=570k，RE=5.6k，RL=5.6k，=100，EC=12V求Au、

ri和ro

。設(shè)：RS=1k，

求：Aus、ri和ro

。3.RL=1k時(shí)，求Au。RB+ECC1C2RERLuiuoRB=570k，RE=5.6k，RL=5.6k，=100，EC=12VRB=570k，RE=5.6k，RL=5.6k，=100，EC=12V1.求Au、

ri和ro

rbeRERLRB微變等效電路rbe=2.9k，RS=0rbeRERLRB微變等效電路2.設(shè)：RS=1k，求：Aus、ri和roRB=570k，RE=5.6k，RL=5.6k，=100，EC=12Vrbe=2.9k，RS=0RL=1k時(shí)3.RL=1k和時(shí)，求Au。比較：空載時(shí),Au=0.995

RL=5.6k時(shí),Au=0.990

RL=1k時(shí),Au=0.967RL=時(shí)可見：射極輸出器帶負(fù)載能力強(qiáng)。射極輸出器的輸出電阻很小，帶負(fù)載能力強(qiáng)。ro射極輸出器的輸入電阻很大，從信號源取得的信號大。討論所謂帶負(fù)載能力強(qiáng)，是指當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，放大倍數(shù)基本不變對上例射極輸出器：對上例靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的放大器(共射放大器):空載時(shí),=0.995RL=5.6k時(shí),=0.990RL=1k時(shí),=0.967空載時(shí),=-186RL=5k時(shí),=-93RL=1k時(shí),=-31討論1、將射極輸出器放在電路的首級，可以提高輸入電阻。2、將射極輸出器放在電路的末級，可以降低輸出電阻，提高帶負(fù)載能力。威海職業(yè)技術(shù)學(xué)院3、基本共基放大電路（1）靜態(tài)分析RcUEQ=-UBE威海職業(yè)技術(shù)學(xué)院（2）動態(tài)分析

特點(diǎn)輸入電阻小，頻帶寬！只放大電壓，不放大電流！三種接法的比較：空載情況下接法共射共集共基

Au大

小于1

大

Aiβ1＋βαRi

中

大

小

Ro

大

小

大

頻帶窄中寬復(fù)習(xí)：

圖示電路為哪種基本接法的放大電路？它們的靜態(tài)工作點(diǎn)有可能穩(wěn)定嗎？求解靜態(tài)工作點(diǎn)、電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻的表達(dá)式。接法共射共集共基輸入bbe輸出cec三種基本組態(tài)的比較大(數(shù)值同共射電路，但同相)小(小于、近于

1)大(十幾~一幾百)小大(幾十~一百以上)大(幾十~一百以上)電路組態(tài)性能共射組態(tài)共集組態(tài)共基組態(tài)C1C2VCCRb2Rb1+++++__ReCbRLC1Rb+VCCC2RL+Re+++C1Rb+VCCC2RL++++Rc三種基本組態(tài)的比較

頻率響應(yīng)大(幾百千歐~幾兆歐)小(幾歐~幾十歐)中(幾十千歐~幾百千歐)rce小(幾歐

~幾十歐)大(幾十千歐以上)中(幾百歐~幾千歐)

rbe組態(tài)性能共射組態(tài)共集組態(tài)共基組態(tài)差較好好場效應(yīng)管與雙極型晶體管不同，它是多子導(dǎo)電，輸入阻抗高，溫度穩(wěn)定性好。結(jié)型場效應(yīng)管JFET絕緣柵型場效應(yīng)管MOS場效應(yīng)管有兩種:2.5了解場效應(yīng)晶體管及其基本應(yīng)用N基底：N型半導(dǎo)體PP兩邊是P區(qū)G(柵極)S源極D漏極結(jié)構(gòu)結(jié)型場效應(yīng)管:導(dǎo)電溝道一、絕緣柵場效應(yīng)管1.N溝道增強(qiáng)型場效應(yīng)管PNNGSDP型基底兩個(gè)N區(qū)SiO2絕緣層導(dǎo)電溝道金屬鋁GSDN溝道增強(qiáng)型（2）絕緣柵型場效應(yīng)管工作原理

uGS增大，反型層（導(dǎo)電溝道）將變厚變長。當(dāng)反型層將兩個(gè)N區(qū)相接時(shí)，形成導(dǎo)電溝道。此時(shí)對應(yīng)的VGS稱為開啟電壓VGS（th）=VT。SiO2絕緣層襯底耗盡層空穴高摻雜反型層增強(qiáng)型管大到一定值才開啟在一定VDS下，VGS越大，電場作用越強(qiáng)，導(dǎo)電的溝道越寬，溝道電阻越小，ID就越大，這就是增強(qiáng)型管子的含義。轉(zhuǎn)移特性曲線ID/mAUDS/VoUGS=1VUGS=2VUGS=3VUGS=4V

輸出特性曲線恒流區(qū)可變電阻區(qū)截止區(qū)無溝道有溝道UGS/VUGS(th)UDS=常數(shù)ID/16mAO開啟電壓UGS(th）特性曲線:進(jìn)一步分析特性曲線(a)轉(zhuǎn)移特性(b)漏極特性ID/mAUDS/VO預(yù)夾斷軌跡恒流區(qū)擊穿區(qū)可變電阻區(qū)UGS<UT，ID=0；

UGS

≥

UT，形成導(dǎo)電溝道，隨著UGS的增加，ID

逐漸增大。(當(dāng)UGS>UT

時(shí))三個(gè)區(qū)：可變電阻區(qū)、恒流區(qū)(或飽和區(qū))、擊穿區(qū)。UT2UTIDOUGS/VID/mAO圖2.32圖2.322、N溝道耗盡型MOS場效應(yīng)管P型襯底N+N+BGSD++++++制造過程中預(yù)先在二氧化硅的絕緣層中摻入正離子，這些正離子電場在P型襯底中“感應(yīng)”負(fù)電荷，形成“反型層”。即使UGS=0也會形成N型導(dǎo)電溝道。++++++++++++

UGS=0，UDS>0，產(chǎn)生較大的漏極電流；

UGS<0，絕緣層中正離子感應(yīng)的負(fù)電荷減少，導(dǎo)電溝道變窄，ID

減??；

UGS=-UP,感應(yīng)電荷被“耗盡”，ID

0。UP

稱為夾斷電壓圖2.33N溝道耗盡型MOS管特性工作條件：UDS>0；UGS

正、負(fù)、零均可。ID/mAUGS/VOUP(a)轉(zhuǎn)移特性IDSS圖2.33MOS管的符號SGDB(b)漏極特性ID/mAUDS/VO+1VUGS=0-3V-1V-2V43215101520圖2.33特性曲線場效應(yīng)管與晶體管的比較晶體管是電流控制元件,場效應(yīng)管是電壓控制元件。場效應(yīng)管柵極不取電流，但放大倍數(shù)較低，即垮導(dǎo)較小。雙極型三極管β值較大。場效應(yīng)管僅多子導(dǎo)電，單極型，溫度穩(wěn)定性好。制造工藝簡單，有利于大規(guī)模集成；

場效應(yīng)管使用時(shí)漏極、源極可以互換。場效應(yīng)管集成工藝簡單，耗電省，工作電源電壓范圍寬，應(yīng)用更廣泛。存放管子應(yīng)將柵源極短路，焊接時(shí)烙鐵外殼應(yīng)接地良好，防止漏電擊穿管子；種類符號轉(zhuǎn)移特性漏極特性

結(jié)型N溝道耗盡型

結(jié)型P溝道耗盡型

絕緣柵型

N溝道增強(qiáng)型SGDSGDIDUGS=0V+UDS++oSGDBUGSIDOUT表2-2各類場效應(yīng)管的符號和特性曲線+UGS=UTUDSID+++OIDUGS=0V---UDSOUGSIDUPIDSSOUGSID/mAUPIDSSO種類符號轉(zhuǎn)移特性漏極特性絕緣柵型N溝道耗盡型絕緣柵型P溝道增強(qiáng)型耗盡型IDSGDBUDSID_UGS=0+__OIDUGSUPIDSSOSGDBIDSGDBIDIDUGSUTOIDUGSUPIDSSO_IDUGS=UTUDS_o_UGS=0V+_IDUDSo+1、場效應(yīng)管靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置方法根據(jù)場效應(yīng)管工作在恒流區(qū)的條件，在g-s、d-s間加極性合適的電源1.基本共源放大電路三、場效應(yīng)管放大電路

1.自給偏壓電路由正電源獲得負(fù)偏壓稱為自給偏壓哪種場效應(yīng)管能夠采用這種電路形式設(shè)置Q點(diǎn)？2.分壓式偏置電路為什么加Rg3?其數(shù)值應(yīng)大些小些？哪種場效應(yīng)管能夠采用這種電路形式設(shè)置Q點(diǎn)？即典型的Q點(diǎn)穩(wěn)定電路場效應(yīng)管放大電路的動態(tài)分析近似分析時(shí)可認(rèn)為其為無窮大！根據(jù)iD的表達(dá)式或轉(zhuǎn)移特性可求得gm。與晶體管的h參數(shù)等效模型類比：1.場效應(yīng)管的交流等效模型場效應(yīng)管的微變等效電路GSD跨導(dǎo)漏極輸出電阻uGSiDuDS很大，可忽略。

場效應(yīng)管的微變等效電路為：GSDuGSiDuDSSGDugsgmugsudsSGDrDSugsgmugsuds4.場效應(yīng)管的共源極放大電路一、靜態(tài)分析求：UDS和

ID。設(shè)：UG>>UGS則：UGUS而：IG=0所以：UDD=2