模電復(fù)習(xí)資料

一、三極管開關(guān)原理與場效應(yīng)管開關(guān)原理BJT的開關(guān)工作原理：

形象記憶法：

對三極管放大作用的理解，切記一點(diǎn)：能量不會無緣無故的產(chǎn)生，所以，三極管一定不會產(chǎn)生能量。它只是把電源的能量轉(zhuǎn)換成信號的能量罷了。但三極管厲害的地方在于：它可以通過小電流控制大電流。

假設(shè)三極管是個大壩，這個大壩奇怪的地方是，有兩個閥門，一個大閥門，一個小閥門。小閥門可以用人力打開，大閥門很重，人力是打不開的，只能通過小閥門的水力打開。

所以，平常的工作流程便是，每當(dāng)放水的時(shí)候，人們就打開小閥門，很小的水流涓涓流出，這涓涓細(xì)流沖擊大閥門的開關(guān)，大閥門隨之打開，洶涌的江水滔滔流下。

如果不停地改變小閥門開啟的大小，那么大閥門也相應(yīng)地不停改變，假若能嚴(yán)格地按比例改變，那么，完美的控制就完成了。

在這里，Ube就是小水流，Uce就是大水流，人就是輸入信號。當(dāng)然，如果把水流比為電流的話，會更確切，因?yàn)槿龢O管畢竟是一個電流控制元件。

如果水流處于可調(diào)節(jié)的狀態(tài)，這種情況就是三極管中的線性放大區(qū)。

如果那個小的閥門開啟的還不夠，不能打開大閥門，這種情況就是三極管中的截止區(qū)。

如果小的閥門開啟的太大了，以至于大閥門里放出的水流已經(jīng)到了它極限的流量，這種情況就是三極管中的飽和區(qū)。但是你關(guān)小小閥門的話，可以讓三極管工作狀態(tài)從飽和區(qū)返回到線性區(qū)。

如果有水流存在一個水庫中，水位太高（相應(yīng)與Uce太大），導(dǎo)致不開閥門江水就自己沖開了，這就是二極管的反向擊穿。PN結(jié)的擊穿又有熱擊穿和電擊穿。當(dāng)反向電流和反向電壓的乘積超過PN結(jié)容許的耗散功率，直至PN結(jié)過熱而燒毀，這種現(xiàn)象就是熱擊穿。電擊穿的過程是可逆的，當(dāng)加在PN結(jié)兩端的反向電壓降低后，管子仍可以恢復(fù)原來的狀態(tài)。電擊穿又分為雪崩擊穿和齊納擊穿兩類，一般兩種擊穿同時(shí)存在。電壓低于5－6V的穩(wěn)壓管，齊納擊穿為主，電壓高于5－6V的穩(wěn)壓管，雪崩擊穿為主。電壓在5－6V之間的穩(wěn)壓管，兩種擊穿程度相近，溫度系數(shù)最好，這就是為什么許多電路使用5－6V穩(wěn)壓管的原因。

在模擬電路中，一般閥門是半開的，通過控制其開啟大小來決定輸出水流的大小。沒有信號的時(shí)候，水流也會流，所以，不工作的時(shí)候，也會有功耗。

而在數(shù)字電路中，閥門則處于開或是關(guān)兩個狀態(tài)。當(dāng)不工作的時(shí)候，閥門是完全關(guān)閉的，沒有功耗。比如用單片機(jī)外界三極管驅(qū)動數(shù)碼管時(shí)，確實(shí)會對單片機(jī)管腳輸出電流進(jìn)行一定程度的放大，從而使電流足夠大到可以驅(qū)動數(shù)碼管。但此時(shí)三極管并不工作在其特性曲線的放大區(qū)，而是工作在開關(guān)狀態(tài)（飽和區(qū)）。當(dāng)單片機(jī)管腳沒有輸出時(shí)，三極管工作在截止區(qū)，輸出電流約等于0。

在制造三極管時(shí)，要把發(fā)射區(qū)的N型半導(dǎo)體電子濃度做的很大，基區(qū)P型半導(dǎo)體做的很薄，當(dāng)基極的電壓大于發(fā)射極電壓（硅管要大0.7V，鍺管要大0.3V）而小于集電極電壓時(shí)，這時(shí)發(fā)射區(qū)的電子進(jìn)入基區(qū)，進(jìn)行復(fù)合，形成Ie；但由于發(fā)射區(qū)的電子濃度很大，基區(qū)又很薄，電子就會穿過反向偏置的集電結(jié)到集電區(qū)的N型半導(dǎo)體里，形成Ic；基區(qū)的空穴被復(fù)合后，基極的電壓又會進(jìn)行補(bǔ)給，形成Ib。理論記憶法：

當(dāng)BJT的發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均為反向偏置（VBE＜0，VBC＜0），只有很小的反向漏電流IEBO和ICBO分別流過兩個結(jié)，故iB≈0，iC≈0，VCE≈VCC，對應(yīng)于下圖中的Ａ點(diǎn)。這時(shí)集電極回路中的c、e極之間近似于開路，相當(dāng)于開關(guān)斷開一樣。BJT的這種工作狀態(tài)稱為截止。

當(dāng)發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均為正向偏置（VBE＞0，VBC＞0）時(shí)，調(diào)節(jié)RB，使IB=VCC/RC，則BJT工作在上圖中的C點(diǎn)，集電極電流iC已接近于最大值VCC/RC，由于iC受到RC的限制，它已不可能像放大區(qū)那樣隨著iB的增加而成比例地增加了，此時(shí)集電極電流達(dá)到飽和，對應(yīng)的基極電流稱為基極臨界飽和電流IBS（），而集電極電流稱為集電極飽和電流ICS（VCC/RC）。此后，如果再增加基極電流，則飽和程度加深，但集電極電流基本上保持在ICS不再增加，集電極電壓VCE=VCC-ICSRC=VCES=2.0-0.3V。這個電壓稱為BJT的飽和壓降，它也基本上不隨iB增加而改變。由于VCES很小，集電極回路中的c、e極之間近似于短路，相當(dāng)于開關(guān)閉合一樣。BJT的這種工作狀態(tài)稱為飽和。由于BJT飽和后管壓降均為0.3V，而發(fā)射結(jié)偏壓為0.7V，因此飽和后集電結(jié)為正向偏置，即BJT飽和時(shí)集電結(jié)和發(fā)射結(jié)均處于正向偏置，這是判斷BJT工作在飽和狀態(tài)的重要依據(jù)。下圖示出了ＮＰＮ型BJT飽和時(shí)各電極電壓的典型數(shù)據(jù)。

由此可見BJT相當(dāng)于一個由基極電流所控制的無觸點(diǎn)開關(guān)。三極管處于放大狀態(tài)還是開關(guān)狀態(tài)要看給三極管基極加的電流Ib（偏流），隨這個電流變化，三極管工作狀態(tài)由截止-線性區(qū)-飽和狀態(tài)變化而變。BJT截止時(shí)相當(dāng)于開關(guān)“斷開”，而飽和時(shí)相當(dāng)于開關(guān)“閉合”。ＮＰＮ型BJT截止、放大、飽和三種工作狀態(tài)的特點(diǎn)列于下表中。結(jié)型場效應(yīng)管（N溝道JFET）工作原理：

可將N溝道JFET看作帶“人工智能開關(guān)”的水龍頭。這就有三部分：進(jìn)水、人工智能開關(guān)、出水，可以分別看成是JFET的d極、g極、s極。

“人工”體現(xiàn)了開關(guān)的“控制”作用即vGS。JFET工作時(shí)，在柵極與源極之間需加一負(fù)電壓（vGS<0），使柵極、溝道間的PN結(jié)反偏，柵極電流iG≈0，場效應(yīng)管呈現(xiàn)高達(dá)107Ω以上的輸入電阻。在漏極與源極之間加一正電壓（vDS>0），使N溝道中的多數(shù)載流子（電子）在電場作用下由源極向漏極運(yùn)動，形成電流iD。iD的大小受“人工開關(guān)”vGS的控制，vGS由零往負(fù)向增大時(shí)，PN結(jié)的耗盡層將加寬，導(dǎo)電溝道變窄，vGS絕對值越大則人工開關(guān)越接近于關(guān)上，流出的水（iD）肯定越來越小了，當(dāng)你把開關(guān)關(guān)到一定程度的時(shí)候水就不流了。

“智能”體現(xiàn)了開關(guān)的“影響”作用，當(dāng)水龍頭兩端壓力差（vDS）越大時(shí)，則人工開關(guān)自動智能“生長”。vDS值越大則人工開關(guān)生長越快，流水溝道越接近于關(guān)上，流出的水（iD）肯定越小了，當(dāng)人工開關(guān)生長到一定程度的時(shí)候水也就不流了。理論上，隨著vDS逐漸增加，一方面溝道電場強(qiáng)度加大，有利于漏極電流iD增加；另一方面，有了vDS，就在由源極經(jīng)溝道到漏極組成的N型半導(dǎo)體區(qū)域中，產(chǎn)生了一個沿溝道的電位梯度。由于N溝道的電位從源端到漏端是逐漸升高的，所以在從源端到漏端的不同位置上，漏極與溝道之間的電位差是不相等的，離源極越遠(yuǎn)，電位差越大，加到該處PN結(jié)的反向電壓也越大，耗盡層也越向N型半導(dǎo)體中心擴(kuò)展，使靠近漏極處的導(dǎo)電溝道比靠近源極要窄，導(dǎo)電溝道呈楔形。所以形象地比喻為當(dāng)水龍頭兩端壓力差（vDS）越大，則人工開關(guān)自動智能“生長”。

當(dāng)開關(guān)第一次相碰時(shí)，就是預(yù)夾斷狀態(tài)，預(yù)夾斷之后id趨于飽和。

當(dāng)vGS>0時(shí)，將使PN結(jié)處于正向偏置而產(chǎn)生較大的柵流，破壞了它對漏極電流iD的控制作用，即將人工開關(guān)拔出來，在開關(guān)處又加了一根進(jìn)水水管，對水龍頭就沒有控制作用了。絕緣柵場效應(yīng)管(N溝道增強(qiáng)型MOSFET)工作原理：

可將N溝道MOSFET看作帶“人工智能開關(guān)”的水龍頭。相對應(yīng)情況同JFET。與JFET不同的的是，MOSFET剛開始人工開關(guān)是關(guān)著的，水流流不出來。當(dāng)在柵源之間加vGS>0，N型感生溝道（反型層）產(chǎn)生后，人工開關(guān)逐漸打開，水流（iD）也就越來越大。iD的大小受“人工開關(guān)”vGS的控制，vGS由零往正向增大時(shí)，則柵極和P型硅片相當(dāng)于以二氧化硅為介質(zhì)的平板電容器，在正的柵源電壓作用下，介質(zhì)中便產(chǎn)生了一個垂直于半導(dǎo)體表面的由柵極指向P型襯底的電場，這個電場排斥空穴而吸引電子，P型襯底中的少子電子被吸引到襯底表面，這些電子在柵極附近的P型硅表面便形成了一個N型薄層，即導(dǎo)通源極和漏極間的N型導(dǎo)電溝道。柵源電壓vGS越大則半導(dǎo)體表面的電場就越強(qiáng)，吸引到P型硅表面的電子就越多，感生溝道將越厚，溝道電阻將越小。相當(dāng)于人工開關(guān)越接近于打開，流出的水（iD）肯定越來越多了，當(dāng)你把開關(guān)開到一定程度的時(shí)候水流就達(dá)到最大了。MOSFET的“智能”性與JFET原理相同，參上。絕緣柵場效應(yīng)管(N溝道耗盡型MOSFET)工作原理：

基本上與N溝道JFET一樣，只是當(dāng)vGS>0時(shí)，N溝道耗盡型MOSFET由于絕緣層的存在，并不會產(chǎn)生PN結(jié)的正向電流，而是在溝道中感應(yīng)出更多的負(fù)電荷，使人工智能開關(guān)的控制作用更明顯。二、三極管放大原理正解 隨著科學(xué)技的發(fā)展，電子技術(shù)的應(yīng)用幾乎滲透到了人們生產(chǎn)生活的方方面面。晶體三極管作為電子技術(shù)中一個最為基本的常用器件，其原理對于學(xué)習(xí)電子技術(shù)的人自然應(yīng)該是一個重點(diǎn)。三極管原理的關(guān)鍵是要說明以下三點(diǎn):

1、集電結(jié)為何會發(fā)生反偏導(dǎo)通并產(chǎn)生Ic，這看起來與二極管原理強(qiáng)調(diào)的PN結(jié)單向?qū)щ娦韵嗝堋?/p>

2、放大狀態(tài)下集電極電流Ic為什么會只受控于電流Ib而與電壓無關(guān)；即：Ic與Ib之間為什么存在著一個固定的放大倍數(shù)關(guān)系。雖然基區(qū)較薄，但只要Ib為零，則Ic即為零。

3、飽和狀態(tài)下，Vc電位很弱的情況下，仍然會有反向大電流Ic的產(chǎn)生。

很多教科書對于這部分內(nèi)容，在講解方法上處理得并不適當(dāng)。特別是針對初、中級學(xué)者的普及性教科書，大多采用了回避的方法，只給出結(jié)論卻不講原因。即使專業(yè)性很強(qiáng)的教科書，采用的講解方法大多也存在有很值得商榷的問題。這些問題集中表現(xiàn)在講解方法的切入角度不恰當(dāng)，使講解內(nèi)容前后矛盾，甚至造成講還不如不講的效果，使初學(xué)者看后容易產(chǎn)生一頭霧水的感覺。筆者根據(jù)多年的總結(jié)思考與教學(xué)實(shí)踐，對于這部分內(nèi)容摸索出了一個適合于自己教學(xué)的新講解方法，并通過具體的教學(xué)實(shí)踐收到了一定效果。雖然新的講解方法肯定會有所欠缺，但本人還是懷著與同行共同探討的愿望不揣冒昧把它寫出來，以期能通過同行朋友的批評指正來加以完善。一、傳統(tǒng)講法及問題：

傳統(tǒng)講法一般分三步，以NPN型為例（以下所有討論皆以NPN型硅管為例），如示意圖A。1.發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子；2.電子在基區(qū)的擴(kuò)散與復(fù)合；3.集電區(qū)收集由基區(qū)擴(kuò)散過來的電子?！保ㄗ?）問題1：這種講解方法在第3步中，講解集電極電流Ic的形成原因時(shí)，不是著重地從載流子的性質(zhì)方面說明集電結(jié)的反偏導(dǎo)通，從而產(chǎn)生了Ic，而是不恰當(dāng)?shù)貍?cè)重強(qiáng)調(diào)了Vc的高電位作用，同時(shí)又強(qiáng)調(diào)基區(qū)的薄。這種強(qiáng)調(diào)很容易使人產(chǎn)生誤解。以為只要Vc足夠大基區(qū)足夠薄，集電結(jié)就可以反向?qū)?，PN結(jié)的單向?qū)щ娦跃蜁?。其?shí)這正好與三極管的電流放大原理相矛盾。三極管的電流放大原理恰恰要求在放大狀態(tài)下Ic與Vc在數(shù)量上必須無關(guān)，Ic只能受控于Ib。

問題2：不能很好地說明三極管的飽和狀態(tài)。當(dāng)三極管工作在飽和區(qū)時(shí)，Vc的值很小甚至還會低于Vb，此時(shí)仍然出現(xiàn)了很大的反向飽和電流Ic，也就是說在Vc很小時(shí)，集電結(jié)仍然會出現(xiàn)反向?qū)ǖ默F(xiàn)象。這很明顯地與強(qiáng)調(diào)Vc的高電位作用相矛盾。

問題3：傳統(tǒng)講法第2步過于強(qiáng)調(diào)基區(qū)的薄，還容易給人造成這樣的誤解，以為是基區(qū)的足夠薄在支承三極管集電結(jié)的反向?qū)?，只要基區(qū)足夠薄，集電結(jié)就可能會失去PN結(jié)的單向?qū)щ娞匦?。這顯然與人們利用三極管內(nèi)部兩個PN結(jié)的單向?qū)щ娦?，來判斷管腳名稱的經(jīng)驗(yàn)相矛盾。既使基區(qū)很薄，人們判斷管腳名稱時(shí)，也并沒有發(fā)現(xiàn)因?yàn)榛鶇^(qū)的薄而導(dǎo)致PN結(jié)單向?qū)щ娦允У那闆r?；鶇^(qū)很薄，但兩個PN結(jié)的單向?qū)щ娞匦匀匀煌旰脽o損，這才使得人們有了判斷三極管管腳名稱的辦法和根據(jù)。

問題4：在第2步講解為什么Ic會受Ib控制，并且Ic與Ib之間為什么會存在著一個固定的比例關(guān)系時(shí)，不能形象加以說明。只是從工藝上強(qiáng)調(diào)基區(qū)的薄與摻雜度低，不能從根本上說明電流放大倍數(shù)為什么會保持不變。

問題5：割裂二極管與三極管在原理上的自然聯(lián)系，不能實(shí)現(xiàn)內(nèi)容上的自然過渡。甚至使人產(chǎn)生矛盾觀念，二極管原理強(qiáng)調(diào)PN結(jié)單向?qū)щ姺聪蚪刂?，而三極管原理則又要求PN結(jié)能夠反向?qū)āＭ瑫r(shí)，也不能體現(xiàn)晶體三極管與電子三極管之間在電流放大原理上的歷史聯(lián)系。二、新講解方法：

1、切入點(diǎn)：

要想很自然地說明問題，就要選擇恰當(dāng)?shù)厍腥朦c(diǎn)。講三極管的原理我們從二極管的原理入手講起。二極管的結(jié)構(gòu)與原理都很簡單，內(nèi)部一個PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?，如示意圖B。很明顯圖示二極管處于反偏狀態(tài)，PN結(jié)截止。我們要特別注意這里的截止?fàn)顟B(tài)，實(shí)際上PN結(jié)截止時(shí)，總是會有很小的漏電流存在，也就是說PN結(jié)總是存在著反向關(guān)不斷的現(xiàn)象，PN結(jié)的單向?qū)щ娦圆⒉皇前俜种佟?/p>

為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢？這主要是因?yàn)镻區(qū)除了因“摻雜”而產(chǎn)生的多數(shù)載流子“空穴”之外，還總是會有極少數(shù)的本征載流子“電子”出現(xiàn)。N區(qū)也是一樣，除了多數(shù)載流子電子之外，也會有極少數(shù)的載流子空穴存在。PN結(jié)反偏時(shí)，能夠正向?qū)щ姷亩鄶?shù)載流子被拉向電源，使PN結(jié)變厚，多數(shù)載流子不能再通過PN結(jié)承擔(dān)起載流導(dǎo)電的功能。所以，此時(shí)漏電流的形成主要靠的是少數(shù)載流子，是少數(shù)載流子在起導(dǎo)電作用。反偏時(shí)，少數(shù)載流子在電源的作用下能夠很容易地反向穿過PN結(jié)形成漏電流。漏電流只所以很小，是因?yàn)樯贁?shù)載流子的數(shù)量太少。很明顯，此時(shí)漏電流的大小主要取決于少數(shù)載流子的數(shù)量。如果要想人為地增加漏電流，只要想辦法增加反偏時(shí)少數(shù)載流子的數(shù)量即可。所以，如圖B，如果能夠在P區(qū)或N區(qū)人為地增加少數(shù)載流子的數(shù)量，很自然的漏電流就會人為地增加。其實(shí)，光敏二極管的原理就是如此。光敏二極管與普通光敏二極管一樣，它的PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?。因此，光敏二極管工作時(shí)應(yīng)加上反向電壓，如圖所示。當(dāng)無光照時(shí)，電路中也有很小的反向飽和漏電流，一般為1×10-8—1×10-9A(稱為暗電流)，此時(shí)相當(dāng)于光敏二極管截止；當(dāng)有光照射時(shí)，PN結(jié)附近受光子的轟擊，半導(dǎo)體內(nèi)被束縛的價(jià)電子吸收光子能量而被擊發(fā)產(chǎn)生電子—空穴對，這些載流子的數(shù)目，對于多數(shù)載流子影響不大，但對P區(qū)和N區(qū)的少數(shù)載流子來說，則會使少數(shù)載流子的濃度大大提高，在反向電壓作用下，反向飽和漏電流大大增加，形成光電流，該光電流隨入射光強(qiáng)度的變化而相應(yīng)變化。光電流通過負(fù)載RL時(shí)，在電阻兩端將得到隨人射光變化的電壓信號。光敏二極管就是這樣完成電功能轉(zhuǎn)換的。

光敏二極管工作在反偏狀態(tài)，因?yàn)楣庹湛梢栽黾由贁?shù)載流子的數(shù)量，因而光照就會導(dǎo)致反向漏電流的改變，人們就是利用這樣的道理制作出了光敏二極管。既然此時(shí)漏電流的增加是人為的，那么漏電流的增加部分也就很容易能夠?qū)崿F(xiàn)人為地控制。

2、強(qiáng)調(diào)一個結(jié)論：

講到這里，一定要重點(diǎn)地說明PN結(jié)正、反偏時(shí)，多數(shù)載流子和少數(shù)載流子所充當(dāng)?shù)慕巧捌湫再|(zhì)。正偏時(shí)是多數(shù)載流子載流導(dǎo)電，反偏時(shí)是少數(shù)載流子載流導(dǎo)電。所以，正偏電流大，反偏電流小，PN結(jié)顯示出單向電性。特別是要重點(diǎn)說明，反偏時(shí)少數(shù)載流子反向通過PN結(jié)是很容易的，甚至比正偏時(shí)多數(shù)載流子正向通過PN結(jié)還要容易。為什么呢？大家知道PN結(jié)內(nèi)部存在有一個因多數(shù)載流子相互擴(kuò)散而產(chǎn)生的內(nèi)電場，而內(nèi)電場的作用方向總是阻礙多數(shù)載流子的正向通過，所以，多數(shù)載流子正向通過PN結(jié)時(shí)就需要克服內(nèi)電場的作用，需要約0.7伏的外加電壓，這是PN結(jié)正向?qū)ǖ拈T電壓。而反偏時(shí)，內(nèi)電場在電源作用下會被加強(qiáng)也就是PN結(jié)加厚，少數(shù)載流子反向通過PN結(jié)時(shí)，內(nèi)電場作用方向和少數(shù)載流子通過PN結(jié)的方向一致，也就是說此時(shí)的內(nèi)電場對于少數(shù)載流子的反向通過不僅不會有阻礙作用，甚至還會有幫助作用。這就導(dǎo)致了以上我們所說的結(jié)論：反偏時(shí)少數(shù)載流子反向通過PN結(jié)是很容易的，甚至比正偏時(shí)多數(shù)載流子正向通過PN結(jié)還要容易。這個結(jié)論可以很好解釋前面提到的“問題2”，也就是教材后續(xù)內(nèi)容要講到的三極管的飽和狀態(tài)。三極管在飽和狀態(tài)下，集電極電位很低甚至?xí)咏蛏缘陀诨鶚O電位，集電結(jié)處于零偏置，但仍然會有較大的集電結(jié)的反向電流Ic產(chǎn)生。

3、自然過渡：

繼續(xù)討論圖B，PN結(jié)的反偏狀態(tài)。利用光照控制少數(shù)載流子的產(chǎn)生數(shù)量就可以實(shí)現(xiàn)人為地控制漏電流的大小。既然如此，人們自然也會想到能否把控制的方法改變一下，不用光照而是用電注入的方法來增加N區(qū)或者是P區(qū)少數(shù)載流子的數(shù)量，從而實(shí)現(xiàn)對PN結(jié)的漏電流的控制。也就是不用“光”的方法，而是用“電”的方法來實(shí)現(xiàn)對電流的控制（注2）。接下來重點(diǎn)討論P(yáng)區(qū)，P區(qū)的少數(shù)載流子是電子，要想用電注入的方法向P區(qū)注入電子，最好的方法就是如圖C所示，在P區(qū)下面再用特殊工藝加一塊N型半導(dǎo)體（注3）。

圖C所示其實(shí)就是NPN型晶體三極管的雛形，其相應(yīng)各部分的名稱以及功能與三極管完全相同。為方便討論，以下我們對圖C中所示的各個部分的名稱直接采用與三極管相應(yīng)的名稱（如“發(fā)射結(jié)”，“集電極”等）。再看示意圖C，圖中最下面的發(fā)射區(qū)N型半導(dǎo)體內(nèi)電子作為多數(shù)載流子大量存在，而且，如圖C中所示，要將發(fā)射區(qū)的電子注入或者說是發(fā)射到P區(qū)（基區(qū)）是很容易的，只要使發(fā)射結(jié)正偏即可。具體說就是在基極與發(fā)射極之間加上一個足夠的正向的門電壓（約為0.7伏）就可以了。在外加門電壓作用下，發(fā)射區(qū)的電子就會很容易地被發(fā)射注入到基區(qū)，這樣就實(shí)現(xiàn)對基區(qū)少數(shù)載流子“電子”在數(shù)量上的改變。

4、集電極電流Ic的形成：

如圖C，發(fā)射結(jié)加上正偏電壓導(dǎo)通后，在外加電壓的作用下，發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子——電子就會很容易地被大量發(fā)射進(jìn)入基區(qū)。這些載流子一旦進(jìn)入基區(qū)，它們在基區(qū)（P區(qū)）的性質(zhì)仍然屬于少數(shù)載流子的性質(zhì)。如前所述，少數(shù)載流子很容易反向穿過處于反偏狀態(tài)的PN結(jié)，所以，這些載流子——電子就會很容易向上穿過處于反偏狀態(tài)的集電結(jié)到達(dá)集電區(qū)形成集電極電流Ic。由此可見，集電極電流的形成并不是一定要靠集電極的高電位。集電極電流的大小更主要的要取決于發(fā)射區(qū)載流子對基區(qū)的發(fā)射與注入，取決于這種發(fā)射與注入的程度。這種載流子的發(fā)射注入程度及乎與集電極電位的高低沒有什么關(guān)系。這正好能自然地說明，為什么三極管在放大狀態(tài)下，集電極電流Ic與集電極電位Vc的大小無關(guān)的原因。放大狀態(tài)下Ic并不受控于Vc，Vc的作用主要是維持集電結(jié)的反偏狀態(tài)，以此來滿足三極管放大態(tài)下所需要外部電路條件。

對于Ic還可以做如下結(jié)論：Ic的本質(zhì)是“少子”電流，是通過電子注入而實(shí)現(xiàn)的人為可控的集電結(jié)“漏”電流，因此它就可以很容易地反向通過集電結(jié)。

5、Ic與Ib的關(guān)系：

很明顯，對于三極管的內(nèi)部電路來說，圖C與圖D是完全等效的。圖D就是教科書上常用的三極管電流放大原理示意圖。

看圖D，接著上面的討論，集電極電流Ic與集電極電位Vc的大小無關(guān)，主要取決于發(fā)射區(qū)載流子對基區(qū)的發(fā)射注入程度。

通過上面的討論，現(xiàn)在已經(jīng)明白，三極管在電流放大狀態(tài)下，內(nèi)部的主要電流就是由載流子電子由發(fā)射區(qū)經(jīng)基區(qū)再到集電區(qū)貫穿三極管所形成。也就是貫穿三極管的電流Ic主要是電子流。這種貫穿的電子流與歷史上的電子三極管非常類似。如圖E，圖E就是電子三極管的原理示意圖。電子三極管的電流放大原理因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)的直觀形象，可以很自然得到解釋。

如圖E所示，很容易理解，電子三極管Ib與Ic之間的固定比例關(guān)系，主要取決于電子管柵極（基極）的構(gòu)造。當(dāng)外部電路條件滿足時(shí)，電子三極管工作在放大狀態(tài)。在放大狀態(tài)下，穿過管子的電流主要是由發(fā)射極經(jīng)柵極再到集電極的電子流。電子流在穿越柵極時(shí)，很顯然柵極會對其進(jìn)行截流，截流時(shí)就存在著一個截流比問題。截流比的大小，則主要與柵極的疏密度有關(guān)，如果柵極做的密，它的等效截流面積就大，截流比例自然就大，攔截下來的電子流就多。反之截流比小，攔截下來的電子流就少。柵極攔截下來的電子流其實(shí)就是電流Ib，其余的穿過柵極到達(dá)集電極的電子流就是Ic。從圖中可以看出，只要柵極的結(jié)構(gòu)尺寸確定，那么截流比例就確定，也就是Ic與Ib的比值確定。所以，只要管子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)確定，的值就確定，這個比值就固定不變。由此可知，電流放大倍數(shù)的β值主要與柵極的疏密度有關(guān)。柵極越密則截流比例越大，相應(yīng)的β值越低，柵極越疏則截流比例越小，相應(yīng)的β值越高。

其實(shí)晶體三極管的電流放大關(guān)系與電子三極管類似。晶體三極管的基極就相當(dāng)于電子三極管的柵極，基區(qū)就相當(dāng)于柵網(wǎng)，只不過晶體管的這個柵網(wǎng)是動態(tài)的是不可見的。放大狀態(tài)下，貫穿整個管子的電子流在通過基區(qū)時(shí)，基區(qū)與電子管的柵網(wǎng)作用相類似，會對電子流進(jìn)行截流。如果基區(qū)做得薄，摻雜度低，基區(qū)的空穴數(shù)就會少，那么空穴對電子的截流量就小，這就相當(dāng)于電子管的柵網(wǎng)比較疏一樣。反之截流量就會大。很明顯只要晶體管三極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)確定，這個截流比也就確定。所以，為了獲大較大的電流放大倍數(shù)，使β值足夠高，在制作三極管時(shí)往往要把基區(qū)做得很薄，而且其摻雜度也要控制得很低。

與電子管不同的是，晶體管的截流主要是靠分布在基區(qū)的帶正電的“空穴”對貫穿的電子流中帶負(fù)電的“電子”中和來實(shí)現(xiàn)。所以，截流的效果主要取決于基區(qū)空穴的數(shù)量。而且，這個過程是個動態(tài)過程，“空穴”不斷地與“電子”中和，同時(shí)“空穴”又不斷地會在外部電源作用下得到補(bǔ)充。在這個動態(tài)過程中，空穴的等效總數(shù)量是不變的?；鶇^(qū)空穴的總數(shù)量主要取決于摻“雜”度以及基區(qū)的厚薄，只要晶體管結(jié)構(gòu)確定，基區(qū)空穴的總定額就確定，其相應(yīng)的動態(tài)總量就確定。這樣，截流比就確定，晶體管的電流放大倍數(shù)的值就是定值。這就是為什么放大狀態(tài)下，三極管的電流Ic與Ib之間會有一個固定的比例關(guān)系的原因。

6、對于截止?fàn)顟B(tài)的解釋：

例關(guān)系說明，放大狀態(tài)下電流Ic按一個固定的比例受控于電流Ib，這個固定的控制比例主要取決于晶體管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

對于Ib等于0的截止?fàn)顟B(tài)，問題更為簡單。當(dāng)Ib等于0時(shí)，說明外部電壓Ube太小，沒有達(dá)到發(fā)射結(jié)的門電壓值，發(fā)射區(qū)沒有載流子“電子”向基區(qū)的發(fā)射注入，所以，此時(shí)既不會有電流Ib，也更不可能有電流Ic。另外，從純數(shù)學(xué)的電流放大公式更容易推出結(jié)論，Ic=βIb，Ib為0，很顯然Ic也為0。三、新講法需要注意的問題：

以上，我們用了一種新的切入角度，對三極管的原理在講解方法上進(jìn)行了探討。特別是對晶體三極管放大狀態(tài)下，集電結(jié)為什么會反向?qū)щ娦纬杉姌O電流做了重點(diǎn)討論，同時(shí)，對三極管的電流放大倍數(shù)為什么是定值也做了深入分析。這種講解方法的關(guān)鍵，在于強(qiáng)調(diào)二極管與三極管在原理上的聯(lián)系。其實(shí)，從二極管PN的反向截止特性曲線上很容易看出，只要將這個特性曲線轉(zhuǎn)過180度，如圖F所示，它的情形與三極管的輸出特性非常相似，三極管輸出特性如圖G所示。這說明了二極管與三極管在原理上存在著很必然的聯(lián)系。所以，在講解方法上選擇這樣的切入點(diǎn)，從PN結(jié)的偏狀態(tài)入手講三極管，就顯得非常合適。而且，這樣的講解會使問題變得淺顯易懂生動形象，前后內(nèi)容之間自然和諧順理成章。

這種講法的不足點(diǎn)在于，從PN結(jié)的漏電流入手講起，容易造成本征漏電流與放大電流在概念上的混肴。所以，在后面講解晶體管輸入輸出特性曲線時(shí)，應(yīng)該注意強(qiáng)調(diào)說明本征載流子與摻雜載流子的性質(zhì)區(qū)別。本征載流子對電流放大沒有貢獻(xiàn)，本征載流子的電流對晶體管的特性影響往往是負(fù)面的，是需要克服的。晶體管電流放大作用主要靠摻雜載流子來實(shí)現(xiàn)。要注意在概念上進(jìn)行區(qū)別。另外，還要注意說明，從本質(zhì)上晶體內(nèi)部有關(guān)載流子的問題其實(shí)并不簡單，它涉及到晶體的能級分析能帶結(jié)構(gòu)，以及載流子移動的勢壘分析等。所以，并不是隨便找一種或兩種具有載流子的導(dǎo)體或半導(dǎo)體就可以制成PN結(jié)，就可以制成晶體管，晶體管實(shí)際的制造工藝也并不是如此簡單。這樣的講解方法主要是在不違反物理原則的前提下，試圖把問題盡量地簡化，盡量做到淺顯易懂，以便于理解與接受。這才是這種講解方法的主要意義所在。注1：見《電子技術(shù)基礎(chǔ)》第33至35面，華中工學(xué)院出版，康華光主編，第三版，模擬部分。

注2：光照增加的是本征載流子，而后面講的電注入增加的是摻雜載流子，本征載流子是成對出現(xiàn)，是電子空穴對，正負(fù)對應(yīng)。這與摻雜載流子是有區(qū)別的。

注3：此處涉及到三極管的制造工藝，以及半導(dǎo)體材料有關(guān)載流子的能級問題。能級結(jié)構(gòu)不同的晶體材料，相互之間載流子的注入及移動會很復(fù)雜，也不容易實(shí)現(xiàn)。所以，晶體管的整體一般都用相同的半電體物質(zhì)構(gòu)成。要么是硅管，要么是鍺管，很少有一部分是硅而另一部分是鍺的情況三、場效應(yīng)管與雙極式三極管場效應(yīng)管與雙極型三極管的比較：1、普通三極管參與導(dǎo)電的，既有多數(shù)載流子，又有少數(shù)載流子，故稱為雙極型三極管；而在場效應(yīng)管中只是多子參與導(dǎo)電，故又稱為單極型三極管。因少子濃度受溫度、輻射等因素影響較大，所以場效應(yīng)管比三極管的溫度穩(wěn)定性好、抗輻射能力強(qiáng)、噪聲系數(shù)很小。在環(huán)境條件（溫度等）變化很大的情況下應(yīng)選用場效應(yīng)管。

2、三極管是電流控制器件，通過控制基極電流到達(dá)控制輸出電流的目的。因此，基極總有一定的電流，故三極管的輸人電阻較低；場效應(yīng)管是電壓控制器件，其輸出電流決定于柵源極之間的電壓，柵極基本上不取電流，因此，它的輸入電阻很高，可達(dá)109～1014Ω。高輸入電阻是場效應(yīng)管的突出優(yōu)點(diǎn)。

3、場效應(yīng)管的漏極和源極可以互換，耗盡型絕緣柵管的柵極電壓可正可負(fù)，靈活性比三極管強(qiáng)。但要注意，分立的場效應(yīng)管，有時(shí)已經(jīng)將襯底和源極在管內(nèi)短接，源極和漏極就不能互換使用了。

4、場效應(yīng)管和三極管都可以用于放大或作可控開關(guān)。但場效應(yīng)管還可以作為壓控電阻使用，可以在微電流、低電壓條件下工作，具有功耗低，熱穩(wěn)定性好，容易解決散熱問題，工作電源電壓范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，且制作工藝簡單，易于集成化生產(chǎn)，因此在目前的大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路中，MOS管占主要地位。

5、MOS管具有很低的級間反饋電容，一般為5—10pF，而三極管的集電結(jié)電容一般為20pF左右。

6、場效應(yīng)管組成的放大電路的電壓放大系數(shù)要小于三極管組成放大電路的電壓放大系數(shù)。

7、由于MOS觀的柵源極之間的絕緣層很薄，極間電容很小，而柵源極之間電阻又很大，帶電物體靠近柵極時(shí)，柵極上感應(yīng)少量電荷產(chǎn)生很高的電壓，就很難放掉，以至于柵源極之間的絕緣層擊穿，造成永久性損壞。因此管子存放時(shí)，應(yīng)使柵極與源極短接，避免柵極懸空。尤其是焊接MOS管時(shí)，電烙鐵外殼要良好接地。

8、BJT是利用小電流的變化控制大電流的變化；JFET是利用PN結(jié)反向電壓對耗盡層厚度的控制，來改變導(dǎo)電溝道的寬窄，從而控制漏極電流的大??；MOSEFET是利用柵源電壓的大小，來改變半導(dǎo)體表面感生電荷的多少，從而控制漏極電流的大小。

MOSFET用雙極性三極管的代替方法：

一般說來，雙極性三極管不能直接代替MOSFET，這是因?yàn)樗鼈兊目刂铺匦圆灰粯?，MOSFET是電壓控制的器件，而雙極性三極管是電流控制的器件。MOSFET的控制電路是電壓型的，雙極性三極管不能直接代換MOSFET的，原驅(qū)動MOSFET的電路由于驅(qū)動電流太小，不足于驅(qū)動雙極性三極。要想用原電路驅(qū)動雙極性三極管，必須要在雙極性三極管之前加裝電流放大裝置?；谶@個思想，在雙極性三極管之前加裝電流放大器，把電壓驅(qū)動改為了電流驅(qū)動，即可代換成功。MOS器件保護(hù)措施：

1、MOS器件出廠時(shí)通常裝在黑色的導(dǎo)電泡沫塑料袋中,切勿自行隨便拿個塑料袋裝。也可用細(xì)銅線把各個引腳連接在一起,或用錫紙包裝。

2、取出的MOS器件不能在塑料板上滑動,應(yīng)用金屬盤來盛放待用器件。

3、焊接用的電烙鐵必須良好接地。

4、在焊接前應(yīng)把電路板的電源線與地線短接,再M(fèi)OS器件焊接完成后在分開。

5、MOS器件各引腳的焊接順序是漏極、源極、柵極。拆機(jī)時(shí)順序相反。

6、電路板在裝機(jī)之前,要用接地的線夾子去碰一下機(jī)器的各接線端子,再把電路板接上去。

7、MOS場效應(yīng)晶體管的柵極在允許條件下,最好接入保護(hù)二極管。在檢修電路時(shí)應(yīng)注意查證原有的保護(hù)二極管是否損壞。

場效應(yīng)管的作用：

1、場效應(yīng)管可應(yīng)用于放大。由于場效應(yīng)管放大器的輸入阻抗很高，因此耦合電容可以容量較小，不必使用電解電容器。

2、場效應(yīng)管很高的輸入阻抗非常適合作阻抗變換。常用于多級放大器的輸入級作阻抗變換。

3、場效應(yīng)管可以用作可變電阻。

4、場效應(yīng)管可以方便地用作恒流源。

5、場效應(yīng)管可以用作電子開關(guān)。

場效應(yīng)管的分類：

結(jié)型場效應(yīng)管（JFET）因有兩個PN結(jié)而得名；絕緣柵型場效應(yīng)管（JGFET，也叫金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)管MOSFET）則因柵極與其它電極完全絕緣而得名。

根據(jù)導(dǎo)電方式的不同,MOSFET又分增強(qiáng)型、耗盡型。所謂增強(qiáng)型是指:當(dāng)VGS=0時(shí)管子是呈截止?fàn)顟B(tài),加上正確的VGS后,多數(shù)載流子被吸引到柵極,從而“增強(qiáng)”了該區(qū)域的載流子,形成導(dǎo)電溝道。耗盡型則是指,當(dāng)VGS=0時(shí)即形成溝道,加上正確的VGS時(shí),能使多數(shù)載流子流出溝道,因而“耗盡”了載流子,使管子轉(zhuǎn)向截止。四、對場效應(yīng)管的測試1、結(jié)型場效應(yīng)管的管腳識別

場效應(yīng)管的柵極相當(dāng)于晶體管的基極，源極和漏極分別對應(yīng)于晶體管的發(fā)射極和集電極。將萬用表置于R×1k檔，用兩表筆分別測量每兩個管腳間的正、反向電阻。當(dāng)某兩個管腳間的正、反向電阻相等，均為數(shù)KΩ時(shí)，則這兩個管腳為漏極D和源極S（可互換），余下的一個管腳即為柵極G。對于有4個管腳的結(jié)型場效應(yīng)管，另外一極是屏蔽極（使用中接地）。

2、判定柵極（紅表筆接表內(nèi)電池的負(fù)極，黑表筆接表內(nèi)電池的正極）

用萬用表黑表筆碰觸管子的柵極，紅表筆分別碰觸另外兩個電極。若兩次測出的阻值都很小，說明均是正向電阻，該管屬于N溝道場效應(yīng)管。

制造工藝決定了場效應(yīng)管的源極和漏極是對稱的，可以互換使用，并不影響電路的正常工作，所以不必加以區(qū)分。若要區(qū)分，則可根據(jù)在源—漏之間有一個PN結(jié)，通過測量PN結(jié)正、反向電阻存在差異，識別S極與D極。將萬用表撥到R×100檔，用交換表筆法測兩次電阻，相當(dāng)于給場效應(yīng)管加上1.5V的電源電壓，其中電阻值較低（一般為幾千歐至十幾千歐）的一次為正向電阻。此時(shí)黑表筆的是S極，紅表筆接D極。

注意不能用此法判定絕緣柵型場效應(yīng)管的柵極。因?yàn)檫@種管子的輸入電阻極高，柵源間的極間電容又很小，測量時(shí)只要有少量的電荷，就可在極間電容上形成很高的電壓，容易將管子損壞。

3、估測場效應(yīng)管的放大能力

將萬用表撥到R×100檔，相當(dāng)于給場效應(yīng)管加上1.5V的電源電壓。這時(shí)表針指示出的是D-S極間電阻值。然后用手指捏柵極G，將人體的感應(yīng)電壓作為輸入信號加到柵極上。由于管子的放大作用，UDS和ID都將發(fā)生變化，也相當(dāng)于D-S極間電阻發(fā)生變化，可觀察到表針有較大幅度的擺動。如果手捏柵極時(shí)表針擺動很小，說明管子的放大能力較弱；若表針不動，說明管子已經(jīng)損壞。

由于人體感應(yīng)的50Hz交流電壓較高，而不同的場效應(yīng)管用電阻檔測量時(shí)的工作點(diǎn)可能不同，因此用手捏柵極時(shí)表針可能向右擺動，也可能向左擺動。少數(shù)的管子RDS減小，使表針向右擺動，多數(shù)管子的RDS增大，表針向左擺動。無論表針的擺動方向如何，只要能有明顯地?cái)[動，就說明管子具有放大能力。

本方法也適用于測MOS管。為了保護(hù)MOS場效應(yīng)管，必須用手握住金屬桿，用金屬桿去碰柵極，以防止人體感應(yīng)電荷直接加到柵極上，將管子損壞。MOS管每次測量完畢，G-S結(jié)電容上會充有少量電荷，建立起電壓UGS，再接著測時(shí)表針可能不動，此時(shí)將G-S極間短路一下即可。五、測判三極管的口訣三極管的管型及管腳的判別是電子技術(shù)初學(xué)者的一項(xiàng)基本功，為了幫助讀者迅速掌握測判方法，筆者總結(jié)出四句口訣：“三顛倒，找基極；PN結(jié)，定管型；順箭頭，偏轉(zhuǎn)大；測不準(zhǔn)，動嘴巴?！毕旅孀屛覀冎鹁溥M(jìn)行解釋吧。一、三顛倒，找基極

大家知道，三極管是含有兩個PN結(jié)的半導(dǎo)體器件。根據(jù)兩個PN結(jié)連接方式不同，可以分為NPN型和PNP型兩種不同導(dǎo)電類型的三極管。

測試三極管要使用萬用電表的歐姆擋，并選擇R×100或R×1k擋位。紅表筆所連接的是表內(nèi)電池的負(fù)極，黑表筆則連接著表內(nèi)電池的正極。

假定我們并不知道被測三極管是NPN型還是PNP型，也分不清各管腳是什么電極。測試的第一步是判斷哪個管腳是基極。這時(shí)，我們?nèi)稳蓚€電極(如這兩個電極為1、2)，用萬用電表兩支表筆顛倒測量它的正、反向電阻，觀察表針的偏轉(zhuǎn)角度；接著，再取1、3兩個電極和2、3兩個電極，分別顛倒測量它們的正、反向電阻，觀察表針的偏轉(zhuǎn)角度。在這三次顛倒測量中，必然有兩次測量結(jié)果相近：即顛倒測量中表針一次偏轉(zhuǎn)大，一次偏轉(zhuǎn)?。皇Ｏ乱淮伪厝皇穷嵉箿y量前后指針偏轉(zhuǎn)角度都很小，這一次未測的那只管腳就是我們要尋找的基極。二、PN結(jié)，定管型

找出三極管的基極后，我們就可以根據(jù)基極與另外兩個電極之間PN結(jié)的方向來確定管子的導(dǎo)電類型。將萬用表的黑表筆接觸基極，紅表筆接觸另外兩個電極中的任一電極，若表頭指針偏轉(zhuǎn)角度很大，則說明被測三極管為NPN型管；若表頭指針偏轉(zhuǎn)角度很小，則被測管即為PNP型。三、順箭頭，偏轉(zhuǎn)大

找出了基極b，另外兩個電極哪個是集電極c，哪個是發(fā)射極e呢?這時(shí)我們可以用測穿透電流ICEO的方法確定集電極c和發(fā)射極e。

(1)對于NPN型三極管，用萬用電表的黑、紅表筆顛倒測量兩極間的正、反向電阻Rce和Rec，雖然兩次測量中萬用表指針偏轉(zhuǎn)角度都很小，但仔細(xì)觀察，總會有一次偏轉(zhuǎn)角度稍大，此時(shí)電流的流向一定是：黑表筆→c極→b極→e極→紅表筆，電流流向正好與三極管符號中的箭頭方向一致(“順箭頭”)，所以此時(shí)黑表筆所接的一定是集電極c，紅表筆所接的一定是發(fā)射極e。

(2)對于PNP型的三極管，道理也類似于NPN型，其電流流向一定是：黑表筆→e極→b極→c極→紅表筆，其電流流向也與三極管符號中的箭頭方向一致，所以此時(shí)黑表筆所接的一定是發(fā)射極e，紅表筆所接的一定是集電極c。四、測不出，動嘴巴

若在“順箭頭，偏轉(zhuǎn)大”的測量過程中，若由于顛倒前后的兩次測量指針偏轉(zhuǎn)均太小難以區(qū)分時(shí)，就要“動嘴巴”了。具體方法是：在“順箭頭，偏轉(zhuǎn)大”的兩次測量中，用兩只手分別捏住兩表筆與管腳的結(jié)合部，用嘴巴含住(或用舌頭抵住)基電極b，仍用“順箭頭，偏轉(zhuǎn)大”的判別方法即可區(qū)分開集電極c與發(fā)射極e。其中人體起到直流偏置電阻的作用，目的是使效果更加明顯。六、四種負(fù)反饋組態(tài)及其判斷（六張圖，看過就全懂了）2009-07-061:44七、輸入電阻和輸出電阻的意義&定量測量（看過就全懂了）2009-07-061:14

輸入電阻是用來衡量放大器對信號源的影響的一個性能指標(biāo)。輸入電阻越大，表明放大器從信號源取的電流越小，放大器輸入端得到的信號電壓也越大，即信號源電壓衰減的少。理論基礎(chǔ)：Us=（Rs+Ri）×I。Rs為信號源內(nèi)阻，Ri為放大器輸入電阻。因此作為測量信號電壓的示波器、電壓表等儀器的放大電路應(yīng)當(dāng)具有較大的輸入電阻。對于一般的放大電路來說，輸入電阻當(dāng)然是越大越好。如果想從信號源取得較大的電流，則應(yīng)該使放大器具有較小的輸入電阻。

輸出電阻用來衡量放大器在不同負(fù)載條件下維持輸出信號電壓（或電流）恒定能力的強(qiáng)弱，稱為其帶負(fù)載能力。當(dāng)放大器將放大了的信號輸出給負(fù)載電阻RL時(shí)，對負(fù)載RL來說，放大器可以等效為具有內(nèi)阻Ro的信號源，由這個信號源向RL提供輸出信號電壓和輸出信號電流。Ro稱為放大器的輸出電阻，它是從放大器輸出端向放大器本身看入的交流等效電阻。如果輸出電阻Ro很小，滿足Ro<<RL條件，則當(dāng)RL在較大范圍內(nèi)變化時(shí)，就可基本維持輸出信號電壓的恒定。反之，如果輸出電阻Ro很大，滿足Ro>>RL條件，則當(dāng)RL在較大范圍內(nèi)變化時(shí)，就可維持輸出信號電流的恒定。如手機(jī)電池，它的內(nèi)阻可以等效看作輸出電阻，用了幾年后，內(nèi)阻高了，也就要報(bào)廢了，因?yàn)閹Р粍油饷娴臇|西了。

電壓放大和互阻放大電路，即輸出為電壓信號的放大電路，Ro越小，負(fù)載RL對的變化對輸出信號Vo的影響越小。而且只要負(fù)載RL足夠大，信號輸出功率一般較低，能耗也較低。多用于信號的前置放大和中間級放大。對于一般的放大電路來說，輸出電阻當(dāng)然越小越好。

電流放大和互導(dǎo)放大電路，即輸出為電流信號的放大電路，與受控電流源并聯(lián)的Ro越大，負(fù)載RL的變化對輸出電流Io的影響越小。則與前兩種相比當(dāng)供電電源相同時(shí)，可得到較大輸出電流信號，所以功率可能到達(dá)較大的值，對供電電源的能耗較大。通常用于電子系統(tǒng)的輸出級，可作為各種輸出物理變量變換器（如音響系統(tǒng)的揚(yáng)聲器，動力系統(tǒng)的電動機(jī)等）的驅(qū)動電路。八、無功功率終極解釋2009-07-061:26容性電流：流過電容的電流，電容使電流超前90度。

感性電流：流過電感的電流，電感使電流超前-90度，即滯后90度。

為建立交變磁場和感應(yīng)磁通而需要的電功率稱為無功功率，因此，所謂的“無功”并不是“無用”的電功率，只不過它的功率并不轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、熱能而已；因此在供用電系統(tǒng)中除了需要有功電源外，還需要無功電源，兩者缺一不可。無功功率單位為乏(Var)。無功功率和功率因數(shù)是直接有關(guān)聯(lián)的。在交流電路中，針對電網(wǎng)中某個原件來說，其電壓與電流之間的相位差(Φ)的余弦叫做功率因數(shù)，用符號cosΦ表示，在數(shù)值上，功率因數(shù)是有功功率和視在功率的比值，即λ=cosΦ=P/S

，S=√(P^2+Q^2)(阻抗為電感性時(shí)Φ＞0)。在電力網(wǎng)的運(yùn)行中，功率因數(shù)反映了電源輸出的視在功率被有效利用的程度，若功率因數(shù)低,電網(wǎng)的電壓下降,電壓質(zhì)量也就降低，所以我們希望功率因數(shù)越大越好，這樣電路中的無功功率可以降到最小，視在功率將大部分用來供給有功功率，從而提高電能輸送的功率。

電力系統(tǒng)中的負(fù)載大多是電感性電氣設(shè)備（有電磁線圈結(jié)構(gòu)），線圈內(nèi)要建立磁場，就要消耗滯后（感性）無功功率。如40W的日光燈，除了需要40多瓦（鎮(zhèn)流器也需要消耗部分有功功率）的有功功率來發(fā)光外，還需要40乏左右的無功功率供鎮(zhèn)流器的線圈建立交變磁場，這就使得負(fù)載電流相位滯后于電壓，相角差越大，對滯后無功功率需求越大。雖然無功功率不消耗電能，但要供給固定的有功功率時(shí)，無功功率越大，視在功率也越大，供電線路和變壓器的容量也就越大，勢必要提高電流而增加線路損耗。所謂提高功率因數(shù)，是指提高電源或電網(wǎng)的功率因數(shù)，而不是指提高某個電感性負(fù)載的功率因數(shù)。所以電業(yè)局供電時(shí)，無功功率對民用不收費(fèi)，工業(yè)使用時(shí)若功率因數(shù)達(dá)不到0.9就要罰款，增收這部分費(fèi)用作為線路損耗和其他因此造成的費(fèi)用。

對于變壓器，由于二次側(cè)輸出的無功功率可以是滯后性的，也可以是超前性的，視負(fù)載性質(zhì)而定，但變壓器內(nèi)部吸收的無功功率都是滯后性的。

無功功率從電力網(wǎng)絡(luò)中哪個地方獲得？顯然，若果要由發(fā)電機(jī)提供并經(jīng)過長距離傳送是不合理的。合理方法是在需要無功功率的地方產(chǎn)生無功功率。怎樣產(chǎn)生？工程上認(rèn)為電容發(fā)出無功功率，電感吸收無功功率。由于電容器這個用電設(shè)備本身并不消耗電能，然而它卻有功率（直流電路的功率等于電壓乘以電流強(qiáng)度，交流電路的平均功率P=VIcosΦ,當(dāng)電壓與電流之間有相位差時(shí)，電路中發(fā)生能量交換，出現(xiàn)無功功率Q=VIsinΦ），這就是無功功率。電路系統(tǒng)中，電感和電容的無功功率有互補(bǔ)作用。因此在配電系統(tǒng)里幾乎都使用補(bǔ)償電容器，即采用無功就地補(bǔ)償法提高用電設(shè)備的功率因數(shù)。無功補(bǔ)償?shù)幕驹硎牵喊丫哂腥菪怨β守?fù)荷的裝置與感性功率負(fù)荷并聯(lián)接在同一電路，能量在兩種負(fù)荷之間相互交換。接入電容后不會改變原負(fù)載的工作狀態(tài)，感性負(fù)荷所需要的無功功率也可由容性負(fù)荷輸出的無功功率補(bǔ)償，從而減輕電源和傳輸系統(tǒng)的無功功率負(fù)擔(dān)。無功補(bǔ)償?shù)囊饬x：

1、補(bǔ)償無功功率，可以增加電網(wǎng)中有功功率的比例常數(shù)。

2、減少發(fā)、供電設(shè)備的設(shè)計(jì)容量，減少投資，例如當(dāng)功率因數(shù)cosΦ=0.8增加到cosΦ=0.95時(shí)，裝1Kvar電容器可節(jié)省設(shè)備容量0.52KW；反之，增加0.52KW對原有設(shè)備而言，相當(dāng)于增大了發(fā)、供電設(shè)備容量。因此，對新建、改建工程，應(yīng)充分考慮無功補(bǔ)償，便可以減少設(shè)計(jì)容量，從而減少投資。

3、降低線損，由降低線損百分?jǐn)?shù)公式ΔP%=[1-(cosΦ1/cosΦ2)^2]×100%得出其中cosΦ2為補(bǔ)償后的功率因數(shù)，cosΦ1為補(bǔ)償前的功率因數(shù)，因?yàn)閏osΦ2>cosΦ1，所以提高功率因數(shù)后，線損率也下降了。

減少設(shè)計(jì)容量、減少投資，增加電網(wǎng)中有功功率的輸送比例，以及降低線損都直接決定和影響著供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。所以，功率因數(shù)是考核經(jīng)濟(jì)效益的重要指標(biāo)，規(guī)劃、實(shí)施無功補(bǔ)償勢在必行。超前功率因數(shù)：電流相位超前電壓相位。

滯后功率因數(shù)：電壓相位超前電流相位。（區(qū)分滯后功率）

功率因數(shù)不論超前還是滯后都是小于1的，都有損耗，只是形式不同而已。線性電阻負(fù)載的功率因數(shù)為1。

常用的異步電機(jī)是感性負(fù)載，功率因數(shù)滯后；同步電機(jī)通過控制勵磁電流，使它呈現(xiàn)容性負(fù)載特性。當(dāng)超前與滯后相等時(shí)，功率因數(shù)為1。同步電機(jī)作為同步調(diào)相機(jī)（或稱同步補(bǔ)償機(jī)），實(shí)際上就是一臺并聯(lián)在電網(wǎng)上空轉(zhuǎn)的同步電機(jī)，向電網(wǎng)發(fā)出或吸收無功功率，對電網(wǎng)無功功率進(jìn)行調(diào)節(jié)。九、關(guān)于濾波電容、去耦電容、旁路電容作用2009-07-061:35

電容在減小同步開關(guān)噪聲起重要作用，而電源完整性設(shè)計(jì)的重點(diǎn)也在如何合理地選擇和放置這些電容上。各種各樣的電容種類繁雜，但無論再怎么分類，其基本原理都是利用電容對交變信號呈低阻狀態(tài)。交變電流的頻率f越高，電容的阻抗就越低。旁路電容起的主要作用是給交流信號提供低阻抗的通路；去耦電容的主要功能是提供一個局部的直流電源給有源器件，以減少開關(guān)噪聲在板上的傳播和將噪聲引導(dǎo)到地，加入去耦電容后電壓的紋波干擾會明顯減??；濾波電容常用于濾波電路中。

對于理想的電容器來說，不考慮寄生電感和電阻的影響，那么在電容設(shè)計(jì)上就沒有任何顧慮，電容的值越大越好。但實(shí)際情況卻相差很遠(yuǎn)，并不是電容越大對高速電路越有利，反而小電容才能被應(yīng)用于高頻。

濾波電容用在電源整流電路中，用來濾除交流成分。使輸出的直流更平滑。去耦電容用在放大電路中不需要交流的地方，用來消除自激，使放大器穩(wěn)定工作。旁路電容用在有電阻連接時(shí)，接在電阻兩端使交流信號順利通過。

1.關(guān)于去耦電容蓄能作用的理解

（1）去耦電容主要是去除高頻如RF信號的干擾，干擾的進(jìn)入方式是通過電磁輻射。而實(shí)際上，芯片附近的電容還有蓄能的作用，這是第二位的。你可以把總電源看作水庫，我們大樓內(nèi)的家家戶戶都需要供水，這時(shí)候，水不是直接來自于水庫，那樣距離太遠(yuǎn)了，等水過來，我們已經(jīng)渴的不行了。實(shí)際水是來自于大樓頂上的水塔,水塔其實(shí)是一個buffer的作用。如果微觀來看，高頻器件在工作的時(shí)候，其電流是不連續(xù)的，而且頻率很高，而器件VCC到總電源有一段距離，即便距離不長，在頻率很高的情況下，阻抗Z＝i*wL+R，線路的電感影響也會非常大，會導(dǎo)致器件在需要電流的時(shí)候，不能被及時(shí)供給。而去耦電容可以彌補(bǔ)此不足。這也是為什么很多電路板在高頻器件VCC管腳處放置小電容的原因之一（在Vcc引腳上通常并聯(lián)一個去耦電容，這樣交流分量就從這個電容接地。

（2）有源器件在開關(guān)時(shí)產(chǎn)生的高頻開關(guān)噪聲將沿著電源線傳播。去耦電容的主要功能就是提供一個局部的直流電源給有源器件，以減少開關(guān)噪聲在板上的傳播和將噪聲引導(dǎo)到地。

2.旁路電容和去耦電容的區(qū)別

去耦：去除在器件切換時(shí)從高頻器件進(jìn)入到配電網(wǎng)絡(luò)中的RF能量。去耦電容還可以為器件提供局部化的DC電壓源，它在減少跨板浪涌電流方面特別有用。

旁路：從元件或電纜中轉(zhuǎn)移出不想要的共模RF能量。這主要是通過產(chǎn)生AC旁路消除無意的能量進(jìn)入敏感的部分，另外還可以提供基帶濾波功能（帶寬受限）。

我們經(jīng)?？梢钥吹?，在電源和地之間連接著去耦電容，它有三個方面的作用：一是作為本集成電路的蓄能電容；二是濾除該器件產(chǎn)生的高頻噪聲，切斷其通過供電回路進(jìn)行傳播的通路；三是防止電源攜帶的噪聲對電路構(gòu)成干擾。

在電子電路中，去耦電容和旁路電容都是起到抗干擾的作用，電容所處的位置不同，稱呼就不一樣了。對于同一個電路來說，旁路（bypass）電容是把輸入信號中的高頻噪聲作為濾除對象，把前級攜帶的高頻雜波濾除，而去耦（decoupling）電容也稱退耦電容，是把輸