模擬電子技術(shù)教程

1、模擬電子技術(shù)教程 HYPERLINK /netcollege/analog/Chap01/Chap1.htm 一、緒論二、半導(dǎo)體二極管及其基本電路 HYPERLINK /netcollege/analog/Chap03/Chap1.htm 三、半導(dǎo)體三極管及放大電路 HYPERLINK /netcollege/analog/Chap04/Chap1.htm 四、場(chǎng)效應(yīng)管放大電路 HYPERLINK /netcollege/analog/Chap05/Chap1.htm 五、功率放大電路 HYPERLINK /netcollege/analog/Chap06/Chap1.htm 六、集成電路運(yùn)算

2、放大器 HYPERLINK /netcollege/analog/Chap07/Chap1.htm 七、反饋放大電路 HYPERLINK /netcollege/analog/Chap08/Chap1.htm 八、信號(hào)的運(yùn)算及處理電路 HYPERLINK /netcollege/analog/Chap09/Chap1.htm 九、信號(hào)產(chǎn)生電路 HYPERLINK /netcollege/analog/Chap10/Chap1.htm 十、直流穩(wěn)壓電源二、半導(dǎo)體二極管及其基本電路基本要求正確理解：PN結(jié)的形成及單向?qū)щ娦?熟練掌握：普通二極管、穩(wěn)壓二極管的外特性及主要參數(shù) 能夠查閱電子器件相關(guān)手

3、冊(cè) 難點(diǎn)重點(diǎn)1結(jié)的形成（1）當(dāng)型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體結(jié)合在一起時(shí)，由于交界面處存在 HYPERLINK /netcollege/analog/Chap02/Chap02.htm o P型區(qū)內(nèi)空穴是多子，電子是少子，而N型區(qū)內(nèi)電子是多子，空穴是少子。 載流子濃度的差異，這樣電子和空穴都要 HYPERLINK /netcollege/analog/Chap02/Chap02.htm o P型區(qū)內(nèi)的空穴要向N型區(qū)擴(kuò)散，N型區(qū)的電子也要向P型區(qū)擴(kuò)散。 從濃度高的地方向濃度低的地方擴(kuò)散。但是，電子和空穴都是帶電的，它們擴(kuò)散的結(jié)果就使區(qū)和區(qū)中原來(lái)的電中性條件破壞了。區(qū)一側(cè)因失去空穴而留下不能移動(dòng)的負(fù)離子，區(qū)一

4、側(cè)因失去電子而留下不能移動(dòng)的正離子。這些不能移動(dòng)的帶電粒子通常稱為空間電荷，它們集中在區(qū)和區(qū)交界面附近，形成了一個(gè)很薄的空間電荷區(qū)，這就是我們所說(shuō)的結(jié)。圖（1）濃度差使載流子發(fā)生擴(kuò)散運(yùn)動(dòng) （2）在這個(gè)區(qū)域內(nèi)，多數(shù)載流子已擴(kuò)散到對(duì)方并復(fù)合掉了，或者說(shuō)消耗殆盡了，因此，空間電荷區(qū)又稱為耗盡層。（3）區(qū)一側(cè)呈現(xiàn)負(fù)電荷，區(qū)一側(cè)呈現(xiàn)正電荷，因此空間電荷區(qū)出現(xiàn)了方向由區(qū)指向區(qū)的電場(chǎng)，由于這個(gè)電場(chǎng)是載流子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成的，而不是外加電壓形成的，故稱為內(nèi)電場(chǎng)。圖（2）內(nèi)電場(chǎng)形成 （4）內(nèi)電場(chǎng)是由多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)引起的，伴隨著它的建立將帶來(lái)兩種影響：一是 HYPERLINK /netcollege/analog/C

5、hap02/Chap02.htm o 因?yàn)檫@個(gè)電場(chǎng)的方向與載流子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的方向相反 內(nèi)電場(chǎng)將阻礙多子的擴(kuò)散，二是P區(qū)和N區(qū)的少子一旦靠近PN結(jié)，便在內(nèi)電場(chǎng)的作用下漂移到對(duì)方， HYPERLINK /netcollege/analog/Chap02/Chap02.htm o 從N區(qū)漂移到P區(qū)的空穴補(bǔ)充了原來(lái)交界面上P區(qū)失去的空穴，而從P區(qū)漂移到N區(qū)的電子補(bǔ)充了原來(lái)交界面上N區(qū)所失去的電子，這樣就使空間電荷區(qū)變窄。 使空間電荷區(qū)變窄。（5）因此，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)使空間電荷區(qū)加寬，內(nèi)電場(chǎng)增強(qiáng)，有利于少子的漂移而不利于多子的擴(kuò)散；而漂移運(yùn)動(dòng)使空間電荷區(qū)變窄，內(nèi)電場(chǎng)減弱，有利于多子的擴(kuò)散而不利于少子的漂移。當(dāng)擴(kuò)

6、散運(yùn)動(dòng)和漂移運(yùn)動(dòng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，交界面形成穩(wěn)定的空間電荷區(qū)，即 HYPERLINK /netcollege/analog/Chap02/Chap02.htm o 此時(shí)，有多少個(gè)多子擴(kuò)散到對(duì)方，便必定有多少個(gè)少子從對(duì)方漂移回來(lái)。 結(jié)處于動(dòng)態(tài)平衡。2結(jié)的單向?qū)щ娦裕?） HYPERLINK ./Local Settings/Temp/D|/Backup/Documents/模擬/Analog/Chap07/Content1.htm o P區(qū)接電源正極，N區(qū)接電源負(fù)極外加正向電壓（正偏）在外電場(chǎng)作用下，多子將向結(jié)移動(dòng)，結(jié)果使空間電荷區(qū)變窄，內(nèi)電場(chǎng)被削弱，有利于多子的擴(kuò)散而不利于少子的漂移，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)起

7、主要作用。結(jié)果，區(qū)的多子空穴將源源不斷的流向區(qū)，而區(qū)的多子自由電子亦不斷流向區(qū)，這兩股載流子的流動(dòng)就形成了結(jié)的正向電流。（2） HYPERLINK ./Local Settings/Temp/D|/Backup/Documents/模擬/Analog/Chap07/Content1.htm o P區(qū)接電源負(fù)極，N區(qū)接電源正極外加反向電壓（反偏）在外電場(chǎng)作用下，多子將背離結(jié)移動(dòng)，結(jié)果使空間電荷區(qū)變寬，內(nèi)電場(chǎng)被增強(qiáng)，有利于少子的漂移而不利于多子的擴(kuò)散，漂移運(yùn)動(dòng)起主要作用。漂移運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的漂移電流的方向與正向電流相反，稱為反向電流。因少子濃度很低，反向電流遠(yuǎn)小于正向電流。當(dāng)溫度一定時(shí)，少子濃度一定，反

8、向電流幾乎不隨外加電壓而變化，故稱為反向飽和電流。3.二極管的基本應(yīng)用電路（1）限幅電路-利用二極管的單向?qū)щ娦院蛯?dǎo)通后兩端電壓基本不變的特點(diǎn)組成。（2）箝位電路-將輸出電壓箝位在一定數(shù)值上。 注：黑色-輸入信號(hào)，藍(lán)色-輸出信號(hào)，波形為用仿真結(jié)果。內(nèi)容提要：2.1半導(dǎo)體的基本知識(shí)1半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間，半導(dǎo)體具有光敏、熱敏和摻雜特性。2 HYPERLINK ./Local Settings/Temp/D|/Backup/Documents/模擬/Analog/Chap07/Content1.htm o 不含雜質(zhì)的半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體（1）在0K時(shí)，本征半導(dǎo)體中沒(méi)有 HYPERLIN

9、K ./Local Settings/Temp/D|/Backup/Documents/模擬/Analog/Chap07/Content1.htm o 運(yùn)載電核的粒子載流子，呈絕緣體特性。（2）溫度升高 HYPERLINK ./Local Settings/Temp/D|/Backup/Documents/模擬/Analog/Chap07/Content1.htm o 當(dāng)溫度升高或受到光線照射時(shí)，某些共價(jià)鍵中的價(jià)電子從外界獲得足夠的能量，從而增脫共價(jià)鍵的束縛，離開(kāi)原子而成為自由電子，同時(shí)在共價(jià)鍵中留下相同數(shù)量空位的現(xiàn)象。熱激發(fā) HYPERLINK ./Local Settings/Temp/D

10、|/Backup/Documents/模擬/Analog/Chap07/Content1.htm o 價(jià)電子為相鄰兩個(gè)原子所共有的結(jié)構(gòu)共價(jià)鍵中 HYPERLINK ./Local Settings/Temp/D|/Backup/Documents/模擬/Analog/Chap07/Content1.htm o 最外層的電子價(jià)電子進(jìn)入 HYPERLINK ./Local Settings/Temp/D|/Backup/Documents/模擬/Analog/Chap07/Content1.htm o 掙脫共價(jià)建束縛的自由電子所占據(jù)的能帶導(dǎo)帶自由電子+ HYPERLINK ./Local Sett

11、ings/Temp/D|/Backup/Documents/模擬/Analog/Chap07/Content1.htm o 由于帶負(fù)電荷的價(jià)電子依次填補(bǔ)空位的作用與帶正電荷的粒子作反向運(yùn)動(dòng)的效果相同，因此，可以把空位看作帶正電荷的粒子，稱之為空穴?？昭?。（3）兩種載流子：導(dǎo)帶中的自由電子，電荷極性為負(fù)； HYPERLINK ./Local Settings/Temp/D|/Backup/Documents/模擬/Analog/Chap07/Content1.htm o 價(jià)電子所占據(jù)的能帶價(jià)帶中掙脫共價(jià)鍵束縛的價(jià)電子所剩下的空穴，電荷極性為正。（4） HYPERLINK ./Local Sett

12、ings/Temp/D|/Backup/Documents/模擬/Analog/Chap07/Content1.htm熱激發(fā)條件下，只有少數(shù)價(jià)電子掙脫共價(jià)鍵的束縛，進(jìn)入導(dǎo)帶形成電子空穴對(duì)，所以本征半導(dǎo)體導(dǎo)電率很低。3 HYPERLINK ./Local Settings/Temp/D|/Backup/Documents/模擬/Analog/Chap07/Content1.htm o 摻入雜質(zhì)的半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體（1）兩種雜質(zhì)半導(dǎo)體： HYPERLINK ./Local Settings/Temp/D|/Backup/Documents/模擬/Analog/Chap07/Content1.htm型

13、-摻入微量五價(jià)元素； HYPERLINK ./Local Settings/Temp/D|/Backup/Documents/模擬/Analog/Chap07/Content1.htm o Positive 的縮寫型-摻入微量三價(jià)元素。（2）兩種濃度不等的載流子： HYPERLINK ./Local Settings/Temp/D|/Backup/Documents/模擬/Analog/Chap07/Content1.htm o 即多數(shù)載流子多子-由摻雜形成， HYPERLINK ./Local Settings/Temp/D|/Backup/Documents/模擬/Analog/Chap0

14、7/Content1.htm o 即少數(shù)載流子少子-由熱激發(fā)產(chǎn)生。（3）一般情況下，只要摻入極少量的雜質(zhì)，所增加的多子濃度就會(huì)遠(yuǎn)大于室溫條件下 HYPERLINK ./Local Settings/Temp/D|/Backup/Documents/模擬/Analog/Chap07/Content1.htm o 即熱激發(fā)本征激發(fā)（觀看 HYPERLINK /netcollege/analog/Chap02/Movie4.swf 本征激發(fā)動(dòng)畫）所產(chǎn)生的載流子濃度。所以，雜質(zhì)半導(dǎo)體的導(dǎo)電率高。（4）雜質(zhì)半導(dǎo)體呈電中性。 4半導(dǎo)體中載流子的運(yùn)動(dòng)方式（1）漂移運(yùn)動(dòng)-載流子在外加電場(chǎng)作用下的定向移動(dòng)。（2

15、）擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)-因濃度梯度引起載流子的定向運(yùn)動(dòng)。2.2結(jié)的形成及特性1結(jié)的形成當(dāng)型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體結(jié)合在一起的時(shí)侯，由于交界面處存在載流子濃度的差異多子擴(kuò)散產(chǎn)生 HYPERLINK ./Local Settings/Temp/D|/Backup/Documents/模擬/Analog/Chap07/Content1.htm o P區(qū)和N區(qū)交界面附近，由不能移動(dòng)的帶電粒子所形成的一個(gè)很薄區(qū)域。空間電荷區(qū)又稱為耗盡層空間電荷區(qū)和 HYPERLINK ./Local Settings/Temp/D|/Backup/Documents/模擬/Analog/Chap07/Content1.htm o 由載流

16、子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成的，而不是外加電壓形成的，故稱為內(nèi)電場(chǎng)。方向由N區(qū)指向P區(qū)內(nèi)電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng)阻礙多子擴(kuò)散，有利少子漂移當(dāng)擴(kuò)散和漂移達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，交界面形成穩(wěn)定的空間電荷區(qū)，即結(jié)。 2結(jié)的單向?qū)щ娦?HYPERLINK ./Local Settings/Temp/D|/Backup/Documents/模擬/Analog/Chap07/Content1.htm o P區(qū)接電源正極，N區(qū)接電源負(fù)極外加正向電壓多子向結(jié)移動(dòng)，空間電荷區(qū)變窄，內(nèi)電場(chǎng)減弱擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)大于漂移運(yùn)動(dòng)正向電流。 HYPERLINK ./Local Settings/Temp/D|/Backup/Documents/模擬/Analog/C

17、hap07/Content1.htm o P區(qū)接電源負(fù)極，N區(qū)接電源正極外加反向電壓多子背離結(jié)移動(dòng)，空間電荷區(qū)變寬，內(nèi)電場(chǎng)增強(qiáng)漂移運(yùn)動(dòng)大于擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)反向電流。當(dāng)溫度一定時(shí)，少子濃度一定，反向電流幾乎不隨外加電壓而變化，故稱為反向飽和電流。2.3半導(dǎo)體 HYPERLINK /netcollege/Documents%20and%20Settings/Rhett/桌面/www 二極管1半導(dǎo)體二極管按其結(jié)構(gòu)的不同可分為 HYPERLINK /netcollege/analog/Chap02/Content2.htm o 特點(diǎn)是PN結(jié)面積小，因此結(jié)電容小，適用于高頻、小電流的場(chǎng)合。 點(diǎn)接觸型、 HYPE

18、RLINK /netcollege/analog/Chap02/Content2.htm o 特點(diǎn)是結(jié)面積大，因而能通過(guò)較大的電流，但其結(jié)電容也大，只能工作在較低頻率下（幾十千赫茲以下），主要應(yīng)用于整流等低頻電路中。 面接觸型和平面型這樣幾類。2伏安特性 它可劃分為三個(gè)部分： （1）正向特性( HYPERLINK ./Local Settings/Temp/D|/Backup/Documents/模擬/Analog/Chap07/Content1.htm o 陽(yáng)極接電源正極，陰極接電源負(fù)極外加正向電壓)當(dāng)正向電壓超過(guò)某一數(shù)值后，二極管才有明顯的正向電流，該電壓值稱為 HYPERLINK /ne

19、tcollege/analog/Chap02/Content2.htm o 導(dǎo)通電壓又稱門坎電壓或閾值電壓 導(dǎo)通電壓，用th表示。在室溫下，硅管的th約為0.5V，鍺管的th約為0.1V。當(dāng)流過(guò)二極管的電流比較大時(shí)，二極管兩端的電壓幾乎維持恒定，硅管約為0.60.8（通常取0.7），鍺管約為0.20.3V（通常取0.2）。（2）反向特性( HYPERLINK ./Local Settings/Temp/D|/Backup/Documents/模擬/Analog/Chap07/Content1.htm o 陽(yáng)極接電源負(fù)極，陰極接電源正極外加反向電壓)在反向電壓小于反向擊穿電壓的范圍內(nèi)，由少數(shù)載流

20、子形成的反向電流很小，而且與反向電壓的大小基本無(wú)關(guān)。由二極管的正向與反向特性可直觀的看出：二極管是 HYPERLINK /netcollege/analog/Chap02/Content2.htm o 參數(shù)隨激勵(lì)量的大小而變化的器件 非線性器件；二極管具有單向?qū)щ娦?。?）反向擊穿特性當(dāng)反向電壓增加到某一數(shù)值BR時(shí)，反向電流急劇增大，這種現(xiàn)象叫做二極管的反向擊穿。3電容效應(yīng)： HYPERLINK /netcollege/analog/Chap02/Content2.htm o 由耗盡層引起的。耗盡層中的電荷量隨外加電壓變化而增減的特性類似于電容的充放電效應(yīng)，稱為勢(shì)壘電容。 勢(shì)壘電容與 HYPE

21、RLINK /netcollege/analog/Chap02/Content2.htm o 由耗盡層外側(cè)的非平衡載流子積累引起的 擴(kuò)散電容4主要參數(shù)器件的參數(shù)是其特性的定量描述，是我們正確使用和合理選擇器件的依據(jù)。（1）正向- HYPERLINK /netcollege/analog/Chap02/Content2.htm o 它是二極管長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)允許通過(guò)的最大正向平均電流，由PN結(jié)的結(jié)面積和外界散熱條件所決定。 最大整流電流F（2）反向- HYPERLINK /netcollege/analog/Chap02/Content2.htm o 二極管反向擊穿時(shí)的電壓值，手冊(cè)以其一半作為最高反向

22、工作電壓。 反向擊穿電壓BR HYPERLINK /netcollege/analog/Chap02/Content2.htm l 02 2.4二極管應(yīng)用電路1分析方法： 二極管是一種非線性器件，因而由二極管構(gòu)成的電路一般要采用非線性電路的分析方法。（1） HYPERLINK /netcollege/analog/Chap02/Content3.htm o 圖解法是分析非線性電路的一種基本方法 圖解分析法其步驟為：把電路分為線性和非線性兩部分；在同一坐標(biāo)上分別畫出非線性部分的伏安特性和線性部分的特性曲線；由兩條特性曲線的交點(diǎn)求電路的和。（2） HYPERLINK /netcollege/ana

23、log/Chap02/Content3.htm o 根據(jù)二極管在電路中的實(shí)際工作狀態(tài)，在分析精度允許的條件下，用一個(gè)線性電路模型代替實(shí)際的二極管。 模型分析法（非線性器件線性化處理）理想二極管模型-正向?qū)〞r(shí)，壓降為0；反向截止時(shí)，電流為0。恒壓降模型-當(dāng)二極管工作電流較大時(shí)，其兩端電壓為常數(shù)（通常硅管取0.7V，鍺管取0.2V）。 交流小信號(hào)模型-若電路中除有直流電源外，還有交流小信號(hào)，則對(duì)電路進(jìn)行交流分析時(shí)，二極管可等效 為交流電阻 rd=26mV/IDQ (IDQ為靜態(tài)電流）2二極管應(yīng)用電路（1）限幅電路-利用二極管單向?qū)щ娦院蛯?dǎo)通后兩端電壓基本不變的特點(diǎn)組成，將信號(hào)限定在某一范圍中 變

24、化，分為單限幅和雙限幅電路。多用于信號(hào)處理電路中。（2）箝位電路-將輸出電壓箝位在一定數(shù)值上。 （3）開(kāi)關(guān)電路-利用二極管單向?qū)щ娦砸越油ê蛿嚅_(kāi)電路，廣泛用于數(shù)字電路中。 （4）整流電路-利用二極管單向?qū)щ娦?，將交流信?hào)變?yōu)橹绷餍盘?hào)，廣泛用于直流穩(wěn)壓電源中。 （5）低電壓穩(wěn)壓電路-利用二極管導(dǎo)通后兩端電壓基本不變的特點(diǎn)，采用幾只二極管串聯(lián)，獲得3V以下輸 出電壓2.5特殊二極管1穩(wěn)壓二極管（1）工作原理穩(wěn)壓管是一種特殊的二極管，它利用結(jié)反向擊穿后特性陡直的特點(diǎn)，在電路中起穩(wěn)壓作用。穩(wěn)壓管工作在反向擊穿狀態(tài)。 （2）主要參數(shù)： HYPERLINK /netcollege/analog/Chap0

25、2/Content4.htm o 當(dāng)通過(guò)穩(wěn)壓管的電流為規(guī)定電流時(shí)穩(wěn)壓管兩端的電壓值 穩(wěn)定電壓z、 HYPERLINK /netcollege/analog/Chap02/Content4.htm o 穩(wěn)壓管正常工作時(shí)的參考電流。電流低于此值時(shí)，穩(wěn)壓效果略差，高于此值時(shí)，只要不超過(guò)額定功耗都可以正常工作，且電流愈大，穩(wěn)壓效果愈好。 穩(wěn)定電流z、 HYPERLINK /netcollege/analog/Chap02/Content4.htm o 管子允許通過(guò)的最大電流 最大工作電流zM和 HYPERLINK /netcollege/analog/Chap02/Content4.htm o 最大工

26、作電流和穩(wěn)定電壓的乘積，它是由管子的溫升所決定的參數(shù)。 最大耗散功率zM2發(fā)光二極管 發(fā)光二極管是一種將電能轉(zhuǎn)化為光能的特殊二極管。發(fā)光二極管簡(jiǎn)寫成了 HYPERLINK /netcollege/analog/Chap02/Content4.htm o Light Emitting Diode的縮寫 ，其基本結(jié)構(gòu)是一個(gè)結(jié)，它的特性曲線與普通二極管類似，但正向?qū)妷?一般為12，正向工作電流一般為幾幾十毫安。3光電二極管光電二極管又叫光敏二極管，是一種將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的特殊二極管。4變?nèi)荻O管 利用二極管結(jié)電容隨反向電壓的增加而減少的特性制成的電容效應(yīng)顯著的二極管。多于高頻技術(shù)中。例題分析

27、：例1求圖所示電路的靜態(tài)工作點(diǎn)電壓和電流。解：（1）圖解分析法 首先把電路分為線性和非線性兩部分，然后分別列出它們的端特性方程。在線性部分，其端特性方程為1將相應(yīng)的負(fù)載線畫在二極管的伏安特性曲線上，如圖所示，其交點(diǎn)便是所求的（Q，Q）。（2）模型分析法 理想二極管模型0，1恒壓降模型設(shè)為硅管，0.7V，（1） 例2如何用萬(wàn)用表的“歐姆”檔來(lái)判別一只二極管的正、負(fù)極？分析 ：指針型萬(wàn)用表的黑筆內(nèi)接直流電源的正端，而紅筆接負(fù)端。利用二極管的單向?qū)щ娦?，其正向?qū)娮枰话阍趲装贇W幾千歐，而反向偏置電阻一般在幾百千歐以上。測(cè)量時(shí)，利用萬(wàn)用表的“R100”和“R1K”檔，若兩個(gè)數(shù)值比值在100以上，認(rèn)為

28、二極管正常，否則認(rèn)為二極管的單向?qū)щ娦砸褤p壞。例3圖所示電路中，設(shè)為理想二極管，試畫出其傳輸特性曲線（oi）。解：（1）i0當(dāng)0i2.5V時(shí)，1導(dǎo)通，假設(shè)此時(shí)2尚未導(dǎo)通，則o=(2/3)(vi-2.5)+2.5V；令o=10V，則i=13.75V，可見(jiàn)當(dāng)i13.25V時(shí)，1、2均導(dǎo)通，此時(shí)o=10V。傳輸特性曲線略。例4試判斷圖中二極管是導(dǎo)通還是截止？并求出AO兩端電壓A0。設(shè)二極管為理想的。 解： 分析方法 ：（1）將D1、D2從電路中斷開(kāi)，分別出D1、D2兩端的電壓；（2）根據(jù)二極管的單向?qū)щ娦裕O管承受正向電壓則導(dǎo)通，反之則截止。若兩管都承受正向電壓，則正向電壓大的管子優(yōu)先導(dǎo)通，然后再

29、按以上方法分析其它管子的工作情況。本題中：12=12V，34=12+4=16V，所以D2優(yōu)先導(dǎo)通，此時(shí)，12=-4V，所以D1管子截止。A0 = -4V。例5兩個(gè)穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值Z1=5V，Z2=7V，它們的正向?qū)▔航稻鶠?.6V，電路在以下二種接法時(shí)，輸出電壓o為多少？若電路輸入為正弦信號(hào)I=20sint（V），畫出圖（a）輸出電壓的波形。解：圖（a）中D1、D2都承受反向偏壓，所以輸出電壓o=Z1+Z2=5V+7V=12V若輸入正弦信號(hào)I=20sint（V）：在輸入信號(hào)正半周， 若 I -1.2V穩(wěn)壓管處于截止?fàn)顟B(tài)，o=I；若 I -1.2V穩(wěn)壓管處于正向?qū)顟B(tài)，o=-1.2V。圖（b）

30、中D1承受正向電壓、D2承受反向偏壓，所以輸出電壓o=0.6V+7V=12.6V 。單元檢測(cè)：1、結(jié)外加正向電壓時(shí)，擴(kuò)散電流_漂移電流，耗盡層_。2、（1）在圖所示的電路中，當(dāng)電源V=5V時(shí)，測(cè)得I=1mA。若把電源電壓調(diào)整到V=10V，則電流的大小將是_。 A.I=2mAB.I2mA （2）設(shè)電路中保持V=5V不變。當(dāng)溫度為20攝氏度時(shí)，測(cè)得二極管正向電壓P=0.7V。當(dāng)溫度上升到40攝氏度時(shí)，則P的大小是_。A.仍等于0.7VB.大于0.7 C.小于0.7V 3、圖中D1-D3為理想二極管，A，B，C燈都相同，試問(wèn)哪個(gè)燈最亮？4、設(shè)硅穩(wěn)壓管Dz1和Dz2的穩(wěn)定電壓分別為5V和10V，求圖中

31、電路的輸出電壓Uo。已知穩(wěn)壓管的正向壓降為0.7V。 5、圖所示的電路中，Dz1和Dz2為穩(wěn)壓二極管，其穩(wěn)定工作電壓分別為6V和7V，且具有理想的特性。由此可知輸出電壓Uo為_(kāi)。 6、圖所示電路，設(shè)Ui=sint(V)，V=2V，二極管具有理想特性，則輸出電壓Uo的波形應(yīng)為圖示_圖。 7、判斷圖所示電路中各二極管是否導(dǎo)通,并求A,B兩端的電壓值。設(shè)二極管正向壓降為0.7V。 8、二極管最主要的特性是_，它的兩個(gè)主要參數(shù)是反映正向特性的_和反映反向特性的_。9、用一只萬(wàn)用表不同的歐姆檔測(cè)得某個(gè)二極管的電阻分別為250和1.8K（1）產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是_。（2）兩個(gè)電阻值對(duì)應(yīng)的二極管偏置條件是：

32、250為_(kāi)偏，1.8K為_(kāi)偏。10、圖所示電路中，D為理想二極管，設(shè)Vi=15sint（V），試畫出輸出電壓Vo的波形。三、半導(dǎo)體三極管及放大電路基本要求熟練掌握：放大電路的組成原則；共射、共集和共基組態(tài)放大電路工作原理；靜態(tài)工作點(diǎn)；用小信號(hào)模型分析法分析增益、輸入電阻和輸出電阻；多級(jí)放大電路的工作原理，增益的計(jì)算 正確理解：圖解分析法；放大電路的頻率響應(yīng) 一般了解：頻率失真 難點(diǎn)重點(diǎn)1半導(dǎo)體三極管內(nèi)部載流子的傳輸過(guò)程（1）發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子由于發(fā)射結(jié)外加正向電壓，發(fā)射結(jié)的內(nèi)電場(chǎng)被削弱，有利于該結(jié)兩邊半導(dǎo)體中多子的擴(kuò)散。流過(guò)發(fā)射極的電流由兩部分組成：一是發(fā)射區(qū)中的多子自由電子通過(guò)發(fā)射結(jié)注入到

33、基區(qū)，成為集區(qū)中的非平衡少子而形成的電子電流EN，二是基區(qū)中的多子空穴通過(guò)發(fā)射結(jié)注入到發(fā)射區(qū)，成為發(fā)射區(qū)的非平衡少子而形成的空穴電流EP。由于基區(qū)中空穴的濃度遠(yuǎn)低于發(fā)射區(qū)中電子的濃度，因此，與電子電流相比，空穴的電流是很小的，即E=EN+EP（而ENEP）（2）非平衡載流子在基區(qū)內(nèi)的擴(kuò)散與復(fù)合由發(fā)射區(qū)注入基區(qū)的電子，使基區(qū)內(nèi)少子的濃度發(fā)生了變化，即靠近發(fā)射結(jié)的區(qū)域內(nèi)少子濃度最高，以后逐漸降低，因而形成了一定的濃度梯度。于是，由發(fā)射區(qū)來(lái)的電子將在基區(qū)內(nèi)源源不斷地向集電結(jié)擴(kuò)散。另一方面，由于基區(qū)很薄，且摻雜濃度很低，因而在擴(kuò)散過(guò)程中，只有很少的一部分會(huì)與基區(qū)中的多子（空穴）相復(fù)合，大部分將到達(dá)集電

34、結(jié)。（3）集電區(qū)收集載流子由于集電結(jié)外加反向電壓，集電結(jié)的內(nèi)電場(chǎng)被加強(qiáng)，有利于該結(jié)兩邊少子的漂移。流過(guò)集電極的電流C，除了包括由基區(qū)中的熱平衡少子電子通過(guò)集電結(jié)形成的電子電流CN2和集電區(qū)中的熱平衡少子空穴通過(guò)集電結(jié)形成的空穴電流CP所組成的反向飽和電流CBO以外，還包括由發(fā)射區(qū)注入到基區(qū)的非平衡少子自由電子在基區(qū)通過(guò)邊擴(kuò)散、邊復(fù)合到達(dá)集電結(jié)邊界，而后由集電結(jié)耗盡層內(nèi)的電場(chǎng)將它們漂移到集電區(qū)所形成的正向電子傳輸電流CN1，因此C=CN1+CN2+CP=CN1+CBO式中CBOCN2+CP基極電流由以下幾部分組成：通過(guò)發(fā)射結(jié)的空穴電流EP，通過(guò)集電結(jié)的反向飽和電流CBO以及EN轉(zhuǎn)化為CN1過(guò)程中

35、在基區(qū)的復(fù)合電流（EN-CN1），即B=EP+（EN-CN1）-CBO2放大電路的動(dòng)態(tài)分析（圖解法）放大電路輸入端接入輸入信號(hào)vi后的工作狀態(tài)，稱為動(dòng)態(tài)。在動(dòng)態(tài)時(shí)，放大電路在輸入信號(hào)vi和直流電源Vcc共同作用下工作，這時(shí)候，電路中既有直流分量，又有交流分量，形成了交、直流共存于同一電路之中的情況，各極的電流和各極間的電壓都在靜態(tài)值的基礎(chǔ)上疊加一個(gè)隨輸入信號(hào)vi作相應(yīng)變化的交流分量。一般用放大電路的交流通路來(lái)分析放大電路中各個(gè)交流量的變化規(guī)律及動(dòng)態(tài)性能。所謂交流通路是指交流電流流經(jīng)的路徑。由放大電路畫交流通路的原則是：（1）由于交流通路中只考慮交流信號(hào)的作用，直流電源Vcc內(nèi)阻很小，將它作短路

36、處理；（2）由于耦合電容和旁路電容足夠大，對(duì)交流量可視為短路。注意，在交流通路中的電流、電壓都是交流量。對(duì)放大電路的動(dòng)態(tài)分析，主要采用圖解法和微變等效電路法。在這里，我們討論圖解法。圖解法的思路是先根據(jù)輸入信號(hào)vi的的變化規(guī)律，在輸入特性曲線上畫出iB的波形，然后根據(jù)iB的變化規(guī)律在輸出特性曲線上畫出iC和vCE的波形。1）根據(jù)vi在輸入特性曲線上求iB2）畫出交流負(fù)載線在動(dòng)態(tài)時(shí)，放大電路輸出回路的iC和vCE，既要滿足三極管的伏安特性曲線，又要滿足外部電路的伏安關(guān)系。交流負(fù)載線是有信號(hào)時(shí)放大電路工作點(diǎn)的軌跡，是交、直流共存的情況。3）由輸出特性曲線和交流負(fù)載線求iC和vCE由圖解分析，可得出

37、如下幾個(gè)重要結(jié)論：1）三極管各極間電壓和各電極的電流都是由兩個(gè)分量線性疊加而成的脈動(dòng)量，其中一個(gè)是由直流電源Vcc引起的直流分量，另一個(gè)是隨輸入信號(hào)vi而變化的交流分量。雖然這些電流電壓的瞬時(shí)值是變化的，但它們的方向是始終不變的。2）當(dāng)輸入信號(hào)vi是正弦波時(shí)，電路中各交流分量都是與輸入信號(hào)vi同頻率的正弦波，其中vbe、ib、ic與vi同相，而vce、vo與vi反相。輸出電壓與輸入電壓相位相反，這種現(xiàn)象稱為“倒相”，是共射放大電路的一個(gè)重要特征。3）輸出電壓vo和輸入電壓vi不但是同頻率的正弦波，而且vo的幅度比vi的幅度大得多，這說(shuō)明，vi經(jīng)過(guò)電路被線性放大了。還可以看出，只有輸出信號(hào)的交流

38、分量才是反映輸入信號(hào)變化的，所以我們說(shuō)的放大作用，只能是輸出的交流分量和輸入信號(hào)的關(guān)系，而絕對(duì)不能把直流分量也包含在內(nèi)。圖解分析法的特點(diǎn)：直觀、形象，有助于建立一些重要概念，如交、直流共存，靜態(tài)和動(dòng)態(tài)。內(nèi)容提要：3.1半導(dǎo)體三極管1半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)（1）半導(dǎo)體三極管從結(jié)構(gòu)上可分為NPN型和PNP型兩大類，它們均由 HYPERLINK ./Local Settings/Temp/48.htm l # o 發(fā)射區(qū)e 基區(qū)b 集電區(qū)c三個(gè)摻雜區(qū)和 HYPERLINK ./Local Settings/Temp/48.htm l # o 發(fā)射結(jié)Je 集電結(jié)Jc兩個(gè)背靠背的PN結(jié)構(gòu)成，但兩類三極管的電

39、壓極性和電流方向相反。（2）三個(gè)電極：基極 b、集電極 c、和發(fā)射極 e。從后面工作原理的介紹中可以看到，發(fā)射極和集電極的命名是因?yàn)樗鼈円謩e發(fā)射與接收載流子。（3）內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：發(fā)射區(qū)的摻雜濃度遠(yuǎn)大于集電區(qū)的摻雜濃度；基區(qū)很薄，且摻雜濃度最低。（4）三個(gè)區(qū)作用：發(fā)射區(qū)發(fā)射載流子、基區(qū)傳輸和控制載流子、集電區(qū)收集載流子。2電流的分配和控制作用（1）條件 內(nèi)部條件：三極管的結(jié)構(gòu)。外部條件：發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏。 對(duì)NPN型：c B E Si管：BE=0.7V Ge管：BE=0.2V 對(duì)PNP型：c B1V時(shí)的輸入特性曲線簇。（2）輸出特性曲線輸出特性曲線是指當(dāng)B為某一常數(shù)時(shí)，C和CE之間的關(guān)系

40、，可分為三個(gè)區(qū)：截止區(qū)：發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏，發(fā)射區(qū)不能發(fā)射載流子，B0，C0。放大區(qū)：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。其特點(diǎn)是：BE0.7V(或0.2V)，B0，C與B成線性關(guān)系,幾乎與 CE無(wú)關(guān)。飽和區(qū)：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏，隨著集電結(jié)反偏電壓的逐漸減?。ú⑥D(zhuǎn)化為正向偏壓），集電結(jié)的空間電荷 區(qū)變窄，內(nèi)電場(chǎng)減弱，集電結(jié)收集載流子的能量降低，C不再隨著B(niǎo)作線性變化，出現(xiàn)發(fā)射極發(fā)射有 余，而集電極收集不足現(xiàn)象。其特點(diǎn)是：CE很小，在估算小功率管時(shí)，對(duì)硅管可取0.3V（鍺0.1V）。 對(duì)PNP型管，由于電壓和電流極性相反，所以特性在第三象限。4主要參數(shù)電流放大倍數(shù)，集電極最大允許電流CM，集電極耗散

41、功率PCM，反向擊穿電壓（BR）CEO等3.2共射極放電電路1放大的原理和本質(zhì)（以共發(fā)射極放大電路為例）交流電壓i通過(guò)電容1加到三極管的基極，從而使基極和發(fā)射極兩端的電壓發(fā)生了變化：由BEBE i，由于PN結(jié)的正向特性很陡，因此BE的微小變化就能引起E發(fā)生很大的變化：由EE+ E，由于三級(jí)管內(nèi)電流分配是一定的，因此B和C作相同的變化，其中CC +C。C流過(guò)電阻c，則c上的電壓也就發(fā)生變化：由RcRc +Rc。由于CE=CC-Rc，因此當(dāng)電阻c上的電壓隨輸入信號(hào)變化時(shí)，CE也就隨之變化，由CECE+CE，CE中的變化部分經(jīng)電容2傳送到輸出端成為輸出電壓o。如果電路參數(shù)選擇合適，我們就能得到比i大

42、得多的o。所以，放大作用實(shí)質(zhì)上是放大器件的控制作用，是一種小變化控制大變化。2放大電路的特點(diǎn) HYPERLINK ./Local Settings/Temp/49.htm l # o 直流是基礎(chǔ)，交流是對(duì)象。交直流共存和 HYPERLINK ./Local Settings/Temp/49.htm l # o 因器件的非線性而產(chǎn)生的波形失真非線性失真3放大電路的組成原則 正確的 HYPERLINK ./Local Settings/Temp/49.htm l # o 發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏外加電壓極性、 HYPERLINK ./Local Settings/Temp/49.htm l # o

43、Q點(diǎn)設(shè)置要合理。當(dāng)信號(hào)幅度較大時(shí)，Q點(diǎn)在交流負(fù)載線中點(diǎn)；當(dāng)信號(hào)幅度較小時(shí)Q點(diǎn)可設(shè)置低些。合適的直流基礎(chǔ)、通暢的交流信號(hào)傳輸路徑4放大電路的兩種工作狀態(tài)（1）靜態(tài)：輸入為0，B、C、CE都是直流量。（2）動(dòng)態(tài)：輸入不為0，電路中電流和電壓都是直流分量和交流分量的疊加。保證在直流基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)不失真放 大。5放大電路的分析步驟（1）先進(jìn)行靜態(tài)分析：用放大電路的直流通路。 直流通路：直流信號(hào)的通路。放大電路中各電容開(kāi)路即可得到。（2）在靜態(tài)分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析：用放大電路的交流通路。 交流通路：交流信號(hào)的通路。放大電路中各電容短接，直流電源交流短接即可得到。3.3 HYPERLINK ./Local

44、 Settings/Temp/50.htm l # o 以管子的輸入、輸出特性為基礎(chǔ)，對(duì)電路進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)分析圖解分析法1靜態(tài)分析（1）先分析輸入回路首先把電路分為線性和非線性兩部分，然后分別列出它們的端特性方程。在線性部分，其端特性方程為BECCB*B將相應(yīng)的負(fù)載線畫在三極管的輸入特性曲線上，其交點(diǎn)便是所求的（BQ，BQ）。（2）再分析輸出回路用同樣的方法，可得到輸出回路的負(fù)載線方程（直流負(fù)載方程）為CECCC*C將相應(yīng)的負(fù)載線（直流負(fù)載線，斜率為1/Rc）畫在三極管的輸出特性曲線上，找到與B=BQ相對(duì)應(yīng)的輸出特性曲線，其交點(diǎn)便是所求的（CQ，CEQ）。2動(dòng)態(tài)分析（參閱 HYPERLINK

45、/netcollege/analog/Chap03/Chap2.htm 難點(diǎn)重點(diǎn)）交流負(fù)載線：是放大電路有信號(hào)時(shí)工作點(diǎn)的軌跡，反映交、直共存情況。其特點(diǎn)為過(guò)靜態(tài)工作點(diǎn)Q、斜率為 1/（Rc/RL）。3放大電路的非線性失真及最大不失真輸出電壓（1）飽和失真：靜態(tài)工作點(diǎn)偏高，管子工作進(jìn)入飽和區(qū)（NPN管，輸出波形削底；PNP管，輸出波形削頂）（2）截止失真：靜態(tài)工作點(diǎn)偏低，管子工作進(jìn)入截止區(qū)（NPN管，輸出波形削頂；PNP管，輸出波形削底） （3）最大不失真輸出電壓Vom如圖 Vom1=VCE-VCES 且因?yàn)镮CEO趨于0 ， Vom2=CQ*（C/L）所以Vom為Vom1及Vom2中較小者，以

46、保證輸出波形不失真。 4圖解分析法的特點(diǎn)圖解分析法的最大特點(diǎn)是可以直觀、全面地了解放大電路的工作情況，并能幫助我們理解電路參數(shù)對(duì)工作點(diǎn)的影響，并能大致估算動(dòng)態(tài)工作范圍，另外還可幫助我們建立一些基本概念，如交直流共存、非線性失真等。圖解分析法實(shí)例（工作點(diǎn)移動(dòng)對(duì)輸出波形的影響），3.4 HYPERLINK ./Local Settings/Temp/51.htm l # o 適用條件：小信號(hào)、交流、低頻小信號(hào)模型分析法指導(dǎo)思想：在一定條件下，把半導(dǎo)體三極管所構(gòu)成的非線性電路轉(zhuǎn)化為線性電路。1半導(dǎo)體三極管的小信號(hào)模型（1）三極管小信號(hào)模型的引出，是把三級(jí)管作為一個(gè)線性有源雙口網(wǎng)絡(luò)，列出輸入和輸出回路

47、電壓和電流的關(guān)系，然后利用取全微分或泰勒展開(kāi)的方法得到參數(shù)小信號(hào)模型。（2）關(guān)于小信號(hào)模型的討論：小信號(hào)模型中的各參數(shù)，如be、均為微變量，其值與靜態(tài)工作點(diǎn)的位置有關(guān)，并非常數(shù)。受控電流源的大中、流向取決于b小信號(hào)模型適用的對(duì)象是變化量，因此電路符號(hào)不允許出現(xiàn)反映直流量或瞬時(shí)總量的大下標(biāo)符號(hào)。2用H參數(shù)小信號(hào)模型分析共射基本放大電路（1）畫出小信號(hào)等效電路 方法：先畫出放大電路的交流通路（電容及電源交流短接），然后將三極管用小信號(hào)模型代替。（2）求電壓放大倍數(shù)（3）求輸入電阻（4）求輸出電阻以下給出了一共射基本放大電路的分析過(guò)程， HYPERLINK /netcollege/analog/Ch

48、ap03/Movie8.swf 觀看動(dòng)畫。3.5放大電路的工作點(diǎn)穩(wěn)定問(wèn)題偏置電路：一是提供放大電路所需的合適的靜態(tài)工作點(diǎn)；二是在環(huán)境溫度、電源電壓等外界因素變化時(shí)，保持靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定。1溫度對(duì)放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的影響VBE、CBOC靜態(tài)工作點(diǎn)變化，可能導(dǎo)致放大電路輸出波形失真。2穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)方法：在放大電路中引電流負(fù)反饋（常用射極偏置電路）、采用 HYPERLINK ./Local Settings/Temp/51.htm l # o 電路中用其它溫度敏感元件抵消三極管參數(shù)隨溫度變化的影響補(bǔ)償法。3射極偏置電路穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的過(guò)程：（1）利用b1和b2組成的分壓器以固定基極電位；（2）利用

49、e產(chǎn)生的壓降反饋到輸入回路，改變BE，從而改變C。3.6共射極電路、共集電極電路和共基極電路特點(diǎn)1共射極電路 共射極電路又稱反相放大電路，其特點(diǎn)為電壓增益大，輸出電壓與輸入電壓反相，低頻性能差，適用于低頻、和多級(jí)放大電路的中間級(jí)。2共集電極電路共集電極電路又稱射極輸出器、電壓跟隨器，其特點(diǎn)是：電壓增益小于1而又近似等于1，輸出電壓與輸入電壓同相，輸入電阻高，輸出電阻低，常用于多級(jí)放大電路的輸入級(jí)、輸出級(jí)或緩沖級(jí)。3共基極電路電路特點(diǎn)：輸出電壓與輸入電壓同相，輸入電阻底，輸出電阻高，常用于高頻或?qū)掝l帶電路。3.7放大電路的頻率響應(yīng)1頻率響應(yīng)的基本概念（1）頻率響應(yīng)：放大電路對(duì)不同頻率的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。

50、（2）頻率失真：包括幅度失真和相位失真，均屬于 HYPERLINK ./Local Settings/Temp/52.htm l # o 沒(méi)有產(chǎn)生新的頻率分量線性失真。2RC低通電路的頻率響應(yīng)（1）幅頻響應(yīng)：（2）相頻響應(yīng)：=-argtg(H) 3RC高通電路的頻率響應(yīng)RC高通電路與RC低通電路成對(duì)偶關(guān)系。4波特圖為了能同時(shí)觀察到低頻和高頻段幅頻變化特性，在繪制幅頻特性曲線時(shí)，通常橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)均采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)形式，稱之為波特圖。5放大電路存在頻率響應(yīng)的原因放大電路存在容抗元件（例如外接的耦合電容、旁路電容和三極管的極間電容），使的放大電路對(duì)不同頻率的輸出不同。通常外接電容可以等效為RC高通電路

51、，因而影響下限頻率，而三極管的極間電容可以等效為RC低通電路，因而影響上限頻率。例題解析：例1半導(dǎo)體三極管為什么可以作為放大器件來(lái)使用，放大的原理是什么？試畫出固定偏流式共發(fā)射極放大電路的電路圖，并分析放大過(guò)程。答：放大的原理是利用小信號(hào)對(duì)大信號(hào)的控制作用，利用BE的微小變化可以導(dǎo)致C的大變化。固定偏流式共發(fā)射極放大電路的放大過(guò)程，參閱“ HYPERLINK /netcollege/analog/Chap03/Content2.htm 內(nèi)容提要第2頁(yè)”。例2電路如圖所示，設(shè)半導(dǎo)體三極管的=80，試分析當(dāng)開(kāi)關(guān)K分別接通A、B、C三位置時(shí)，三級(jí)管各工作在輸出特性曲線的哪個(gè)區(qū)域，并求出相應(yīng)的集電極電

52、流Ic。 解：（1）當(dāng)開(kāi)關(guān)置A，在輸入回路Bb+BE=Vcc，可得B=Vcc/b=0.3mA假設(shè)工作在放大區(qū)，則C=B=24mA，CE=Vcc-Cep且為某一定值，如果在漏源間加上正向電壓DS，DS將在溝道中產(chǎn)生自漏極指向源極的電場(chǎng)，該電場(chǎng)使得N溝道中的多數(shù)載流子電子沿著溝道從源極漂移到漏極形成漏極電流D。由于導(dǎo)電溝道存在電阻，D流經(jīng)溝道產(chǎn)生壓降，使得溝道中各點(diǎn)的電位不再相等，于是溝道中各點(diǎn)與柵極間的電壓不再相等，也就是加在PN結(jié)兩端的反向偏置電壓不再相等，近源端PN結(jié)上的反向電壓最小，近漏端的反向電壓最大，結(jié)果使耗盡區(qū)從漏極到源極逐漸變窄，導(dǎo)電溝道從等寬到不等寬，呈楔形分布，如圖（a）所示。

53、隨著DS的增大，D增大，溝道不等寬的現(xiàn)象變得明顯，當(dāng)DS增大到某一值時(shí)，近漏端的兩個(gè)耗盡區(qū)相遇，這種情況稱為預(yù)夾斷，如圖（b）所示。繼續(xù)增大DS，夾斷點(diǎn)將向源極方向延伸，近漏端出現(xiàn)夾斷區(qū)，如圖（c）所示。由于柵極到夾斷點(diǎn)A之間的反向電壓GA不變，恒為P，因此夾斷點(diǎn)到源極之間的電壓也就恒為GS-P，而DS的增加部分將全部加在漏極與夾斷點(diǎn)之間的夾斷區(qū)上，形成較強(qiáng)的電場(chǎng)。在這種情況下，從漏極向夾斷點(diǎn)行進(jìn)的多子自由電子，一旦到達(dá)夾斷點(diǎn)就會(huì)被夾斷區(qū)的電場(chǎng)漂移到漏極，形成漏極電流。一般情況下，夾斷區(qū)僅占溝道長(zhǎng)度的很小部分，因此DS的增大而引起夾斷點(diǎn)的移動(dòng)可忽略，夾斷點(diǎn)到源極間的溝道長(zhǎng)度可以認(rèn)為近似不變，同

54、時(shí)，夾斷點(diǎn)到源極間的電壓又為一定值，所以可近似認(rèn)為D是不隨DS而變化的恒值。3MOSFET的工作原理（以N溝道增強(qiáng)型器件為例）MOS管是指由金屬（Metal）、氧化物（Oxide）、半導(dǎo)體（Semiconductor）三種材料構(gòu)成的三層器件。具體內(nèi)部結(jié)構(gòu)， HYPERLINK /netcollege/analog/Chap04/Movie14.swf 觀看動(dòng)畫。（1）柵源間電壓GS對(duì)D的控制當(dāng)柵源間無(wú)外加電壓時(shí)，由于漏源間不存在導(dǎo)電溝道，所以無(wú)論在漏源間加上何種極性的電壓，都不會(huì)產(chǎn)生漏極電流。正常工作時(shí)，柵源間必須外加電壓以使導(dǎo)電溝道產(chǎn)生，導(dǎo)電溝道產(chǎn)生過(guò)程如下：當(dāng)在柵源間外加正向電壓GS時(shí)，外

55、加的正向電壓在柵極和襯底之間的i2絕緣層中產(chǎn)生了由柵極指向稱底的電場(chǎng)，由于絕緣層很?。?.1um左右），因此數(shù)伏電壓就能產(chǎn)生很強(qiáng)的電場(chǎng)。該強(qiáng)電場(chǎng)會(huì)使靠近i2一側(cè)P型硅中的多子（空穴）受到排斥而向體內(nèi)運(yùn)動(dòng)，從而在表面留下不能移動(dòng)的負(fù)離子，形成耗盡層。耗盡層與金屬柵極構(gòu)成類似的平板電容器。隨著正向電壓GS的增大，耗盡層也隨著加寬，但對(duì)于P型半導(dǎo)體中的少子（電子），此時(shí)則受到電場(chǎng)力的吸引。當(dāng)GS增大到某一值時(shí)，這些電子被吸引到P型半導(dǎo)體表面，使耗盡層與絕緣層之間形成一個(gè) HYPERLINK ./Local Settings/Temp/24.htm l # o 多數(shù)載流子為電子N型薄層，鑒于這個(gè)N型薄

56、層是由P型半導(dǎo)體轉(zhuǎn)換而來(lái)的，故將它稱為反型層。反型層與漏源間的兩個(gè)N型區(qū)相連，成為漏源間的導(dǎo)電溝道。這時(shí)，如果在漏源間加上電壓，就會(huì)有漏極電流產(chǎn)生。人們將開(kāi)始形成反型層所需的GS值稱為開(kāi)啟電壓，用GS(on)（或T）表示。顯然，柵源電壓GS越大，作用于半導(dǎo)體表面的電場(chǎng)越強(qiáng)，被吸引到反型層中的電子愈多，溝道愈厚，相應(yīng)的溝道電阻就愈小。 HYPERLINK /netcollege/analog/Chap04/Movie11.swf 觀看動(dòng)畫（2）漏源電壓DS對(duì)溝道的影響D流經(jīng)溝道產(chǎn)生壓降，使得柵極與溝道中各點(diǎn)的電位不再相等，也就是加在“平板電容器”上的電壓將沿著溝道產(chǎn)生變化，導(dǎo)電溝道從等寬到不等寬

57、，呈楔形分布。余下情況的分析與JFET類似。 HYPERLINK /netcollege/analog/Chap04/Movie12.swf 觀看動(dòng)畫對(duì)照讀物：謝嘉奎等編 HYPERLINK /netcollege/analog/Refer_Book/Book1.htm 電子線路（線性部分）第四版北京：高等教育出版社，謝嘉奎等編電子線路（線性部分）第三版北京：高等教育出版社，4場(chǎng)效應(yīng)管放大電路場(chǎng)效應(yīng)管和半導(dǎo)體三極管一樣能實(shí)現(xiàn)信號(hào)的控制作用，所以也能組成放大電路，不同的是，半導(dǎo)體三極管是通過(guò)基極電流來(lái)控制集電極電流，而場(chǎng)效應(yīng)管則是通過(guò)柵源電壓來(lái)控制漏極電流。場(chǎng)效應(yīng)管組成放大電路時(shí)，也必須設(shè)置合適

58、的靜態(tài)工作點(diǎn)，所不同的是，場(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制器件，它只需合適的偏壓，而不需要偏流，不同類型的場(chǎng)效應(yīng)管，對(duì)偏置電壓的極性有不同的要求。（1）偏置方式：固定偏壓、 HYPERLINK ./Local Settings/Temp/24.htm l # o 給柵源間提供反偏壓，適用于JFET和耗盡型MOSFET自偏壓、 HYPERLINK ./Local Settings/Temp/24.htm l # o 給柵源間提供正、負(fù)及零偏壓，適用于JFET、耗盡型和增強(qiáng)型MOSFET分壓式自偏壓。（2）靜態(tài)分析：圖解法、近似計(jì)算法。（3）動(dòng)態(tài)分析：一般用小信號(hào)模型法。內(nèi)容提要：場(chǎng)效應(yīng)管是利用半導(dǎo)體 HYPE

59、RLINK /netcollege/analog/Chap04/Content1.htm o 絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管 表面或 HYPERLINK /netcollege/analog/Chap04/Content1.htm o 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管 內(nèi)部電場(chǎng)效應(yīng)來(lái)控制輸出電流（D）大小的一種半導(dǎo)體器件，它輸入端基本上不取電流，具有一系列 HYPERLINK ./Local Settings/Temp/71.htm l # o 輸入電阻非常高，噪聲低，受溫度、輻射影響小，制造工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。 HYPERLINK /netcollege/analog/Chap02/Content2.htm 根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，場(chǎng)效

60、應(yīng)管分為結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管和絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管兩大類。4.1結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管有N溝道和P溝道兩種。 HYPERLINK /netcollege/analog/Chap02/Content2.htm 一、特性曲線 HYPERLINK /netcollege/analog/Chap02/Content2.htm （1）輸出特性曲線從輸出特性曲線上很明顯的得出：場(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制型器件，柵源間電壓GS控制漏極電流D。（2）轉(zhuǎn)移特性曲線可直接從輸出特性曲線上用作圖法求出。 HYPERLINK /netcollege/analog/Chap02/Content2.htm 二、主要參數(shù)夾斷電壓、飽和漏極電流