模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)完整版

1、 負(fù)反饋放大器負(fù)反饋放大器 5集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路 8 基本放大電路基本放大電路 (三極管、場(chǎng)效應(yīng)管三極管、場(chǎng)效應(yīng)管 ）22半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件 5集成運(yùn)算放大器應(yīng)用集成運(yùn)算放大器應(yīng)用 2復(fù)習(xí)復(fù)習(xí) 3內(nèi)容安排特別提醒特別提醒本課程5學(xué)分 成績(jī) 考試80分 平時(shí)20分1、本周四確定座位表本周四確定座位表, ,以后每位同學(xué)按自以后每位同學(xué)按自己的座位入坐己的座位入坐, ,若座位無(wú)人按缺席處理若座位無(wú)人按缺席處理, ,缺缺席一次平時(shí)成績(jī)扣一分，缺席過(guò)多按校規(guī)席一次平時(shí)成績(jī)扣一分，缺席過(guò)多按校規(guī)處理。如有重課請(qǐng)盡早到學(xué)院辦理重課單。處理。如有重課請(qǐng)盡早到學(xué)院辦理重課單。2 2、每周一交作業(yè)

2、本，缺交或所做的作業(yè)量、每周一交作業(yè)本，缺交或所做的作業(yè)量小于應(yīng)做作業(yè)量的小于應(yīng)做作業(yè)量的50%50%的、有明顯作業(yè)抄襲的、有明顯作業(yè)抄襲的則平時(shí)成績(jī)每次扣一分。的則平時(shí)成績(jī)每次扣一分。3、每周四課后答疑。緒論一一 主要內(nèi)容主要內(nèi)容1 電子器件電子器件 二極管二極管 器件的特性、器件的特性、 管子管子 晶體管晶體管 參數(shù)、等效電路參數(shù)、等效電路 場(chǎng)效應(yīng)管場(chǎng)效應(yīng)管 （熟悉）（熟悉） 差分對(duì)管差分對(duì)管 組件組件 集成電路集成電路緒論 2 、 電子電路電子電路 晶體管放大器晶體管放大器 電路組成，電路組成， 放大電路放大電路 場(chǎng)效應(yīng)管放大器場(chǎng)效應(yīng)管放大器 工作原理，工作原理， 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算

3、放大器 性能特性，性能特性， 功率放大器功率放大器 基本分析方法基本分析方法 負(fù)反饋在放大電路中的應(yīng)用負(fù)反饋在放大電路中的應(yīng)用 工程計(jì)算方法工程計(jì)算方法 放大器的頻率響應(yīng)放大器的頻率響應(yīng) 緒論二二 電子電路的應(yīng)用電子電路的應(yīng)用 自動(dòng)控制自動(dòng)控制 計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī) 通信通信 文化娛樂(lè)文化娛樂(lè) 醫(yī)療儀器醫(yī)療儀器 家用電器家用電器三三 要求要求 了解器件的內(nèi)部工作原理了解器件的內(nèi)部工作原理 掌握器件的應(yīng)用特性（外特性）掌握器件的應(yīng)用特性（外特性） 掌握各單元電路的工作原理及分析方法掌握各單元電路的工作原理及分析方法 掌握實(shí)際技能及各種測(cè)試方法掌握實(shí)際技能及各種測(cè)試方法四四 學(xué)習(xí)方法學(xué)習(xí)方法 1 1 合理

4、近似合理近似 例：例：I=20 /I=20 /（1+0.91+0.9） =10.5 mA=10.5 mA 若把若把 1K / 10K =1K 1K / 10K =1K 則則 I=20/2K=10 mAI=20/2K=10 mA 僅差僅差5% 5% 而采用一般電阻元件其誤差有而采用一般電阻元件其誤差有10%10% 即即1K1K的元件可能是的元件可能是1.1K1.1K或或900 900 2 2 重視實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)重視實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié) 堅(jiān)持理論聯(lián)系實(shí)際堅(jiān)持理論聯(lián)系實(shí)際 緒論+20v-1K1k10k0.9k緒論五五 參考書(shū)參考書(shū) 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)教程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)教程 浙大浙大 鄧漢馨鄧漢馨 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬

5、電子技術(shù)基礎(chǔ) 清華清華 童詩(shī)白童詩(shī)白 電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ) 西安電子科大西安電子科大 孫肖子孫肖子 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 北京理工北京理工 王遠(yuǎn)王遠(yuǎn) 模擬電子線路模擬電子線路(I) (I) 謝源清謝源清return第一章第一章1.1 PN1.1 PN結(jié)及晶體二極管結(jié)及晶體二極管總結(jié)總結(jié)1.2 1.2 晶體三極管晶體三極管半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管(JFET)(JFET)1.3 1.3 場(chǎng)效應(yīng)管場(chǎng)效應(yīng)管金屬金屬- -氧化物氧化物- -半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFETMOSFET）return第一章第一章半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí) 自然界中物質(zhì)按其導(dǎo)電

6、能力可分為自然界中物質(zhì)按其導(dǎo)電能力可分為 導(dǎo)體 : 很容易傳導(dǎo)電流的物質(zhì) （銅 鉛）絕緣體: 幾乎不能傳導(dǎo)電流 (橡皮 陶瓷 石英 塑料) 半導(dǎo)體: 導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體與絕緣體之間 (硅 鍺)(本征 雜質(zhì))(都是4階元素 )第一章第一章半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)知識(shí)半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)知識(shí) 一一 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體: - : - 純凈的半導(dǎo)體純凈的半導(dǎo)體 共價(jià)鍵共價(jià)鍵 在本征半導(dǎo)體晶體中，原子有序排列構(gòu)成空間點(diǎn)陣（晶格），外層電子為相鄰原子共有，形成 共價(jià)鍵共價(jià)鍵 在絕對(duì)零度(-273.16)時(shí)晶體中沒(méi)有自由電子,所有價(jià)電子都被束縛在共價(jià)鍵中.所以 半導(dǎo)體不能導(dǎo)電價(jià)電子共價(jià)鍵第一章第一章半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)知識(shí)半導(dǎo)體

7、物理基礎(chǔ)知識(shí) 電子電子空穴對(duì)空穴對(duì) 當(dāng)T 或光線照射下,少數(shù)價(jià)電子因熱激發(fā)而獲得足夠的能量掙脫共價(jià)鍵的束縛 ,成為自由電子.同時(shí)在原來(lái)的共價(jià)鍵中留下一個(gè)空位空位稱 空穴空穴本征半導(dǎo)體在熱或光照射作用下, 產(chǎn)生電子空穴對(duì)-本征激發(fā) T光照電子-空穴對(duì)導(dǎo)電能力 所以 半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力 與 T，光照 有關(guān) 在本征半導(dǎo)體中電子和空穴是成對(duì)出現(xiàn)的Ge第一章第一章半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)知識(shí)半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)知識(shí) 電子電流電子電流 電子在電場(chǎng)作用下移動(dòng)產(chǎn)生的電流 x3 x2 x1 空穴電流空穴電流 空穴移動(dòng)產(chǎn)生的電流 x1 x2 x3 激發(fā)激發(fā) 束縛電子獲能量成為自由電子和空穴 自由電子濃度=空穴濃度電子和空穴稱為載流

8、子電子和空穴稱為載流子第一章第一章半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)知識(shí)半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)知識(shí) 復(fù)合復(fù)合 運(yùn)動(dòng)中的自由電子如果“跳進(jìn)”空穴.重新被共價(jià)鍵束縛起來(lái),電子空穴對(duì)消失 稱復(fù)合 復(fù)合在一定溫度下, 使半導(dǎo)體中載流子濃度一定 +4+4+4+4+4第一章第一章半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)知識(shí)半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)知識(shí) 二二 雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體- - 在本征半導(dǎo)體中摻入微量的雜 質(zhì)使其導(dǎo)電能力產(chǎn)生明顯變化 N N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體- - 摻入微量的五價(jià)元素(磷 砷 銻)由于雜質(zhì)原子提供自由電子-稱 施主原子 N N型型雜質(zhì)半導(dǎo)體中電子濃度比同一溫度下本征半導(dǎo)體的電子濃度大得多 所以 加深了導(dǎo)電能力多子電子 少子空穴第一章第一章半導(dǎo)體物理

9、基礎(chǔ)知識(shí)半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)知識(shí) P P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 摻入微量的三價(jià)元素（硼 鋁） 由于雜質(zhì)原子吸收電子受主原子 多子空穴少子電子雜質(zhì)半導(dǎo)體中 多子濃度由摻雜濃度決定 少子濃度由溫度決定 P P型型雜質(zhì)半導(dǎo)體中空穴濃度比同一溫度下本征半導(dǎo)體的空穴濃度大得多所以 加深了導(dǎo)電能力return+5+4+4+4+4+3+4+4+4+4 + -1.1 PN1.1 PN結(jié)及二極管結(jié)及二極管 在一塊硅片上，用不同的摻雜工藝。使其 一邊形成N型半導(dǎo)體。另一邊形成P型 半導(dǎo)體 則在其交界面附近形成了PN結(jié)。一一 PNPN結(jié)的形成結(jié)的形成1.1.空間電荷區(qū)空間電荷區(qū) P型 N型半導(dǎo)體 結(jié)合在一起時(shí)， 由于交界面兩測(cè)

10、多子與少子 濃度不同 引起 擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng) （濃度差引起） + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -1.1 PN1.1 PN結(jié)及二極管結(jié)及二極管 所以所以 在交面附近形成了不能移動(dòng)的帶電離子組成的空間電荷區(qū) P區(qū)空穴 N區(qū)與電子復(fù)合在N區(qū)留下帶正電荷的離子 N區(qū)電子 P型與空穴結(jié)合在P區(qū)留下帶負(fù)電荷的離子 空間電荷區(qū)形成一個(gè)由N指向P的電場(chǎng) 內(nèi)電場(chǎng) 平衡后的PN結(jié)1.1 PN1.1 PN結(jié)及二極管結(jié)及二極管擴(kuò)散使空間電荷區(qū)加寬。內(nèi)電場(chǎng)加深，而內(nèi)電場(chǎng)阻止擴(kuò)散進(jìn)行 漂移運(yùn)動(dòng)

11、（內(nèi)電場(chǎng)引起） 促使P區(qū)電子N N區(qū)空穴P 引起 內(nèi)電場(chǎng)增加，擴(kuò)散減弱，漂移增加。 最后 漂移 = 擴(kuò)散 動(dòng)態(tài)平衡 通過(guò)PN結(jié)之間電流為零 1.1 PN1.1 PN結(jié)及二極管結(jié)及二極管2. 對(duì)稱結(jié)與不對(duì)稱結(jié)對(duì)稱結(jié)與不對(duì)稱結(jié) 空間電荷區(qū)中沒(méi)有載流子 又稱耗盡層 當(dāng)N與P區(qū)雜質(zhì)濃度相同時(shí)，耗盡層在兩個(gè)區(qū)內(nèi)的寬度也相等 對(duì)稱結(jié)對(duì)稱結(jié)否則雜質(zhì)濃度較高的一側(cè)耗盡層寬度小于低的一側(cè)不對(duì)稱結(jié)不對(duì)稱結(jié) P+N結(jié) PN結(jié) 耗盡層中正負(fù)電荷量相等圖 1-8 不對(duì)稱PN結(jié) 1.1 PN1.1 PN結(jié)及二極管結(jié)及二極管二二 PNPN結(jié)的特征結(jié)的特征單向?qū)щ娦詥蜗驅(qū)щ娦?1 1. .正向特征正向特征又稱又稱PNPN結(jié)正

12、向偏置結(jié)正向偏置 外電場(chǎng)作用下多子推向耗盡層，使耗盡層變窄，內(nèi)電場(chǎng)削弱 擴(kuò)散 漂移 從而在外電路中出現(xiàn)了一個(gè)較大的電流 稱 正向電流 VbV1.1 PN1.1 PN結(jié)及二極管結(jié)及二極管 在正常工作范圍內(nèi)，PN結(jié)上外加電壓只要有變化，就能引起電流的顯著變化。 I I 隨 V V 急劇上升，PN結(jié)為一個(gè)很小的電阻（正向電阻小） 在外電場(chǎng)的作用下，PN結(jié)的平衡狀態(tài) 被打破，使P區(qū)中的空穴和N區(qū)中的電子 都向PN結(jié)移動(dòng)，使耗盡層變窄 1.1 PN1.1 PN結(jié)及二極管結(jié)及二極管1.1.PNPN結(jié)的反向特性結(jié)的反向特性 外電場(chǎng)使耗盡層變寬 使 漂移（少子） 擴(kuò)散（多子） 回路中的反向電流 I非常微弱一般

13、Si 為nA 級(jí) Ge 為uA 級(jí)又少子是本征激發(fā)產(chǎn)生管子制成后其數(shù)值與溫度有關(guān) T T I I 1.1 PN1.1 PN結(jié)及二極管結(jié)及二極管 反向電流不僅很小，而且當(dāng)外加電壓超過(guò)零點(diǎn)幾伏后， 少子供應(yīng)有限，它基本不隨外加電壓的增加而增加。 稱為反向飽和電流 反偏時(shí)電壓變化很大，而電流增加極微 PN結(jié)等效為一大電阻（反向電阻大） PN結(jié)這種只允許一個(gè)方向電流順利 通過(guò)的特性 單向?qū)щ娦詥蜗驅(qū)щ娦?022-7-5-+1.1 PN1.1 PN結(jié)及二極管結(jié)及二極管3.3.PNPN結(jié)伏安特性表示式結(jié)伏安特性表示式 IsIs 反向飽和電流 決定于PN結(jié)的材料，制造工藝、溫度 U UT T =kT/q=k

14、T/q - - 溫度的電壓當(dāng)量或熱電壓 當(dāng) T=300K時(shí), UT = 26mV K K波耳茲曼常數(shù) T T絕對(duì)溫度q q電子電荷 u u外加電壓U U 為反向時(shí)，且 1)(!1)1()1(nnTSUuSTkuqSUunIeIeIiT1.1 PN1.1 PN結(jié)及二極管結(jié)及二極管U正正偏時(shí), VVT I=II=Is se eU/UTU/UT 實(shí)際特性在I I較大時(shí)與指數(shù)特性有一定差異在上面討論忽略了引出線的接觸電阻，P區(qū)N區(qū)的體電阻及表面漏電流影響 導(dǎo)通電壓- 正向電流有明顯數(shù) 值時(shí)所對(duì)應(yīng)的電壓 正向電壓較小時(shí),不足影響內(nèi)電場(chǎng) 載流子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)尚未明顯增加 正向電流0 I GeSi導(dǎo)通電壓死區(qū)電壓

15、閥植電壓 UGe 0.2-0.3V 0.2V0.2VSi 0.6-0.8V 0.7V0.7V1.1 PN1.1 PN結(jié)及二極管結(jié)及二極管三三 溫度對(duì)伏安特性影響溫度對(duì)伏安特性影響 T T正向特性左移反向電流明顯增大，T T 每升高10攝氏度 IsIs增加一倍 V(BR)IUTT當(dāng)T到一定程度時(shí)，由本征激發(fā)產(chǎn)生的少子濃度超過(guò)原來(lái)雜質(zhì)電離產(chǎn)生的多子濃度，雜質(zhì)半導(dǎo)體與本征半導(dǎo)體一樣，PN結(jié)不再存在 關(guān)系式:1012122TTSSIIIS1IS2 當(dāng)PN結(jié)處于反向偏置時(shí),在一定范圍內(nèi)的反向電壓作用下,流過(guò)PN結(jié)的電流是很小的反向飽和電流,但當(dāng)反向電壓超過(guò)某一數(shù)值后,反向電流會(huì)急劇增加 稱 PNPN結(jié)的

16、擊穿結(jié)的擊穿 把反向電流開(kāi)始明顯增大時(shí)所對(duì)應(yīng)的反向電壓 稱 擊穿電壓擊穿電壓 V V(BR)(BR)1.1 PN1.1 PN結(jié)及二極管結(jié)及二極管 為保證PN結(jié)正常工作。它的工作溫度不能 太高，溫度的限制與摻雜濃度有關(guān)，摻雜越 大，最高工作溫度越高三三 PNPN結(jié)的擊穿結(jié)的擊穿 1.1 PN1.1 PN結(jié)及二極管結(jié)及二極管雪崩擊穿雪崩擊穿輕摻雜 摻雜越低 擊穿電壓越大 PN結(jié)一旦擊穿后,可認(rèn)為反向電壓幾乎不變 近似為V V(BR(BR) 擊穿齊納擊穿齊納擊穿重?fù)诫s 摻雜越高 擊穿電壓越低V V(BR)(BR) 7V以上 擊穿 (SiSi)V V(BR)(BR) IEP IE IEN=IBN+IC

17、N 1.21.2晶體三極管晶體三極管 B B區(qū)區(qū)：傳遞和控制電子 復(fù)合產(chǎn)生的電流IBN IB=IBNICBO（擴(kuò)散）（復(fù)合） 被復(fù)合的電子數(shù)極少,大部分都擴(kuò)散到c結(jié)邊沿 基區(qū)很薄 空穴濃度低C C區(qū)區(qū)：收集電子ICN（漂移）IC=ICNICBO（反向飽和電流）集電區(qū)和基區(qū)的少子在結(jié)反向電壓作用下漂移到對(duì)方 形成ICBO過(guò)程：注入 擴(kuò)散 復(fù)合 收集1.21.2晶體三極管晶體三極管 二二. . 電流分配關(guān)系電流分配關(guān)系 根據(jù)輸入輸出回路的公共端不同，可組成三種組態(tài). 無(wú)論哪種接法為保證正向受控作用 須使發(fā)射結(jié)正偏、 集電極反偏 且滿足 IE=IB+IC外接電路使發(fā)射結(jié)正偏、 集電極反偏外因：內(nèi)因：

18、提高傳輸效率的條件：1）制成不對(duì)稱結(jié)P+NP或N+PN 2）基區(qū)薄3）增加集電結(jié)面積1.21.2晶體三極管晶體三極管 三種組態(tài)共基極共集電極共發(fā)射極注注 意意發(fā)射極 即能做輸入端 又能做輸出端基極 只能做輸入端 不能做輸出端 集電極 只能做輸出端 不能做輸入端1.21.2晶體三極管晶體三極管 電流分配關(guān)系電流分配關(guān)系 定義 共基極直流電流放大系數(shù) 1ECBOCENCNIIIII IC= IE+ICBO IE 定義 共e極直流電流放大系數(shù) CBOIIIIIIBCBOCBNCNICEO = (1+ ) ICBO ICEO穿透電流 ICBO反向飽和電流IB = IBNICBO= IEIC =（1 ）

19、IEICBO（1 ）IE IE= IC+IB IC=ICN ICBO= IB+(1+ ) ICBO IB IEIEN= IBN+ ICN =(1+ ) IB(1+ ) ICBO(1+ ) IB 1.21.2晶體三極管晶體三極管 由于 都反映了管中基區(qū)擴(kuò)散與復(fù)合的關(guān)系 11，由定義可得： 總結(jié)：總結(jié)：IC IE IE (1+ ) IB IC IB IB（1 ）IEIE= IC+IB1.21.2晶體三極管晶體三極管 一一. . 共射極特性共射極特性 1. 共射極輸入特性曲線共射極輸入特性曲線 以 為參量， 與 的關(guān)系 CEuBiBEuCBEBCE)(uufi特點(diǎn)：類似二極管特性， 但并非是e結(jié)特性

20、， 因e結(jié)與c結(jié)是相關(guān)的 即受 控制的 CEuSi UBE: 0.60.8V 0.7V Ge UBE: 0.10.3V 0.2V1.21.2晶體三極管晶體三極管 2. 2. 共射極輸出特性曲線共射極輸出特性曲線 以為參量時(shí) 與 的關(guān)系 BiCiCEu CCEC)(Biufi輸出特性劃分為三個(gè)區(qū)域 放大區(qū)放大區(qū)發(fā)射結(jié)正偏 集電結(jié)反偏的工作區(qū) 對(duì) 有很強(qiáng)的控制作用，反映在共射極交流放大系數(shù)上 BiCiCCEuBCII定義 =i iB B= =I ICBOCBOV VCE CE = V= VBEBE飽和區(qū)飽和區(qū)截止區(qū)截止區(qū)放放 大大 區(qū)區(qū)1.21.2晶體三極管晶體三極管 變化對(duì) 影響很小 CEuCi

21、飽和區(qū)飽和區(qū)發(fā)射結(jié)和集電結(jié)都正偏 VCE的變化對(duì)Ic影響很大 而Ic不隨IB變化 僅受VCE控制 把VCE = VBE 稱臨界飽和飽和時(shí) C.E間電壓 稱 飽和壓降飽和壓降 用V VCESCES表示 (Si管約為0.5V)小功率截止區(qū)截止區(qū)發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均處于反偏 此時(shí) iE=0 ,iC=ICBO 截止區(qū) 即為iB=ICBO 的那條曲線以下的區(qū)域 但小功率管ICBO很小 可忽略 近似以 iB=0 為其截止條件1.21.2晶體三極管晶體三極管 3. 3. 溫度對(duì)晶體管特性的影響溫度對(duì)晶體管特性的影響溫度對(duì)V VBEBE的影響T VBE 即輸入特性曲線左移溫度對(duì)I ICBOCBO的影響T ICBO

22、 即輸出特性曲線上移溫度對(duì) 的影響T 即輸出特性曲線上曲線間距離T T對(duì) V VBE BE I ICBOCBO 的影響反映在集電極電流I IC C上 都使I IC C 1.21.2晶體三極管晶體三極管 二二. . 晶體管的主要參數(shù)晶體管的主要參數(shù) 1. 1. 電流放大系數(shù)電流放大系數(shù) 共射直、交 流電流放大系數(shù) CBCCBOBCBOCBNCNCE,uIIIIIIII直流交流共基直、交流電流放大系數(shù) CuECECBOCENCNCBIIIIIII,直流交流I ICBOCBO I ICEO CEO 都很小 在數(shù)值上 1.21.2晶體三極管晶體三極管 2. 2. 極間反向電流極間反向電流 I ICBO

23、 CBO 射極開(kāi)路 集一基反向電流 集電極反向飽和電流 I ICEO CEO 基極開(kāi)路 集一射反向電流 集電極穿透電流 I IEBO EBO 集電極開(kāi)路 射一基反向電流 3. 3. 結(jié)電容結(jié)電容 發(fā)射結(jié)電容Cbe，集電結(jié)電容Cbc，它們影響晶體管的頻率特性 4.4.極限參數(shù)極限參數(shù) 集電極最大允許功耗PCM 這參數(shù)決定于 管子的溫升。使用時(shí)不能超過(guò)且注意散熱1.21.2晶體三極管晶體三極管 由 PCM=ICVCE 在輸出 特性上畫(huà)出這一曲線PCMICMU（BR）CEO集電極最大允許電流ICM 引起明顯下降時(shí) 的最大集電極電流ICICM時(shí) 管子不一定會(huì)損壞 但明顯下降在晶體管線性運(yùn)用時(shí) icic

24、不應(yīng)超過(guò)ICM反向擊穿電壓 U(BR)CBO 射極開(kāi)路 集一基反向擊穿電壓 U(BR)CEO 基極開(kāi)路 集一射反向擊穿電壓 U(BR)EBO 集電極開(kāi)路 射一基反向擊穿電壓 1.21.2晶體三極管晶體三極管 1.3 1.3 場(chǎng)效應(yīng)管場(chǎng)效應(yīng)管 場(chǎng)效應(yīng)管不僅具有一般晶體管體積小，重量輕，耗電省，壽命長(zhǎng)等特點(diǎn) 而且還有輸入阻抗高（可達(dá)1015）、噪音低、熱穩(wěn)定性好、抗輻射能力強(qiáng)和制造工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。 因而應(yīng)用范圍很廣，特別是大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路中應(yīng)用很廣 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 也是一種具有正向受控作用的有源器件晶體管 電流電流控制作用場(chǎng)效應(yīng)管 電壓電壓控制作用1.3 1.3 場(chǎng)效應(yīng)管場(chǎng)效應(yīng)管晶體管： 是

25、由電子和空穴二種 載流子運(yùn)動(dòng)形成電流的場(chǎng)效應(yīng)管： 是利用改變電場(chǎng)來(lái)控 制固體材料的導(dǎo)電能力 場(chǎng)效應(yīng)管場(chǎng)效應(yīng)管（按結(jié)構(gòu)不同）分：（按結(jié)構(gòu)不同）分：結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管(JFET)絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管(IGFET)N溝道P溝道 MOS管P溝道增強(qiáng)型耗盡型N溝道增強(qiáng)型耗盡型1.3 1.3 場(chǎng)效應(yīng)管場(chǎng)效應(yīng)管（利用半導(dǎo)體內(nèi)電場(chǎng)效應(yīng)進(jìn)行工作的）（利用半導(dǎo)體內(nèi)電場(chǎng)效應(yīng)進(jìn)行工作的） 在一塊N型半導(dǎo)體材料兩邊擴(kuò)散高濃度P型區(qū)（重?fù)诫s）形成兩個(gè)P+ +N結(jié) 為不對(duì)稱結(jié)（為不對(duì)稱結(jié)（PNPN摻雜濃度不同）摻雜濃度不同）兩個(gè)P中間所夾的N型半導(dǎo)體區(qū)稱為導(dǎo)電溝道N N溝道結(jié)型溝道結(jié)型 場(chǎng)效應(yīng)管場(chǎng)效應(yīng)管箭頭方向?yàn)闁旁醇^方向?yàn)闁旁碢N

26、PN結(jié)的正偏方向結(jié)的正偏方向P P溝道溝道一、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管一、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管(JFET(JFET) )1.3 1.3 場(chǎng)效應(yīng)管場(chǎng)效應(yīng)管一一.JFET.JFET的結(jié)構(gòu)與工作原理的結(jié)構(gòu)與工作原理( (以以N N溝道為例溝道為例) )1.V1.VGSGS對(duì)漏極電流對(duì)漏極電流I ID D的控制作用的控制作用 對(duì)N溝道JFET，正常工作時(shí) UGS0 ，此時(shí) ID=0 夾斷狀態(tài)時(shí)夾斷狀態(tài)時(shí) I ID D=0 =0 |V|VGSGS| |P P+ +N N結(jié)的耗盡層結(jié)的耗盡層溝道變窄溝道變窄 （即溝道電阻（即溝道電阻 ）（1）改變VGS的大小就可達(dá)到控制溝道寬度的目的，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)溝道電阻的控制作用。 （2）

27、當(dāng)加VDS0的電壓時(shí)ID就隨VGS的變化而變化，從而達(dá)到VGS對(duì)ID的控制作用 1.3 1.3 場(chǎng)效應(yīng)管場(chǎng)效應(yīng)管 場(chǎng)效應(yīng)管GS上加反向偏壓 ，則反向電流很小， 若忽略反向電流 ， 則柵極電流基本為零， 控制信號(hào)的能量消耗很小(輸入電阻大)。 但當(dāng)GS上加正向偏壓時(shí)會(huì)產(chǎn)生柵極電流若不采取限流措施會(huì)燒壞管子 使用時(shí)應(yīng)注意+ +_0VGS 01.3 1.3 場(chǎng)效應(yīng)管場(chǎng)效應(yīng)管2. U2. UDSDS對(duì)對(duì)I ID D的影響的影響 (V(VGSGS=0)=0)一般對(duì)N溝道JFET， VDS0(1)當(dāng)VGS=VDS=0時(shí)靠漏端與靠源端的 溝道寬度一樣，即具有均勻的溝道(2)當(dāng)VGS=0而 VDS0時(shí)， 靠漏

28、端的P+N結(jié)的反偏程度靠源端的P+N結(jié)反偏程度這使溝道兩側(cè)的耗盡區(qū)從源極到漏極逐漸加寬，結(jié)果使溝道逐漸變窄。隨著VDS 溝道不等寬的情況越明顯溝道在漏極附近越來(lái)越窄 1.3 1.3 場(chǎng)效應(yīng)管場(chǎng)效應(yīng)管 當(dāng)VDS增大到VDS= Vp 時(shí) 在漏極附近的耗盡區(qū)開(kāi)始靠攏 稱預(yù)夾斷預(yù)夾斷在預(yù)夾斷狀態(tài)I ID D較大為 I IDSSDSS(3)當(dāng)VDS再時(shí) 耗盡區(qū)沿溝道加長(zhǎng)， 它們接觸部分稱夾斷區(qū)夾斷區(qū) 夾斷區(qū)加長(zhǎng)并不意味著ID 為零，因?yàn)槿鬒D為零則夾斷區(qū)也不復(fù)存在。夾斷區(qū)的加長(zhǎng)意味著溝道電阻增大， VDS 繼續(xù)時(shí)， ID趨于不變。此時(shí)的電流稱為 漏極飽和電流漏極飽和電流I IDSSDSS1.3 1.3

29、場(chǎng)效應(yīng)管場(chǎng)效應(yīng)管 但VDS不能無(wú)限 VDS到一定值時(shí)會(huì)產(chǎn)生反向擊穿現(xiàn)象。 3. V3. VGSGS00 0 時(shí)的情況時(shí)的情況VGS越負(fù)使耗盡區(qū)變寬、導(dǎo)電溝道變窄，VDS越正使耗盡區(qū)和導(dǎo)電溝道進(jìn)一步變得不等寬，(1)同一VDS下，改變VGS 使溝道寬度不同， ID也隨之改變 即 ID的大小受VGS控制。 隨著|VGS|，導(dǎo)電溝道變窄，電阻變大， 在同樣VDS作用下，產(chǎn)生的ID |V |VGSGS| | 溝道電阻溝道電阻 I ID D 1.3 1.3 場(chǎng)效應(yīng)管場(chǎng)效應(yīng)管 VDS VP 即 VDS - VP 預(yù)夾斷狀態(tài) 而又 VDS= VDG器件達(dá)到預(yù)夾斷狀態(tài)的條件是 V VGDGD V VP P V

30、GD=VGS-VDS VDS VGS-VP(2)VGS不同，產(chǎn)生預(yù)夾斷的VDS值也不同。(3)只有當(dāng) VGS=VP 時(shí) 溝道全部夾斷，此時(shí) ID=01.3 1.3 場(chǎng)效應(yīng)管場(chǎng)效應(yīng)管二二. N. N溝道溝道JFETJFET的特性曲線的特性曲線1.1.轉(zhuǎn)移特性曲線轉(zhuǎn)移特性曲線CUGSDDSufi)(U UDSDS一定時(shí)，一定時(shí)，U UGSGS對(duì)對(duì)i iD D的控制作用的控制作用為保證JFET工作在恒流區(qū)恒流區(qū) 要求V VDSDS V VGSGS-V-VP P可用方程描述定義定義: : 漏極飽和電流I IDSSDSS V VGSGS=0=0時(shí)i iD D的值的值夾斷電壓 V VP P i iD D

31、=0=0時(shí)V VGSGS的值的值21 (）PGSDSSDVVII1.3 1.3 場(chǎng)效應(yīng)管場(chǎng)效應(yīng)管2.2.輸出特性曲線輸出特性曲線(1)(1)壓控電阻區(qū)（線性電阻區(qū)，非飽和區(qū)）壓控電阻區(qū)（線性電阻區(qū)，非飽和區(qū)）條件是：VP VGS00 VDS VGS-VPUDS=UGS-UGD1.3 1.3 場(chǎng)效應(yīng)管場(chǎng)效應(yīng)管 在該狀態(tài)時(shí) 導(dǎo)電溝道暢通，漏源之間呈線性電阻特性 又稱 線性電阻區(qū)線性電阻區(qū) 且該阻值大小與VGS有關(guān)： VGS越大( (越向越向0 0電壓逼近電壓逼近) )，導(dǎo)電溝道越寬，溝道電阻越小，在相同的VDS值時(shí)，iD越大 通過(guò)改變VGS的大小可控制漏源之間溝道電阻的大小，因而又稱 壓控電阻區(qū)。

32、壓控電阻區(qū)。1.3 1.3 場(chǎng)效應(yīng)管場(chǎng)效應(yīng)管(2)(2)飽和區(qū)（恒流區(qū)，放大區(qū)）飽和區(qū)（恒流區(qū)，放大區(qū)）條件是：VP VGS VGS-VP這時(shí)器件工作于所謂預(yù)夾斷區(qū)，i iD D主要受V VGSGS控制，與V VDSDS基本無(wú)關(guān)，呈恒流特性 ，作放大器時(shí)工作于該區(qū)域。1.3 1.3 場(chǎng)效應(yīng)管場(chǎng)效應(yīng)管(3)(3)截止區(qū)截止區(qū)條件是：VDS 0 VGS VP這時(shí)漏源之間處于開(kāi)路狀態(tài) iD=0 應(yīng)用于開(kāi)關(guān)電路(4)(4)擊穿區(qū)擊穿區(qū)為防器件損壞，工作時(shí)應(yīng)避免進(jìn)入該區(qū)須保證 V VDSDSVVT 才會(huì)形成導(dǎo)電溝道開(kāi)啟電壓開(kāi)啟電壓i iD D=0 =0 時(shí)時(shí)V VGSGS的值的值 1.3.41.3.4金

33、屬金屬- -氧化物氧化物- -半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管(MOS(MOS管管) )器件達(dá)到預(yù)夾斷的條件為 VDS VGS-VT 對(duì) N 增 MOS管 V VGSGS0 V0 VDSDS00iD+01.3.41.3.4金屬金屬- -氧化物氧化物- -半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管(MOS(MOS管管) )對(duì)P 增 MOS管V VGSGS0 V0 VDSDS000 對(duì)P 耗 MOS管 V VGSGS可可+ - 0 V+ - 0 VDSDS00 ，P溝道 VDS0(2)(2)耗盡型耗盡型 當(dāng)VGS=0時(shí)， iD =0夾斷電壓夾斷電壓VGS(off)顯然JFET也是耗盡型MOS MOS VGS可 +

34、- 0JFETJFET要求VGS0 P (3) 增強(qiáng)型增強(qiáng)型當(dāng)VGS=0時(shí) iD =0對(duì)轉(zhuǎn)移特性：結(jié)型不過(guò)零，過(guò)零是對(duì)轉(zhuǎn)移特性：結(jié)型不過(guò)零，過(guò)零是MOSMOS1.3.41.3.4金屬金屬- -氧化物氧化物- -半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管(MOS(MOS管管) )三三. . 場(chǎng)效應(yīng)管的參數(shù)場(chǎng)效應(yīng)管的參數(shù)1. 1. 直流參數(shù)直流參數(shù) V VT T、VP、I IDSSDSS 2. 2. 交流參數(shù)交流參數(shù)CuGSDmDSdudig低頻跨導(dǎo)gm定義對(duì)耗盡型對(duì)耗盡型對(duì)增強(qiáng)型對(duì)增強(qiáng)型2)(2GSthGSoxnDUuLWCi2/12)(DQoxnGSthGSoxnmILWCUuLWCg總結(jié)總結(jié)：本征半導(dǎo)體

35、四價(jià)元素硅、鍺 化合物砷化鎵 共價(jià)鍵 載流子（光、電、熱） P型半導(dǎo)體空穴電子 多子 少子 N型半導(dǎo)體 電子空穴 多子 少子 摻入三價(jià)元素硼鋁銦等 摻入五價(jià)元素 砷磷銻等濃度差 先多子擴(kuò)散 電場(chǎng)力 后少子漂移 電子空穴動(dòng)態(tài)平衡后形成 PN結(jié) 本征激發(fā)總結(jié)：總結(jié)：平衡后不存在載流子稱耗盡區(qū) 正負(fù)離子形成內(nèi)建電場(chǎng)UB阻擋了擴(kuò)散 稱阻擋區(qū)或勢(shì)壘區(qū) PN結(jié)反偏內(nèi)電場(chǎng)增加為 PN結(jié)正偏內(nèi)電場(chǎng)下降為 UUBUUB多子推離耗盡區(qū)使之變寬 利多子擴(kuò)散 耗盡區(qū)變窄 利少子漂移形成小的I IR R 小電壓引起大的I IF F 外加電壓對(duì)結(jié)的調(diào)寬效應(yīng) 勢(shì)壘電容C CT T 擴(kuò)散電容 C CD DPN結(jié)結(jié)電容 DTj

36、CCC總結(jié)：總結(jié)：PN結(jié)的V-A特性 正向特性 反向特性 RBUuV1 . 0SIi) 1(/kTquSeIiu:外加正向電壓 kTquSeI/qkTUT/nUunnSTI)(1!1=Is:反向飽和電流 mVUKTT26,300常溫下：RBUU ，UBR反向擊穿電壓 反向擊穿 總結(jié)：總結(jié)： 輕摻雜耗盡區(qū)寬 雪崩擊穿 反向電壓使少子加速 撞出區(qū)內(nèi)中性原子的電子 形成新的電子空穴對(duì) 再加速撞出更多 連鎖反應(yīng) 雪崩現(xiàn)象 反向電流IR激增 重?fù)诫s耗盡區(qū)窄 齊納擊穿 不大的反向電壓 區(qū)內(nèi)中性原子的 引起電子空穴對(duì)激增 反向擊穿 電子空穴對(duì)形成大的耗盡區(qū)電場(chǎng)價(jià)電子拉出鍵反向電流IR激增總結(jié)：總結(jié)：硅材料硅

37、材料PNPN結(jié)結(jié) 雪崩擊穿 雪崩加齊納擊穿 齊納擊穿 VUBR7VUVBR75VUBR5The end. return第二章第二章 基本電路基本電路 2.1 2.1 晶體二極管電路晶體二極管電路2.2 2.2 晶體三極管放大電路晶體三極管放大電路二極管電路例題二極管電路例題2.4 2.4 場(chǎng)效應(yīng)管放大器場(chǎng)效應(yīng)管放大器范例分析范例分析第二章第二章 基本電基本電路路2.1 2.1 晶體二極管電路晶體二極管電路一、一、 二極管的基本應(yīng)用電路二極管的基本應(yīng)用電路 1.1.二極管整流電路二極管整流電路 a. a. 半波整流半波整流若二極管視為理想，正半周D導(dǎo)通 uo=ui 負(fù)半周時(shí)D截止uo=0 電路輸

38、入輸出第二章第二章 基本電路基本電路b.b.全波整流全波整流 利用四個(gè)二極管構(gòu)成的橋堆可實(shí)現(xiàn)全波整流電路 電路堆棧簡(jiǎn)化電路輸入輸出波形2.1 2.1 晶體二極管電路晶體二極管電路當(dāng) 時(shí)V導(dǎo)通第二章第二章 基本電路基本電路2.2.二極管限幅電路二極管限幅電路 二極管上限幅電路及波形 當(dāng) 時(shí), V截止 E、V倒置可得下限幅 VUEuonDi7 . 2)(Vui7 . 2輸入輸出2.1 2.1 晶體二極管電路晶體二極管電路第二章第二章 基本電路基本電路雙向限幅器輸入、輸出波形 上圖是一簡(jiǎn)單雙向限幅電路選擇不同的D，可得不同的限幅電平 輸入輸出波形雙向限幅器2.1 2.1 晶體二極管電路晶體二極管電路

39、第二章第二章 基本電路基本電路二二 穩(wěn)壓二極管及穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓二極管及穩(wěn)壓電路 利用PN結(jié)反向擊穿時(shí)，具有穩(wěn)壓特性而制作成 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管 穩(wěn)壓二極管及其特性曲線 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路 2.1 2.1 晶體二極管電路晶體二極管電路第二章第二章 基本電路基本電路特點(diǎn):反向工作(具有穩(wěn)壓作用) 電路中需加限流電阻(防止熱擊穿)1.1.穩(wěn)壓二極管的參數(shù)穩(wěn)壓二極管的參數(shù) 穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電壓UzUz- 流過(guò)二極管電流為規(guī)定值時(shí) 穩(wěn)壓管二端的電壓額定功耗額定功耗PzPz- 由管子溫升所限 穩(wěn)定電流穩(wěn)定電流IzIz-正常工作時(shí)的參考電流,電流小于其,穩(wěn)定效果差，反之好,但受限制最大電流最大電流 ZZZUPI

40、max2.1 2.1 晶體二極管電路晶體二極管電路第二章第二章 基本電路基本電路動(dòng)態(tài)電阻動(dòng)態(tài)電阻 r rz z - - QZiur擊穿特性,工作點(diǎn)上切線斜率之倒數(shù)，工作電流越大其愈小。 溫度系數(shù)溫度系數(shù) - 溫度變化1時(shí) 穩(wěn)定電壓的變化量 硅穩(wěn)壓管VUZ5時(shí) 為負(fù)溫系數(shù)（齊納）時(shí) 為正溫系數(shù)（雪崩） VUZ7VUVZ75時(shí)溫度系數(shù)很小 而在左右的穩(wěn)壓管有廣泛應(yīng)用VUZ62.1 2.1 晶體二極管電路晶體二極管電路第二章第二章 基本電路基本電路2.2.穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路 電路如圖 R為限流電阻RL為負(fù)載 ZUU 0穩(wěn)壓穩(wěn)壓 是指Ui ,RL變化時(shí)， Uo保持不變 ZUU 0基本不變，需使 Iz在

41、IZMIN和IZMAX之間為使2.1 2.1 晶體二極管電路晶體二極管電路第二章第二章 基本電路基本電路考慮 Ui在（U Uiminimin，U Uimaximax）內(nèi) IL在（I Ilminlmin，I ILmaxLmax）內(nèi)確定 限流電阻 R R 的取值范圍 所謂電路設(shè)計(jì)miniiUU minLLRR 時(shí)，Iz最小ZUU 0當(dāng) 要使minminminzLZZiIRURUU必須maxminminminminRRUIRUURLZzLZi即2.1 2.1 晶體二極管電路晶體二極管電路第二章第二章 基本電路基本電路maxiiUU maxLLRR ，Iz最大 當(dāng)maxmaxLmaxZZZiIRURU

42、U必須minmaxLmaxmaxLmaxRRUIRUURZzZi即可見(jiàn) R R的取值范圍是在 RminRmin與RmaxRmax之間若計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)說(shuō)明給定條件下UzUz已超出了的穩(wěn)壓工作范圍 maxminRR2.1 2.1 晶體二極管電路晶體二極管電路限幅電路例題（輸入波形：幅值為5V的正弦波）2V2VD導(dǎo)通：Vo=D截止：通：止：限幅電路例題導(dǎo)通：截止：通：止：限幅電路例題時(shí)通，止時(shí)止，通時(shí)止，通2.22.2 三極管放大電路三極管放大電路主要功能：不失真地放大電信號(hào)主要功能：不失真地放大電信號(hào) 一一. . 基本放大器電路組成及其工作原理基本放大器電路組成及其工作原理 (以NPN型共發(fā)射極放大

43、電路為例)輸入回路與輸出回路電流、電壓的關(guān)系 大小 靜態(tài)動(dòng)態(tài)結(jié)合 大寫(xiě)小寫(xiě) （瞬時(shí)值） beBEQBEuUu輸入回路（瞬時(shí)值）輸出回路bBQBiIiceCEQCEuUucCQCiIi書(shū)寫(xiě)格式1.1.電路的組成及各節(jié)點(diǎn)信號(hào)電路的組成及各節(jié)點(diǎn)信號(hào) 2.22.2 三極管放大電路三極管放大電路習(xí)慣畫(huà)法iBiC2.2 2.2 三極管放大電路三極管放大電路晶體管：晶體管： 電路的核心無(wú)件，工作在放大狀態(tài)。 控制能量的轉(zhuǎn)換，將直流供電電源 UCC轉(zhuǎn)換成輸出信號(hào)的能量 V VBBBB: : 基極直流電源，保證e結(jié)在整個(gè)信號(hào)周期 內(nèi)均處于正偏狀態(tài) (不加VBB時(shí)，NPN管只有在正半周導(dǎo)通而負(fù)半周 截止，輸出信號(hào)

44、失真了)RB: (幾十 幾百K K)基極偏置電阻，防止交流 短路。由VBB和RB供給基極一個(gè)合適的基 極電流IBQ2.2 2.2 三極管放大電路三極管放大電路V VCCCC: 集電極直流電源（1.保證C結(jié)處于反向偏置狀態(tài) 2.提供了整個(gè)放大器的能源） 放大電路實(shí)質(zhì)上是一種能量轉(zhuǎn)換器 作用是將直流能量轉(zhuǎn)化為所需的交流能量 RC: (幾 幾十K K)集電極電阻 將電流的變化轉(zhuǎn)化 為電壓變化，從而獲得電壓放大作用C1,C2: C1,C2: (幾u(yù)fuf 幾十ufuf)隔斷直流，耦合交流信號(hào) (1.對(duì)直流相當(dāng)于開(kāi)路 2.對(duì)交流相當(dāng)于短路) 2.2 2.2 三極管放大電路三極管放大電路2. 2. 放大原

45、理及電流電壓波形放大原理及電流電壓波形 待放大的信號(hào)須加在be回路CSE1BEieIiTUu由公式可知：當(dāng)V VBE BE V VBE(ON)BE(ON)后V VBE BE 對(duì)i iC C 有敏感的控制作用而V VCE CE 對(duì)i iC C 的影響十分微弱 所以待放大的信號(hào)加在b b或e e極能有效的得到放大，而不能加在c c極。 2.2 2.2 三極管放大電路三極管放大電路 須設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)須設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)直流工作狀態(tài)： （靜態(tài)）當(dāng)vivi0 0時(shí) 電路中各處的電壓電流都是不變的直流 對(duì)應(yīng)的電流，電壓為I IBQBQ、I ICQCQ、V VCEQCEQ、V VBEQBEQ他們代表

46、了輸入輸出特性上的一個(gè)點(diǎn) 習(xí)慣上稱 靜態(tài)工作點(diǎn) 即Q點(diǎn)交流工作狀態(tài)： （動(dòng)態(tài)）當(dāng)vi0時(shí)靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置是否合適對(duì)放大器的性能有很大影響 即要保證 輸出電壓要不失真地放大輸出電壓要不失真地放大 2.22.2三極管放大電路三極管放大電路如圖 若Q Q點(diǎn)選得很小則產(chǎn)生了截止失真 這種由于器件非線性而引起的畸變稱為 非線性失真為了防止非線性失真，在沒(méi)有輸入信號(hào)時(shí)Q Q點(diǎn)也不能為0 0而必須有合適的數(shù)值 以保證在vi的整個(gè)變化過(guò)程中晶體管始終工作在 放大區(qū)放大區(qū) 若Q Q點(diǎn)過(guò)大措施是Q點(diǎn)下移使I IB B變小若Q Q點(diǎn)過(guò)小措施是Q點(diǎn)上移使I IB B變大2.2 2.2 三極管放大電路三極管放大電路 放大

47、狀態(tài)下管子的電壓，電流波形放大狀態(tài)下管子的電壓，電流波形 晶體管上各端電壓，端電流為 直流直流+ +交流交流且 交流分量的幅值 直流分量的幅值，所以 在任一時(shí)刻e結(jié)正偏c結(jié)反偏 可見(jiàn) 放大作用放大作用是指輸出交流分量與輸入信號(hào)的關(guān)系， 因?yàn)橹挥薪涣鞣至坎拍芊从齿斎胄盘?hào)的變化 v vO O與v vi i反相 2.2 2.2 三極管放大電路三極管放大電路二二. . 放大器的主要性能指標(biāo)放大器的主要性能指標(biāo) 對(duì)信號(hào)源而言，放大器相當(dāng)于它的負(fù)載。 放大器的輸入特性用輸入電阻Ri表示 1.1.放大器的二端口模型放大器的二端口模型 對(duì)負(fù)載而言，放大器相當(dāng)于負(fù)載的信號(hào)源。 放大器的特性用輸出電阻R RO O

48、和一個(gè)受控電壓源（電流源）來(lái)表示 2.2 2.2 三極管放大電路三極管放大電路放大倍數(shù)或增益放大倍數(shù)或增益 2.2.主要指標(biāo)主要指標(biāo)定義為放大器輸出量和輸入量之比值 根據(jù)二端口模型中輸入量（Ui，Ii）和輸出量（Uo ，Io）的不同，有四種不同定義的放大倍數(shù) 電壓增益 ：iOuUUA 電流增益 ：iOiIIA iOgUIA 互導(dǎo)增益 :互阻增益： iOrIUA 2.2 2.2 三極管放大電路三極管放大電路為方便，Au,Ai有時(shí)用分貝dB來(lái)表示 )(lg20)(lg20dBIIAdBUUAiOiiOu，Au,Ai之積稱放大器的 功率增益 )(lg10dBPPGAAPPGiOPiuiOP倍或 輸入

49、電阻輸入電阻RiRi 用來(lái)衡量放大電路對(duì)信號(hào)源的影響 2.2 2.2 三極管放大電路三極管放大電路 當(dāng)RiRs時(shí) ViVs， Ri越大得到的輸入信號(hào)電壓較大越大得到的輸入信號(hào)電壓較大 信號(hào)源采用信號(hào)源采用電壓源電壓源即輸入電阻越大 - 信號(hào)源電壓Vs更有效地加到放大器的輸入端 反之（RiRs）Ri越小得到的輸入信號(hào)電流較大越小得到的輸入信號(hào)電流較大 信號(hào)源采用信號(hào)源采用電流源電流源 輸出電阻輸出電阻RoRo（計(jì)算方法與電路分析一致）（計(jì)算方法與電路分析一致）反映放大電路帶負(fù)載能力2.2 2.2 三極管放大電路三極管放大電路當(dāng)Ro越小則RL變化對(duì)輸出電壓的影響越小VoVo 即輸出電壓Vo越穩(wěn)定

50、帶負(fù)載能力強(qiáng)反之，若想在負(fù)載上得到電流較穩(wěn)定則應(yīng)使Ro大 非線性失真系數(shù)非線性失真系數(shù)THDTHD 由于放大管輸入輸出特性的非線性，不可避免地要產(chǎn)生非線性失真，即放大器非線性失真的大小與工作點(diǎn)位置，信號(hào)大小有關(guān) 但如果放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置在 放大區(qū) 且輸入信號(hào)足夠小， 則 非線性失真系數(shù)將很小 2.2 2.2 三極管放大電路三極管放大電路一般只有在大信號(hào)工作時(shí)才考慮非線性失真問(wèn)題 非線性失真產(chǎn)生了新的頻率分量 頻率失真頻率失真( (線性失真線性失真) )輸入信號(hào)由許多頻率分量組成，由于放大器對(duì)不同頻率信號(hào)的增益產(chǎn)生不同的放大而造成的失真。(此時(shí)輸出信號(hào)中并未增加新的頻率分量) 2.2 2.2

51、 三極管放大電路三極管放大電路三三. . 直流工作狀態(tài)的分析直流工作狀態(tài)的分析-估算法估算法 1. 固定偏置電路固定偏置電路直流通路注意:在直流通路中只有直流分量注意：只有在放大區(qū)才是正確的。BBEQCCBQRVVIBQCQIICCQCCCEQRIVV2.2 2.2 三極管放大電路三極管放大電路討論：討論：1) 若基極接地或負(fù)電壓，則偏置電流為0。管子截止，此時(shí)VCEQ=Vcc(2) 若RB 變小，則 IBQ ICQ VCEQ ， 當(dāng)VCEQ IIB B 時(shí)有穩(wěn)定工作點(diǎn)的作用有穩(wěn)定工作點(diǎn)的作用 CCBBBBQVRRRV212BEQBQEQVVVEEQEQCQRVII)(ECCQCCCEQRRI

52、VV2.2 2.2 三極管放大電路三極管放大電路* * 在此電路中RB1 ,RB2 ,RE如何選擇？為確保UB固定，則I1IBQ 所以RB1 ,RB2 選小些， 但太小時(shí) 將增大電源 Vcc 的損耗， 且會(huì)使放大器的輸入電阻減小 設(shè)計(jì)電路時(shí)使 發(fā)射極電阻RE越大,穩(wěn)定性越好，但直流壓降(IEQRE)越大，使VCEQ減小一般選)()105(1iBQSII )()2010(1eBQGII CCEQVV)3151(2.2 2.2 三極管放大電路三極管放大電路3. 3. 其他偏置電路分析法：其他偏置電路分析法： a.2.2 2.2 三極管放大電路三極管放大電路*反之，若式改為則RB對(duì)IE的影響是RE的

53、 倍將將R RB B折合到發(fā)射極時(shí)要乘折合到發(fā)射極時(shí)要乘CQBEQECQEQEQCQIVRIVVIT)(EBBEQCCEQRRVVI111112.2 2.2 三極管放大電路三極管放大電路b.2.2 2.2 三極管放大電路三極管放大電路管子截止時(shí)：管子截止時(shí)：VCEQ=VCC飽和時(shí)：飽和時(shí)：VCEQ=VCES 0二二. . 交流通路（交流通路（在交流通路中只有交流分量在交流通路中只有交流分量） 在畫(huà)交流通路時(shí)，電源相當(dāng)于短路即接地電容-隔直通交2.2 2.2 三極管放大電路三極管放大電路2.2.22.2.2放大器的圖解分析法放大器的圖解分析法 放大器的分析方法有二種：圖解分析法：圖解分析法：形象

54、、直觀，但難以準(zhǔn)確定量分析等效電路法：等效電路法：對(duì)器件建模進(jìn)行電路分析，運(yùn)算簡(jiǎn)便，結(jié)果誤差小一一. . 直流圖解分析法（以共射極放大器為例）直流圖解分析法（以共射極放大器為例） 由前述方法，估算出IBQ，UCEQ，ICQ。在晶體管的輸出特性上找出二個(gè)特殊的點(diǎn)M（0,UCC/RC）N（UCC,0），用直線連接MN，其斜率為-1/ RC稱 直流負(fù)載線直流負(fù)載線 2.2.22.2.2放大器的圖解分析法放大器的圖解分析法 它和I IBQ BQ 線的交點(diǎn)Q Q 稱為靜態(tài)工作點(diǎn)，該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的 縱座標(biāo)值為I ICQCQ 橫座標(biāo)值為U UCEOCEO Ucc/Rc M NiB=iBQICQU UCEOCEOU

55、cc 當(dāng)R RC C不變，R RB B,I IBQBQ，Q Q 點(diǎn)沿負(fù)載線上移，極限位置為Q Q2 2，對(duì)應(yīng)的橫座標(biāo)值為U UCE(sat)CE(sat)，表明靜態(tài)時(shí)晶體管已在飽和狀態(tài)。 反之 R RB B,I IBQBQ，Q點(diǎn)沿負(fù)載線下移至Q Q1 1， 極限位置N N，對(duì)應(yīng)的橫座標(biāo)值為UCC， 表示晶體管已工作在截止?fàn)顟B(tài)了。 QRB Q2RB Q1 Q Q3 Q4RC RC 2.2.22.2.2放大器的圖解分析法放大器的圖解分析法 上述兩種狀態(tài)下晶體管都不能正常放大信號(hào) 正確方法是Q點(diǎn)應(yīng)偏置在負(fù)載線的中點(diǎn) 當(dāng)I IBQBQ不變時(shí)，R RC C，負(fù)載線斜率變小，Q Q點(diǎn)移至Q Q3 3反之，

56、R RC C，負(fù)載線斜率增大，Q Q點(diǎn)移至Q Q4 4Q點(diǎn)都不在負(fù)載線中點(diǎn)，將影響正常放大這時(shí)應(yīng)重新設(shè)置I IBQBQ值 一一. .交流圖解分析法交流圖解分析法 交流負(fù)載線交流負(fù)載線 - 是一條通過(guò)Q點(diǎn)斜率為 -1/R-1/RL L 的一條線, 其中 R RL L=Rc=Rc/R/RL L2.2.22.2.2放大器的圖解分析法放大器的圖解分析法 原因: 交直流負(fù)載線必然在Q點(diǎn)相交,因?yàn)樵诰€性 工作范圍內(nèi),Vi在變化過(guò)程中一定經(jīng)過(guò)O點(diǎn) 即 Vi=0,而這一時(shí)刻既是動(dòng)態(tài)過(guò)程中的一個(gè)點(diǎn), 又與靜態(tài)工作情況相符.根據(jù) Vce=ic*RL 設(shè) ic 為 由Q點(diǎn)減小到0, 即 ic=ICQ Vce=ICQ

57、*RL 方法方法: :cev2.2.22.2.2放大器的圖解分析法放大器的圖解分析法 三三. .直流工作點(diǎn)與放大器非線性失真直流工作點(diǎn)與放大器非線性失真 良好設(shè)計(jì)的放大器工作點(diǎn)應(yīng)位于交流負(fù)載線的中點(diǎn)。不然當(dāng)工作點(diǎn)過(guò)低，在信號(hào)負(fù)半周時(shí)會(huì)進(jìn)入截止區(qū)。所以，因受截止失真限制，最大不失真輸出電壓幅度為截止失真截止失真LCQomRIU2.2.22.2.2放大器的圖解分析法放大器的圖解分析法 當(dāng)工作點(diǎn)過(guò)高在信號(hào)正半周時(shí)會(huì)進(jìn)入飽和區(qū)，因飽和失真限制，最大不失真輸出電壓幅度為飽和失真飽和失真CESCEQomUUU工作點(diǎn)在負(fù)載線中點(diǎn)時(shí)，上二式是近似相等的工作點(diǎn)不在中點(diǎn)時(shí)，則取小的一個(gè)作為Vom， 最大不失真信號(hào)

58、的 峰峰值 即 為該值的兩倍2.2.32.2.3放大器的交流等效電路分析法放大器的交流等效電路分析法 一一. . 晶體管交流小信號(hào)模型（共射為例）晶體管交流小信號(hào)模型（共射為例） 應(yīng)用條件：應(yīng)用條件： 靜態(tài)工作點(diǎn)選擇恰當(dāng)，晶體管工作在放大區(qū) 輸入信號(hào)較小，非線性失真可忽略 1. 1. 混合混合型電路模型型電路模型 共發(fā)射極晶體管 電路模型 2.2.32.2.3放大器的交流等效電路分析法放大器的交流等效電路分析法 u ubebe對(duì)i ib b的控制，等效為b-e間交流結(jié)電阻r rbebe，其值： 發(fā)射結(jié)交流電阻eebeQEBEbeQBEeQEBEBEQBBEbbebe,1)1 (riuiuiii

59、iriuiiiuiurEQEQT/SQBEEe/Se2611/1,TBEQImvIUeIUuireIiUuTUuTBE而u ube be 通過(guò) i ib b對(duì) ic的控制可等效為一個(gè)流控電流源 bcQBCbciiiiii，其中2.2.32.2.3放大器的交流等效電路分析法放大器的交流等效電路分析法 或直接用一個(gè)壓控電流源來(lái)表示 ,bemCugi其中跨導(dǎo) ebeQBBEBCbecQBEcm1/rriuiiuiuig 輸出特性上Q點(diǎn)處切線斜率之倒數(shù)， 表明了 對(duì) 的影響 cercceQCCEceiuiur幾百K數(shù)量級(jí) bcrCi輸入特性上Q點(diǎn)處 對(duì) 的影響 CEuBicebceQCCEBCQBCE

60、bcriuiuiiiur極大，可忽略 cev2.2.32.2.3放大器的交流等效電路分析法放大器的交流等效電路分析法 真正的晶體管還有寄生效應(yīng)的影響，它們是三個(gè)摻雜區(qū)的體電阻,其中基區(qū)基區(qū)體電阻因該區(qū)很窄，數(shù)值較大，一般高頻管數(shù)十，低頻管數(shù)百。 另二個(gè)較小，可忽略。還有二個(gè)結(jié)的結(jié)電容：發(fā)射結(jié)電容（正偏勢(shì)壘）集電結(jié)電容（反偏擴(kuò)散）低頻工作時(shí)可忽略。 完整的混合型電路模型（a）高頻時(shí)的電路模型；（b）低頻時(shí)的電路模型 2.2.32.2.3放大器的交流等效電路分析法放大器的交流等效電路分析法 2. 2. 低頻低頻H H參數(shù)電路模型參數(shù)電路模型 將晶體管視為一個(gè)雙端口回路時(shí)，可將其看成一個(gè)黑匣子，僅根