電子應(yīng)用技術(shù)全冊配套完整課件3

電子應(yīng)用技術(shù)全冊配套完整課件3(1-2)第一章常用半導(dǎo)體器件模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(1-3)第一章常用半導(dǎo)體器件§1.1

半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識§1.2

半導(dǎo)體二極管§1.3雙極型晶體管§1.4場效應(yīng)管(1-4)§1.1半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體導(dǎo)體：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（電阻率10-6～10-3

㎝）。絕緣體：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（電阻率109～1020

㎝）。半導(dǎo)體：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，如鍺、硅、砷化鎵和一些硫化物、氧化物等（電阻率10-3～109

㎝）。(1-5)半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)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(diǎn)。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－－熱敏性或光敏性。

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－－摻雜性。(1-6)1.1.1

本征半導(dǎo)體一、本征半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)GeSi通過一定的工藝過程，可以將半導(dǎo)體制成晶體。現(xiàn)代電子學(xué)中，用的最多的半導(dǎo)體是硅和鍺，它們的最外層電子（價(jià)電子）都是四個。(1-7)本征半導(dǎo)體：完全純凈的、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體。在硅和鍺晶體中，原子按四角形系統(tǒng)組成晶體點(diǎn)陣，每個原子都處在正四面體的中心，而四個其它原子位于四面體的頂點(diǎn)，每個原子與其相臨的原子之間形成共價(jià)鍵，共用一對價(jià)電子。硅和鍺的晶體結(jié)構(gòu)：(1-8)硅和鍺的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)共價(jià)鍵共用電子對+4+4+4+4+4表示除去價(jià)電子后的原子(1-9)共價(jià)鍵中的兩個電子被緊緊束縛在共價(jià)鍵中，稱為束縛電子，常溫下束縛電子很難脫離共價(jià)鍵成為自由電子，因此本征半導(dǎo)體中的自由電子很少，所以本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很弱。形成共價(jià)鍵后，每個原子的最外層電子是八個，構(gòu)成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。共價(jià)鍵有很強(qiáng)的結(jié)合力，使原子規(guī)則排列，形成晶體。+4+4+4+4(1-10)二、本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理在絕對0度（T=0K）和沒有外界激發(fā)時,價(jià)電子完全被共價(jià)鍵束縛著，本征半導(dǎo)體中沒有可以運(yùn)動的帶電粒子（即載流子），它的導(dǎo)電能力為0，相當(dāng)于絕緣體。在常溫下，由于熱激發(fā)，使一些價(jià)電子獲得足夠的能量而脫離共價(jià)鍵的束縛，成為自由電子，同時共價(jià)鍵上留下一個空位，稱為空穴。1.載流子、自由電子和空穴(1-11)+4+4+4+4自由電子空穴束縛電子(1-12)2.本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理+4+4+4+4在其它力的作用下，空穴吸引附近的電子來填補(bǔ)，這樣的結(jié)果相當(dāng)于空穴的遷移，而空穴的遷移相當(dāng)于正電荷的移動，因此可以認(rèn)為空穴是載流子。本征半導(dǎo)體中存在數(shù)量相等的兩種載流子，即自由電子和空穴。動畫演示(1-13)溫度越高，載流子的濃度越高。因此本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力越強(qiáng)，溫度是影響半導(dǎo)體性能的一個重要的外部因素，這是半導(dǎo)體的一大特點(diǎn)。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)體中電流由兩部分組成：

1.自由電子移動產(chǎn)生的電子電流。

2.空穴移動產(chǎn)生的空穴電流。(1-14)1.1.2

雜質(zhì)半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量的雜質(zhì)（元素），就會使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著變化。其原因是摻雜半導(dǎo)體的某種載流子濃度大大增加。P型半導(dǎo)體：空穴濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體，也稱為（空穴半導(dǎo)體）。N型半導(dǎo)體：自由電子濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體，也稱為（電子半導(dǎo)體）。(1-15)一、N型半導(dǎo)體在硅或鍺晶體中摻入少量的五價(jià)元素磷（或銻），晶體點(diǎn)陣中的某些半導(dǎo)體原子被雜質(zhì)取代，磷原子的最外層有五個價(jià)電子，其中四個與相鄰的半導(dǎo)體原子形成共價(jià)鍵，必定多出一個電子，這個電子幾乎不受束縛，很容易被激發(fā)而成為自由電子，這樣磷原子就成了不能移動的帶正電的離子。每個磷原子給出一個電子，稱為施主原子。(1-16)+4+4+5+4多余電子磷原子N型半導(dǎo)體中的載流子是什么？1、由施主原子提供的電子，濃度與施主原子相同。2、本征半導(dǎo)體中成對產(chǎn)生的電子和空穴。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）。(1-17)二、P型半導(dǎo)體在硅或鍺晶體中摻入少量的三價(jià)元素，如硼（或銦），晶體點(diǎn)陣中的某些半導(dǎo)體原子被雜質(zhì)取代，硼原子的最外層有三個價(jià)電子，與相鄰的半導(dǎo)體原子形成共價(jià)鍵時，產(chǎn)生一個空穴。這個空穴可能吸引束縛電子來填補(bǔ)，使得硼原子成為不能移動的帶負(fù)電的離子。由于硼原子接受電子，所以稱為受主原子。+4+4+3+4空穴硼原子P型半導(dǎo)體中空穴是多子，電子是少子。(1-18)三、雜質(zhì)半導(dǎo)體的示意表示法－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－P型半導(dǎo)體++++++++++++++++++++++++N型半導(dǎo)體雜質(zhì)型半導(dǎo)體多子和少子的移動都能形成電流。但由于數(shù)量的關(guān)系，起導(dǎo)電作用的主要是多子。近似認(rèn)為多子與雜質(zhì)濃度相等。(1-19)1.1.3PN結(jié)一、PN結(jié)的形成在同一片半導(dǎo)體基片上，分別制造P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體，經(jīng)過載流子的擴(kuò)散，在它們的交界面處就形成了PN結(jié)。動畫演示(1-20)P型半導(dǎo)體－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半導(dǎo)體++++++++++++++++++++++++擴(kuò)散運(yùn)動內(nèi)電場E漂移運(yùn)動擴(kuò)散的結(jié)果是使空間電荷區(qū)逐漸加寬，空間電荷區(qū)越寬。內(nèi)電場越強(qiáng)，就使漂移運(yùn)動越強(qiáng)，而漂移使空間電荷區(qū)變薄?？臻g電荷區(qū)，也稱耗盡層。(1-21)漂移運(yùn)動P型半導(dǎo)體－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半導(dǎo)體++++++++++++++++++++++++擴(kuò)散運(yùn)動內(nèi)電場E所以擴(kuò)散和漂移這一對相反的運(yùn)動最終達(dá)到平衡，相當(dāng)于兩個區(qū)之間沒有電荷運(yùn)動，空間電荷區(qū)的厚度固定不變。(1-22)－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++++++空間電荷區(qū)N型區(qū)P型區(qū)電位VV0(1-23)1、空間電荷區(qū)中沒有載流子。2、空間電荷區(qū)中內(nèi)電場阻礙P中的空穴、N區(qū)

中的電子（都是多子）向?qū)Ψ竭\(yùn)動（擴(kuò)散運(yùn)動）。3、P

區(qū)中的電子和N區(qū)中的空穴（都是少），數(shù)量有限，因此由它們形成的電流很小。注意:(1-24)二、PN結(jié)的單向?qū)щ娦?/p>

PN結(jié)加上正向電壓、正向偏置的意思都是：P區(qū)加正、N區(qū)加負(fù)電壓。

PN結(jié)加上反向電壓、反向偏置的意思都是：

P區(qū)加負(fù)、N區(qū)加正電壓。(1-25)－－－－++++RE1、PN結(jié)正向偏置內(nèi)電場外電場變薄PN+_內(nèi)電場被削弱，多子的擴(kuò)散加強(qiáng)能夠形成較大的擴(kuò)散電流。動畫演示(1-26)2、PN結(jié)反向偏置－－－－++++內(nèi)電場外電場變厚NP+_內(nèi)電場被被加強(qiáng)，多子的擴(kuò)散受抑制。少子漂移加強(qiáng)，但少子數(shù)量有限，只能形成較小的反向電流。RE動畫演示(1-27)三、PN結(jié)的電流方程其中：稱為溫度電壓當(dāng)量。理論分析表明：稱為反向飽和電流。稱為正向特性。稱為反向特性。(1-28)

四、伏安特性動畫演示圖1.1.10PN結(jié)的伏安特性(1-29)五、二極管的極間電容PN結(jié)存在有電容，此電容由兩部分組成：勢壘電容Cb和擴(kuò)散電容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。擴(kuò)散電容：為了形成正向電流（擴(kuò)散電流），注入P區(qū)的少子（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(kuò)散電容CD。P+-N(1-30)CB在正向和反向偏置時均不能忽略。而反向偏置時，由于載流子數(shù)目很少，擴(kuò)散電容可忽略。PN結(jié)高頻小信號時的等效電路：勢壘電容和擴(kuò)散電容的綜合效應(yīng)rd(1-31)1.2

半導(dǎo)體二極管1.2.1半導(dǎo)體二極管的幾種常見結(jié)構(gòu)PN結(jié)加上管殼和引線，就成為半導(dǎo)體二極管。圖1.2.1二極管的幾種外形(1-32)圖1.2.2二極管的幾種常見結(jié)構(gòu)(1-33)1.2.2二極管的伏安特性一、二極管和PN結(jié)伏安特性的區(qū)別圖1.2.3二極管的伏安特性開啟電壓(1-34)二、溫度對二極管伏安特性的影響1.溫度每升高1℃，正向壓降減小2～2.5mV；2.溫度每升高10℃，反向電流約增大一倍；(1-35)1.2.3二極管的主要參數(shù)1.最大整流電流

IF

二極管長期使用時，允許流過二極管的最大正向平均電流。2.反向擊穿電壓U(BR)

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UR一般是U(BR)的一半。(1-36)3.反向電流

IR

指二極管加反向峰值工作電壓時的反向電流。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。硅管的反向電流較小，鍺管的反向電流要比硅管大幾十到幾百倍。4.最高工作頻率fM二極管的上限頻率(1-37)1.2.4二極管的等效電路

在一定的條件下，用線性元件所構(gòu)成的電路來近似模擬二極管的特性，并用之取代電路中的二極管。能夠模擬二極管特性的電路稱為二極管的等效電路，也稱為二極管的等效模型。一、由伏安特性折線化得到的等效電路1.理想二極管等效電路2.理想二極管與恒壓源串聯(lián)的等效電路3.折線等效電路(1-38)圖1.2.4由伏安特性折線化得到的等效電路二極管：死區(qū)電壓=0.5V；正向壓降

0.1～0.3V(鍺二極管)；正向壓降

0.6～0.8V(硅二極管)理想二極管：死區(qū)電壓=0，正向壓降=0(1-39)iDuDIDUDQ

iD

uDrd是二極管特性曲線上工作點(diǎn)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。二、二極管的微變等效電路－－動態(tài)電阻(1-40)由PN結(jié)方程得則微變等效電阻為(1-41)RLuiuouiuott二極管的應(yīng)用舉例1：二極管半波整流(1-42)二極管的應(yīng)用舉例2：tttuiuRuoRRLuiuRuo(1-43)一、穩(wěn)壓二極管的伏安特性UIIZIZmax

UZ

IZ穩(wěn)壓誤差曲線越陡，電壓越穩(wěn)定。+-UZ動態(tài)電阻：rz越小，穩(wěn)壓性能越好。1.2.5穩(wěn)壓二極管(1-44)（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（1）穩(wěn)定電壓

UZ（2）電壓溫度系數(shù)

U（%/℃）

表示溫度每變化1℃穩(wěn)壓值的變化量。（3）動態(tài)電阻二、穩(wěn)壓管的主要參數(shù)(1-45)穩(wěn)壓二極管的應(yīng)用舉例uoiZDZRiLiuiRL穩(wěn)壓管的技術(shù)參數(shù):負(fù)載電阻。要求當(dāng)輸入電壓由正常值發(fā)生

20%波動時，負(fù)載電壓基本不變。解：令輸入電壓達(dá)到上限時，流過穩(wěn)壓管的電流為Izmax。求：電阻R和輸入電壓ui的正常值?！匠?(1-46)令輸入電壓降到下限時，流過穩(wěn)壓管的電流為Izmin?！匠?uoiZDZRiLiuiRL聯(lián)立方程1、2，可解得：(1-47)一、發(fā)光二極管有正向電流流過時，發(fā)出一定波長范圍的光，目前的發(fā)光管可以發(fā)出從紅外到可見波段的光，它的電特性與一般二極管類似。1.2.6其它類型二極管(1-48)圖1.2.12發(fā)光二極管(1-49)反向電流隨光照強(qiáng)度的增加而上升。二、光電二極管圖1.2.13光電二極管的外形和符號(1-50)圖1.2.14光電二極管的伏安特性(1-51)§1.3雙極型晶體管圖1.3.1晶體管的幾種常見外形(1-52)1.3.1

晶體管的結(jié)構(gòu)及類型BECNNP基極發(fā)射極集電極NPN型PNP集電極基極發(fā)射極BCEPNP型(1-53)BECNNP基極發(fā)射極集電極基區(qū)：較薄，摻雜濃度低集電區(qū)：面積較大發(fā)射區(qū)：摻雜濃度較高內(nèi)部條件(1-54)BECNNP基極發(fā)射極集電極發(fā)射結(jié)集電結(jié)(1-55)BECIBIEICNPN型三極管BECIBIEICPNP型三極管(1-56)1.3.2晶體管的電流放大作用BECNNPVBBRBVCCIEIBE發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射區(qū)電子不斷向基區(qū)擴(kuò)散，形成發(fā)射極電流IE。一、晶體管內(nèi)部載流子的運(yùn)動進(jìn)入P區(qū)的電子少部分與基區(qū)的空穴復(fù)合，形成電流IBE

，多數(shù)擴(kuò)散到集電結(jié)。外部條件基區(qū)空穴向發(fā)射區(qū)的擴(kuò)散可忽略。(1-57)BECNNPVBBRBVCCIE集電結(jié)反偏，有少子形成的反向電流ICBO。ICBOIC=ICE+ICBO

ICEIBEICE從基區(qū)擴(kuò)散來的電子作為集電結(jié)的少子，漂移進(jìn)入集電結(jié)而被收集，形成ICE。(1-58)IB=IBN+IEP-ICBO

IBEIBBECNNPEBRBECIEICBOICNIC=ICN+ICBO

ICNIEP動畫演示二、晶體管的電流分配關(guān)系IE=IEN+IEP=

ICN+

IBN+IEP

IE=IB+IC(1-59)ICN與IB′之比稱為電流放大倍數(shù)要使三極管能放大電流，必須使發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。三、晶體管的共射電流放大系數(shù)(1-60)晶體管的共基電流放大系數(shù)(1-61)1.3.3

晶體管的共射特性曲線ICmA

AVVUCEUBERBIBECEB

實(shí)驗(yàn)線路(1-62)一、輸入特性曲線UCE1VIB(

A)UBE(V)204060800.40.8工作壓降：硅管UBE0.6~0.8V,鍺管UBE0.1~0.3V。UCE=0VUCE=0.5V

死區(qū)電壓，硅管0.5V，鍺管0.2V。(1-63)二、輸出特性曲線IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此區(qū)域滿足IC=

IB稱為線性區(qū)（放大區(qū)）。當(dāng)UCE大于一定的數(shù)值時，IC只與IB有關(guān)，IC=

IB。(1-64)IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此區(qū)域中UCE

UBE,集電結(jié)正偏，IB>IC，UCE<0.5V稱為飽和區(qū)。(1-65)IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此區(qū)域中:IB=0,IC=ICEO,UBE<死區(qū)電壓，稱為截止區(qū)。(1-66)輸出特性三個區(qū)域的特點(diǎn):放大區(qū)：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。即：IC=IB,且

IC

=

IB(2)飽和區(qū)：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏。即：UCE

UBE

，

IB>IC，UCE0.3V

(3)截止區(qū)：發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏。即：UBE<死區(qū)電壓，IB=0，IC=ICEO

0

(1-67)例：

=50，U

=12V，

RB

=70k，RC

=6k

當(dāng)USB

=-2V，2V，5V時，晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)Q位于哪個區(qū)？當(dāng)USB

=-2V時：ICUCEIBURBUSBCBERCUBEIB=0，IC=0IC最大飽和電流：Q位于截止區(qū)

(1-68)例：

=50，U=12V，

RB

=70k，RC

=6k

當(dāng)USB

=-2V，2V，5V時，晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)Q位于哪個區(qū)？IC<

ICmax(=2mA)

，

Q位于放大區(qū)。ICUCEIBURBUSBCBERCUBEUSB

=2V時：(1-69)USB

=5V時:例：

=50，U=12V，

RB

=70k，RC

=6k

當(dāng)USB

=-2V，2V，5V時，晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)Q位于哪個區(qū)？ICUCEIBURBUSBCBERCUBEIC>

Icmax(=2mA)，Q位于飽和區(qū)。(實(shí)際上，此時IC和IB

已不是

的關(guān)系）(1-70)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。基極電流的變化量為

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

1.3.4

晶體管的主要參數(shù)(1-71)例：UCE=6V時：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：

=(1-72)2.集-基極反向截止電流ICBO

AICBOICBO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。(1-73)BECNNPICBOICEO=

(1+

)

ICBO

IEP

ICBOICBO進(jìn)入N區(qū)，形成IEP根據(jù)放大關(guān)系，由于ICBO的存在，必有電流

ICBO

。集電結(jié)反偏有ICBO3.集-射極反向截止電流ICEOICEO受溫度影響很大，當(dāng)溫度上升時，ICEO增加很快，所以IC也相應(yīng)增加。三極管的溫度特性較差。(1-74)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，三極管就會被擊穿。手冊上給出的數(shù)值是25C、基極開路時的擊穿電壓U(BR)CEO。(1-75)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。PC

PCMICUCEICUCE=PCMICMU(BR)CEO安全工作區(qū)(1-76)7.特征頻率fT

電流放大系數(shù)下降到1時的信號頻率稱為特征頻率。(1-77)1.3.5

溫度對晶體管特性及參數(shù)的影響

一、溫度對ICBO的影響

實(shí)驗(yàn)證明，溫度每升高10℃，ICBO增加約一倍；反之，當(dāng)溫度降低時ICBO減小。另外，硅管比鍺管受溫度的影響要小得多。

二、溫度對輸入特性的影響

實(shí)驗(yàn)證明，溫度每升高1℃，uBE大約下降2～2.5mV。對特性曲線的影響如圖1.3.8所示。(1-78)圖1.3.8溫度對晶體管輸入特性的影響(1-79)三、溫度對輸出特性的影響圖1.3.9溫度對晶體管輸出特性的影響溫度升高1℃，β增加0.5～1％。(1-80)1.3.6

光電三極管圖1.3.10光電三極管的等效電路、符號和外形(1-81)圖1.3.11光電三極管的輸出特性曲線(1-82)§1.4場效應(yīng)管場效應(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:耗盡型場效應(yīng)管和增強(qiáng)型場效應(yīng)管(1-83)N基底：N型半導(dǎo)體PP兩邊是P區(qū)G(柵極)S源極D漏極一、結(jié)型場效應(yīng)管的工作原理1.4.1結(jié)型場效應(yīng)管導(dǎo)電溝道(1-84)實(shí)際結(jié)構(gòu)(1-85)NPPG(柵極)S源極D漏極N溝道結(jié)型場效應(yīng)管DGSDGS(1-86)PNNG(柵極)S源極D漏極P溝道結(jié)型場效應(yīng)管DGSDGS(1-87)UDS=0V時PGSDUDSUGSNNNNIDPN結(jié)反偏，UGS越大則耗盡區(qū)越寬，導(dǎo)電溝道越窄。以P溝道為例分析(1-88)PGSDUDSUGSNNIDUDS=0V時NNUGS越大耗盡區(qū)越寬，溝道越窄，電阻越大。但當(dāng)UGS較小時，耗盡區(qū)寬度有限，存在導(dǎo)電溝道。DS間相當(dāng)于線性電阻。(1-89)PGSDUDSUGSNNUDS=0時UGS達(dá)到一定值時（夾斷電壓UGS（off）

）,耗盡區(qū)碰到一起，DS間被夾斷，這時，即使UDS

0V，漏極電流ID=0A。ID(1-90)PGSDUDSUGSUGS<UGS（off）且UDS>0、UGD<UGS（off）時耗盡區(qū)的形狀NN越靠近漏端，PN結(jié)反壓越大ID(1-91)PGSDUDSUGSUGS<UGS（off）且UDS較大時UGD<UGS（off）時耗盡區(qū)的形狀NN溝道中仍是電阻特性，但是是非線性電阻。ID(1-92)GSDUDSUGSUGS<UGS（off）

UGD=UGS（off）時NN漏極的溝道被夾斷，稱為予夾斷。UDS增大則被夾斷區(qū)向下延伸。ID(1-93)GSDUDSUGSUGS<UGS（off）

UGD=UGS（off）時NN此時，電流ID由未被夾斷區(qū)域中的載流子形成，基本不隨UDS的增加而增加，呈恒流特性。ID(1-94)予夾斷曲線IDUDS2VUGS=0V1V3V4V5V可變電阻區(qū)夾斷區(qū)恒流區(qū)0二、結(jié)型場效應(yīng)管的特性曲線1.輸出特性曲線一定UGS下的ID-UDS曲線(1-95)UGS0IDIDSSUGS（off）飽和漏極電流夾斷電壓2.轉(zhuǎn)移特性曲線一定UDS下的ID-UGS曲線(1-96)N溝道結(jié)型場效應(yīng)管的特性曲線轉(zhuǎn)移特性曲線UGS0IDIDSSUGS（off）(1-97)輸出特性曲線IDUDS0UGS=0V-1V-3V-4V-5VN溝道結(jié)型場效應(yīng)管的特性曲線(1-98)

結(jié)型場效應(yīng)管的缺點(diǎn)：1.柵源極間的電阻雖然可達(dá)107以上，但在某些場合仍嫌不夠高。3.柵源極間的PN結(jié)加正向電壓時，將出現(xiàn)較大的柵極電流。絕緣柵場效應(yīng)管可以很好地解決這些問題。2.在高溫下，PN結(jié)的反向電流增大，柵源極間的電阻會顯著下降。(1-99)1.4.2絕緣柵場效應(yīng)管:一、結(jié)構(gòu)和電路符號PNNGSDP型基底兩個N區(qū)SiO2絕緣層導(dǎo)電溝道金屬鋁GSDN溝道增強(qiáng)型(1-100)N溝道耗盡型PNNGSD予埋了導(dǎo)電溝道GSD(1-101)NPPGSDGSDP溝道增強(qiáng)型(1-102)P溝道耗盡型NPPGSDGSD予埋了導(dǎo)電溝道(1-103)二、MOS管的工作原理以N溝道增強(qiáng)型為例PNNGSDUDSUGSUGS=0時D-S間相當(dāng)于兩個反接的PN結(jié)ID=0對應(yīng)截止區(qū)(1-104)PNNGSDUDSUGSUGS>0時UGS足夠大時（UGS>UGS(th)

）感應(yīng)出足夠多電子，這里出現(xiàn)以電子導(dǎo)電為主的N型導(dǎo)電溝道。感應(yīng)出電子UGS(th)稱為開啟電壓(1-105)UGS較小時，導(dǎo)電溝道相當(dāng)于電阻將D-S連接起來，UGS越大此電阻越小。PNNGSDUDSUGS(1-106)PNNGSDUDSUGS當(dāng)UDS不太大時，導(dǎo)電溝道在兩個N區(qū)間是均勻的。當(dāng)UDS較大時，靠近D區(qū)的導(dǎo)電溝道變窄。(1-107)PNNGSDUDSUGS夾斷后，即使UDS繼續(xù)增加，ID仍呈恒流特性。IDUDS增加，UGD=UGS(th)

時，靠近D端的溝道被夾斷，稱為予夾斷。(1-108)三、增強(qiáng)型N溝道MOS管的特性曲線轉(zhuǎn)移特性曲線0IDUGSUGS(th)(1-109)輸出特性曲線IDUDS0UGS>0(1-110)四、耗盡型N溝道MOS管的特性曲線耗盡型的MOS管UGS=0時就有導(dǎo)電溝道，加反向電壓才能夾斷。轉(zhuǎn)移特性曲線0IDUGS(th)UGS(1-111)輸出特性曲線IDUDS0UGS=0UGS<0UGS>0(1-112)第一章結(jié)束模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(1-113)

第二章基本放大電路模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(1-114)第二章基本放大電路§2.1放大的概念和放大電路的主要性能指標(biāo)§2.2基本共射放大電路的工作原理§2.3放大電路的分析方法§2.4放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定§2.5晶體管單管放大電路的三種基本接法§2.6晶體管基本放大電路的派生電路§2.7場效應(yīng)管放大電路(1-115)§2.1放大的概念和放大電路的主要性能2.1.1放大的概念電子學(xué)中放大的目的是將微弱的變化信號放大成較大的信號。這里所講的主要是電壓放大電路。電壓放大電路可以用有輸入口和輸出口的四端網(wǎng)絡(luò)表示，如圖：uiuoAu(1-116)1.放大電路放大的本質(zhì)是能量的控制和轉(zhuǎn)換即在輸入信號作用下，通過放大電路將直流電源的能量轉(zhuǎn)換為按照輸入信號規(guī)律變化的較大的輸出信號功率。2.電子電路放大的基本特征是功率的放大即在負(fù)載上總是獲得比輸入信號大得多的電壓或電流，有時兼而有之。故放大電路中必須存在有源元件。3.放大的前提是不失真即只有在不失真的情況下放大才有意義。(1-117)2.1.2放大電路的性能指標(biāo)一、放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)電流放大倍數(shù)互阻放大倍數(shù)互導(dǎo)放大倍數(shù)(1-118)二、輸入電阻Ri放大電路一定要有前級（信號源）為其提供信號，那么就要從信號源取電流。輸入電阻是衡量放大電路從其前級獲取電流大小的參數(shù)。輸入電阻越大，從其前級取得的電流越小，對前級的影響越小。AuIi~USUi(1-119)三、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。~RoUS'(1-120)如何確定電路的輸出電阻ro

？步驟：1.所有的電源置零(將獨(dú)立源置零，保留受控源)。2.加壓求流法。UI方法一：計(jì)算。(1-121)方法二：測量。Uo1.測量開路電壓。~roUs'2.測量接入負(fù)載后的輸出電壓。~roUs'RLUo'步驟：3.計(jì)算。(1-122)四、通頻帶fAuAum0.7AumfL下限截止頻率fH上限截止頻率通頻帶：fbw=fH–fL放大倍數(shù)隨頻率變化曲線(1-123)五、非線性失真系數(shù)六、最大不失真輸出電壓當(dāng)輸入電壓再增大就會使輸出波形產(chǎn)生非線性失真時的輸出電壓。七、最大輸出功率與效率(1-124)§2.2基本共射放大電路的工作原理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以共射放大器為例講解工作原理(1-125)符號規(guī)定：UA大寫字母、大寫下標(biāo)，表示直流量。uA小寫字母、大寫下標(biāo)，表示全量。ua小寫字母、小寫下標(biāo)，表示交流分量。uAua全量交流分量tUA直流分量(1-126)2.2.1基本共射放大電路的組成及各元件的作用放大元件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。輸入輸出？參考點(diǎn)圖2.2.1基本共射放大電路(1-127)集電極電源，為電路提供能量。并保證集電結(jié)反偏。圖2.2.1基本共射放大電路(1-128)集電極電阻，將變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷?。圖2.2.1基本共射放大電路(1-129)使發(fā)射結(jié)正偏，并提供適當(dāng)?shù)撵o態(tài)工作點(diǎn)。基極電阻基極電源圖2.2.1基本共射放大電路(1-130)耦合電容隔離輸入輸出與電路直流的聯(lián)系，同時能使信號順利輸入輸出。Rb+VCCVBBRCC1C2T(1-131)可以省去電路改進(jìn)：采用單電源供電Rb+VCCVBBRCC1C2T(1-132)單電源供電電路+VCCRcC1C2TRb(1-133)2.2.2設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)的必要性ui=0由于電源的存在IB0IC0IBQICQIEQ=IBQ+ICQ一、靜態(tài)工作點(diǎn)UBEQ(1-134)(IBQ,UBEQ)

和(ICQ,UCEQ

)分別對應(yīng)于輸入輸出特性曲線上的一個點(diǎn)稱為靜態(tài)工作點(diǎn)。IBUBEQIBQUBEQICUCEQUCEQICQ(1-135)靜態(tài)工作點(diǎn)表達(dá)式：(1-136)二、為什么要設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)圖2.2.2沒有設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)ibt(1-137)2.2.3基本共射放大電路的工作原理及波形分析(1-138)圖2.2.3基本共射放大電路的波形分析(1-139)2.2.4放大電路的組成原則一、組成原則1.必須根據(jù)晶體管的類型提供直流電源，以便設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，并作為輸出的能源。2.電阻取值得當(dāng)，并與電源配合，使晶體管有合適的靜態(tài)工作電流。3.輸入信號必須能夠作用于晶體管的輸入回路。4必須保證晶體管輸出回路的動態(tài)電流能夠作用于負(fù)載，從而使負(fù)載獲得比輸入信號大得多的信號電流或信號電壓。(1-140)二、常見的兩種共射放大電路圖2.2.4直接耦合共射放大電路1.直接耦合共射放大電路1.直接耦合共射放大電路(1-141)直接耦合共射放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)：(1-142)IBQICQUBEQUCEQ(ICQ,UCEQ)(IBQ,UBEQ)Rb+VCCRcC1C2T2.阻容耦合共射放大電路圖2.2.5阻容耦合共射放大電路耦合電容隔離輸入輸出與電路直流的聯(lián)系，同時能使信號順利輸入輸出。(1-143)阻容耦合共射放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)：(1-144)§2.3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(jì)算機(jī)仿真(1-145)2.3.1直流通路與交流通路放大電路中各點(diǎn)的電壓或電流都是在靜態(tài)直流上附加了小的交流信號。但是，電容對交、直流的作用不同。如果電容容量足夠大，可以認(rèn)為它對交流不起作用，即對交流短路。而對直流可以看成開路，這樣，交直流所走的通路是不同的。交流通路：只考慮交流信號的分電路。直流通路：只考慮直流信號的分電路。信號的不同分量可以分別在不同的通路分析。(1-146)例：對直流信號（只有+VCC）開路開路Rb+VCCRcC1C2T直流通道Rb+VCCRc(1-147)對交流信號(輸入信號ui)短路短路置零RbRcRLuiuo交流通路Rb+VCCRcC1C2T(1-148)一、靜態(tài)工作點(diǎn)的分析直流通道Rb+VCCRc2.3.2圖解法IB

~UBE滿足什么關(guān)系？1.三極管的輸入特性。2.UBE=VCC–IbRbQ輸入回路直流負(fù)載線與輸入特性的交點(diǎn)就是Q點(diǎn)VCCUBEIBIbUbE(1-149)IC

~UCE滿足什么關(guān)系？1.三極管的輸出特性。2.UCE=VCC–ICRC。ICUCEVCCQ輸出回路直流負(fù)載線與輸出特性的交點(diǎn)就是Q點(diǎn)IB直流通道Rb+VCCRcUCEIC(1-150)IBUBEQICUCEuCE怎么變化？假設(shè)uBE有一微小的變化ibtibtictuit二、電壓放大倍數(shù)的分析(1-151)uCE的變化沿一條直線uce相位如何？uce與ui反相！ICUCEictucet(1-152)各點(diǎn)波形Rb+VCCRCC1C2uitiBtiCtuCtuotuiiCuCuoiB(1-153)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)置在直流負(fù)載線的中間部分。如果Q設(shè)置不合適，信號進(jìn)入截止區(qū)或飽和區(qū)，造成非線性失真。三、波形非線性失真的分析(1-154)iCuCEuo可輸出的最大不失真信號選擇靜態(tài)工作點(diǎn)ib不失真仿真(1-155)iCuCE1.Q點(diǎn)過低，信號進(jìn)入截止區(qū)放大電路產(chǎn)生截止失真uo輸出波形截止仿真輸入波形ib(1-156)iCuCE2.Q點(diǎn)過高，信號進(jìn)入飽和區(qū)放大電路產(chǎn)生飽和失真uo輸出波形飽和仿真ib輸入波形(1-157)四、交流負(fù)載線ic其中：uceRBRCRLuiuo交流通路交流負(fù)載電阻(1-158)iC

和uCE是全量，與交流量ic和uce有如下關(guān)系所以：即：交流信號的變化沿著斜率為：的直線。這條直線通過Q點(diǎn)，稱為交流負(fù)載線?；颍?1-159)交流負(fù)載線的作法ICUCEVCCQIB1.過Q點(diǎn)作一條直線，斜率為：交流負(fù)載線(1-160)2.在縱坐標(biāo)上確定點(diǎn)A（0，），連接AQ即得交流負(fù)載線。3.在橫坐標(biāo)上確定點(diǎn)B（，0），連接BQ即得交流負(fù)載線。(1-161)五、圖解法的適用范圍1.信號幅值較大。2.工作頻率不高。(1-162)2.3.3等效電路法一、晶體管的直流模型及靜態(tài)工作點(diǎn)的估算法圖2.3.11晶體管的直流模型(1-163)二、晶體管共射h參數(shù)等效模型1.h參數(shù)等效模型的由來(1-164)圖2.3.12晶體管的共射h參數(shù)等效模型(1-165)2.h參數(shù)的物理意義及圖解求法輸入特性曲線在Q點(diǎn)處切線的斜率的倒數(shù)或be間的動態(tài)電阻（rbe）輸出回路電壓Uce對Ube的影響，稱為內(nèi)反饋系數(shù)（<10-2）Q點(diǎn)附近的電流放大系數(shù)β輸出特性曲線在Q點(diǎn)處切線的斜率的或ce間的動態(tài)電阻倒數(shù)（rce）（<10-5）(1-166)圖2.3.13h參數(shù)的物理意義及求解方法(1-167)3.簡化的h參數(shù)等效模型圖2.3.14簡化的h參數(shù)等效模型(1-168)4.rbe的近似表達(dá)式圖2.3.15晶體管輸入回路的分析(1-169)(1-170)對于小功率三極管：rbb′一般為幾百歐。rbe的數(shù)量級從幾百歐到幾千歐。(1-171)ubeibuceicubeuceicrce很大，一般忽略。三極管的h參數(shù)等效電路rbeibibrcerbeibibbce等效cbe(1-172)Rb+VCCRcC1C2T三、共射放大電路動態(tài)參數(shù)的分析(1-173)將交流通路中的三極管用微變等效電路代替:交流通路RbRcRLuiuouirbeibibiiicuoRbRcRL(1-174)1.電壓放大倍數(shù)Au特點(diǎn)：交流負(fù)載電阻越小，放大倍數(shù)越小。rbeRbRcRL(1-175)2.輸入電阻Ri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。rbeRbRcRL電路的輸入電阻越大，從信號源取得的電流越小，因此一般總是希望得到較大的的輸入電阻。(1-176)3.輸出電阻Ro對于負(fù)載而言，放大電路相當(dāng)于信號源，可以將它進(jìn)行戴維南等效，戴維南等效電路的內(nèi)阻就是輸出電阻。計(jì)算輸出電阻的方法：(1)所有電源置零，然后計(jì)算電阻（對有受控源的電路不適用）。(2)所有獨(dú)立電源置零，保留受控源，加壓求流法。(1-177)所以：用加壓求流法求輸出電阻：rbeRbRC=0=0(1-178)分析結(jié)果：結(jié)果說明：1.負(fù)號說明輸出與輸入反相；2.共射極放大電路輸入電阻較??；3.共射極放大電路輸出電阻較大。(1-179)§2.4放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定為了保證放大電路的穩(wěn)定工作，必須有合適的、穩(wěn)定的靜態(tài)工作點(diǎn)。但是，溫度的變化嚴(yán)重影響靜態(tài)工作點(diǎn)。對于前面的電路（固定偏置電路）而言，靜態(tài)工作點(diǎn)由UBE、

和ICEO決定，這三個參數(shù)隨溫度而變化，溫度對靜態(tài)工作點(diǎn)的影響主要體現(xiàn)在這一方面。TUBE

ICEOQ(1-180)一、溫度對UBE的影響iBuBE25oC50oCTUBEQIBQICQ2.4.1靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的必要性(1-181)二、溫度對

值及ICEO的影響T

、ICEOICiCuCEQQ′總的效果是：溫度上升時，輸出特性曲線上移，造成Q點(diǎn)上移。(1-182)小結(jié)：TIC

固定偏置電路的Q點(diǎn)是不穩(wěn)定的。Q點(diǎn)不穩(wěn)定可能會導(dǎo)致靜態(tài)工作點(diǎn)靠近飽和區(qū)或截止區(qū)，從而導(dǎo)致失真。為此，需要改進(jìn)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(diǎn)的變化。保持Q點(diǎn)基本穩(wěn)定。常采用基極分壓式電流串聯(lián)負(fù)反饋偏置電路來穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。電路見下頁。(1-183)Rb2+VCCReC1C2Rb1CeReRLuiuo一、電路組成及Q點(diǎn)穩(wěn)定原理I2I1IBQRb2+VCCRcC1TRb1Re直流通路2.4.2典型的靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路(1-184)I2I1IBQRb2+VCCRcC1TRb1Re直流通路(1-185)可以認(rèn)為與溫度無關(guān)。似乎I1越大越好，但是Rb1、Rb2太小，將增加損耗，降低輸入電阻。因此一般取幾十k

。I2I1IBQRb2+VCCRcC1TRb1Re直流通路(1-186)TUBEIBICUEIC本電路穩(wěn)壓的過程實(shí)際是由于加了Re形成了直流負(fù)反饋I2I1IBQRb2+VCCRcC1TRb1Re直流通路(1-187)二、靜態(tài)工作點(diǎn)的估算條件：(1-188)三、動態(tài)參數(shù)的估算+VCCuoRb2RcC1C2Rb1CeReRLuirbeRcRLR'Bh參數(shù)等效電路uoRb1RcRLuiRb2交流通路(1-189)分析結(jié)果：結(jié)果說明：1.負(fù)號說明輸出與輸入反相；2.共射極放大電路輸入電阻rbe；3.共射極放大電路輸出電阻RC。分析結(jié)果均與基本共射放大電路相同。(1-190)Ce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。問題1：如果去掉Ce，放大倍數(shù)怎樣？I1I2IBRb2+VCCRcC1C2Rb1CeReRLuiuo(1-191)去掉CE后的交流通路和微變等效電路：rbeRcRLReR'BRb1RcRLuiuoRb2ReRe的仿真(1-192)Rb2+VCCRcC1C2TRb1CeRe1RLuiuoRe2問題2：如果電路如下圖所示，如何分析？(1-193)I2I1IBRb2+ECRcC1TRb1Re1Re2靜態(tài)分析：直流通路Rb2+VCCRcC1C2TRb1CeRe1RLuiuoRe2(1-194)動態(tài)分析：交流通路Rb1RcRLuiuoRb2Re1Rb2+VCCRcC1C2TRb1CeRe1RLuiuoRe2(1-195)交流通路：H參數(shù)等效電路：rbeRcRLRe1R'BRb1RcRLuiuoRb2Re1(1-196)問題3：Au和Aus的關(guān)系如何？定義：放大電路RLRS(1-197)2.4.3穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)措施圖2.4.5靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路一、利用二極管的反相特性進(jìn)行溫度補(bǔ)償(1-198)二、利用二極管的正向特性進(jìn)行溫度補(bǔ)償圖2.4.5aTIBICIRIC(1-199)TUD圖2.4.5bTUBEIBICUEICUBUBEIBIC(1-200)§2.5晶體管單管放大電路的三種基本接法RB+VCCC1C2RERLuiuoRB+VCCRE直流通道2.5.1基本共集放大電路一、電路組成(1-201)二、靜態(tài)分析折算IBQIEQRB+VCCRE直流通道(1-202)三、動態(tài)分析RB+VCCC1C2RERLuiuorbeRERLRBh參數(shù)等效電路(1-203)1.電壓放大倍數(shù)rbeRERLRB(1-204)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。結(jié)論：跟隨仿真但是，輸出電流Ie擴(kuò)大了倍。(1-205)2.輸入電阻rbeRERLRB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。(1-206)3.輸出電阻用加壓求流法求輸出電阻。rorbeRERBRSrbeRERBRS電源置0(1-207)一般：所以：射極輸出器的輸出電阻很小，帶負(fù)載能力強(qiáng)。(1-208)射極輸出器的使用1.將射極輸出器作為前置級，可以提高輸入電阻。2.將射極輸出器放在電路的輸出級，可以降低輸出電阻，提高帶負(fù)載能力。3.將射極輸出器放在放大電路的兩級之間，可以起到電路的匹配作用。(1-209)2.5.2基本共基放大電路圖2.5.4基本共基放大電路一、電路組成(1-210)二、靜態(tài)分析(1-211)三、動態(tài)分析(1-212)§2.6晶體管基本放大電路的派生電路圖2.6.1復(fù)合管一、復(fù)合管的組成及其電流放大系數(shù)2.6.1復(fù)合管放大電路(1-213)1.各晶體管均有合適的電流通路，且均工作在放大區(qū)。復(fù)合管的組成原則：2.第一管子的集電極或發(fā)射極電流作為第二管子的基極電流。(1-214)圖2.6.2阻容耦合復(fù)合管共射放大電路二、復(fù)合管共射放大電路(1-215)三、復(fù)合管共集放大電路圖2.6.3阻容耦合復(fù)合管共集放大電路(1-216)2.6.2共射－－共基放大電路圖2.6.4共射－共基放大電路的交流通路(1-217)2.6.3共集－－共基放大電路圖2.6.5共集－共基放大電路的交流通路(1-218)§2.7場效應(yīng)管放大電路(1)靜態(tài)：適當(dāng)?shù)撵o態(tài)工作點(diǎn)，使場效應(yīng)管工作在恒流區(qū)，場效應(yīng)管的偏置電路相對簡單。(2)動態(tài)：能為交流信號提供通路。組成原則：靜態(tài)分析：估算法、圖解法。動態(tài)分析：微變等效電路法。分析方法：(1-219)2.7.1場效應(yīng)管放大電路的三種接法圖2.7.1場效應(yīng)管放大電路的三種接法共源電路共柵電路共漏電路(1-220)2.7.2場效應(yīng)管放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置方法及其分析估算一、基本共源放大電路圖2.7.2基本共源放大電路(1-221)圖2.7.3圖解法求解基本共源放大

電路的靜態(tài)工作點(diǎn)(1-222)(1-223)二、自給偏壓電路圖2.7.4自給偏壓共源放大電路(1-224)結(jié)型場效應(yīng)管放大電路靜態(tài)計(jì)算(1-225)耗盡型N溝道場效應(yīng)管放大電路靜態(tài)計(jì)算耗盡型N溝道場效應(yīng)管放大電路,因柵源之間電壓可以小于零、等于零和大于零，在求解Q點(diǎn)時，可先在轉(zhuǎn)移特性求得UGS=0時的IDQ,然后利用求出管壓降UDSQ。(1-226)三、分壓式偏置電路圖2.7.5分壓式偏置電路(1-227)GSD跨導(dǎo)漏極輸出電阻uGSiDuDS2.7.3場效應(yīng)管放大電路的動態(tài)分析一、場效應(yīng)管的低頻小信號等效模型(1-228)很大，可忽略。

場效應(yīng)管的微變等效電路為：GSDuGSiDuDSSGDugsgmugsudsSGDrDSugsgmugsuds(1-229)uoVDD=20VRSuiCSC2C1R1RDRGR2RL150k50k1M10k10kGDS10k二、基本共源放大電路的動態(tài)分析sgR2R1RGRL'dRLRD微變等效電路(1-230)sgR2R1RGRL'dRLRDro=RD=10k

(1-231)uo+VDDRSuiC1R1RGR2RL150k50k1M10kDSC2G1.靜態(tài)分析US

UGUDS=VDD-US

=20-5=15V三、基本共漏放大電路的動態(tài)分析(1-232)uo+VDDRSuiC1R1RGR2RL150k50k1M10kDSC2Griro

ro

gR2R1RGsdRLRS微變等效電路二、動態(tài)分析放大倍數(shù)(1-233)riro

ro

gR2R1RGsdRLRS微變等效電路輸入電阻ri(1-234)輸出電阻ro加壓求流法gd微變等效電路ro

ro

R2R1RGsRS(1-235)(1)場效應(yīng)管放大器輸入電阻很大。(2)場效應(yīng)管共源極放大器(漏極輸出)輸入輸出反相，電壓放大倍數(shù)大于1；輸出電阻=RD。(3)場效應(yīng)管源極跟隨器輸入輸出同相，電壓放大倍數(shù)小于1且約等于1；輸出電阻小。2.7.4場效應(yīng)管放大電路的特點(diǎn)(1-236)第二章結(jié)束模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)

第三章多級放大電路模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)§3.1多級放大電路的耦合方式§3.2多級放大電路的動態(tài)分析§3.3直接耦合放大電路第三章多級放大電路耦合方式：直接耦合；阻容耦合；變壓器耦合；光電耦合。耦合：即信號的傳送。第一級放大電路輸入輸出第二級放大電路第n級放大電路……第n-1

級放大電路功放級§3.1多級放大電路的耦合方式多級放大電路對耦合電路要求：1.靜態(tài)：保證各級Q點(diǎn)設(shè)置合適2.動態(tài):傳送信號。要求：波形不失真，減少壓降損失。

3.1.1直接耦合一、直接耦合放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置圖3.1.1直接耦合放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置二、直接耦合方式的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1.具有良好的低頻特性，可以放大變化緩慢的信號；2.易集成。缺點(diǎn)：1.各級的靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響，對電路的分析、設(shè)計(jì)和調(diào)試帶來很大困難；2.具有零點(diǎn)漂移現(xiàn)象。3.1.2阻容耦合圖3.1.2兩級阻容耦合放大電路優(yōu)點(diǎn)：1.由于電容的隔直作用，各級放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)相互獨(dú)立，分別估算；2.電路的分析、設(shè)計(jì)和調(diào)試方便；3.電容對交流信號幾乎不衰減。缺點(diǎn)：1.低頻特性變差；2.大電容不易集成。3.1.3變壓器耦合圖3.1.3變壓器耦合共射放大電路優(yōu)點(diǎn)：1.各級放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)相互獨(dú)立，分別估算；2.電路的分析、設(shè)計(jì)和調(diào)試方便；3.可實(shí)現(xiàn)阻抗變換。缺點(diǎn)：1.低頻特性變差；2.體積大、笨重且不易集成。3.1.4光電耦合圖3.1.5光電耦合器及其傳輸特性一、光電耦合器二、光電耦合放大電路圖3.1.6光電耦合放大電路圖3.2.1多級放大電路方框圖§3.2多級放大電路的動態(tài)分析1.靜態(tài)分析：確定各級靜態(tài)工作點(diǎn)2.動態(tài)分析：設(shè):

1=

2=50,rbe1=2.9k

,rbe2=1.7k

前級后級+VCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2舉例：關(guān)鍵:考慮級間影響。1.靜態(tài):

Q點(diǎn)同單級。2.動態(tài)性能:方法:ri2=RL1ri2+VCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2考慮級間影響2ri

,

ro

:概念同單級1rirori2+VCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2微變等效電路:ri2+VCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2RE1R2R3RC2RLRSR11.ri

=R1//[rbe1

+（

+1)RL1']其中:RL1

=RE1//ri2=RE1//R2//R3

//rbe1=RE1//RL1

=RE1//ri2=27//1.7

1.7k

ri

=1000//(2.9+51×1.7)

82k

2.ro

=RC2=10k

RE1R2R3RC2RLRSR13.中頻電壓放大倍數(shù):其中：RE1R2R3RC2RLRSR1RE1R2R3RC2RLRSR1多級阻容耦合放大器的特點(diǎn)：(1)由于電容的隔直作用，各級放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)相互獨(dú)立，分別估算。(2)前一級的輸出電壓是后一級的輸入電壓。(3)后一級的輸入電阻是前一級的交流負(fù)載電阻。(4)總電壓放大倍數(shù)=各級放大倍數(shù)的乘積。(5)總輸入電阻Ri即為第一級的輸入電阻Ri1。(6)總輸出電阻Ro即為最后一級的輸出電阻Ron

。由上述特點(diǎn)可知，射極輸出器接在多級放大電路的首級可提高輸入電阻；接在末級可減小輸出電阻；接在中間級可起匹配作用，從而改善放大電路的性能。例1：放大電路由下面兩個放大電路組成。已知EC=15V

，R1=100k

，R2=33k

，RE1=2.5k

，RC=5k

，

1=60，；RB=570k

，RE2=5.6k

，

2

=100，RS=20k

，RL=5k

+VCCR1RCC11C12R2CERE1uiriuoT1放大電路一RB+VCCC21C22RE2uiuoT2放大電路二求直接采用放大電路一的放大倍數(shù)Au和Aus。若信號經(jīng)放大電路一放大后，再經(jīng)射極輸出器輸出，求放大倍數(shù)Au、ri和ro

。若信號經(jīng)射極輸出器后，再經(jīng)放大后放大電路一輸出，求放大倍數(shù)Au和Aus

。+VCCR1RCC11C12R2CERE1uiriuoT1RB+VCCC21C22RE2uiuoT2ri=

R1//R2//rbe

=1.52k

(1)由于RS大，而ri小，致使放大倍數(shù)降低；(2)放大倍數(shù)與負(fù)載的大小有關(guān)。例：

RL=5k

時,Au=-93；RL=1k

時,Au=-31

。求直接采用放大電路一的放大倍數(shù)Au和Aus。+VCCR1RCC1C2R2CERERLuiuousRSriT12.若信號經(jīng)放大電路一放大后，再經(jīng)射極輸出器輸出，求放大倍數(shù)Au、ri和ro

。

usRSRB+VCCC22RE2uoT2RLR1RCC11R2CERE1uiriT1rbe2=2.36k

rbe1=1.62k

ro1=RC=5k

討論：帶負(fù)載能力。2.輸出不接射極輸出器時的帶負(fù)載能力：RL=5k

時：Au=-93RL=1k

時：Au=-31即當(dāng)負(fù)載電阻由5k

變?yōu)?k

時，放大倍數(shù)降低到原來的92.3%放大倍數(shù)降低到原來的30%RL=5k

時：

Au1=-185，Au2=0.99，ri2=173k

Au=Au1Au2=-183RL=1k

時：

Au1=-174，Au2=0.97，ri2=76k

Au=Au1Au2=-1691.輸出接射極輸出器時的帶負(fù)載能力：3.若信號經(jīng)射極輸出器后，再經(jīng)放大后放大電路一輸出，求放大倍數(shù)Aus。Au2=-93ri2=1.52k

Au1=0.98ri=101k

+VCCR1RCC12R2CERE1riuoT1uiRBC21RE2T2usRS輸入不接射極輸出器時：可見，輸入接射極輸出器可提高整個放大電路的放大倍數(shù)Aus。例題：設(shè)gm=3mA/V，

=50，rbe=1.7k前級:場效應(yīng)管共源極放大器后級:晶體管共射極放大器求：總電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻。+VCCRS3M(+24V)R120k10kC2C3R4R3RLRE282k43k10k8k10kC1RCT1RE1CE2T2CE1RD10kR21M（1）估算各級靜態(tài)工作點(diǎn):（略）（2）動態(tài)分析:

微變等效電路首先計(jì)算第二級的輸入電阻：

ri2=

R3//R4//rbe=82//43//1.7=1.7k

R3R4RCRLRSR2R1RDrbegds第二步：計(jì)算各級電壓放大倍數(shù)R3R4RCRLRSR2R1RDrbegds第三步：計(jì)算輸入電阻、輸出電阻ri=R1//R2=3//1=0.75M

ro=RC=10k

R3R4RCRLRSR2R1RDrbegds第四步：計(jì)算總電壓放大倍數(shù)Au=Au1Au2=(-4.4)

(-147)=647R3R4RCRLRSR2R