模擬電子技術基礎 課件 （張菁）第1、2章 常用半導體器件、基本放大電路

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

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

雜質半導體注意幾點：（1）無論是P型半導體還是N型半導體，對外均顯電中性；（2）雜質半導體中，多子的濃度由摻雜決定。若在N型半導體中再摻入適量的三價元素，可使其轉型為P型半導體；反之亦然。1、

PN結的形成二、PN結PN結的形成形成過程：濃度不同→多子擴散→產(chǎn)生內電場→少子漂移→動態(tài)平衡。對稱結和不對稱結（P+N，PN+）。2、PN結的單向導電性PN結外加正向電壓的情況擴散運動>漂移運動IF總結：PN

結正偏→外電場與內電場方向相反→擴散>漂移→PN

結變窄→有利于擴散進行→產(chǎn)生較大的擴散電流I正→PN

結正向導通→外部電源不斷提供電荷。PN結外加反向電壓的情況

漂移運動>擴散運動IR總結：PN

結反偏→外電場與內電場方向相同→漂移>擴散→PN

結變厚→有利于漂移進行→產(chǎn)生較小的漂移電流I反→PN

結反向截止?？偨Y：

簡單地說，PN結單向導電性就是PN結的正向電阻很小，反向電阻很大。

綜上所述，PN結外加正向電壓時，外電場削弱內電場，多子擴散占主導地位，正向電流較大，并隨外加電壓的變化有顯著變化；PN結外加反向電壓時，外電場加強內電場，少子漂移占主導地位，反向電流極小，且不隨外加電壓變化。因此，PN結具有單向導電性。3、PN結的伏安特性PN結的電壓與電流具有非線性關系，可以用下面公式來表達：其中：

IS為反向飽和電流；UT=KT/q稱為溫度的電壓當量或熱電壓，在T=300K時，UT=26mV。

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

當加到PN結兩端的反向電壓增大到一定數(shù)值（UBR）以后，反向電流會急劇增加。這種現(xiàn)象稱為PN結的反向擊穿特性（電擊穿）。電擊穿分雪崩擊穿和齊納擊穿兩種類型，電擊穿過程是可逆的。熱擊穿，熱擊穿過程是不可逆的。擊穿破壞了PN結的單向導電性，當擊穿電流過大時，會因發(fā)熱而燒壞PN結。注意，只要限制擊穿時流過PN結的電流，則擊穿并不損壞PN結。PN結的伏安特性4、溫度對PN結特性的影響PN結的特性對溫度的變化特別敏感；當溫度升高時，正向曲線向左移，反向曲線向下移；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結的電容效應勢壘電容 當PN結外加電壓變化時，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)象類似于電容器的充、放電過程。其空間電荷量的變化所等效的電容，稱為勢壘電容，用Cb表示。擴散電容

在擴散區(qū)，電荷的積累和釋放過程類似于電容器的充、放電過程，這種因多子擴散所引起的電容效應所對應的等效電容稱之為擴散電容，用Cd表示。PN結的結總電容Cj為Cb與Cd之和，即：

Cj=Cb+Cd

PN結正偏時，結電容以Cd為主，即Cj≈Cd，其值通常為幾十~幾百pF；PN結反偏時，結電容以Cb為主，即Cj≈Cb，其值通常為幾~幾十pF。

PN結的電容效應1.2半導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結封裝，引出兩個電極，就構成了二極管。小功率二極管大功率二極管穩(wěn)壓二極管發(fā)光二極管----半導體二極管一、普通二極管利用PN結的單向導電性制成的普通二極管簡稱二極管，廣泛應用于整流、檢波、限幅及開關電路中。1、結構（1）點接觸型：結面積小，不能通過較大的電流。

但是結電容小，可在較高的頻率下工作。金屬觸絲陽極引線N型鍺片陰極引線外殼(

a

)點接觸型（2）面接觸型：結面積較大，可以通過較大電流。

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

b

)面接觸型（3）平面型：結面積可小、可大，小的工作頻率高，結面積大允許通過的電流大。陰極引線陽極引線二氧化硅保護層P型硅N型硅(

c

)平面型

符號陰極陽極(

d

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

開啟電壓Uon：使二極管開始導通的臨界電壓。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。

溫度對二極管性能的影響及二極管的反相擊穿特性，均與PN結相同。三、二極管的主要參數(shù)最大整流電流IF

IF是指二極管長期運行時，允許通過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，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)生擊穿時的反向電流。最高工作頻率fM fM是與結電容有關的參數(shù)，當工作頻率超過此值時，二極管將不能很好地表現(xiàn)單向導電性。

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與流過它的電流ID之比，即正向時，RD隨著工作電流增大而減??；反向時，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

當二極管外加正向直流偏置電壓UD時，將產(chǎn)生電流ID，UD、ID在二極管的特性曲線上確定了一點Q(UD,ID)。定義在Q點附近的小范圍內，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

在大信號工作時，二極管的非線性主要表現(xiàn)為單向導電性。二極管反向偏置時可近似認為電流為零，正向偏置時，可近似認為正向壓降為零。

二極管的等效模型2、恒壓降型等效電路

從實際二極管的伏安特性可見，反向截至時電流為零；當其正偏導通時，盡管通過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，用一個恒壓源與理想二極管的串聯(lián)電路來等效代替。二極管的等效模型3、折線型等效電路

二極管正向導通后，管壓降隨著電流的增大而線性增大，因此可以用恒壓降型再串聯(lián)一個電阻來等效代替，如右圖所示，其中4、交流等效電路

在二極管電路分析中，當關心伏安特性上一個確定點Q附近，二極管的動態(tài)工作情況時，可用其交流電阻rd來模擬二極管的動態(tài)工作情況。

二極管的應用二極管的應用：

整流---利用二極管的單相導電性；

限幅---利用二極管正向導通后端電壓基本不變；

溫度補償元件---利用二極管的溫度效應；

溫度傳感器---用于溫度測量等。定性分析：判斷二極管的工作狀態(tài)導通截止否則，正向管壓降硅≈0.7V鍺≈0.3V分析方法：將二極管斷開，分析二極管兩端電位的高低或所加電壓UD的正負。若V陽>V陰或UD為正(正向偏置)，二極管導通若V陽<V陰或UD為負(反向偏置)，二極管截止若二極管是理想的，正向導通時正向管壓降為零，反向截止時二極管相當于斷開。

二極管電路分析

1、整流電路■

單相半波整流u2的正半周，D導通，A→D→RL→B，uO=u2

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

波形。u2的正半周

A→D1→RL→D3→B，uO=u2u2的負半周

B→D2→RL→D4→A，uO=-u2■

單相全波整流ui>8V，二極管導通，可看作短路uo=8V

ui<8V，二極管截止，可看作開路uo=ui■已知：二極管是理想的，試畫出uo

波形。8Vui18V參考點二極管陰極電位為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，試分析畫出電路輸出電壓的波形，設二極管的Uon為0.7V。解：用恒壓降等效電路代替實際二極管，等效電路如圖(b)所示。 當us<-2.7V時，D2反偏截至，D1正偏導通，輸出電壓被鉗制在-2.7V； 當-2.7V<us<2.7V時，D1、D2均反偏截至，此時R中無電流，輸出電壓uo=us； 當2.7V<us時，D1反偏截至，D2正偏導通，輸出電壓被鉗制在2.7V； 畫出的波形如圖(c)所示。電路如圖，求：UAB

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

取B點作參考點，斷開二極管，分析二極管陽極和陰極的電位。在這里，二極管起鉗位作用。D6V12V3k

BAUAB+–3、鉗位作用兩個二極管的陰極接在一起取B點作參考點，斷開二極管，分析二極管陽極和陰極的電位。V1陽=－6V，V2陽=0V，V1陰=V2陰=－12VUD1=6V，UD2=12V

∵

UD2>UD1

∴D2優(yōu)先導通，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結反向擊穿后，在一定的電流范圍內，電流有較大變化時，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符號陰極陽極特性曲線等效電路+-

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，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)壓管正常工作時允許通過的最大電流。額定功率Pz Pz是指Uz和Izmax的乘積，是由管子結溫限制所給出的極限參數(shù)。動態(tài)電阻rz

rz是穩(wěn)壓管工作在穩(wěn)壓區(qū)時，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)壓管應用舉例穩(wěn)壓管主要應用于直流穩(wěn)壓電源中。穩(wěn)壓舉例：

當RL不變，Ui變化時：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，電路的工作情況。 解當RL=200Ω時，

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

當RL=600Ω時， 可見穩(wěn)壓管工作在反擊穿區(qū)，使輸出電壓穩(wěn)定。此時Uo=Uz=6V例2電路如圖左，設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Ui下，輸出Uo的值為（）。（1）5V（2）7V（3）12V（4）0V例3

電路如圖右，設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Ui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換為光能的器件。發(fā)光二極管正偏導通時，其開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備中。四、光電二極管光電二極管是一種將光能轉換為電能的半導體器件。光電二極管中的PN結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，這些被激發(fā)的載流子通過外電路形成反向電流，稱為光電流。光電二極管主要應用于測量及控制電路中。1.8二極管電路如圖所示。試判斷圖中各二極管是導通還是截止，并求出A、O兩端間的電壓UAO，(設二極管的正向電壓降和反向電流均可忽略)。習題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。正向導通電壓0.7V。試問：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）在連接過程中，主要應注意那些問題？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電，因此又稱為雙極性晶體管（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、

基本結構和符號晶體管的結構(a)平面型；(b)合金型BEP型硅N型硅二氧化硅保護膜銦球N型鍺N型硅CBECPP銦球(a)(b)基本結構晶體管的結構(a)平面型；(b)合金型BEP型硅N型硅二氧化硅保護膜銦球N型鍺N型硅CBECPP銦球(a)(b)

結構示意圖和表示符號(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)集電結發(fā)射結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P集電結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)射結集電結BECNNP基極發(fā)射極集電極

結構特點：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合而提高載流子的傳輸效率。（3）集電結的面積大于發(fā)射結的面積,目的在于提高接受效率。晶體管BJT的結構特點：注意：由于BJT這些特點，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)中邊擴散邊復合●集電區(qū)收集電子

1、發(fā)射結正向偏置，集電結反向偏置1）載流子的傳輸過程2）電流分配關系

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：1、晶體管的結構特點保證了在發(fā)射極正偏、集電極反偏時的電流放大作用。2、晶體管是一種電流控制器件，即通過基極電流或發(fā)射極電流去控制集電極電流。所謂放大作用，實質上是一種控制作用。

晶體管工作狀態(tài)分析2、發(fā)射結反向偏置、集電結反向偏置

由于發(fā)射結反向偏置，流過發(fā)射結的電流僅為少子所形成的漂移電流，其值近似為零。3、發(fā)射結正向偏置、集電結正向偏置集電結對基區(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晶體管的共發(fā)射極特性曲線 如右圖所示，以e點作為公共端時，可以形成兩個回路：輸入回路、輸出回路。為什么UCE增大曲線右移？

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

=0時，發(fā)射結與集電結并聯(lián)，等同于兩個二極管并聯(lián)。當0<uce<1V時，隨著uce的增加，輸入特性曲線右移。當uce

≥1V時，隨著uce的增加，輸入特性曲線右移不明顯。2.輸出特性對應于一個IB就有一條iC隨uCE變化的曲線。

為什么uCE較小時iC隨uCE變化很大？為什么進入放大狀態(tài)曲線幾乎是橫軸的平行線？飽和區(qū)放大區(qū)截止區(qū)飽和區(qū)放大區(qū)截止區(qū)

在飽和區(qū)，IB

IC，發(fā)射結處于正向偏置，集電結也處于正偏。

深度飽和時，硅管UCES0.3V

鍺管UCES0.1V。

IC

UCC/RC

。IB=0的曲線以下的區(qū)域稱為截止區(qū)。

IB=0時,IC=ICEO(很小)。(ICEO<0.001mA)

在放大區(qū)IC=

IB

，也稱為線性區(qū)，具有恒流特性。晶體管的三個工作區(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)當晶體管接成共發(fā)射極電路時，注意：和

的含義不同，但在特性曲線近于平行等距并且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是非線性的，只有在特性曲線的近于水平部分，IC隨IB成正比變化，

值才可認為是基本恒定的。例題：

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

=。IB=020A40A60A80A100A36IC/mA1234UCE/V9120Q1Q2在Q1點，有由Q1和Q2點，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)載流子的漂移運動所形成的電流，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時所對應的集電極電流。3）極間反向擊穿電壓U(BR)CBO是指發(fā)射極開路時，集—基極之間的反向擊穿電壓。U(BR)CEO是指基極開路時，集—射極之間的反向擊穿電壓。U(BR)EBO是指集電極開路時，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、溫度對晶體管特性的影響作業(yè)：1.18

在放大電路中，測得三個晶體管的三個電極1、2、3對參考點的電壓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

用電壓表測量某電路中幾個晶體管的極間電壓，得到下列幾組值，試依據(jù)這些數(shù)據(jù)說明各個管子是NPN型還是PNP型，是硅管還是鍺管，并說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；練習題：晶體管的直流偏置電路如圖所示，已知UBE（on）

=0.6V，β=50，

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

。場效應管（FET，F(xiàn)ieldEffectTransistor）

場效應管是利用輸入回路的電場效應來控制輸出回路電流的一種半導體器件。 由于它僅靠半導體中的多數(shù)載流子導電，又稱為單極性晶體管。分為兩種類型：

結型場效應管（JFET，JunctionFieldEffectTransistor）

絕緣柵型場效應管（IGFET，InsulatedGateFieldEffectTransistor），又因為其柵極為金屬鋁，稱為MOS（Metal-Oxide-Semiconductor）。1.4場效應管一、結型場效應管的結構和符號符號中箭頭方向表明柵結正偏時的電流方向。1)柵-源電壓對導電溝道寬度的控制作用溝道最寬溝道變窄溝道消失稱為夾斷

uGS可以控制導電溝道的寬度。為什么g-s必須加負電壓？UP1、JFET工作原理UP稱為夾斷電壓ID=IDSS電流最大2)漏-源電壓對漏極電流的影響uGS＞UP且不變，VDD增大，iD增大。預夾斷uGD＝UPVDD的增大，幾乎全部用來克服溝道的電阻，iD幾乎不變，進入恒流區(qū)，iD幾乎僅僅決定于uGS。uGD>UPuGD<UPuGD=UGS-UDS場效應管工作在恒流區(qū)的條件是什么？可見在正常工作時，柵結反偏，不對稱PN結的耗盡區(qū)主要向溝道中擴展；當uDS較小時，溝道相當于壓控電阻，iD與uGS成線性關系；當uDS較大時溝道出現(xiàn)預夾斷，iD受uGS控制而與uDS幾乎無關，器件特性相當于一個壓控電流源。JFET的工作原理表現(xiàn)在uGS對iD的控制作用和uDS對iD的影響兩個方面，而uGS對iD的控制作用起主導作用。總結：JFET工作原理2、JFET的特性曲線1）輸出特性曲線（1）可變電阻區(qū)

預夾斷軌跡左邊的區(qū)域稱為可變電阻區(qū)。（2）恒流區(qū)

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

當uGS≤UP時，溝道出現(xiàn)夾斷，此時iD=0。g-s電壓控制d-s的等效電阻輸出特性預夾斷軌跡，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

不同型號的管子UP

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

絕緣柵型場效應管(MOS管）■

MOS管比結型場效應管具有更高的輸入電阻，且功耗低、集成度高、制造工藝簡單，應用廣泛。（1）按工作狀態(tài)可分為：增強型和耗盡型兩類■分類：

（2）按導電溝道可分為：N溝道和P溝道

以N溝道增強型MOS場效應管為例。它以低摻雜的P型硅材料作襯底，在它上面制造兩個高摻雜的N型區(qū)，分別引出兩個電阻性接觸電極，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N區(qū)之間的絕緣層上蒸發(fā)鋁并引線作為柵極。1、MOS型場效應管結構與符號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2.增強型MOS管的工作原理

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

uDS對iD的影響

用場效應管組成放大電路時應使之工作在恒流區(qū)。N溝道增強型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克服夾斷區(qū)的電阻uGS＞UT，且uGD＜UT,3、MOS型場效應管的特性曲線分為四個區(qū)域，MOS作為放大元件使用時，工作在恒流區(qū)，此時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 當uGS<ＵT時，iD等于零； 當uGS>ＵT時，iD隨著uGS的增加而增大。 iD隨著uGS的近似關系式 其中，ID0當uGS=2ＵT時的iD。2）轉移特性曲線N溝道耗盡型MOS管

耗盡型MOS管在

uGS＞0、uGS＜0、uGS＝0時均可導通，且與結型場效應管不同，由于SiO2絕緣層的存在，在uGS＞0時仍保持g-s間電阻非常大的特點。小到一定值才夾斷uGS=0時就存在導電溝道預埋了N型導電溝道SiO2絕緣層中摻有正離子N溝道MOS管的特性1)增強型MOS管2)耗盡型MOS管開啟電壓夾斷電壓N型襯底P+P+GSD符號：結構P溝道增強型MOS管SiO2絕緣層加電壓才形成P型導電溝道

增強型場效應管只有當UGS

UT時才形成導電溝道。P溝道增強型管子只要調換電源的極性，電流的方向也相反。P溝道耗盡型MOS管符號：GSD予埋了P型導電溝道SiO2絕緣層中摻有負離子耗盡型GSDGSD增強型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電溝道在制造時就具有原始導電溝道注意：符號中箭頭表示導電溝道的類型，其方向都是P區(qū)指向N區(qū)?？偨Y：場效應管的分類

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

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

輸出電阻說明了uDS對iD的影響，是輸出特性曲線某點上切線斜率的倒數(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：場效應管的特點

(1)場效應管是一種電壓控制器件,即通過UGS來控制ID。

(2)場效應管輸入端幾乎沒有電流,所以其直流輸入電阻和交流輸入電阻都非常高。(3)由于場效應管是利用多數(shù)載流子導電的,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)工作點等特性。

(4)由于場效應管的結構對稱,有時漏極和源極可以互換使用,而各項指標基本上不受影響,因此應用時比較方便、靈活。(5)場效應管的制造工藝簡單,有利于大規(guī)模集成。

(6)由于MOS場效應管的輸入電阻可高達1015Ω,因此,由外界靜電感應所產(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)生很高的電場強度,以致引起絕緣層擊穿而損壞管子。(7)場效應管的跨導較小,當組成放大電路時,在相同的負載電阻下,電壓放大倍數(shù)比雙極型三極管低。場效應管與晶體管的比較

電流控制電壓控制

控制方式電子和空穴兩種載流子同時參與導電載流子電子或空穴中一種載流子參與導電類型

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效應管熱穩(wěn)定性

差

好制造工藝

較復雜簡單，成本低對應電極

B—E—C

G—S—D我國半導體器件的命名規(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）器件類型序號規(guī)格號例：2CW18;3AG1BN型Si材料作業(yè):1.25

已知一個N溝道增強型MOSFET的輸出特性曲線如圖所示，試分別畫出當uDS=5V和uDS=15V時的轉移特性曲線。比較所得轉移特性曲線你會得出什么結論？2.1基本共射放大電路及放大電路的主要性能指標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放大電路的工作點穩(wěn)定問題2.5

共集電極放大電路與共基集放大電路2.6

場效應管放大電路2.7多級放大電路第2章基本放大電路1.放大的概念放大的對象：變化量放大的本質：能量的控制和轉化放大的特征：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)是最常被研究和測試的參數(shù)信號源信號源內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。

將輸出等效成有內阻的電壓源，內阻就是輸出電阻。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、電感及半導體器件PN結的電容效應，使放大電路在信號頻率較低和較高時電壓放大倍數(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，同時作為負載的能源。Rc：將ΔiC轉換成ΔuCE(uo)。動態(tài)信號作用時：

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

輸出電壓必然失真！

設置合適的靜態(tài)工作點，首先要解決失真問題，但Q點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態(tài)信號馱載在靜態(tài)之上輸出和輸入反相！

要想不失真，就要在信號的整個周期內保證晶體管始終工作在放大區(qū)！靜態(tài)工作點合適：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，在負載上能夠獲得放大了的動態(tài)信號。對實用放大電路的要求：為了避免干擾，常要求輸入信號、直流電源、輸出信號均共地、直流電源種類盡可能少、負載上無直流分量。問題：1.兩種電源

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

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

通常，放大電路中直流電源的作用和交流信號的作用共存，這使得電路的分析復雜化。為簡化分析，將它們分開作用，引入直流通路和交流通路的概念。直流通路畫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ICQ＝βIBQ，可估算出靜態(tài)工作點。

由以上可知，當電路不同時，計算靜態(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)量級不同Re輸入回路負載線QIBQUBEQQIBQICQUCEQ負載線

1.Rb對Q點的影響結論：（1）Rb變化僅對IBQ有影響，而對負載線無影響；（2）Rb↑→IBQ↓→Q點沿負載線下移；（3）Rb↓→IBQ↑→Q點沿負載線上移；2.RC對Q點的影響結論：

（1）Rc的變化,僅改變負載線的M點,即僅改變負載線的斜率。（2）Rc↓→M點上升→直流負載線變陡→Q點沿iB=IBQ線右移。（3）Rc↑→M點下降→負載線變平坦→Q點沿iB=IBQ線左移。

結論：（1）UCC的變化，對IBQ和直流負載線都有影響；（2）UCC↑→IBQ↑,且M點和N點同時↑→負載線平行上移→Q點向右上方移動。（3）UCC↓→IBQ↓,且M點和N點同時↓→負載線平行下移→Q點向左下方移動。3.UCC對Q點的影響

實際調試中,主要通過改變電阻Rb來改變靜態(tài)工作點,而很少通過改變UCC來改變工作點。說明：ic由ICQ減小到0時，uCE由UCEQ增加到(UCEQ+ICQR’L)。即交流負載線過點(UCEQ+ICQR’L，0)，連接Q點與點(UCEQ+ICQRL，0)的直線即為所求的負載線。---交流負載線方程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范圍，其最大值稱為放大器輸出動態(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載線和Q點如圖（b）所示，，該放大器的最大不失真輸出電壓的峰值約為________。（a）3V；（b）6V；（c）9V；（d）12V。2、由NPN管構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，工作點應

。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，在小信號下，用增量代替微分，對于交流小信號，進一步用交流量代替增量，則有：由前式，并根據(jù)四個參數(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作用下，晶體管be之間的動態(tài)電阻rbe（1）2.h參數(shù)與晶體管特性曲線的關系:hre的物理意義表示晶體管輸出回路電壓uCE對輸入回路的影響，這實質上是基區(qū)調寬效應所致，是由晶體管的內部結構決定的。（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作用下晶體管ce之間的動態(tài)電導。表示輸出特性曲線上翹的程度，因放大區(qū)曲線幾乎平行于橫軸，所以hoe的值很小，小于10-5。（4）3.h參數(shù)微變等效電路的簡化:BJT的簡化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的分析1.畫放大電路的微變等效電路步驟：（1）畫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.計算放大電路的主要性能指標（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：對于輸入信號而言，解：（1）求靜態(tài)工作點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點穩(wěn)定的因素（1）溫度變化對反向飽和電流ICBO的影響（2）溫度變化對發(fā)射結電壓UBE的影響2.溫度對Q點的影響（3）溫度變化對電流放大系數(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3.從電路結構著手，改善電路的結構形式，使電路具備自動穩(wěn)定Q點的能力采取的措施：（1）針對ICBO的影響，可設法使基極電流IB隨溫度的升高而自動減小；（2）針對UBE的影響，可設法使發(fā)射結的外加電壓隨溫度的升高而自動減小。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設計的兩個依據(jù)：2.工作點穩(wěn)定過程T↑ICBO↑UBE↓β↑ICQ↑UE↑UBE↓IBQ↓ICQ↓

綜上所述，分壓式偏置工作點穩(wěn)定電路穩(wěn)定Q點的原理是：在固定基極電壓UB的前提下，利用Re上電壓的變化來檢測IEQ（ICQ）的變化，通過UE與UB的比較，自動調節(jié)ICQ的變化趨勢，使ICQ基本穩(wěn)定。這種自動調節(jié)的過程稱為負反饋。此時引入的是直流電流負反饋。采取的措施：1）針對ICBO的影響，可設法使基極電流IB隨溫度的升高而自動減?。?）針對UBE的影響，可設法使發(fā)射結的外加電壓隨溫度的升高而自動減小。3.分析計算（1）靜態(tài)工作點的計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點的值；(2)Au、Ri、Ro的值。

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

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

Au、Ri、Ro的值，比較結果有啥不同。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所謂帶負載能力強，是指當負載變化時，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點的值；(2)Au、Ri、Ro的值。解：（1）求Q點(2)求Au、Ri、Ro1電路組成2靜態(tài)分析3動態(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；畫出H參數(shù)微變等效電路；求Au、Ri和Ro。解：（1）求靜態(tài)工作點Q（2）畫出H參數(shù)微變等效電路（3）求Au、Ri、Ro（1）求靜態(tài)工作點Q解：電路如圖所示，已知β=100。試計算：（1）靜態(tài)工作點Q；（2）Au、Ri、Ro（2）求Au、Ri、Ro在圖示的放大電路中，設UBE=0.6V，β=40，試求：(1)靜態(tài)工作點；(2)Au、Ri、Ro解：（1）求靜態(tài)工作點（2）求Au、Ri、Ro2.4試分析圖2.77所示電路對正弦交流信號有無放大作用，并簡述理由；若那個電路不能對正弦交流信號進行正常放大作用，試改正其錯誤。習題分析方法：本題的目的是理解組成放大點路的原則。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)射結正偏，集電結反偏；注意電源的極性；把所有的電容開路，檢查直流通路是否正常，靜態(tài)值是否滿足要求；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）無放大作用，直流通路中C1開路，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）無放大作用，RC=0，輸出電壓,所以不能對交流信號進行正常放大。習題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時的靜態(tài)工作點；2、設在輸入信號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)工作點是否合適？習題2.7

在圖（a）所示電路中，由于電路參數(shù)的改變使靜態(tài)工作點產(chǎn)生如圖（b）所示的變化。試問：（1）當靜態(tài)工作點從Q1移到Q2、從Q2移到Q3、從Q3移到Q4時，分別是因為電路的哪個參數(shù)變化造成的？這些參數(shù)是如何變化的？（2）當電路的靜態(tài)工作點分別為Q1~Q4時，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）當電路的靜態(tài)工作點為Q4時，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RC不變，Rb不變，UCC變大。（2）當電路的靜態(tài)工作點分別為Q1~Q4時，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）當電路的靜態(tài)工作點為Q4時，集電極電源電壓Ucc的值為12伏，集電極電阻Rc為3千歐。習題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,設電容C1、C2

、C3對交流信號可視為短路。(1)試估算靜態(tài)工作點的值;(2)計算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。設電容C1、C2

、C3對交流信號可視為短路。試計算:(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。設電容C1、C2對交流信號可視為短路。試計算:(1)電壓放大倍數(shù)Au;(2)輸入電阻Ri;(3)輸出電阻Ro。

一、場效應管放大電路晶體管通過較小的輸入電流iB控制較大的輸出電流iC來達到放大的目的，場效應管則通過較小的輸入電壓uGS控制較大的輸出電流iD實現(xiàn)放大作用。晶體管是電流控制元件，場效應管是電壓控制元件。晶體管的輸入電阻比較小，場效應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，計算IB，

IC=βIB，IE≈IC；而場效應管電路從IG=0著手，利用uGS與ID的關系，通過數(shù)學方法或者圖解法計算ID，ID=IS。對于動態(tài)分析，晶體管和場效應管放大電路都是依據(jù)交流通道作出微變等效電路，進而按照電路理論知識分析計算有關性能指標。1、用直流通路求靜態(tài)工作點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Au、r、ro二、偏置電路1、固定偏置電路由于IG=0，所以RG上無壓降，因此，UGS=-UGG。當直流電源UGG確定之后，柵源偏置電壓即為固定值，故稱此電路為固定偏置電路。

固定偏置電路的靜態(tài)工作點為：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是由場效應管自身的電流提供的，故稱自給偏壓。+UDD

RSCSC2C1RDRG+T+_+_uiuoIS

+_UGST為N溝道耗盡型場效應管

增強型MOS管因UGS=0時,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)時的關系式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)時的關系式流過

RG3的電流為零由解出UDS

gm：表示場效應管的互導，它反映了ugs對id的控制作用 rd：表示場效應管的輸出電阻，它反映了uds對id的影響。三、

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

場效應管放大電路的動態(tài)性能分析

作出其微變等效電路。1）電壓放大倍數(shù)

場效應管放大電路的動態(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

2、動態(tài)性能分析

畫出其交流通道，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)工作點分析

畫出其直流通道，則有

（2）動態(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：共柵放大電路場效應管放大電路分析小結：從原理上講，場效應管可構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有發(fā)揮場效應管輸入電阻大的特點，故較少采用；共源極放大電路有類同于晶體三極管共射放大電路的特點；共漏極放大電路有類同于共集電極放大電路的特點。場效應管放大電路的分析包括靜態(tài)分析和動態(tài)分析，可分別由直流通道和微變等效電路分析求出。常見場效應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效應管；分壓式偏置電路既可用于耗盡型場效應管又可用于增強型場效應管放大電路。一、復合管的組成

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

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

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

1、同類型的管子組成的復合管復合管及其參數(shù)分析

復合管及其參數(shù)分析

2、不同類型的管子組成的復合管

復合管及其參數(shù)分析分析可得復合管及其參數(shù)分析

---同類型的管子組成的復合管復合管及其放大電路

小結：

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

2、同類型的管子組成的復合管，輸入電阻增大；

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

但由于場效應管輸入電流為0，因此，在場效應管與晶體管復合時，場效應管只能作為第一只管子放在前面，且復合管的類型與場效應管的類型相同。

復合管及其參數(shù)分析----場效應管與晶體管組成復合管場效應管與晶體管組成復合管既保持了場效應管輸入電阻大的特點，又體現(xiàn)了晶體管放大能力強的特點。復合管及其參數(shù)分析----場效應管與晶體管組成復合管習題2.20

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