模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 課件全套 （張菁） 第1-9章 常用半導(dǎo)體器件- 直流穩(wěn)壓電源

第1章常用半導(dǎo)體器件1.2半導(dǎo)體二極管1.3晶體管1.4場(chǎng)效應(yīng)管1.1PN結(jié)極其特性?xún)?nèi)容概述常用的半導(dǎo)體器件 二極管、晶體管和場(chǎng)效應(yīng)管討論二極管、晶體管和場(chǎng)效應(yīng)管的電路符號(hào)、工作原理、特性曲線(xiàn)和主要參數(shù)等。一、半導(dǎo)體物理的基本知識(shí)1.1PN結(jié)的形成及特性半導(dǎo)體：指導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)半導(dǎo)體材料：硅（Si）、鍺（Ge）和砷化鎵（GaAs）等導(dǎo)體半導(dǎo)體絕緣體電阻率ρ（Ωcm）10-6~10-410-2~1091010~1020特點(diǎn)：（1）在外界光和熱的刺激下，其導(dǎo)電能力會(huì)增加（即ρ↓）（2）在半導(dǎo)體中摻入微量雜質(zhì)，也會(huì)使其導(dǎo)電能力增加（即ρ↓）晶格：在本征半導(dǎo)體中，原子按照一定的間隔排列成有規(guī)律的空間點(diǎn)陣。本征激發(fā)：共價(jià)鍵中的價(jià)電子受到激發(fā)獲得能量，并擺脫共價(jià)鍵的束縛成為“自由電子”，并在原共價(jià)鍵的位置上形成一個(gè)“空穴”，這一過(guò)程稱(chēng)為本征激發(fā)。1、本征半導(dǎo)體本征激發(fā)產(chǎn)生兩種載流子——自由電子和空穴2、雜質(zhì)半導(dǎo)體P型半導(dǎo)體

---摻入少量的3價(jià)元素（如硼、銦），即形成P型半導(dǎo)體。受主雜質(zhì)：3價(jià)雜質(zhì)原子能夠接納電子，稱(chēng)為受主雜質(zhì)。P型半導(dǎo)體（空穴型半導(dǎo)體）空穴--多數(shù)載流子自由電子--少數(shù)載流子N型半導(dǎo)體 ---摻入少量的5價(jià)元素，（如磷、砷等）即形成N型半導(dǎo)體。施主雜質(zhì)：五價(jià)雜質(zhì)原子能夠提供自由電子，稱(chēng)為施主雜質(zhì)。N型半導(dǎo)體中（電子型半導(dǎo)體）多數(shù)載流子---自由電子少數(shù)載流子---空穴

雜質(zhì)半導(dǎo)體注意幾點(diǎn)：（1）無(wú)論是P型半導(dǎo)體還是N型半導(dǎo)體，對(duì)外均顯電中性；（2）雜質(zhì)半導(dǎo)體中，多子的濃度由摻雜決定。若在N型半導(dǎo)體中再摻入適量的三價(jià)元素，可使其轉(zhuǎn)型為P型半導(dǎo)體；反之亦然。1、

PN結(jié)的形成二、PN結(jié)PN結(jié)的形成形成過(guò)程：濃度不同→多子擴(kuò)散→產(chǎn)生內(nèi)電場(chǎng)→少子漂移→動(dòng)態(tài)平衡。對(duì)稱(chēng)結(jié)和不對(duì)稱(chēng)結(jié)（P+N，PN+）。2、PN結(jié)的單向?qū)щ娦訮N結(jié)外加正向電壓的情況擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)>漂移運(yùn)動(dòng)IF總結(jié)：PN

結(jié)正偏→外電場(chǎng)與內(nèi)電場(chǎng)方向相反→擴(kuò)散>漂移→PN

結(jié)變窄→有利于擴(kuò)散進(jìn)行→產(chǎn)生較大的擴(kuò)散電流I正→PN

結(jié)正向?qū)ā獠侩娫床粩嗵峁╇姾?。PN結(jié)外加反向電壓的情況

漂移運(yùn)動(dòng)>擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)IR總結(jié)：PN

結(jié)反偏→外電場(chǎng)與內(nèi)電場(chǎng)方向相同→漂移>擴(kuò)散→PN

結(jié)變厚→有利于漂移進(jìn)行→產(chǎn)生較小的漂移電流I反→PN

結(jié)反向截止?？偨Y(jié)：

簡(jiǎn)單地說(shuō)，PN結(jié)單向?qū)щ娦跃褪荘N結(jié)的正向電阻很小，反向電阻很大。

綜上所述，PN結(jié)外加正向電壓時(shí)，外電場(chǎng)削弱內(nèi)電場(chǎng)，多子擴(kuò)散占主導(dǎo)地位，正向電流較大，并隨外加電壓的變化有顯著變化；PN結(jié)外加反向電壓時(shí)，外電場(chǎng)加強(qiáng)內(nèi)電場(chǎng)，少子漂移占主導(dǎo)地位，反向電流極小，且不隨外加電壓變化。因此，PN結(jié)具有單向?qū)щ娦浴?、PN結(jié)的伏安特性PN結(jié)的電壓與電流具有非線(xiàn)性關(guān)系，可以用下面公式來(lái)表達(dá)：其中：

IS為反向飽和電流；UT=KT/q稱(chēng)為溫度的電壓當(dāng)量或熱電壓，在T=300K時(shí)，UT=26mV。

u、i的正方向：u的正方向?yàn)镻N結(jié)正偏時(shí)的電壓的方向，i的方向是由P區(qū)流向N區(qū)。當(dāng)u=0時(shí)，i=0；當(dāng)u>0時(shí)，且u>>26mV時(shí)， 即PN結(jié)加正向電壓時(shí)，i隨u呈指數(shù)規(guī)律變化；當(dāng)u<0時(shí)，且|u|>>26mV時(shí)，i=-Is，即PN結(jié)加反向電壓時(shí)，流過(guò)PN結(jié)的電流為反向飽和電流。反向擊穿特性

當(dāng)加到PN結(jié)兩端的反向電壓增大到一定數(shù)值（UBR）以后，反向電流會(huì)急劇增加。這種現(xiàn)象稱(chēng)為PN結(jié)的反向擊穿特性（電擊穿）。電擊穿分雪崩擊穿和齊納擊穿兩種類(lèi)型，電擊穿過(guò)程是可逆的。熱擊穿，熱擊穿過(guò)程是不可逆的。擊穿破壞了PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕?dāng)擊穿電流過(guò)大時(shí)，會(huì)因發(fā)熱而燒壞PN結(jié)。注意，只要限制擊穿時(shí)流過(guò)PN結(jié)的電流，則擊穿并不損壞PN結(jié)。PN結(jié)的伏安特性4、溫度對(duì)PN結(jié)特性的影響PN結(jié)的特性對(duì)溫度的變化特別敏感；當(dāng)溫度升高時(shí)，正向曲線(xiàn)向左移，反向曲線(xiàn)向下移；溫度每升高1℃，正向壓降減小2-2.5mV；溫度每升高10℃，反向飽和電流Is增大約一倍。5、PN結(jié)的電容效應(yīng)勢(shì)壘電容 當(dāng)PN結(jié)外加電壓變化時(shí)，空間電荷區(qū)的寬度將隨之變化，即耗盡區(qū)的空間電荷量隨外加電壓而增加或者減少，這種現(xiàn)象類(lèi)似于電容器的充、放電過(guò)程。其空間電荷量的變化所等效的電容，稱(chēng)為勢(shì)壘電容，用Cb表示。擴(kuò)散電容

在擴(kuò)散區(qū)，電荷的積累和釋放過(guò)程類(lèi)似于電容器的充、放電過(guò)程，這種因多子擴(kuò)散所引起的電容效應(yīng)所對(duì)應(yīng)的等效電容稱(chēng)之為擴(kuò)散電容，用Cd表示。PN結(jié)的結(jié)總電容Cj為Cb與Cd之和，即：

Cj=Cb+Cd

PN結(jié)正偏時(shí)，結(jié)電容以Cd為主，即Cj≈Cd，其值通常為幾十~幾百pF；PN結(jié)反偏時(shí)，結(jié)電容以Cb為主，即Cj≈Cb，其值通常為幾~幾十pF。

PN結(jié)的電容效應(yīng)1.2半導(dǎo)體二極管普通二極管穩(wěn)壓二極管光電二極管發(fā)光二極管將PN結(jié)封裝，引出兩個(gè)電極，就構(gòu)成了二極管。小功率二極管大功率二極管穩(wěn)壓二極管發(fā)光二極管----半導(dǎo)體二極管一、普通二極管利用PN結(jié)的單向?qū)щ娦灾瞥傻钠胀ǘO管簡(jiǎn)稱(chēng)二極管，廣泛應(yīng)用于整流、檢波、限幅及開(kāi)關(guān)電路中。1、結(jié)構(gòu)（1）點(diǎn)接觸型：結(jié)面積小，不能通過(guò)較大的電流。

但是結(jié)電容小，可在較高的頻率下工作。金屬觸絲陽(yáng)極引線(xiàn)N型鍺片陰極引線(xiàn)外殼(

a

)點(diǎn)接觸型（2）面接觸型：結(jié)面積較大，可以通過(guò)較大電流。

但是結(jié)電容較大，只能在較低頻率下工作。鋁合金小球N型硅陽(yáng)極引線(xiàn)PN結(jié)金銻合金底座陰極引線(xiàn)(

b

)面接觸型（3）平面型：結(jié)面積可小、可大，小的工作頻率高，結(jié)面積大允許通過(guò)的電流大。陰極引線(xiàn)陽(yáng)極引線(xiàn)二氧化硅保護(hù)層P型硅N型硅(

c

)平面型

符號(hào)陰極陽(yáng)極(

d

)符號(hào)D二、二極管的伏安特性具有PN結(jié)的伏安特性，但是又有區(qū)別。（1）正向特征上，對(duì)于同一外加電壓值，二極管的正向電流值小于PN結(jié)的正向電流。

開(kāi)啟電壓Uon：使二極管開(kāi)始導(dǎo)通的臨界電壓。室溫下，硅二極管的Uon約為（0.6~0.7）V，鍺二極管的Uon約為（0.2~0.3）V（2）反向特征上，反向電流IR要比理想PN結(jié)的反向飽和電流Is大得多。硅二極管的IR小于0.1μA，鍺二極管的IR小于幾十微安。

溫度對(duì)二極管性能的影響及二極管的反相擊穿特性，均與PN結(jié)相同。三、二極管的主要參數(shù)最大整流電流IF

IF是指二極管長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)，允許通過(guò)的最大正向平均電流。最高反向工作電壓URM URM是指二極管工作時(shí)，允許外加的最大反向工作電壓。通常取UBR的一半作為URM。反向電流IR

IR是指二極管未發(fā)生擊穿時(shí)的反向電流。最高工作頻率fM fM是與結(jié)電容有關(guān)的參數(shù)，當(dāng)工作頻率超過(guò)此值時(shí)，二極管將不能很好地表現(xiàn)單向?qū)щ娦浴?/p>

二極管的主要參數(shù)直流電阻RD RD定義為：二極管兩端所加直流電壓UD與流過(guò)它的電流ID之比，即正向時(shí)，RD隨著工作電流增大而減??；反向時(shí)，RD隨著反向電壓的增大而增大。二極管的主要參數(shù)交流電阻rd

當(dāng)二極管外加正向直流偏置電壓UD時(shí)，將產(chǎn)生電流ID，UD、ID在二極管的特性曲線(xiàn)上確定了一點(diǎn)Q(UD,ID)。定義在Q點(diǎn)附近的小范圍內(nèi)，電壓增量與電流增量之比為rd，即

由二極管的電流方程有 所以四、二極管的等效模型1、理想二極管等效電路

在大信號(hào)工作時(shí)，二極管的非線(xiàn)性主要表現(xiàn)為單向?qū)щ娦浴６O管反向偏置時(shí)可近似認(rèn)為電流為零，正向偏置時(shí)，可近似認(rèn)為正向壓降為零。

二極管的等效模型2、恒壓降型等效電路

從實(shí)際二極管的伏安特性可見(jiàn)，反向截至?xí)r電流為零；當(dāng)其正偏導(dǎo)通時(shí)，盡管通過(guò)二極管的電流有較大的變化，但是其端電壓的變化很小。因此，用一個(gè)恒壓源與理想二極管的串聯(lián)電路來(lái)等效代替。二極管的等效模型3、折線(xiàn)型等效電路

二極管正向?qū)ê螅軌航惦S著電流的增大而線(xiàn)性增大，因此可以用恒壓降型再串聯(lián)一個(gè)電阻來(lái)等效代替，如右圖所示，其中4、交流等效電路

在二極管電路分析中，當(dāng)關(guān)心伏安特性上一個(gè)確定點(diǎn)Q附近，二極管的動(dòng)態(tài)工作情況時(shí)，可用其交流電阻rd來(lái)模擬二極管的動(dòng)態(tài)工作情況。

二極管的應(yīng)用二極管的應(yīng)用：

整流---利用二極管的單相導(dǎo)電性；

限幅---利用二極管正向?qū)ê蠖穗妷夯静蛔儯?/p>

溫度補(bǔ)償元件---利用二極管的溫度效應(yīng)；

溫度傳感器---用于溫度測(cè)量等。定性分析：判斷二極管的工作狀態(tài)導(dǎo)通截止否則，正向管壓降硅≈0.7V鍺≈0.3V分析方法：將二極管斷開(kāi)，分析二極管兩端電位的高低或所加電壓UD的正負(fù)。若V陽(yáng)>V陰或UD為正(正向偏置)，二極管導(dǎo)通若V陽(yáng)<V陰或UD為負(fù)(反向偏置)，二極管截止若二極管是理想的，正向?qū)〞r(shí)正向管壓降為零，反向截止時(shí)二極管相當(dāng)于斷開(kāi)。

二極管電路分析

1、整流電路■

單相半波整流u2的正半周，D導(dǎo)通，A→D→RL→B，uO=u2

。u2的負(fù)半周，D截止，承受反向電壓，為u2；uO=0?！鲆阎憾O管是理想的，試畫(huà)出uo

波形。u2的正半周

A→D1→RL→D3→B，uO=u2u2的負(fù)半周

B→D2→RL→D4→A，uO=-u2■

單相全波整流ui>8V，二極管導(dǎo)通，可看作短路uo=8V

ui<8V，二極管截止，可看作開(kāi)路uo=ui■已知：二極管是理想的，試畫(huà)出uo

波形。8Vui18V參考點(diǎn)二極管陰極電位為8VD8VRuoui++––

2、限幅電路二極管雙向限幅電路如圖(a)所示，若輸入電壓us=5sinωtV，試分析畫(huà)出電路輸出電壓的波形，設(shè)二極管的Uon為0.7V。解：用恒壓降等效電路代替實(shí)際二極管，等效電路如圖(b)所示。 當(dāng)us<-2.7V時(shí)，D2反偏截至，D1正偏導(dǎo)通，輸出電壓被鉗制在-2.7V； 當(dāng)-2.7V<us<2.7V時(shí)，D1、D2均反偏截至，此時(shí)R中無(wú)電流，輸出電壓uo=us； 當(dāng)2.7V<us時(shí)，D1反偏截至，D2正偏導(dǎo)通，輸出電壓被鉗制在2.7V； 畫(huà)出的波形如圖(c)所示。電路如圖，求：UAB

V陽(yáng)=－6VV陰=－12VV陽(yáng)>V陰二極管導(dǎo)通若忽略管壓降，二極管可看作短路，UAB=－6V否則，UAB低于－6V一個(gè)管壓降，為－6.3Ｖ或－6.7V例1

取B點(diǎn)作參考點(diǎn)，斷開(kāi)二極管，分析二極管陽(yáng)極和陰極的電位。在這里，二極管起鉗位作用。D6V12V3k

BAUAB+–3、鉗位作用兩個(gè)二極管的陰極接在一起取B點(diǎn)作參考點(diǎn)，斷開(kāi)二極管，分析二極管陽(yáng)極和陰極的電位。V1陽(yáng)=－6V，V2陽(yáng)=0V，V1陰=V2陰=－12VUD1=6V，UD2=12V

∵

UD2>UD1

∴D2優(yōu)先導(dǎo)通，D1截止。若忽略管壓降，二極管可看作短路，UAB

=0V例2D1承受反向電壓為－6V。流過(guò)D2的電流為求：UAB在這里，D2起鉗位作用，D1起隔離作用。BD16V12V3k

AD2UAB+–二、

穩(wěn)壓二極管利用PN結(jié)反向擊穿后，在一定的電流范圍內(nèi)，電流有較大變化時(shí)，而電壓幾乎維持不變這一特性，可以制成穩(wěn)壓二極管。穩(wěn)壓管的伏安特性與等效電路i0UZuIZminΔu≈ΔiIZmaxUZD1D2rZ符號(hào)陰極陽(yáng)極特性曲線(xiàn)等效電路+-

穩(wěn)壓管的主要參數(shù)穩(wěn)定電壓Uz Uz是指擊穿后，電流為規(guī)定值時(shí)，穩(wěn)壓管兩端的電壓值。穩(wěn)定電流Iz

Iz是指穩(wěn)壓管正常工作時(shí)的參考電流。最大穩(wěn)定電流Izmax Izmax是指穩(wěn)壓管正常工作時(shí)允許通過(guò)的最大電流。額定功率Pz Pz是指Uz和Izmax的乘積，是由管子結(jié)溫限制所給出的極限參數(shù)。動(dòng)態(tài)電阻rz

rz是穩(wěn)壓管工作在穩(wěn)壓區(qū)時(shí)，兩端電壓變化量與其電流變化量之比。溫度系數(shù)α

α表示溫度每變化1℃，穩(wěn)壓值的變化量，即

穩(wěn)壓管應(yīng)用舉例穩(wěn)壓管主要應(yīng)用于直流穩(wěn)壓電源中。穩(wěn)壓舉例：

當(dāng)RL不變，Ui變化時(shí)：例1穩(wěn)壓電路如右圖所示，已知Uz=6V，Izmin=5mA，Izmax=25mA，R=200Ω，Ui=10V，試分別分析RL=200Ω

和600Ω時(shí)，電路的工作情況。 解當(dāng)RL=200Ω時(shí)，

由于穩(wěn)壓管兩端電壓小于擊穿電壓Uz，故電路無(wú)法實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓作用。例1

當(dāng)RL=600Ω時(shí)， 可見(jiàn)穩(wěn)壓管工作在反擊穿區(qū)，使輸出電壓穩(wěn)定。此時(shí)Uo=Uz=6V例2電路如圖左，設(shè)DZ1的穩(wěn)定電壓為5V，DZ2的穩(wěn)定電壓為7V，兩管正向壓降均為0V，在正常輸入U(xiǎn)i下，輸出Uo的值為（）。（1）5V（2）7V（3）12V（4）0V例3

電路如圖右，設(shè)DZ1的穩(wěn)定電壓為5V，DZ2的穩(wěn)定電壓為7V，兩管正向壓降均為0V，在正常輸入U(xiǎn)i下，輸出Uo的值為（）。（1）5V（2）7V（3）6V（4）0V三、

發(fā)光二極管發(fā)光二極管是一種將電能轉(zhuǎn)換為光能的器件。發(fā)光二極管正偏導(dǎo)通時(shí)，其開(kāi)啟電壓比普通二極管大，紅色的在1.6~1.8V之間，綠色的約為2V。發(fā)光二極管主要用于顯示設(shè)備中。四、光電二極管光電二極管是一種將光能轉(zhuǎn)換為電能的半導(dǎo)體器件。光電二極管中的PN結(jié)在使用中一般處于反向偏置狀態(tài)，在光照下，產(chǎn)生大量的自由電子、空穴對(duì)，這些被激發(fā)的載流子通過(guò)外電路形成反向電流，稱(chēng)為光電流。光電二極管主要應(yīng)用于測(cè)量及控制電路中。1.8二極管電路如圖所示。試判斷圖中各二極管是導(dǎo)通還是截止，并求出A、O兩端間的電壓UAO，(設(shè)二極管的正向電壓降和反向電流均可忽略)。習(xí)題1.9二極管電路如圖所示．已知輸入電壓ui＝30sinωtV，二極管的正向壓降和反向電流均可忽略。試畫(huà)出輸出電壓的波形。1.10電路如圖所示，已知D1是硅管，D2是鍺管，其余參數(shù)如圖示。試計(jì)算UO和ID。1.11在圖所示電路中，穩(wěn)壓管參數(shù)為UZ＝12V，IZ＝5mA，PZM＝200mW，試分析：

(1)穩(wěn)壓管是否工作于穩(wěn)壓狀態(tài)?并求UO值;(2)穩(wěn)壓管是否能安全工作?

1.12已知2CW18的穩(wěn)壓值為10V，IZ為20mA；2CW11的穩(wěn)壓值為4.5V，IZ為55mA。正向?qū)妷?.7V。試問(wèn)：1）將它們串聯(lián)，可得到幾種穩(wěn)壓值？各為多少？2）將它們并聯(lián)，可得到幾種穩(wěn)壓值？各為多少？3）在連接過(guò)程中，主要應(yīng)注意那些問(wèn)題？1.晶體管：三極管中有兩種帶有不同極性電荷的載流子參與導(dǎo)電，因此又稱(chēng)為雙極性晶體管（BJT）。1.3晶體管

2.晶體管的外形小功率管中功率管大功率管一、

基本結(jié)構(gòu)和符號(hào)晶體管的結(jié)構(gòu)(a)平面型；(b)合金型BEP型硅N型硅二氧化硅保護(hù)膜銦球N型鍺N型硅CBECPP銦球(a)(b)基本結(jié)構(gòu)晶體管的結(jié)構(gòu)(a)平面型；(b)合金型BEP型硅N型硅二氧化硅保護(hù)膜銦球N型鍺N型硅CBECPP銦球(a)(b)

結(jié)構(gòu)示意圖和表示符號(hào)(a)NPN型晶體管；(a)NNCEBPCETBIBIEIC(b)BECPPNETCBIBIEIC(b)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B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

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：集電區(qū)：面積最大

（1）發(fā)射區(qū)摻雜濃度大于集電區(qū)，有利于提高發(fā)射效率；（2）基區(qū)的寬度很窄且摻雜濃度低,以便減少載流子的復(fù)合而提高載流子的傳輸效率。（3）集電結(jié)的面積大于發(fā)射結(jié)的面積,目的在于提高接受效率。晶體管BJT的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：注意：由于BJT這些特點(diǎn)，在使用中，發(fā)射極和集電極是不能互換的。二、晶體管工作狀態(tài)●發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子

●自由電子在基區(qū)中邊擴(kuò)散邊復(fù)合●集電區(qū)收集電子

1、發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置1）載流子的傳輸過(guò)程2）電流分配關(guān)系

晶體管工作狀態(tài)分析共射極直流電流放大倍數(shù)共基極直流電流放大倍數(shù)兩者的關(guān)系：同理：3）共發(fā)射極電流放大作用IB作為輸入電流，IC作為輸出電流，則小結(jié)：1、晶體管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)保證了在發(fā)射極正偏、集電極反偏時(shí)的電流放大作用。2、晶體管是一種電流控制器件，即通過(guò)基極電流或發(fā)射極電流去控制集電極電流。所謂放大作用，實(shí)質(zhì)上是一種控制作用。

晶體管工作狀態(tài)分析2、發(fā)射結(jié)反向偏置、集電結(jié)反向偏置

由于發(fā)射結(jié)反向偏置，流過(guò)發(fā)射結(jié)的電流僅為少子所形成的漂移電流，其值近似為零。3、發(fā)射結(jié)正向偏置、集電結(jié)正向偏置集電結(jié)對(duì)基區(qū)的非平衡載流子的收集能力大大降低三、晶體管的共射特性曲線(xiàn)晶體管的共發(fā)射極特性曲線(xiàn) 如右圖所示，以e點(diǎn)作為公共端時(shí)，可以形成兩個(gè)回路：輸入回路、輸出回路。為什么UCE增大曲線(xiàn)右移？

對(duì)于小功率晶體管，UCE大于1V的一條輸入特性曲線(xiàn)可以取代UCE大于1V的所有輸入特性曲線(xiàn)。為什么像PN結(jié)的伏安特性？為什么UCE增大到一定值曲線(xiàn)右移就不明顯了？1.輸入特性:當(dāng)uce

=0時(shí)，發(fā)射結(jié)與集電結(jié)并聯(lián)，等同于兩個(gè)二極管并聯(lián)。當(dāng)0<uce<1V時(shí)，隨著uce的增加，輸入特性曲線(xiàn)右移。當(dāng)uce

≥1V時(shí)，隨著uce的增加，輸入特性曲線(xiàn)右移不明顯。2.輸出特性對(duì)應(yīng)于一個(gè)IB就有一條iC隨uCE變化的曲線(xiàn)。

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(xiàn)幾乎是橫軸的平行線(xiàn)？飽和區(qū)放大區(qū)截止區(qū)飽和區(qū)放大區(qū)截止區(qū)

在飽和區(qū)，IB

IC，發(fā)射結(jié)處于正向偏置，集電結(jié)也處于正偏。

深度飽和時(shí)，硅管UCES0.3V

鍺管UCES0.1V。

IC

UCC/RC

。IB=0的曲線(xiàn)以下的區(qū)域稱(chēng)為截止區(qū)。

IB=0時(shí),IC=ICEO(很小)。(ICEO<0.001mA)

在放大區(qū)IC=

IB

，也稱(chēng)為線(xiàn)性區(qū)，具有恒流特性。晶體管的三個(gè)工作區(qū)域四、晶體管的主要參數(shù)1、電流放大系數(shù) 1)共基極直流電流放大系數(shù) 2)共基極交流電流放大系數(shù)

3)共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)

4)共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)直流電流放大系數(shù)交流電流放大系數(shù)當(dāng)晶體管接成共發(fā)射極電路時(shí)，注意：和

的含義不同，但在特性曲線(xiàn)近于平行等距并且ICEO

較小的情況下，兩者數(shù)值接近。

常用晶體管的

值在20~200之間。

由于晶體管的輸出特性曲線(xiàn)是非線(xiàn)性的，只有在特性曲線(xiàn)的近于水平部分，IC隨IB成正比變化，

值才可認(rèn)為是基本恒定的。例題：

在UCE=6V時(shí)，在Q1點(diǎn)IB=40AIC=1.5mA；在Q2點(diǎn)IB=60A,IC=2.3mA。在以后的計(jì)算中，一般作近似處理：

=。IB=020A40A60A80A100A36IC/mA1234UCE/V9120Q1Q2在Q1點(diǎn)，有由Q1和Q2點(diǎn)，得2.極間反向電流

1)集-基極反向截止電流ICBO

ICBO是由少數(shù)載流子的漂移運(yùn)動(dòng)所形成的電流，受溫度的影響大。溫度

ICBO

ICBO

A+–EC2)集-射極反向截止電流(穿透電流)ICEO

AICEOIB=0+–

ICEO受溫度的影響大。溫度

ICEO，所以IC也相應(yīng)增加。三極管的溫度特性較差。1）集電極最大允許耗散功率PCM2）集電極最大允許電流ICM

ICM一般指β下降到正常值的2/3時(shí)所對(duì)應(yīng)的集電極電流。3）極間反向擊穿電壓U(BR)CBO是指發(fā)射極開(kāi)路時(shí)，集—基極之間的反向擊穿電壓。U(BR)CEO是指基極開(kāi)路時(shí)，集—射極之間的反向擊穿電壓。U(BR)EBO是指集電極開(kāi)路時(shí)，射—基極之間的反向擊穿電壓。U(BR)EBO<U(BR)CEO<U(BR)CBO3.極限參數(shù)五、溫度對(duì)晶體管特性的影響作業(yè)：1.18

在放大電路中，測(cè)得三個(gè)晶體管的三個(gè)電極1、2、3對(duì)參考點(diǎn)的電壓U1、U2、U3分別為以下幾組數(shù)值，試判斷它們是NPN型還是PNP型?是硅管還是鍺管？并確定e、b、c。

(1)U1＝3.3V，U2＝2.6V，U3＝12V(2)U1＝3.3V，U2＝3V,U3＝12V(3)U1＝5.5V，U2＝11.3V,U3＝12V

作業(yè)：1.20

用電壓表測(cè)量某電路中幾個(gè)晶體管的極間電壓，得到下列幾組值，試依據(jù)這些數(shù)據(jù)說(shuō)明各個(gè)管子是NPN型還是PNP型，是硅管還是鍺管，并說(shuō)明它們工作在什么區(qū)域。（1）UBE=0.7V，UCE=0.3V；（2）UBE=0.7V，UCE=5V；（3）UBE=–0.3V，UCE=–5V；練習(xí)題：晶體管的直流偏置電路如圖所示，已知UBE（on）

=0.6V，β=50，

當(dāng)輸入電壓Ui分別為0V、3V、5V時(shí)，判斷晶體管的狀態(tài)，并計(jì)算輸出電壓Uo

。場(chǎng)效應(yīng)管（FET，F(xiàn)ieldEffectTransistor）

場(chǎng)效應(yīng)管是利用輸入回路的電場(chǎng)效應(yīng)來(lái)控制輸出回路電流的一種半導(dǎo)體器件。 由于它僅靠半導(dǎo)體中的多數(shù)載流子導(dǎo)電，又稱(chēng)為單極性晶體管。分為兩種類(lèi)型：

結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管（JFET，JunctionFieldEffectTransistor）

絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管（IGFET，InsulatedGateFieldEffectTransistor），又因?yàn)槠鋿艠O為金屬鋁，稱(chēng)為MOS（Metal-Oxide-Semiconductor）。1.4場(chǎng)效應(yīng)管一、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)和符號(hào)符號(hào)中箭頭方向表明柵結(jié)正偏時(shí)的電流方向。1)柵-源電壓對(duì)導(dǎo)電溝道寬度的控制作用溝道最寬溝道變窄溝道消失稱(chēng)為夾斷

uGS可以控制導(dǎo)電溝道的寬度。為什么g-s必須加負(fù)電壓？UP1、JFET工作原理UP稱(chēng)為夾斷電壓ID=IDSS電流最大2)漏-源電壓對(duì)漏極電流的影響uGS＞UP且不變，VDD增大，iD增大。預(yù)夾斷uGD＝UPVDD的增大，幾乎全部用來(lái)克服溝道的電阻，iD幾乎不變，進(jìn)入恒流區(qū)，iD幾乎僅僅決定于uGS。uGD>UPuGD<UPuGD=UGS-UDS場(chǎng)效應(yīng)管工作在恒流區(qū)的條件是什么？可見(jiàn)在正常工作時(shí)，柵結(jié)反偏，不對(duì)稱(chēng)PN結(jié)的耗盡區(qū)主要向溝道中擴(kuò)展；當(dāng)uDS較小時(shí)，溝道相當(dāng)于壓控電阻，iD與uGS成線(xiàn)性關(guān)系；當(dāng)uDS較大時(shí)溝道出現(xiàn)預(yù)夾斷，iD受uGS控制而與uDS幾乎無(wú)關(guān)，器件特性相當(dāng)于一個(gè)壓控電流源。JFET的工作原理表現(xiàn)在uGS對(duì)iD的控制作用和uDS對(duì)iD的影響兩個(gè)方面，而uGS對(duì)iD的控制作用起主導(dǎo)作用。總結(jié)：JFET工作原理2、JFET的特性曲線(xiàn)1）輸出特性曲線(xiàn)（1）可變電阻區(qū)

預(yù)夾斷軌跡左邊的區(qū)域稱(chēng)為可變電阻區(qū)。（2）恒流區(qū)

當(dāng)uGS為常數(shù)時(shí)，uDS的增加對(duì)iD影響很小，此段曲線(xiàn)平行于橫軸，因此飽和區(qū)又叫恒流區(qū)。（3）夾斷區(qū)

當(dāng)uGS≤UP時(shí)，溝道出現(xiàn)夾斷，此時(shí)iD=0。g-s電壓控制d-s的等效電阻輸出特性預(yù)夾斷軌跡，uGD＝UP可變電阻區(qū)恒流區(qū)iD幾乎僅決定于uGS擊穿區(qū)夾斷區(qū)（截止區(qū)）夾斷電壓ΔiD

不同型號(hào)的管子UP

、IDSS將不同。低頻跨導(dǎo)：IDSS當(dāng)uGS=0時(shí)的電流即為飽和電流IDSS，iD隨著|uGS|增大而減小；當(dāng)iD減小到接近于零時(shí)，柵源電壓即為夾斷電壓UP。 可以表示為2）轉(zhuǎn)移特性曲線(xiàn)漏極飽和電流夾斷電壓二、

絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管(MOS管）■

MOS管比結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管具有更高的輸入電阻，且功耗低、集成度高、制造工藝簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛。（1）按工作狀態(tài)可分為：增強(qiáng)型和耗盡型兩類(lèi)■分類(lèi)：

（2）按導(dǎo)電溝道可分為：N溝道和P溝道

以N溝道增強(qiáng)型MOS場(chǎng)效應(yīng)管為例。它以低摻雜的P型硅材料作襯底，在它上面制造兩個(gè)高摻雜的N型區(qū)，分別引出兩個(gè)電阻性接觸電極，作為源極S、漏極d。在P型襯底的表面覆蓋一層很薄的二氧化硅絕緣層，并在兩個(gè)N區(qū)之間的絕緣層上蒸發(fā)鋁并引線(xiàn)作為柵極。1、MOS型場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)構(gòu)與符號(hào)GSD漏極金屬電極柵極源極

高摻雜N區(qū)DGSSIO2絕緣層P型硅襯底N+N+襯底引出線(xiàn)2.增強(qiáng)型MOS管的工作原理

uGS增大，反型層（導(dǎo)電溝道）將變厚變長(zhǎng)。當(dāng)反型層將兩個(gè)N區(qū)相接時(shí)，形成導(dǎo)電溝道。SiO2絕緣層襯底耗盡層空穴高摻雜反型層大到一定值才開(kāi)啟,開(kāi)啟電壓UT導(dǎo)電溝道的產(chǎn)生：在uGS的控制下,

uDS對(duì)iD的影響

用場(chǎng)效應(yīng)管組成放大電路時(shí)應(yīng)使之工作在恒流區(qū)。N溝道增強(qiáng)型MOS管工作在恒流區(qū)的條件是什么？

iD隨uDS的增大而增大，可變電阻區(qū)uGD＝UT,預(yù)夾斷

iD幾乎僅僅受控于uGS，恒流區(qū)剛出現(xiàn)夾斷uGS的增大幾乎全部用來(lái)克服夾斷區(qū)的電阻uGS＞UT，且uGD＜UT,3、MOS型場(chǎng)效應(yīng)管的特性曲線(xiàn)分為四個(gè)區(qū)域，MOS作為放大元件使用時(shí)，工作在恒流區(qū)，此時(shí)iD主要受uGS的控制，而幾乎不隨uDS增加而變化。1）輸出特性曲線(xiàn) 當(dāng)uGS<ＵT時(shí)，iD等于零； 當(dāng)uGS>ＵT時(shí)，iD隨著uGS的增加而增大。 iD隨著uGS的近似關(guān)系式 其中，ID0當(dāng)uGS=2ＵT時(shí)的iD。2）轉(zhuǎn)移特性曲線(xiàn)N溝道耗盡型MOS管

耗盡型MOS管在

uGS＞0、uGS＜0、uGS＝0時(shí)均可導(dǎo)通，且與結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管不同，由于SiO2絕緣層的存在，在uGS＞0時(shí)仍保持g-s間電阻非常大的特點(diǎn)。小到一定值才夾斷uGS=0時(shí)就存在導(dǎo)電溝道預(yù)埋了N型導(dǎo)電溝道SiO2絕緣層中摻有正離子N溝道MOS管的特性1)增強(qiáng)型MOS管2)耗盡型MOS管開(kāi)啟電壓夾斷電壓N型襯底P+P+GSD符號(hào)：結(jié)構(gòu)P溝道增強(qiáng)型MOS管SiO2絕緣層加電壓才形成P型導(dǎo)電溝道

增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管只有當(dāng)UGS

UT時(shí)才形成導(dǎo)電溝道。P溝道增強(qiáng)型管子只要調(diào)換電源的極性，電流的方向也相反。P溝道耗盡型MOS管符號(hào)：GSD予埋了P型導(dǎo)電溝道SiO2絕緣層中摻有負(fù)離子耗盡型GSDGSD增強(qiáng)型N溝道P溝道GSDGSDN溝道P溝道G、S之間加一定電壓才形成導(dǎo)電溝道在制造時(shí)就具有原始導(dǎo)電溝道注意：符號(hào)中箭頭表示導(dǎo)電溝道的類(lèi)型，其方向都是P區(qū)指向N區(qū)?？偨Y(jié)：場(chǎng)效應(yīng)管的分類(lèi)

工作在恒流區(qū)時(shí)g-s、d-s間的電壓極性u(píng)GS=0可工作在恒流區(qū)的場(chǎng)效應(yīng)管有哪幾種？uGS＞0才工作在恒流區(qū)的場(chǎng)效應(yīng)管有哪幾種？uGS＜0才工作在恒流區(qū)的場(chǎng)效應(yīng)管有哪幾種？三、

場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù)1、直流參數(shù)（1）夾斷電壓UP 當(dāng)uDS為一固定值，使iD等于規(guī)定的微小電流時(shí)，柵源之間所加的電壓稱(chēng)為夾斷電壓，此參數(shù)適用于結(jié)型和耗盡型場(chǎng)效應(yīng)管。（2）開(kāi)啟電壓UT 當(dāng)uDS為一固定值時(shí)，使iD大于零所需的最小|uDS|之稱(chēng)為開(kāi)啟電壓UT。此參數(shù)適用于增強(qiáng)型MOS場(chǎng)效應(yīng)管。直流參數(shù)（3）飽和電流IDSS 在uGS=0的情況下，當(dāng)uDS≥|UP|時(shí)的漏極電流稱(chēng)為飽和電流。對(duì)于結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管，IDSS也是管子所能輸出的最大電流。（4）直流輸入電阻RGS 是指場(chǎng)效應(yīng)管在直流工作狀態(tài)下，其柵源電壓與柵極電流之比。結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的RGS一般大于107Ω；MOS場(chǎng)效應(yīng)管的RGS一般大于1010Ω。2、交流參數(shù)（1）低頻跨導(dǎo)gm 在uDS等于常數(shù)時(shí)，漏極電流的微變量和引起這個(gè)變化的柵源電壓的微變量之比稱(chēng)為跨導(dǎo)，即 跨導(dǎo)表示柵源電壓對(duì)漏極電流的控制能力。gm一般約為1~5mA/V。不同柵壓下的跨導(dǎo)值有如下關(guān)系 式中，gm0為uGS=0時(shí)的跨導(dǎo)，即交流參數(shù)（2）輸出電阻rd

輸出電阻說(shuō)明了uDS對(duì)iD的影響，是輸出特性曲線(xiàn)某點(diǎn)上切線(xiàn)斜率的倒數(shù)。在飽和區(qū)，iD隨uDS變化很小，因此rd的數(shù)值很大，一般在幾千歐到幾百千歐之間。

總結(jié)：場(chǎng)效應(yīng)管的特點(diǎn)

(1)場(chǎng)效應(yīng)管是一種電壓控制器件,即通過(guò)UGS來(lái)控制ID。

(2)場(chǎng)效應(yīng)管輸入端幾乎沒(méi)有電流,所以其直流輸入電阻和交流輸入電阻都非常高。(3)由于場(chǎng)效應(yīng)管是利用多數(shù)載流子導(dǎo)電的,因此,與雙極性三極管相比,具有噪聲小、受幅射的影響小、熱穩(wěn)定性較好而且存在零溫度系數(shù)工作點(diǎn)等特性。

(4)由于場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng),有時(shí)漏極和源極可以互換使用,而各項(xiàng)指標(biāo)基本上不受影響,因此應(yīng)用時(shí)比較方便、靈活。(5)場(chǎng)效應(yīng)管的制造工藝簡(jiǎn)單,有利于大規(guī)模集成。

(6)由于MOS場(chǎng)效應(yīng)管的輸入電阻可高達(dá)1015Ω,因此,由外界靜電感應(yīng)所產(chǎn)生的電荷不易泄漏,而柵極上的SiO2絕緣層又很薄,這將在柵極上產(chǎn)生很高的電場(chǎng)強(qiáng)度,以致引起絕緣層擊穿而損壞管子。(7)場(chǎng)效應(yīng)管的跨導(dǎo)較小,當(dāng)組成放大電路時(shí),在相同的負(fù)載電阻下,電壓放大倍數(shù)比雙極型三極管低。場(chǎng)效應(yīng)管與晶體管的比較

電流控制電壓控制

控制方式電子和空穴兩種載流子同時(shí)參與導(dǎo)電載流子電子或空穴中一種載流子參與導(dǎo)電類(lèi)型

NPN和PNP

N溝道和P溝道放大參數(shù)

rce很高

rds很高

輸出電阻輸入電阻較低較高

雙極型三極管單極型場(chǎng)效應(yīng)管熱穩(wěn)定性

差

好制造工藝

較復(fù)雜簡(jiǎn)單，成本低對(duì)應(yīng)電極

B—E—C

G—S—D我國(guó)半導(dǎo)體器件的命名規(guī)定第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分器件的電極數(shù)目器件的材料和極性（A、B、C、D、E）器件類(lèi)型序號(hào)規(guī)格號(hào)例：2CW18;3AG1BN型Si材料作業(yè):1.25

已知一個(gè)N溝道增強(qiáng)型MOSFET的輸出特性曲線(xiàn)如圖所示，試分別畫(huà)出當(dāng)uDS=5V和uDS=15V時(shí)的轉(zhuǎn)移特性曲線(xiàn)。比較所得轉(zhuǎn)移特性曲線(xiàn)你會(huì)得出什么結(jié)論？2.1基本共射放大電路及放大電路的主要性能指標(biāo)2.2

放大電路的圖解分析法2.3

放大電路的微變等效電路分析法2.4放大電路的工作點(diǎn)穩(wěn)定問(wèn)題2.5

共集電極放大電路與共基集放大電路2.6

場(chǎng)效應(yīng)管放大電路2.7多級(jí)放大電路第2章基本放大電路1.放大的概念放大的對(duì)象：變化量放大的本質(zhì)：能量的控制和轉(zhuǎn)化放大的特征：功率放大放大的基本要求：不失真，放大的前提1)放大倍數(shù)：輸出量與輸入量之比電壓放大倍數(shù)是最常被研究和測(cè)試的參數(shù)信號(hào)源信號(hào)源內(nèi)阻輸入電壓輸出電壓輸入電流輸出電流任何放大電路均可看成為二端口網(wǎng)絡(luò)。

將輸出等效成有內(nèi)阻的電壓源，內(nèi)阻就是輸出電阻。輸出電壓與輸出電流有效值之比。輸入電壓與輸入電流有效值之比。從輸入端看進(jìn)去的等效電阻4)最大不失真輸出電壓Uom

由于電容、電感及半導(dǎo)體器件PN結(jié)的電容效應(yīng)，使放大電路在信號(hào)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(duì)不同頻率信號(hào)的適應(yīng)能力。下限頻率上限頻率UBB、Rb：使UBE＞Uon，且有合適的IB。UCC：使UCE≥Uon，同時(shí)作為負(fù)載的能源。Rc：將ΔiC轉(zhuǎn)換成ΔuCE(uo)。動(dòng)態(tài)信號(hào)作用時(shí)：

輸入電壓ui為零時(shí)，晶體管各極的電流、b-e間的電壓、管壓降稱(chēng)為靜態(tài)工作點(diǎn)Q，記作IBQ、ICQ（IEQ）、UBEQ、UCEQ。

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(wèn)題，但Q點(diǎn)幾乎影響著所有的動(dòng)態(tài)參數(shù)！

為什么放大的對(duì)象是動(dòng)態(tài)信號(hào)，卻要晶體管在信號(hào)為零時(shí)有合適的直流電流和極間電壓？波形分析飽和失真截止失真底部失真頂部失真動(dòng)態(tài)信號(hào)馱載在靜態(tài)之上輸出和輸入反相！

要想不失真，就要在信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)保證晶體管始終工作在放大區(qū)！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(dòng)態(tài)信號(hào)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(dòng)態(tài)信號(hào)。對(duì)實(shí)用放大電路的要求：為了避免干擾，常要求輸入信號(hào)、直流電源、輸出信號(hào)均共地、直流電源種類(lèi)盡可能少、負(fù)載上無(wú)直流分量。問(wèn)題：1.兩種電源

2.信號(hào)源與放大電路不“共地”解決問(wèn)題：1.兩種電源2.信號(hào)源與放大電路不“共地”將兩個(gè)電源合二為一共地，且要使信號(hào)馱載在靜態(tài)之上靜態(tài)時(shí)，動(dòng)態(tài)時(shí)，b-e間電壓是uI與Rb1上的電壓之和。靜態(tài)時(shí)，C1、C2上電壓？動(dòng)態(tài)時(shí)，C1、C2為耦合電容?。璘BEQ－＋UCEQuBE＝uI＋UBEQ，信號(hào)馱載在靜態(tài)之上。負(fù)載上只有交流信號(hào)。1.直流通路：①Us=0，保留Rs；②電容開(kāi)路；

③電感相當(dāng)于短路（線(xiàn)圈電阻近似為0）。2.交流通路：①大容量電容相當(dāng)于短路；②直流電源相當(dāng)于短路（內(nèi)阻為0）。

通常，放大電路中直流電源的作用和交流信號(hào)的作用共存，這使得電路的分析復(fù)雜化。為簡(jiǎn)化分析，將它們分開(kāi)作用，引入直流通路和交流通路的概念。直流通路畫(huà)出圖示電路的直流通路和交流通路。將uS短路，即為直流通路。（1）直流通路估算IB根據(jù)電流放大作用：（2）

由直流通路估算UCE、IC由KVL:UCC=IBRB+

UBE由KVL:UCC=ICQRC+

UCEQ所以UCEQ=UCC–

ICQRC

列晶體管輸入、輸出回路方程，將UBEQ作為已知條件，令I(lǐng)CQ＝βIBQ，可估算出靜態(tài)工作點(diǎn)。

由以上可知，當(dāng)電路不同時(shí)，計(jì)算靜態(tài)值的公式也不同。解：由KVL可得：由KVL可得：注意：電路中IB

和IC

的數(shù)量級(jí)不同Re輸入回路負(fù)載線(xiàn)QIBQUBEQQIBQICQUCEQ負(fù)載線(xiàn)

1.Rb對(duì)Q點(diǎn)的影響結(jié)論：（1）Rb變化僅對(duì)IBQ有影響，而對(duì)負(fù)載線(xiàn)無(wú)影響；（2）Rb↑→IBQ↓→Q點(diǎn)沿負(fù)載線(xiàn)下移；（3）Rb↓→IBQ↑→Q點(diǎn)沿負(fù)載線(xiàn)上移；2.RC對(duì)Q點(diǎn)的影響結(jié)論：

（1）Rc的變化,僅改變負(fù)載線(xiàn)的M點(diǎn),即僅改變負(fù)載線(xiàn)的斜率。（2）Rc↓→M點(diǎn)上升→直流負(fù)載線(xiàn)變陡→Q點(diǎn)沿iB=IBQ線(xiàn)右移。（3）Rc↑→M點(diǎn)下降→負(fù)載線(xiàn)變平坦→Q點(diǎn)沿iB=IBQ線(xiàn)左移。

結(jié)論：（1）UCC的變化，對(duì)IBQ和直流負(fù)載線(xiàn)都有影響；（2）UCC↑→IBQ↑,且M點(diǎn)和N點(diǎn)同時(shí)↑→負(fù)載線(xiàn)平行上移→Q點(diǎn)向右上方移動(dòng)。（3）UCC↓→IBQ↓,且M點(diǎn)和N點(diǎn)同時(shí)↓→負(fù)載線(xiàn)平行下移→Q點(diǎn)向左下方移動(dòng)。3.UCC對(duì)Q點(diǎn)的影響

實(shí)際調(diào)試中,主要通過(guò)改變電阻Rb來(lái)改變靜態(tài)工作點(diǎn),而很少通過(guò)改變UCC來(lái)改變工作點(diǎn)。說(shuō)明：ic由ICQ減小到0時(shí)，uCE由UCEQ增加到(UCEQ+ICQR’L)。即交流負(fù)載線(xiàn)過(guò)點(diǎn)(UCEQ+ICQR’L，0)，連接Q點(diǎn)與點(diǎn)(UCEQ+ICQRL，0)的直線(xiàn)即為所求的負(fù)載線(xiàn)。---交流負(fù)載線(xiàn)方程ABQuCE/VttiB/

AIBtiC/mAICiB/

AuBE/VtuBE/VUBEUCEiC/mAuCE/VOOOOOOQicQ1Q2ibuiuo由uo和ui的峰值（或峰峰值）之比可得放大電路的電壓放大倍數(shù)。Q2uoUCEQuCE/VttiC/mAICiC/mAuCE/VOOOQ1uiuotiB/

AiB/

AuBE/VtuBE/VUBEOOOQQuCE/VtiC/mAuCE/VOOUCE

由于受晶體管截止和飽和的限制，放大器的不失真輸出電壓有一個(gè)范圍，其最大值稱(chēng)為放大器輸出動(dòng)態(tài)范圍。由圖可知，因受截止失真限制，其最大不失真輸出電壓的幅度為：而因飽和失真的限制，最大不失真輸出電壓的幅度則為：輸出動(dòng)態(tài)范圍常用峰-峰值UP-P表示：(UCES表示晶體管的臨界飽和壓降，一般取為1V。)所以

1、放大器如圖（a）所示，其三極管的輸出特性及直流負(fù)載線(xiàn)和Q點(diǎn)如圖（b）所示，，該放大器的最大不失真輸出電壓的峰值約為_(kāi)_______。（a）3V；（b）6V；（c）9V；（d）12V。2、由NPN管構(gòu)成的共射極放大電路的集電極輸出電壓如圖示，該電路產(chǎn)生了

失真，為了消除該失真，工作點(diǎn)應(yīng)

。一、晶體管的rbe-β等效電路iBiCbceuBE+-uCE+-二、三極管的h參數(shù)微變等效電路iBiCbceuBE+-uCE+-輸入特性:輸出特性:在工作點(diǎn)處，用全微分形式表示uBE和iC，則有1.h參數(shù)微變等效電路的引入:令：考慮到，注意到常量的微分為零，在小信號(hào)下，用增量代替微分，對(duì)于交流小信號(hào)，進(jìn)一步用交流量代替增量，則有：由前式，并根據(jù)四個(gè)參數(shù)的意義，得出的低頻h參數(shù)電路模型如下圖所示。共發(fā)射極晶體管h參數(shù)電路模型hie的物理意義表示在小信號(hào)作用下，晶體管be之間的動(dòng)態(tài)電阻rbe（1）2.h參數(shù)與晶體管特性曲線(xiàn)的關(guān)系:hre的物理意義表示晶體管輸出回路電壓uCE對(duì)輸入回路的影響，這實(shí)質(zhì)上是基區(qū)調(diào)寬效應(yīng)所致，是由晶體管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的。（2）hfe表示了晶體管的電流放大能力。

（3）hoe的物理意義表示在小信號(hào)作用下晶體管ce之間的動(dòng)態(tài)電導(dǎo)。表示輸出特性曲線(xiàn)上翹的程度，因放大區(qū)曲線(xiàn)幾乎平行于橫軸，所以hoe的值很小，小于10-5。（4）3.h參數(shù)微變等效電路的簡(jiǎn)化:BJT的簡(jiǎn)化H參數(shù)微變等效電路BJT的H參數(shù)微變等效電路三.放大電路主要性能指標(biāo)的分析1.畫(huà)放大電路的微變等效電路步驟：（1）畫(huà)出放大電路的交流通道：（2）用BJT的H參數(shù)微變等效電路代替BJT。2.計(jì)算放大電路的主要性能指標(biāo)（1）求電壓放大倍數(shù)Au（2）求輸入電阻Ri（3）求輸出電阻Ro（1）IBQ，ICQ，UCEQ；（3）最大不失真輸出電壓Uom。

（2）Au、Aus、Ri、Ro；電路如圖所示，已知：電容C1、C2的容抗可忽略。試分析：對(duì)于輸入信號(hào)而言，解：（1）求靜態(tài)工作點(diǎn)Q（2）求Au

，Aus，Ri，Ro；

是電源電壓放大倍數(shù)，按定義有：（3）最大不失真輸出電壓Uom

受截止失真的限制，最大不失真輸出電壓Uom為：受飽和失真的限制，最大不失真輸出電壓Uom為：則此電路的最大不失真輸出電壓Uom為3.6V。

（1）電源電壓的變化（2）電路參數(shù)的變化（3）晶體管的老化（4）環(huán)境溫度的變化1.影響Q點(diǎn)穩(wěn)定的因素（1）溫度變化對(duì)反向飽和電流ICBO的影響（2）溫度變化對(duì)發(fā)射結(jié)電壓UBE的影響2.溫度對(duì)Q點(diǎn)的影響（3）溫度變化對(duì)電流放大系數(shù)β的影響T↑ICBO↑（ICEO↑）T↑UBE↓T↑β↑ICQ↑ICQ↑ICQ↑總之：T↑ICBO↑（ICEO↑）UBE↓β↑ICQ↑1.從元件著手，解決元件的熱穩(wěn)定性問(wèn)題2.從使用環(huán)境著手，使電路的工作環(huán)境溫度維持在特定范圍內(nèi)3.從電路結(jié)構(gòu)著手，改善電路的結(jié)構(gòu)形式，使電路具備自動(dòng)穩(wěn)定Q點(diǎn)的能力采取的措施：（1）針對(duì)ICBO的影響，可設(shè)法使基極電流IB隨溫度的升高而自動(dòng)減?。唬?）針對(duì)UBE的影響，可設(shè)法使發(fā)射結(jié)的外加電壓隨溫度的升高而自動(dòng)減小。1.電路組成I1>>IBQ（硅管）I1=（5~10）IBQ（鍺管）I1=（10~20）IBQUB>>UBE（硅管）UB=（3~5）V（鍺管）UB=（1~3）V設(shè)計(jì)的兩個(gè)依據(jù)：2.工作點(diǎn)穩(wěn)定過(guò)程T↑ICBO↑UBE↓β↑ICQ↑UE↑UBE↓IBQ↓ICQ↓

綜上所述，分壓式偏置工作點(diǎn)穩(wěn)定電路穩(wěn)定Q點(diǎn)的原理是：在固定基極電壓UB的前提下，利用Re上電壓的變化來(lái)檢測(cè)IEQ（ICQ）的變化，通過(guò)UE與UB的比較，自動(dòng)調(diào)節(jié)ICQ的變化趨勢(shì)，使ICQ基本穩(wěn)定。這種自動(dòng)調(diào)節(jié)的過(guò)程稱(chēng)為負(fù)反饋。此時(shí)引入的是直流電流負(fù)反饋。采取的措施：1）針對(duì)ICBO的影響，可設(shè)法使基極電流IB隨溫度的升高而自動(dòng)減小；2）針對(duì)UBE的影響，可設(shè)法使發(fā)射結(jié)的外加電壓隨溫度的升高而自動(dòng)減小。3.分析計(jì)算（1）靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算射極偏置電路如圖所示，已知：晶體管T的試求：(1)放大電路Q(chēng)點(diǎn)的值；(2)Au、Ri、Ro的值。

(3)參數(shù)不變，在Re兩邊加電容C，重新計(jì)算(1)、(2)，比較結(jié)果有啥不同。解：（1）求Q點(diǎn)(2)求Au、Ri、Ro

(3)參數(shù)不變，在Re兩邊加電容C，重新計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)、

Au、Ri、Ro的值，比較結(jié)果有啥不同。2.6.1

共集電極放大電路

2.6.2

共基極放大電路

1電路組成共集電極放大電路又稱(chēng)為射極輸出器rbeRBRL+-+-+-RSRErbeRBRL+-+-+-RSRE3.輸出電阻用加壓求流法求輸出電阻。rorbeRERBRSrbeRERBRS電源置0rbeRBRL+-+-+-RSRE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)基本不變電路如圖所示，已知：晶體管T的試求：(1)放大電路Q(chēng)點(diǎn)的值；(2)Au、Ri、Ro的值。解：（1）求Q點(diǎn)(2)求Au、Ri、Ro1電路組成2靜態(tài)分析3動(dòng)態(tài)分析2.6.3三種放大電路性能的比較放大電路如圖所示，已知β=40，試求：靜態(tài)工作點(diǎn)；畫(huà)出H參數(shù)微變等效電路；求Au、Ri和Ro。解：（1）求靜態(tài)工作點(diǎn)Q（2）畫(huà)出H參數(shù)微變等效電路（3）求Au、Ri、Ro（1）求靜態(tài)工作點(diǎn)Q解：電路如圖所示，已知β=100。試計(jì)算：（1）靜態(tài)工作點(diǎn)Q；（2）Au、Ri、Ro（2）求Au、Ri、Ro在圖示的放大電路中，設(shè)UBE=0.6V，β=40，試求：(1)靜態(tài)工作點(diǎn)；(2)Au、Ri、Ro解：（1）求靜態(tài)工作點(diǎn)（2）求Au、Ri、Ro2.4試分析圖2.77所示電路對(duì)正弦交流信號(hào)有無(wú)放大作用，并簡(jiǎn)述理由；若那個(gè)電路不能對(duì)正弦交流信號(hào)進(jìn)行正常放大作用，試改正其錯(cuò)誤。習(xí)題分析方法：本題的目的是理解組成放大點(diǎn)路的原則。判斷三極管組成的放大電路能否正常放大的步驟可以分為以下幾步：外加直流電源的極性是否正確，即是否發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏；注意電源的極性；把所有的電容開(kāi)路，檢查直流通路是否正常，靜態(tài)值是否滿(mǎn)足要求；把所有的直流電壓源和所有的電容短路，檢查交流通路是否正確。解：（a）無(wú)放大作用，直流通路中C1開(kāi)路，IB=0A。（b）有放大作用，直流偏置正確，電容隔直，故交流放大正確。（c）無(wú)放大作用，RB=0，直流通路（UB=UCC，UC<UCC，UC<UB,集電極正偏）和交流通路都不正確。（d）無(wú)放大作用，RC=0，輸出電壓,所以不能對(duì)交流信號(hào)進(jìn)行正常放大。習(xí)題2.6

電路如圖所示，已知Ucc=15V，RB=360kΩ，晶體管的共射極輸出特性曲線(xiàn)如圖2.79（b）所示，取UBEQ=0.71、試用圖解法分析RC=1kΩ和RC=1.8kΩ時(shí)的靜態(tài)工作點(diǎn)；2、設(shè)在輸入信號(hào)ui作用下，晶體管基極電流的交流分量,

試分析在上述兩種情況下，靜態(tài)工作點(diǎn)是否合適？習(xí)題2.7

在圖（a）所示電路中，由于電路參數(shù)的改變使靜態(tài)工作點(diǎn)產(chǎn)生如圖（b）所示的變化。試問(wèn)：（1）當(dāng)靜態(tài)工作點(diǎn)從Q1移到Q2、從Q2移到Q3、從Q3移到Q4時(shí)，分別是因?yàn)殡娐返哪膫€(gè)參數(shù)變化造成的？這些參數(shù)是如何變化的？（2）當(dāng)電路的靜態(tài)工作點(diǎn)分別為Q1~Q4時(shí)，哪種情況下最易產(chǎn)生飽和失真？哪種情況下最易產(chǎn)生截止失真？哪種情況下最大不失真輸出電壓Uom最大？其值約為多少？（3）當(dāng)電路的靜態(tài)工作點(diǎn)為Q4時(shí)，集電極電源電壓Ucc的值為多少伏？集電極電阻Rc為多少千歐？解：（1）靜態(tài)工作點(diǎn)從Q1移到Q2，UCC不變，Rb不變，RC減小、從Q2移到Q3，UCC不變，RC不變，Rb減小、從Q3移到Q4時(shí)RC不變，Rb不變，UCC變大。（2）當(dāng)電路的靜態(tài)工作點(diǎn)分別為Q1~Q4時(shí)，Q3最易產(chǎn)生飽和失真；Q2最易產(chǎn)生截止失真；Q4最大不失真輸出電壓Uom最大，其值約5.7V.（3）當(dāng)電路的靜態(tài)工作點(diǎn)為Q4時(shí)，集電極電源電壓Ucc的值為12伏，集電極電阻Rc為3千歐。習(xí)題2.9

電路如圖2.82所示，已知Rb1=60kΩ，Rb2=20kΩ,Rc=3kΩ，RL=6kΩ，Re=2kΩ，晶體管的，可取UBE=0.7V，UCC=16V,設(shè)電容C1、C2

、C3對(duì)交流信號(hào)可視為短路。(1)試估算靜態(tài)工作點(diǎn)的值;(2)計(jì)算Au、Ri、Ro;(3)求輸出電壓最大不失真幅度;(3)最大不失真輸出電壓幅值2.10電路如圖2.83所示，已知Rb1=20kΩ，Rb2=15kΩ，Rc=2kΩ，

Re=2kΩ，Rs=1kΩ，，晶體管的，rbe=1.3kΩ。設(shè)電容C1、C2

、C3對(duì)交流信號(hào)可視為短路。試計(jì)算:(1)電壓放大倍數(shù)Au1,Au2;(2)輸入電阻Ri;(3)輸出電阻Ro1、Ro2。

習(xí)題2.12

電路如圖2.85所示，已知Rb=200kΩ，Re=RL=3kΩ，Rs=2kΩ，晶體管的。設(shè)電容C1、C2對(duì)交流信號(hào)可視為短路。試計(jì)算:(1)電壓放大倍數(shù)Au;(2)輸入電阻Ri;(3)輸出電阻Ro。

一、場(chǎng)效應(yīng)管放大電路晶體管通過(guò)較小的輸入電流iB控制較大的輸出電流iC來(lái)達(dá)到放大的目的，場(chǎng)效應(yīng)管則通過(guò)較小的輸入電壓uGS控制較大的輸出電流iD實(shí)現(xiàn)放大作用。晶體管是電流控制元件，場(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制元件。晶體管的輸入電阻比較小，場(chǎng)效應(yīng)管的輸入電阻非常大。在靜態(tài)分析中，晶體管電路從UBE=0.7V（硅管）入手，計(jì)算IB，

IC=βIB，IE≈IC；而場(chǎng)效應(yīng)管電路從IG=0著手，利用uGS與ID的關(guān)系，通過(guò)數(shù)學(xué)方法或者圖解法計(jì)算ID，ID=IS。對(duì)于動(dòng)態(tài)分析，晶體管和場(chǎng)效應(yīng)管放大電路都是依據(jù)交流通道作出微變等效電路，進(jìn)而按照電路理論知識(shí)分析計(jì)算有關(guān)性能指標(biāo)。1、用直流通路求靜態(tài)工作點(diǎn)IBQ、UBEQ(=0.7或0.3

已知）、ICQ、UCEQ→

Ig(=0已知）、UGSQ、IDQ、UDSQ2、用交流通路求性能指標(biāo)Au、r、ro二、偏置電路1、固定偏置電路由于IG=0，所以RG上無(wú)壓降，因此，UGS=-UGG。當(dāng)直流電源UGG確定之后，柵源偏置電壓即為固定值，故稱(chēng)此電路為固定偏置電路。

固定偏置電路的靜態(tài)工作點(diǎn)為：將已知的UP、IDSS代入上兩式，解出UGS、ID;

2、自給偏壓式偏置電路

柵源電壓UGS是由場(chǎng)效應(yīng)管自身的電流提供的，故稱(chēng)自給偏壓。+UDD

RSCSC2C1RDRG+T+_+_uiuoIS

+_UGST為N溝道耗盡型場(chǎng)效應(yīng)管

增強(qiáng)型MOS管因UGS=0時(shí),ID

0，故不能采用自給偏壓式電路。+UDD

RSCSC2C1RDRG+T+_+_uiuoIS

+_UGS靜態(tài)分析--估算法：UGS

=–

RSID將已知的UP、IDSS代入上兩式，解出UGS、ID;由UDS=

UDD–ID(RD+RS)解出UDS列出靜態(tài)時(shí)的關(guān)系式3、分壓式偏置電路

靜態(tài)分析估算法：將已知的UP、IDSS代入上兩式，解出UGS、ID;列出靜態(tài)時(shí)的關(guān)系式流過(guò)

RG3的電流為零由解出UDS

gm：表示場(chǎng)效應(yīng)管的互導(dǎo)，它反映了ugs對(duì)id的控制作用 rd：表示場(chǎng)效應(yīng)管的輸出電阻，它反映了uds對(duì)id的影響。三、

場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的動(dòng)態(tài)性能分析1、場(chǎng)效應(yīng)管的低頻小信號(hào)等效電路場(chǎng)效應(yīng)管的特點(diǎn)是輸入阻抗非常大，輸出漏極電流由柵源電壓控制。2、

場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的動(dòng)態(tài)性能分析

作出其微變等效電路。1）電壓放大倍數(shù)

場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的動(dòng)態(tài)性能分析2)輸入電阻3）輸出電阻例1：共源放大電路1、確定靜態(tài)工作點(diǎn)

2、動(dòng)態(tài)性能分析

畫(huà)出其交流通道，并作出微變等效電路，則有1）電壓放大倍數(shù)

2）輸入電阻3）輸出電阻例2：共漏極放大電路（1）靜態(tài)工作點(diǎn)分析

畫(huà)出其直流通道，則有

（2）動(dòng)態(tài)性能分析

作交流通道及微變等效電路，則有輸入電阻:

輸出電阻:(作出等效電路)而所以則例3：共柵放大電路場(chǎng)效應(yīng)管放大電路分析小結(jié)：從原理上講，場(chǎng)效應(yīng)管可構(gòu)成三種基本放大電路，即共源極放大電路、共漏極放大電路（源極輸出器）、共柵極放大電路，但由于共柵極放大電路沒(méi)有發(fā)揮場(chǎng)效應(yīng)管輸入電阻大的特點(diǎn)，故較少采用；共源極放大電路有類(lèi)同于晶體三極管共射放大電路的特點(diǎn)；共漏極放大電路有類(lèi)同于共集電極放大電路的特點(diǎn)。場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的分析包括靜態(tài)分析和動(dòng)態(tài)分析，可分別由直流通道和微變等效電路分析求出。常見(jiàn)場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的直流偏置方式有兩種：自給偏壓電路、分壓式偏置電路。自給偏壓電路適用于耗盡型場(chǎng)效應(yīng)管；分壓式偏置電路既可用于耗盡型場(chǎng)效應(yīng)管又可用于增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管放大電路。一、復(fù)合管的組成

1、要保證各個(gè)管子的基極電流能夠流通，各個(gè)電極的電流方向不發(fā)生沖突；

2、前一個(gè)管子的集電極和發(fā)射極總是連接在后一個(gè)管子的基極和集電極之間。2.8復(fù)合管及其放大電路二、復(fù)合管及其參數(shù)分析（一）

實(shí)際中復(fù)合管作為一只等效放大元件使用，復(fù)合管的參數(shù)包括等效電流放大倍數(shù)和等效輸入電阻。

1、同類(lèi)型的管子組成的復(fù)合管復(fù)合管及其參數(shù)分析

復(fù)合管及其參數(shù)分析

2、不同類(lèi)型的管子組成的復(fù)合管

復(fù)合管及其參數(shù)分析分析可得復(fù)合管及其參數(shù)分析

---同類(lèi)型的管子組成的復(fù)合管復(fù)合管及其放大電路

小結(jié)：

1、復(fù)合管的電流放大倍數(shù)近似等于組成復(fù)合管的兩只管子電流放大倍數(shù)的乘積。例如β1=50，β2=60，則復(fù)合管的電流放大倍數(shù)β=β1β2=3000，可見(jiàn)復(fù)合管具有相當(dāng)強(qiáng)的電流放大能力。

2、同類(lèi)型的管子組成的復(fù)合管，輸入電阻增大；

3、不同類(lèi)型的管子組成的復(fù)合管，其ube和rbe與第一只管子的參數(shù)相同。復(fù)合管及其參數(shù)分析場(chǎng)效應(yīng)管與晶體管也可以組成復(fù)合管

但由于場(chǎng)效應(yīng)管輸入電流為0，因此，在場(chǎng)效應(yīng)管與晶體管復(fù)合時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管只能作為第一只管子放在前面，且復(fù)合管的類(lèi)型與場(chǎng)效應(yīng)管的類(lèi)型相同。

復(fù)合管及其參數(shù)分析----場(chǎng)效應(yīng)管與晶體管組成復(fù)合管場(chǎng)效應(yīng)管與晶體管組成復(fù)合管既保持了場(chǎng)效應(yīng)管輸入電阻大的特點(diǎn)，又體現(xiàn)了晶體管放大能力強(qiáng)的特點(diǎn)。復(fù)合管及其參數(shù)分析----場(chǎng)效應(yīng)管與晶體管組成復(fù)合管習(xí)題2.20

用復(fù)合管組成規(guī)則判別圖2.91中哪些接法可以組成復(fù)合管？哪些不行？說(shuō)明理由。如果可以組成復(fù)合管，畫(huà)出等效復(fù)合管的符號(hào)，并標(biāo)明管腳。解：復(fù)合管的組成原則必須滿(mǎn)足：1、要保證各個(gè)管子的基極電流能夠流通，各個(gè)電極的電流方向不發(fā)生沖突；2、前一個(gè)管子的集電極和發(fā)射極總是連接在后一個(gè)管子的基極和集電極之間；3、場(chǎng)效應(yīng)管和晶體管