模擬電子技術(shù) 課程教案

模擬電子技術(shù)課程教案

第1講

［課程類別］理論課

［授課題目］

1.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)

［教學(xué)目的與要求］

1.了解PN結(jié)的形成；

2.理解PN結(jié)的單向?qū)щ娦浴?/p>

［教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)］

重點(diǎn)：PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕?/p>

難點(diǎn)：1.摻雜半導(dǎo)體中的多子和少子的概念；

2.PN結(jié)的形成；

3.半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理：兩種載流子參與導(dǎo)電；

［教具和媒體使用］多媒體課件。

［教學(xué)方法］講授法、問(wèn)題教學(xué)法。

［教學(xué)時(shí)數(shù)］2學(xué)時(shí)。

［教學(xué)過(guò)程］

導(dǎo)入:

介紹日常生活中由半導(dǎo)體器件構(gòu)成的物品。

新授:

一、半導(dǎo)體基本概念

1、半導(dǎo)體及其導(dǎo)電性能

根據(jù)物體的導(dǎo)電能力的不同，電工材料可分為三類：導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體。

半導(dǎo)體可以定義為導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間的電工材料,半導(dǎo)體的電阻率為

10-3?］（）-9Q.cm。典型的半導(dǎo)體有硅Si和褚Ge以及碑化錢(qián)GaAs等。

半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力在不同的條件下有很大的差別：當(dāng)受外界熱和光的作用時(shí)，它的

導(dǎo)電能力明顯變化；往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些特定的雜質(zhì)元素時(shí)，會(huì)使它的導(dǎo)電能力

具有可控性，這些特殊的性質(zhì)決定了半導(dǎo)體可以制成各種器件。

2、本征半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)及其導(dǎo)電性能

本征半導(dǎo)體是純凈的、沒(méi)有結(jié)構(gòu)缺陷的半導(dǎo)體單晶。制造半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體材料

的純度要達(dá)到99.9999999%,常稱為“九個(gè)9”，它在物理結(jié)構(gòu)上為共價(jià)鍵、呈單晶體

形態(tài)。在熱力學(xué)溫度零度和沒(méi)有外界激發(fā)時(shí)，本征半導(dǎo)體不導(dǎo)電。

3、半導(dǎo)體的本征激發(fā)與復(fù)合現(xiàn)象

當(dāng)導(dǎo)體處于熱力學(xué)溫度0K時(shí)，導(dǎo)體中沒(méi)有自由電子。當(dāng)溫度升高或受到光的照射

時(shí)，價(jià)電子能量增高，有的價(jià)電子可以掙脫原子核的束縛而參與導(dǎo)電，成為自由電子。

這一現(xiàn)象稱為本征激發(fā)（也稱熱激發(fā)）。因熱激發(fā)而出現(xiàn)的自由電子和空穴是同時(shí)成對(duì)

出現(xiàn)的，稱為電子空穴對(duì)。

游離的部分自由電子也可能回到空穴中去，稱為復(fù)合。

在一定溫度下本征激發(fā)和復(fù)合會(huì)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，此時(shí)，載流子濃度一定，且自由電

子數(shù)和空穴數(shù)相等。

4、半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理

自由電子的定向運(yùn)動(dòng)形成了電子電流，空穴的定向運(yùn)動(dòng)也可形成空穴電流，因此，

在半導(dǎo)體中有自由電子和空穴兩種承載電流的粒子（即載流子），這是半導(dǎo)體的特殊性

質(zhì)?？昭▽?dǎo)電的實(shí)質(zhì)是:相鄰原子中的價(jià)電子（共價(jià)鍵中的束縛電子）依次填補(bǔ)空穴而形

成電流。由于電子帶負(fù)電，而電子的運(yùn)動(dòng)與空穴的運(yùn)動(dòng)方向相反，因此認(rèn)為空穴帶正電。

5^雜質(zhì)半導(dǎo)體

摻入雜質(zhì)的本征半導(dǎo)體稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體。雜質(zhì)半導(dǎo)體是半導(dǎo)體器件的基本材料。在

本征半導(dǎo)體中摻入五價(jià)元素（如磷），就形成N型（電子型）半導(dǎo)體；摻入三價(jià)元素（如

硼、錢(qián)、錮等）就形成P型（空穴型）半導(dǎo)體。雜質(zhì)半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能與其摻雜濃度和

溫度有關(guān)，摻雜濃度越大、溫度越高，其導(dǎo)電能力越強(qiáng)。

在N型半導(dǎo)體中，電子是多數(shù)載流子，空穴是少數(shù)載流子。

多子（自由電子）的數(shù)量=正離子數(shù)+少子（空穴）的數(shù)量

在P型半導(dǎo)體中，空穴是多數(shù)載流子，電子是少數(shù)載流子。

多子（空穴）的數(shù)量=負(fù)離子數(shù)+少子（自由電子）的數(shù)量

二、PN結(jié)的形成及其單向?qū)щ娦?/p>

1、PN結(jié)的形成

半導(dǎo)體中的載流子有兩種有序運(yùn)動(dòng):載流子在濃度差作用下的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和電場(chǎng)作用

下的漂移運(yùn)動(dòng)。

PN結(jié)的形成：在同一塊半導(dǎo)體上形成P型和N型半導(dǎo)體區(qū)域，在這兩個(gè)區(qū)域的交

界處，當(dāng)多子擴(kuò)散與少子漂移達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，空間電荷區(qū)（亦稱為耗盡層或勢(shì)壘區(qū)）

的寬度基本上穩(wěn)定下來(lái)，PN結(jié)就形成了。

2、PN結(jié)的單相導(dǎo)電性

當(dāng)P區(qū)的電位高于N區(qū)的電位時(shí)，稱為加正向電壓（或稱為正向偏置）,此時(shí)，PN

結(jié)導(dǎo)通，呈現(xiàn)低電阻，流過(guò)mA級(jí)電流，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)閉合；

當(dāng)N區(qū)的電位高于P區(qū)的電位時(shí)，稱為加反向電壓（或稱為反向偏置）,此時(shí)，PN

結(jié)截止，呈現(xiàn)高電阻，流過(guò)卬\級(jí)電流，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。

PN結(jié)是半導(dǎo)體的基本結(jié)構(gòu)單元，其基本特性是單向?qū)щ娦裕杭串?dāng)外加電壓極性不

同時(shí)，PN結(jié)表現(xiàn)出截然不同的導(dǎo)電性能。

PN結(jié)的單向?qū)щ娦?PN結(jié)加正向電壓時(shí)，呈現(xiàn)低電阻，具有較大的正向擴(kuò)散電流；

PN結(jié)加反向電壓時(shí)，呈現(xiàn)高電阻，具有很小的反向漂移電流。

PN結(jié)的反向擊穿特性:當(dāng)PN結(jié)的反向電壓增大到一定值時(shí)，反向電流隨電壓數(shù)

值的增加而急劇增大。

PN結(jié)的反向擊穿有兩類：齊納擊穿和雪崩擊穿。無(wú)論發(fā)生哪種擊穿，若對(duì)其電流

不加以限制，都可能造成PN結(jié)的永久性損壞。

2、PN結(jié)溫度特性

當(dāng)溫度升高時(shí)，PN結(jié)的反向電流增大，正向?qū)妷簻p小，這也是半導(dǎo)體器件熱

穩(wěn)定性差的主要原因。

3、PN結(jié)電容效應(yīng)

PN結(jié)具有一定的電容效應(yīng)，它由兩方面的因素決定：一是勢(shì)壘電容CB,二是擴(kuò)散

電容CD,它們均為非線性電容。

*勢(shì)壘電容是耗盡層變化所等效的電容。勢(shì)壘電容與PN結(jié)的面積、空間電荷區(qū)的寬

度和外加電壓等因素有關(guān)。

擴(kuò)散電容是擴(kuò)散區(qū)內(nèi)電荷的積累和釋放所等效的電容。擴(kuò)散電容與PN結(jié)正向電流

和溫度等因素有關(guān)。

PN結(jié)電容由勢(shì)壘電容和擴(kuò)散電容組成。PN結(jié)正向偏置時(shí)，以擴(kuò)散電容為主；反向

偏置時(shí)以勢(shì)壘電容為主。只有在信號(hào)頻率較高時(shí)，才考慮結(jié)電容的作用。

作業(yè):

1.復(fù)習(xí)PN結(jié)的形成過(guò)程；

2,預(yù)習(xí)下一小節(jié)“半導(dǎo)體二極管”相關(guān)內(nèi)容。

［教學(xué)反思］

模擬電子技術(shù)課程教案

第2講

［課程類別］理論課

［授課題目］

i.i半導(dǎo)體二極管

1.2特殊二極管

［教學(xué)目的與要求］

1.掌握二極管的特性和主要參數(shù)；

2.掌握穩(wěn)壓管的工作原理；

3.了解發(fā)光二極管、光敏二極管等特殊二極管的功能和用途。

［教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)］

重點(diǎn)：1.二極管的伏安特性、單向?qū)щ娦约暗刃щ娐罚?/p>

2.穩(wěn)壓管穩(wěn)壓原理及簡(jiǎn)單穩(wěn)壓應(yīng)用電路；

3.二極管的箝位、限幅和小信號(hào)應(yīng)用舉例。

難點(diǎn)：1.二極管在電路中導(dǎo)通與否的判斷方法；

2.穩(wěn)壓管穩(wěn)壓原理

［教具和媒體使用］多媒體課件。

［教學(xué)方法］講授法、問(wèn)題教學(xué)法。

［教學(xué)時(shí)數(shù)］2學(xué)時(shí)。

［教學(xué)過(guò)程］

導(dǎo)入:

思考：P型和N型半導(dǎo)體中，多子或少子各指什么？

思考：PN結(jié)是如何形成的？

新授:

一、二極管的特性和主要參數(shù)

1、半導(dǎo)體二極管的幾種常見(jiàn)結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用場(chǎng)合

在PN結(jié)上加上引線和封裝，就成為一個(gè)二極管。二極管按結(jié)構(gòu)分為點(diǎn)接觸型、面

接觸型和平面型三大類。

點(diǎn)接觸型二極管PN結(jié)面積小,結(jié)電容小，常用于檢波和變頻等高頻電路；

面接觸型二極管PN結(jié)面積大,結(jié)電容大，用于工頻大電流整流電路；

平面型二極管PN結(jié)面積可大可小，PN結(jié)面積大的，主要用于功率整流；結(jié)面積

小的可作為數(shù)字脈沖電路中的開(kāi)關(guān)管。

2、二極管的伏安特性

半導(dǎo)體二極管的伏安特性曲線如P5圖1-10所示，處于第一象限的是正向伏安特性

曲線，處于第三象限的是反向伏安特性曲線。

1)正向特性：當(dāng)V>0,即處于正向特性區(qū)域，正向區(qū)又分為兩段：

(1)當(dāng)0<V<Uon時(shí)，正向電流為零，Uon稱為死區(qū)電壓或開(kāi)啟電壓。

(2)當(dāng)時(shí)，開(kāi)始出現(xiàn)正向電流，并按指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)。

2)反向特性：當(dāng)VV0時(shí)，即處于反向特性區(qū)域，反向區(qū)也分兩個(gè)區(qū)域：

(1)當(dāng)VBRVVVO時(shí)，反向電流很小，且基本不隨反向電壓的變化而變化，此時(shí)

的反向電流也稱反向飽和電流/sato

(2)當(dāng)仁PBR時(shí)，反向電流急劇增加，VBR稱為反向擊穿電壓。

從擊穿的機(jī)理上看，硅二極管若|VBRR7V時(shí)，主要是雪崩擊穿；若VBRS4V則主

要是齊納擊穿，當(dāng)在4V?7V之間兩種擊穿都有，有可能獲得零溫度系數(shù)點(diǎn)。

3、溫度對(duì)二極管伏安特性的影響

溫度對(duì)二極管的性能有較大的影響，溫度升高時(shí)，反向電流將呈指數(shù)規(guī)律增加，硅

二極管溫度每增加8C,反向電流將約增加一倍；錯(cuò)二極管溫度每增加12C,反向電流

大約增加一倍。

另外，溫度升高時(shí)，二極管的正向壓降將減小，每增加1℃,正向壓降UD大約減小

2mV,即具有負(fù)的溫度系數(shù)。

4、二極管的等效電路(或稱為等效模型)

1)理想模型：即正向偏置時(shí)管壓降為0,導(dǎo)通電阻為0；反向偏置時(shí)，電流為0,

電阻為8。適用于信號(hào)電壓遠(yuǎn)大于二極管壓降時(shí)的近似分析。

2)簡(jiǎn)化電路模型：是根據(jù)二極管伏安特性曲線近似建立的模型，它用兩段直線逼

近伏安特性，即正向?qū)〞r(shí)壓降為一個(gè)常量Uon；截止時(shí)反向電流為0。

3）小信號(hào)電路模型：即在微小變化范圍內(nèi)，將二極管近似看成線性器件而將它等

效為一個(gè)動(dòng)態(tài)電阻ro-這種模型僅限于用來(lái)計(jì)算疊加在直流工作點(diǎn)Q上的微小電壓或

電流變化時(shí)的響應(yīng)。

5、二極管的主要參數(shù)

1）最大整流電流心：二極管長(zhǎng)期工作允許通過(guò)的最大正向平均電流。在規(guī)定的散

熱條件下，二極管正向平均電流若超過(guò)此值，則會(huì)因結(jié)溫過(guò)高而燒壞。

2）最高反向工作電壓UBR：二極管工作時(shí)允許外加的最大反向電壓。若超過(guò)此值,

則二極管可能因反向擊穿而損壞。一般取UBR值的一半。

3）電流/R：二極管未擊穿時(shí)的反向電流。對(duì)溫度敏感。質(zhì)越小，則二極管的單向

導(dǎo)電性越好。

4）最高工作頻率加：二極管正常工作的上限頻率。若超過(guò)此值，會(huì)因結(jié)電容的作

用而影響其單向?qū)щ娦浴?、穩(wěn)壓二極管（穩(wěn)壓管）及其伏安特性

二、穩(wěn)壓管

穩(wěn)壓管是一種特殊的面接觸型半導(dǎo)體二極管，通過(guò)反向擊穿特性實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓作用。穩(wěn)

壓管的伏安特性與普通二極管類似，其正向特性為指數(shù)曲線；當(dāng)外加反壓的數(shù)值增大到

一定程度時(shí)則發(fā)生擊穿，擊穿曲線很陡，幾乎平行于縱軸，當(dāng)電流在一定范圍內(nèi)時(shí)，穩(wěn)

壓管表現(xiàn)出很好的穩(wěn)壓特性。

1、穩(wěn)壓管等效電路

穩(wěn)壓管等效電路由兩條并聯(lián)支路構(gòu)成：

①加正向電壓以及加反向電壓而未擊穿時(shí)，與普通硅管的特性相同；

②加反向電壓且擊穿后，相當(dāng)于理想二極管、電壓源Uz和動(dòng)態(tài)電阻rz的串聯(lián)。如

P7圖1-11所示。

2、穩(wěn)壓管的主要參數(shù)

1）穩(wěn)定電壓Uz：規(guī)定電流下穩(wěn)壓管的反向擊穿電壓。

2）最大穩(wěn)定工作電流/ZMAX和最小穩(wěn)定工作電流/ZMIN:穩(wěn)壓管的最大穩(wěn)定工作電

流取決于最大耗散功率，即Pzmax=Uz/zmax；而/zmin對(duì)應(yīng)Uzmin,若/z＜，Zmin,則不能穩(wěn)

壓。

3）額定功耗PZM：PZM=UZ/ZMAX,超過(guò)此值，管子會(huì)因結(jié)溫升太高而燒壞。

4）動(dòng)態(tài)電阻正：rz=AVz/A/z,其概念與一般二極管的動(dòng)態(tài)電阻相同，只不過(guò)穩(wěn)壓

二極管的動(dòng)態(tài)電阻是從它的反向特性上求取的。政愈小，反映穩(wěn)壓管的擊穿特性愈陡，

穩(wěn)壓效果愈好。

5）溫度系數(shù)a：溫度的變化將使Uz改變，在穩(wěn)壓管中，當(dāng)|Uz|>7V時(shí)，Uz具有

正溫度系數(shù)，反向擊穿是雪崩擊穿；當(dāng)|羽（4V時(shí)，Uz具有負(fù)溫度系數(shù)，反向擊穿是

齊納擊穿；當(dāng)4VV|以<7V時(shí)，穩(wěn)壓管可以獲得接近零的溫度系數(shù)。這樣的穩(wěn)壓二極

管可以作為標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)壓管使用。9、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路

穩(wěn)壓二極管在工作時(shí)應(yīng)反接，并串入一只電阻。電阻有兩個(gè)作用：

一是起限流作用，以保護(hù)穩(wěn)壓管；

二是當(dāng)輸入電壓或負(fù)載電流變化時(shí)，通過(guò)該電阻上電壓降的變化，取出誤差信號(hào)以

調(diào)節(jié)穩(wěn)壓管的工作電流，從而起到穩(wěn)壓作用。

三、其他特殊二極管

如上節(jié)利用PN結(jié)擊穿時(shí)的特性可制成穩(wěn)壓二極管，利用發(fā)光材料還可制成發(fā)光二

極管，利用PN結(jié)的光敏特性可制成光電二極管，等等。

作業(yè):教材pl9習(xí)題4、5、6、7、8。

［教學(xué)反思］

模擬電子技術(shù)課程教案

第3講

［課程類別］理論課

［授課題目］

1.4晶體管

［教學(xué)目的與要求］

1.理解晶體管的電流分配及放大原理；

2.掌握晶體管的輸入輸出特性；

3.熟悉晶體管的主要參數(shù)。

［教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)］

重點(diǎn)：1.晶體管電流放大原理及其電流分配關(guān)系式；

2.晶體管的輸入、輸出特性；

3.晶體管三種工作狀態(tài)的判斷方法。

難點(diǎn)：1.晶體管放大原理及電流分配關(guān)系式；

2.晶體管的特性曲線的理解。

［教具和媒體使用］多媒體課件。

［教學(xué)方法］講授法、問(wèn)題教學(xué)法。

［教學(xué)時(shí)數(shù)］2學(xué)時(shí)。

［教學(xué)過(guò)程］

導(dǎo)入:

思考：溫度對(duì)二極管伏安特性的影響主要體現(xiàn)在什么區(qū)域？

思考：穩(wěn)壓管是利用二極管的什么特性來(lái)穩(wěn)定電壓的？

新授:

一、晶體管的主要類型和應(yīng)用場(chǎng)合

雙極型晶體管BJT（簡(jiǎn)稱晶體管）是通過(guò)一定的工藝,將兩個(gè)PN結(jié)接合在一起而

構(gòu)成的器件，是放大電路的核心元件，它能控制能量的轉(zhuǎn)換，將輸入的任何微小變化不

失真地放大輸出，放大的對(duì)象是變化量。

BJT常見(jiàn)外形有四種，分別應(yīng)用于小功率、中功率或大功率，高頻或低頻等不同場(chǎng)

合。

二、BJT的電流分配及放大原理

1.BJT具有放大作用的內(nèi)部條件和外部條件

1）BJT的內(nèi)部條件為：

結(jié)構(gòu)：BJT有三個(gè)區(qū)（發(fā)射區(qū)、集電區(qū)和基區(qū)）、兩個(gè)PN結(jié)（發(fā)射結(jié)和集電結(jié)）、

三個(gè)電極（發(fā)射極、集電極和基極）組成；

制造工藝：并且發(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度遠(yuǎn)大于基區(qū)雜質(zhì)濃度，基區(qū)厚度很小。

2）BJT放大的外部條件為：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。

2.BJT的電流放大作用及電流分配關(guān)系

晶體管具有電流放大作用。當(dāng)發(fā)射結(jié)正向偏置而集電結(jié)反向偏置時(shí)，從發(fā)射區(qū)注入

到基區(qū)的非平衡少子中僅有很少部分與基區(qū)的多子復(fù)合，形成基極電流，而大部分在集

電結(jié)外電場(chǎng)作用下形成漂移電流/C,體現(xiàn)出/B對(duì)的/C控制作用。此時(shí)，可將/C看成電

流/B控制的電流源。

三個(gè)重要的電流分配關(guān)系式：

/E=/B+/C

Ic=￡IB+/CEgff/B

lc=alp.+ICBO~OJE

3.晶體管的輸入特性和輸出特性

晶體管的輸入特性和輸出特性表明各電極之間電流與電壓的關(guān)系。現(xiàn)以共射電路為

例說(shuō)明。

1）共射輸入特性：ZB=/（MBE）IVCEF教，如P14圖1-18所示。輸入特性曲線分為三

個(gè)區(qū)：死區(qū)、非線性區(qū)和線性區(qū)。其中"CE=OV的那一條相當(dāng)于發(fā)射結(jié)的正向特性曲線。

當(dāng)“CEN1V時(shí)，特性曲線將會(huì)向右稍微移動(dòng)一些。但“CE再增加時(shí)，曲線右移很不明顯。

曲線的右移是三極管內(nèi)部反饋所致，右移不明顯說(shuō)明內(nèi)部反饋很小。

2）共射輸出特性：ZC=/（MCE）IiBf?數(shù)如P14圖1-19所示，它是以iB為參變量的一

族特性曲線。對(duì)于其中某一條曲線，當(dāng)“CE=OV時(shí)，ZC=O;當(dāng)WCE微微增大時(shí)，ic主要由

"CE決定；當(dāng)"CE增加到使集電結(jié)反偏電壓較大時(shí)，特性曲線進(jìn)入與"CE軸基本平行的區(qū)

域（這與輸入特性曲線隨"CE增大而右移的原因是一致的）。因此，輸出特性曲線可以分

為三個(gè)區(qū)域：飽和區(qū)、截止區(qū)和放大區(qū)。

3)晶體管工作在三種不同工作區(qū)外部的條件和特點(diǎn)

工作狀態(tài)NPN型PNP型特點(diǎn)

E結(jié)、C結(jié)均反偏E結(jié)、C結(jié)均反偏

截止?fàn)顟B(tài)/c~0

VBVVE、VB<VCVB>VE、VB>VC

E結(jié)正偏、C結(jié)均反偏E結(jié)正偏、C結(jié)均反偏

放大狀態(tài)/C^/B

Vc>VB>VEVc<VB<VE

E結(jié)、C結(jié)均正偏E結(jié)、C結(jié)均正偏

飽和狀態(tài)VCE=VCES

VB>VE、VB>VCVBVVE、VB<VC

三'晶體管的主要參數(shù)

1.直流參數(shù)

⑴共射直流電流放大系數(shù)：8=(/C-/CEO)〃BRC〃B|%E=const,「在放大區(qū)基本

不變。

(2)共基直流放大系數(shù)：?=(/C-/CBO)〃E=/c〃E

顯然了與B之間有如下關(guān)系：a=/c〃E=P/B/(1+〃)/B=〃/(I+夕)⑶穿透電流/CEO：

/CEO=(1+6)/CBO；式中距BO相當(dāng)于集電結(jié)的反向飽和電流。

2.交流參數(shù)

⑴共射交流電流放大系數(shù)夕：住AZc/A/B|%E=const,在放大區(qū)夕值基本不變。

(2)共基交流放大系數(shù)a：?=A/C/A/EI°CB=const

當(dāng)/CBO和/CEO很小時(shí)，a~a^°呻,可以不加區(qū)分。

(3)特征頻率弁：三極管的月值不僅與工作電流有關(guān)，而且與工作頻率有關(guān)。由于

結(jié)電容的影響，當(dāng)信號(hào)頻率增加時(shí)，三極管的夕將會(huì)下降。當(dāng)月下降到1時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻

率稱為特征頻率。

3.極限參數(shù)和三極管的安全工作區(qū)

(1)最大集電極電流/CM：當(dāng)集電極電流增加時(shí)，4就要下降，當(dāng)月值下降到線性

放大區(qū)例直的70?30%時(shí)，所對(duì)應(yīng)的集電極電流稱為最大集電極電流/CM。至于￡值下

降多少，不同型號(hào)的三極管，不同的廠家的規(guī)定有所差別?？梢?jiàn)，當(dāng)/C>/CM時(shí)，并不

表示三極管會(huì)損壞。

（2）最大集電極耗散功率PcM：PcM=ZCHCEO對(duì)于確定型號(hào)的晶體管，PcM是一

個(gè)定值。當(dāng)硅管的結(jié)溫大于150C、錯(cuò)管的結(jié)溫大于70C時(shí)，管子的特性明顯變壞，甚

至燒壞。

（3）極間反向擊穿電壓：晶體管某一級(jí)開(kāi)路時(shí)，另外兩個(gè)電極之間所允許加的最

高反向電壓，即為極間反向擊穿電壓，超過(guò)此值管子會(huì)發(fā)生擊穿現(xiàn)象。極間反向電壓有

三種：UCBO、UCEO和UEBO。由于各擊穿電壓中UCEO值最小，選用時(shí)應(yīng)使其大于放大電

路的工作電源Vcco

（4）三極管的安全工作區(qū)：由PcM、/CM和擊穿電壓V（BR）CEO在輸出特性曲線上可

以確定四個(gè)區(qū)：過(guò)損耗區(qū)、過(guò)電流區(qū)、擊穿區(qū)和安全工作區(qū)。使用時(shí)應(yīng)保證三極管工作

在安全區(qū)。如P28圖1.29所示。

4.溫度對(duì)晶體管特性及參數(shù)的影響

1）溫度對(duì)反向飽和電流的影響：溫度對(duì)/CBO和/CEO等由本征激發(fā)產(chǎn)生的平衡少子

形成的電流影響非常嚴(yán)重。

2）溫度對(duì)輸入特性的影響：當(dāng)溫度上升時(shí)，正向特性左移。當(dāng)溫度變化1C時(shí)，

UBE大約下降2?2.5mV,UBE具有負(fù)溫度系數(shù)。

3）溫度對(duì)輸出特性的影響溫度升高時(shí)，由于/CEO和增大，且輸入特性左移，導(dǎo)

致集電極電流/c增大，輸出特性上移。

總之，當(dāng)溫度升高時(shí)，/CEO和夕增大，輸入特性左移，最終導(dǎo)致集電極電流增大。

作業(yè):教材pl9習(xí)題9-11。

［教學(xué)反思］

模擬電子技術(shù)課程教案

第4講

［課程類別］理論課

［授課題目］

2.1放大電路的基本概念

2.2共射固定偏置基本放大電路

［教學(xué)目的與要求］

1.了解放大電路的基本概念；

2.掌握共射固定偏置基本放大電路的電路組成和工作原理；

3.熟悉基本放大電路的靜態(tài)分析方法、動(dòng)態(tài)分析方法；

［教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)］

重點(diǎn)：1.放大的本質(zhì)

2.放大電路工作原理及靜態(tài)工作點(diǎn)的作用；

利用放大電路的組成原則判斷放大電路能否正常工作；

難點(diǎn)：1.放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置方法；

2.放大電路的微變等效電路的畫(huà)法；

［教具和媒體使用］多媒體課件。

［教學(xué)方法］講授法、問(wèn)題教學(xué)法。

［教學(xué)時(shí)數(shù)］2學(xué)時(shí)。

［教學(xué)過(guò)程］

導(dǎo)入:

思考：晶體管的放大條件？

新授:

一、放大的基本概念

在電子電路中，放大的對(duì)象是變化量，常用的測(cè)試信號(hào)是正弦波。放大電路放大的

本質(zhì)是在輸入信號(hào)的作用下，通過(guò)有源元件（BJT或FET）對(duì)直流電源的能量進(jìn)行控制

和轉(zhuǎn)換，使負(fù)載從電源中獲得輸出信號(hào)的能量，比信號(hào)源向放大電路提供的能量大的多。

因此，電子電路放大的基本特征是功率放大，表現(xiàn)為輸出電壓大于輸入電壓，輸出電流

大于輸入電流，或者二者兼而有之。

在放大電路中必須存在能夠控制能量的元件，即有源元件，如BJT和FET等。放

大的前提是不失真，只有在不失真的情況下放大才有意義。

1、電路的主要性能指標(biāo)

1）輸入電阻飛：從輸入端看進(jìn)去的等效電阻，反映放大電路從信號(hào)源索取電流的大小。

2）輸出電阻此：從輸出端看進(jìn)去的等效輸出信號(hào)源內(nèi)阻，說(shuō)明放大電路帶負(fù)載的能力。

3）放大倍數(shù)（或增益）：輸出變化量幅值與輸入變化量幅值之比；或二者的正弦交流值

之比，用以衡量電路的放大能力。根據(jù)放大電路輸入量和輸出量為電壓或電流的不同，

有四種不同的放大倍數(shù)：電壓放大倍數(shù)、電流放大倍數(shù)、互阻放大倍數(shù)和互導(dǎo)放大倍數(shù)。

電壓放大倍數(shù)定義為：電流放大倍數(shù)定義為：/，?

._U°A_l_O_

A“產(chǎn)——?

互阻放大倍數(shù)定義為：/，?；互導(dǎo)放大倍數(shù)定義為：S

注意：放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻通常都是在正弦信號(hào)下的交流參數(shù)，只有在

放大電路處于放大狀態(tài)且輸出不失真的條件下才有意義。

4）最大不失真輸出電壓：未產(chǎn)生截止失真和飽和失真時(shí)，最大輸出信號(hào)的正弦有

效值或峰值。一般用有效值UOM表示；也可以用峰一峰值UOPP表示。

5）上限頻率、下限頻率和通頻帶：由于放大電路中存在電感、電容及半導(dǎo)體器件

結(jié)電容，在輸入信號(hào)頻率較低或較高時(shí)，放大倍數(shù)的幅值會(huì)下降并產(chǎn)生相移。一般，放

大電路只適合于放大某一特定頻率范圍內(nèi)的信號(hào)。如P22圖2-5所示。

上限頻率用（或稱為上限截止頻率）：在信號(hào)頻率下降到一定程度時(shí)，放大倍數(shù)的

數(shù)值等于中頻段的0.707倍時(shí)的頻率值即為上限頻率。

下限頻率九（或稱為下限截止頻率）：在信號(hào)頻率上升到一定程度時(shí)，放大倍數(shù)的

數(shù)值等于中頻段的0.707倍時(shí)的頻率值即為上限頻率。

通頻帶加w：允w=用-九通頻帶越寬，表明放大電路對(duì)不同頻率信號(hào)的適應(yīng)能力越

強(qiáng)。

二、共射固定偏置基本放大電路

1、電路組成

阻容耦合共射放大電路：信號(hào)源與放大電路、放大電路與負(fù)載之間均通過(guò)耦合電容

相連。不能放大直流信號(hào)和變化緩慢的交流信號(hào)；只能放大某一頻段范圍的信號(hào)。如

P22圖2-6所示。

放大電路中元件及作用：

（1）三極管T——起放大作用。

（2）集電極負(fù)載電阻Rc將變化的集電極電流轉(zhuǎn)換為電壓輸出。

（3）偏置電路Vcc,RB---使三極管工作在放大區(qū)，Vcc還為輸出提供能量。

（4）耦合電容G,C2——輸入電容C1保證信號(hào)加到發(fā)射結(jié)，不影響發(fā)射結(jié)偏置。

輸出電容C2保證信號(hào)輸送到負(fù)載，不影響集電結(jié)偏置。

2、放大電路的組成原則

1）為了使BJT工作于放大區(qū)、FET工作于恒流區(qū)，必須給放大電路設(shè)置合適的靜

態(tài)工作點(diǎn)，以保證放大電路不失真；

2）在輸入回路加入環(huán)應(yīng)能引起“BE的變化，從而引起iB和ic的變化；

3）輸出回路的接法應(yīng)當(dāng)使ic盡可能多地流到負(fù)載北中去，或者說(shuō)應(yīng)將集電極電流

的變化轉(zhuǎn)化為電壓的變化送到輸出端。

3、放大電路的基本分析

（1）靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置的必要性

對(duì)放大電路的基本耍求一是不失真，二是能放大。只有保證在交流信號(hào)的整個(gè)周期

內(nèi)三極管均處于放大狀態(tài)，輸出信號(hào)才不會(huì)產(chǎn)生失真。故需要設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。

Q點(diǎn)不僅電路是否會(huì)產(chǎn)生失真，而且影響放大電路幾乎所有的動(dòng)態(tài)參數(shù)。

（2）基本共射放大電路的工作原理及波形分析

對(duì)于基本放大電路，只有設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，使交流信號(hào)馱載在直流分量之上,

以保證晶體管在輸入信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)始終工作在放大狀態(tài)，輸出電壓波形才不會(huì)產(chǎn)生

非線性失真。

（3）直流通路、交流通路及其畫(huà)法

直流通路：在直流電源的作用下，直流電流流經(jīng)的通路，用于求解靜態(tài)工作點(diǎn)Q的

值。

直流通路的畫(huà)法：電容視為開(kāi)路、電感視為短路；信號(hào)源視為短路，但應(yīng)保留內(nèi)阻。

交流通路：在輸入信號(hào)作用下，交流信號(hào)流經(jīng)的通路，用于研究和求解動(dòng)態(tài)參數(shù)。

交流通路的畫(huà)法：耦合電容視為短路；無(wú)內(nèi)阻直流電源視為短路；

（4）放大電路的靜態(tài)分析和動(dòng)態(tài)分析

靜態(tài)分析：就是求解靜態(tài)工作點(diǎn)Q，在輸入信號(hào)為零時(shí)，BJT或FET各電極間的電

流和電壓就是Q點(diǎn)，可用估算法或圖解法求解。

動(dòng)態(tài)分析：就是求解各動(dòng)態(tài)參數(shù)和分析輸出波形。通常，利用三極管等效模型畫(huà)出

放大電路在小信號(hào)作用下的微變等效電路，并進(jìn)而計(jì)算輸入電阻、輸出電阻與電壓放大

倍數(shù)；或利用圖解法確定最大不失真輸出電壓的幅值、分析非線性失真等情況。

放大電路的分析應(yīng)遵循“先靜態(tài)，后動(dòng)態(tài)”的原則，只有靜態(tài)工作點(diǎn)合適，動(dòng)態(tài)分

析才有意義；Q點(diǎn)不但影響電路輸出信號(hào)是否失真，而且與動(dòng)態(tài)參數(shù)密切相關(guān)。

（5）等效電路法求解靜態(tài)工作點(diǎn)

即利用直流通路估算靜態(tài)工作點(diǎn)“收、/%、3和0CE。。其中硅管的

錯(cuò)管的無(wú)須求解；其余三個(gè)參數(shù)的求解方法為：

A.列放大電路輸入回路電壓方程可求得〃。；

B.根據(jù)放大區(qū)三極管電流方程及?？汕蟮?上；

C.列放大電路輸出回路電壓方程可求得

【思考工什么是微變等效信號(hào)？為什么分析動(dòng)態(tài)特性采用微變等效信號(hào)？

【思考工交流負(fù)載線是什么運(yùn)動(dòng)軌跡？與靜態(tài)工作點(diǎn)的關(guān)系？

作業(yè):教材p46習(xí)題1-4O

［教學(xué)反思］

模擬電子技術(shù)課程教案

第5講

［課程類別］理論課

［授課題目］

2.3共射分壓偏置基本放大電路

［教學(xué)目的與要求］

1.掌握共射分壓偏置基本放大電路的電路組成和工作原理；

2.掌握共射分壓偏置基本放大電路的動(dòng)、靜態(tài)分析方法

［教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)］

重點(diǎn)：1.掌握共射分壓偏置基本放大電路的電路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；

2.分壓式偏置電路Q的估算；

3.分壓式偏置電路動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的計(jì)算；

難點(diǎn)：1.穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的原理；

2.分壓式偏置電路微變等效電路畫(huà)法及動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的計(jì)算。

［教具和媒體使用］多媒體課件。

［教學(xué)方法］講授法、問(wèn)題教學(xué)法。

［教學(xué)時(shí)數(shù)］2學(xué)時(shí)。

［教學(xué)過(guò)程］

導(dǎo)人:

1.靜態(tài)等效電路的畫(huà)法，靜態(tài)點(diǎn)的估算方法，靜態(tài)分析時(shí)的兩個(gè)電壓回路;

2.三極管的微變等效電路的畫(huà)法；

3.靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)放大器工作波形的影響。

新授:

一、分壓式偏置放大電路的原理

1)Q點(diǎn)穩(wěn)定原理

分壓偏置電路如P28圖2-15所示。

穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的條件為：L>>IB和VB>>UBE；此時(shí)，

3RH+RJCC,即當(dāng)溫度變化時(shí)，°瑜基本不變。

靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定過(guò)程為：

T（℃）t-/ct（t）-0E=%Ret（因?yàn)椤??；静蛔儯?UBEII

［CI<----------------------------------------------1

當(dāng)溫度降低時(shí)，各物理量向相反方向變化。這種將輸出量（）通過(guò)一定的方式（利

用《將〃的變化轉(zhuǎn)化為電壓UE的變化）引回到輸入回路來(lái)影響輸入量UBE的措施稱為

反饋?？梢?jiàn)，在Q點(diǎn)穩(wěn)定過(guò)程中，（作為負(fù)反饋電阻起著重要的作用。典型靜態(tài)工作

點(diǎn)穩(wěn)定電路利用直流負(fù)反饋來(lái)穩(wěn)定Q點(diǎn)。

二、分壓式偏置電路的靜態(tài)分析

分壓式偏置電路的靜態(tài)分析有兩種方法：一是戴維南等效電路法；二是估算法，這

種方法的使用條件為L(zhǎng)>>IBE,或者（1+04>>%.

三、分壓式偏置電路的動(dòng)態(tài)分析

動(dòng)態(tài)分析時(shí)，射極旁路電容應(yīng)看成短路。

畫(huà)放大電路的微變等效電路時(shí)，要特別注意射極電阻有無(wú)被射極旁路電容旁路，正

確畫(huà)出“交流地”的位置，根據(jù)實(shí)際電路進(jìn)行計(jì)算即可。

作業(yè):習(xí)題6、7-

［教學(xué)反思］

模擬電子技術(shù)課程教案

第6講

［課程類別］理論課

［授課題目］

2.4共集電路

2.5共基放大電路及三種基本組態(tài)的比較

［教學(xué)目的與要求］

1.了解共集、共基放大電路的電路結(jié)構(gòu)組成及工作原理；

2.熟悉共集、共基放大電路的分析方法和電路特點(diǎn)；

3.了解三種接法放大電路的特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合。

［教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)］

重點(diǎn)：1.共集、共基放大電路的靜、動(dòng)態(tài)特性的分析。

難點(diǎn)：1.共集放大電路微變等效電路分析法。

［教具和媒體使用］多媒體課件。

［教學(xué)方法］講授法、問(wèn)題教學(xué)法。

［教學(xué)時(shí)數(shù)］2學(xué)時(shí)。

［教學(xué)過(guò)程］

導(dǎo)入:

思考：共射分壓偏置基本放大電路中，p28圖2-15,電阻RBI和電容CE的作用？

新授:

一、共集放大電路的組成及靜態(tài)和動(dòng)態(tài)分析

1.共集放大電路的組成

共集放大電路（亦稱為射極輸出器）如P33圖2-24（a）所示，為了保證晶體管工

作在放大區(qū)，在晶體管的輸入回路，&,、段與Re共同確定合適的靜態(tài)基極電流；晶

體管輸出回路中，電源Vcc,提供集電極電流和輸出電流，并與（配合提供合適的管壓

降UCEo

2.共集放大電路的靜態(tài)分析

與共射電路靜態(tài)分析方法基本相同：

(1)列放大電路輸入方程可求得〃。；

=(1+

(2)根據(jù)放大區(qū)三極管電流方程及。RBQ可求得餐.

(3)列放大電路輸出方程可求得0CE。；

3.共集放大電路的動(dòng)態(tài)分析

共集放大電路的動(dòng)態(tài)分析方法與共射電路基本相同，只是由于共集放大電路的“交

流地”是集電極，一般習(xí)慣將“地”畫(huà)在下方，所以微變等效電路的畫(huà)法略有不同，如

圖P33圖2-24(c)

二、共基放大電路的組成及靜態(tài)和動(dòng)態(tài)分析

1.共基放大電路的靜態(tài)分析

共基放大電路的靜態(tài)分析與共射電路靜態(tài)分析方法基本相同：

(1)列放大電路輸入回路電壓方程可求得及。；

J=JEQ

(2)根據(jù)放大區(qū)三極管電流方程即1+P可求得/時(shí)；

(3)列放大電路輸出回路電壓方程可求得°CE2;

2.共基放大電路的動(dòng)態(tài)分析

共基放大電路的動(dòng)態(tài)分析方法與共射電路基本相同，只是由于共基放大電路的“交

流地”是基極，一般習(xí)慣將“地”畫(huà)在下方，所以微變等效電路的畫(huà)法略有不同。如

P37圖2-26所示。

三、三極管放大電路的基本接法

1.三種接法

三極管放大電路的基本接法亦稱為基本組態(tài)，有共射(包括工作點(diǎn)穩(wěn)定電路)、共

基和共集三種：

共射放大電路以發(fā)射極為公共端，通過(guò)iB對(duì)ic的控制作用實(shí)現(xiàn)功率放大；

共集放大電路以集電極為公共端，通過(guò)加對(duì)iE的控制作用實(shí)現(xiàn)功率放大；

共基放大電路以基極為公共端，通過(guò)在對(duì)ZB的控制作用實(shí)現(xiàn)功率放大。

2.三種接法的比較

共射放大電路既有電壓放大作用又有電流放大作用，輸入電阻居三種電路之中，輸

出電阻較大，適用于一般放大；

共集放大電路只有電流放大作用而沒(méi)有電壓放大作用，因其輸入電阻高而常做為多

級(jí)放大電路的輸入級(jí)，因其輸出電阻低而常做為多級(jí)放大電路的輸出級(jí)，因其放大倍數(shù)

接近于1而用于信號(hào)的跟隨；

共基放大電路只有電壓放大作用而沒(méi)有電流放大作用，輸入電阻小，高頻特性好，

適用于寬頻帶放大電路。

【課堂討論】：三種放大電路組態(tài)的特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合。

作業(yè):練習(xí)題8、9,請(qǐng)寫(xiě)出詳細(xì)過(guò)程。

［教學(xué)反思］

模擬電子技術(shù)課程教案

第7講

［課程類別］理論課

［授課題目］

3.2絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)晶體管

［教學(xué)目的與要求］

1.熟悉絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理；

2.熟悉絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管的伏安特性；

3.了解場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù)。

［教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)］

重點(diǎn)：LN溝道增強(qiáng)型MOS管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理；

2.N溝道增強(qiáng)型MOS管的伏安特性及其特性曲線。

難點(diǎn)：1.絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理。

［教具和媒體使用］多媒體課件。

［教學(xué)方法］講授法、問(wèn)題教學(xué)法。

［教學(xué)時(shí)數(shù)］2學(xué)時(shí)。

［教學(xué)過(guò)程］

導(dǎo)入:

回憶：晶體管的工作原理和特性？

新授:

一、場(chǎng)效應(yīng)管及其類型

場(chǎng)效應(yīng)管FET是一種利用電場(chǎng)效應(yīng)來(lái)控制其電流大小的半導(dǎo)體器件。

根據(jù)結(jié)構(gòu)不同可分為兩大類：結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管（JFET）和金屬一氧化物一半導(dǎo)體場(chǎng)效

應(yīng)管（MOSFET簡(jiǎn)稱MOS管）；每一類又有N溝道和P溝道兩種類型，其中MOS管

又可分為增強(qiáng)型和耗盡型兩種。

二、MOS管的結(jié)構(gòu)'原理

1、N溝道增強(qiáng)型MOS管結(jié)構(gòu)

N溝道增強(qiáng)型MOSFET基本上是一種左右對(duì)稱的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，它是在P型半導(dǎo)體上生

成一層Si02薄膜絕緣層，然后用光刻工藝擴(kuò)散兩個(gè)高摻雜的N型區(qū)，從N型區(qū)引出兩

個(gè)電極，漏極D,和源極S。在源極和漏極之間的絕緣層上鍍一層金屬鋁作為柵極G。

P型半導(dǎo)體稱為襯底，用符號(hào)B表示。因?yàn)檫@種MOS管在VGS=0V時(shí)/D=0；只有當(dāng)UGS

>UGs“h)后才會(huì)出現(xiàn)漏極電流，所以稱為增強(qiáng)型MOS管。

2、N溝道增強(qiáng)型MOS管的工作原理

1)夾斷區(qū)工作條件

UGS=0時(shí)，D與S之間是兩個(gè)PN結(jié)反向串聯(lián)，沒(méi)有導(dǎo)電溝道，無(wú)論D與S之間加

什么極性的電壓，漏極電流均接近于零；當(dāng)0<UGS<UGS(th)時(shí)，由柵極指向襯底方向的

電場(chǎng)使空穴向下移動(dòng)，電子向上移動(dòng)，在P型硅襯底的上表面形成耗盡層，仍然沒(méi)有漏

極電流。

1)可變電阻區(qū)工作條件

UGS>UGS“h)時(shí)，柵極下P型半導(dǎo)體表面形成N型導(dǎo)電溝道(反型層)，若D、S間加

上正向電壓后可產(chǎn)生漏極電流/D。若〃DS<"GS-UGS(th),則溝道沒(méi)夾斷，對(duì)應(yīng)不同的"GS,

ds間等效成不同阻值的電阻，此時(shí)，F(xiàn)ET相當(dāng)于壓控電阻。

3)恒流區(qū)(或飽和區(qū))工作條件

當(dāng)〃DS=〃GS-UGS(th)時(shí)，溝道預(yù)夾斷；若〃DS>〃GS-UGS(th”則溝道已夾斷，足僅僅決

定于MGS,而與〃DS無(wú)關(guān)。此時(shí)，1D近似看成"GS控制的電流源，F(xiàn)ET相當(dāng)于壓控流源。

可見(jiàn)，對(duì)于N溝道增強(qiáng)型MOS管，柵源電壓VGS對(duì)導(dǎo)電溝道有控制作用，即UGS>

UGS(th)時(shí)，才能形成導(dǎo)電溝道將漏極和源極溝通。如果此時(shí)加有漏源電壓，就可以形成

漏極電流ID。

當(dāng)場(chǎng)效應(yīng)管工作在恒流區(qū)時(shí)，利用柵一源之間外加電壓“GS所產(chǎn)生的電場(chǎng)來(lái)改變導(dǎo)

電溝道的寬窄，從而控制多子漂移運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的漏極電流/D。此時(shí)，可將/D看成電壓

"GS控制的電流源。

4、N溝道耗盡型MOSFET

N溝道耗盡型MOSFET是在柵極下方的SQ2絕緣層中摻入了大量的金屬正離子，

所以當(dāng)UGS=0時(shí)，這些正離子已經(jīng)感應(yīng)出反型層，形成了溝道。如P57圖3-9所示。于

是，只要有漏源電壓，就有漏極電流存在。當(dāng)UGS>0時(shí)，將使/D進(jìn)一步增加。L/GS<0

時(shí)，隨著UGS的減小漏極電流逐漸減小，直至/D=0O對(duì)應(yīng)/D=0的UGS稱為夾斷電壓，

用符號(hào)UGS(off)表示，

三、場(chǎng)效應(yīng)管的伏安特性

場(chǎng)效應(yīng)三極管的特性曲線類型比較多，根據(jù)導(dǎo)電溝道的不同以及是增強(qiáng)型還是耗盡

型可有四種轉(zhuǎn)移特性曲線和輸出特性曲線，其電壓和電流方向也有所不同。

以增強(qiáng)型N溝MOSFET為例，

輸出特性：ZD=/（MDS）IUGS=ffi?反映UGS>UGS（th）且固定為某一值時(shí)，UDS對(duì)/D的

影響；

轉(zhuǎn)移特性：iD=/（〃GS）IUDSF?數(shù)反映UGS對(duì)漏極電流的控制關(guān)系；

輸出特性和轉(zhuǎn)移特性反映了場(chǎng)效應(yīng)管工作的同一物理過(guò)程，因此，轉(zhuǎn)移特性可以從

輸出特性上用作圖法一一對(duì)應(yīng)地求出。

場(chǎng)效應(yīng)管的輸出特性可分為四個(gè)區(qū)：夾斷區(qū)、可變阻區(qū)、飽和區(qū)（或恒流區(qū)）和擊

穿區(qū)。在放大電路中，場(chǎng)效應(yīng)管工作在飽和區(qū)。

四、場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù)：

1）直流參數(shù)

（1）開(kāi)啟電壓UGS（th）：開(kāi)啟電壓是MOS增強(qiáng)型管的參數(shù)，柵源電壓小于開(kāi)啟電壓

的絕對(duì)值，場(chǎng)效應(yīng)管不能導(dǎo)通。

（2）夾斷電壓UGS（即：夾斷電壓是耗盡型FET的參數(shù)，當(dāng)UGS=UGS（off）時(shí)，漏極

電流為零。

（3）飽和漏極電流/DSS：/DSS是耗盡型FET的參數(shù)，當(dāng)UGS=0時(shí)所對(duì)應(yīng)的漏極電

流。

（4）直流輸入電阻RGS.DC）：FET的柵源輸入電阻。對(duì)于JFET,反偏時(shí)RGS約大于

107Q；對(duì)于MOSFET,RGS約是109?1015Q。交流參數(shù)

（1）低頻跨導(dǎo)gm：低頻跨導(dǎo)反映了柵壓對(duì)漏極電流的控制作用，這一點(diǎn)與電子管

的控制作用十分相像。gm可以在轉(zhuǎn)移特性曲線上求取，單位是mS（毫西門(mén)子）。

（2）級(jí)間電容：FET的三個(gè)電極間均存在極間電容。通常Cgs和Cgd約為1?3pF,

而Cds約為0.1?IpF。在高頻電路中，應(yīng)考慮極間電容的影響。極限參數(shù)

（1）最大漏極電流/DM：是FET正常工作時(shí)漏極電流的上限值。

（2）漏-源擊穿電壓（7（BR）DS：FET進(jìn)入恒流區(qū)后，使用驟然增大的“DS值稱為漏

—源擊穿電壓，"DS超過(guò)此值會(huì)使管子燒壞。

（3）最大耗散功率PDM：可由PDM=VDS/D決定，與雙極型三極管的PCM相當(dāng)。

五'場(chǎng)效應(yīng)管FET與晶體管BJT的比較

1)FET是另一種半導(dǎo)體器件，在FET中只是多子參與導(dǎo)電，故稱為單極型三極管;

而普通三極管參與導(dǎo)電的既有多數(shù)載流子，也有少數(shù)載流子，故稱為雙極型三極管

(BJT)。由于少數(shù)載流子的濃度易受溫廢影響,因此，在溫度穩(wěn)定性、低噪聲等方面

FET優(yōu)于BJT?

2)BJT是電流控制器件，通過(guò)控制基極電流達(dá)到控制輸出電流的目的。因此，基極

總有一定的電流，故BJT的輸入電阻較低；FET是電壓控制器件，其輸出電流取決于柵

源間的電壓，柵極幾乎不取用電流，因此，F(xiàn)ET的輸入電阻很高，可以達(dá)到109?1014d

高輸入電阻是FET的突出優(yōu)點(diǎn)。

3)FET的漏極和源極可以互換使用，耗盡型MOS管的柵極電壓可正可負(fù)，因而FET

放大電路的構(gòu)成比BJT放大電路靈活。

4)FET和BJT都可以用于放大或作可控開(kāi)關(guān)。但FET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，且便于集成。在大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路中應(yīng)用

極為廣泛。

【課堂討論】：與晶體管相比，場(chǎng)效應(yīng)管有哪些特點(diǎn)？

作業(yè):習(xí)題1、3(2),請(qǐng)寫(xiě)出詳細(xì)過(guò)程。

［教學(xué)反思］

模擬電子技術(shù)課程教案

第8講

［課程類別］理論課

［授課題目］

4.1反饋的基本概念

［教學(xué)目的與要求］

1.熟悉反饋的基本概念；

2.掌握反饋的分類及其判別方法。

［教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)］

重點(diǎn)：1.反饋的基本概念；

2.各種反饋類型的判斷。

難點(diǎn)：1.反饋的判斷方法。

［教具和媒體使用］多媒體課件。

［教學(xué)方法］講授法、問(wèn)題教學(xué)法。

［教學(xué)時(shí)數(shù)］2學(xué)時(shí)。

［教學(xué)過(guò)程］

導(dǎo)入:

常規(guī)基本放大電路信號(hào)傳輸方式及其缺點(diǎn)，導(dǎo)入反饋概念。

新授:

一、反饋的基本概念

1、什么是反饋

反饋：將放大器輸出信號(hào)的一部分或全部經(jīng)反饋網(wǎng)絡(luò)送回輸入端。反饋的示意圖見(jiàn)

下圖所示，反饋信號(hào)的傳輸是反向傳輸。

開(kāi)環(huán)：放大電路無(wú)反饋，信號(hào)的傳輸只能正向從輸入端到輸出端。

閉環(huán)：放大電路有反饋，將輸出信號(hào)送回到放大電路的輸入回路，與原輸入信號(hào)相

加或相減后再作用到放大電路的輸入端。

圖示中先是輸入信號(hào)，力是反饋信號(hào)，稱為凈輸入信號(hào)。所以有%

2、負(fù)反饋和正反饋

負(fù)反饋：加入反饋后，凈輸入信號(hào)%1<1閨，輸出幅度下降。

應(yīng)用：負(fù)反饋能穩(wěn)定與反饋量成正比的輸出量，因而在控制系統(tǒng)中穩(wěn)壓、穩(wěn)流。

正反饋：加入反饋后，凈輸入信號(hào)KIM,輸出幅度增加。

應(yīng)用：正反饋提高了增益，常用于波形發(fā)生器。

3、交流反饋和直流反饋

直流反饋：反饋信號(hào)只有直流成分；

交流反饋：反饋信號(hào)只有交流成分；

交直流反饋：反饋信號(hào)既有交流成分又有直流成分。

直流負(fù)反饋?zhàn)饔?穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)；

交流負(fù)反饋?zhàn)饔?從不同方面改善動(dòng)態(tài)技術(shù)指標(biāo)，對(duì)Au、Ri、Ro有影響。

二'反饋的判斷

1、有無(wú)反饋的判斷

（1）是否存在一條支路是輸入回路和輸出回路的共用支路；

（2）是否存在一條支路，一端接在輸入回路、另一端接在輸出回路。

注意：反饋至輸入端不能接地，否則不是反饋。

2、正、負(fù)反饋極性的判斷之一：瞬時(shí)極性法

（1）在輸入端，先假定輸入信號(hào)的瞬時(shí)極性；可用或“甘、”廠表示；

（2）根據(jù)放大電路各級(jí)的組態(tài)，決定輸出量與反饋量的瞬時(shí)極性；

（3）最后觀察引回到輸入端反饋信號(hào)的瞬時(shí)極性，若使凈輸入信號(hào)增強(qiáng)，為正反饋,

否則為負(fù)反饋。

注意：

（1）極性按中頻段考慮；

（2）必須熟悉放大電路輸入和輸出量的相位關(guān)系；

（3）反饋類型主要取決于電路的連接方式，而與Ui的極性無(wú)關(guān)；

（4）對(duì)單個(gè)運(yùn)放一般有：反饋接至反相輸入端為負(fù)反饋；反饋接至同相輸入端為

正反饋。

3、正、負(fù)反饋極性的判斷法之二：

在明確串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋后，正、負(fù)反饋極性可用下列方法來(lái)判斷：

（1）反饋信號(hào)和輸入信號(hào)加于輸入回路同一點(diǎn)時(shí):

瞬時(shí)極性相同的為正反饋；瞬時(shí)極性相反的是負(fù)反饋；

（2）反饋信號(hào)和輸入信號(hào)加于輸入回路兩點(diǎn)時(shí)：

瞬時(shí)極性相同的為負(fù)反饋；瞬時(shí)極性相反的是正反饋。

對(duì)三極管放大電路來(lái)說(shuō)這兩點(diǎn)是基極和發(fā)射極，對(duì)運(yùn)算放大器來(lái)說(shuō)是同相輸入端和

反相輸入端。

注意：輸入信號(hào)和反饋信號(hào)的瞬時(shí)極性都是指對(duì)地而言，這樣才有可比性。

4、電壓反饋和電流反饋

（1）電壓反饋：反饋信號(hào)的大小與輸出電壓成比例（采樣輸出電壓）；

（2）電流反饋，反饋信號(hào)的大小與輸出電流成比例（采樣輸出電流）。

（3）判斷方法：

將輸出電壓“短路”，若反饋回來(lái)的反饋信號(hào)為零，則為電壓反饋；若反饋信號(hào)仍

然存在，則為電流反饋。

應(yīng)用中，若要穩(wěn)定輸出端某一電量，則采樣該電量，以負(fù)反饋形式送輸入端。

電壓負(fù)反饋?zhàn)饔茫悍€(wěn)定放大電路的輸出電壓。

電流負(fù)反饋?zhàn)饔茫悍€(wěn)定放大電路的輸出電流。

5、串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋（根據(jù)反饋信號(hào)在輸入端的求和方式）

（1）串聯(lián)反饋：反饋信號(hào)與輸入信號(hào)加在放大電路輸入回路的兩個(gè)電極上，此時(shí)

反饋信號(hào)與輸入信號(hào)是電壓相加減的關(guān)系。

（2）并聯(lián)反饋，反饋信號(hào)加在放大電路輸入回路的同一個(gè)電極，此時(shí)反饋信號(hào)與

輸入信號(hào)是電流相加減的關(guān)系。

（3）判別方法：將反饋節(jié)點(diǎn)對(duì)地短接，若輸入信號(hào)仍能送入放大電路，則反饋為

串聯(lián)反饋，否則為并聯(lián)反饋。

對(duì)于三極管來(lái)說(shuō)，反饋信號(hào)與輸入信號(hào)同時(shí)加在輸入三極管的基極或發(fā)射極，則為

并聯(lián)反饋；一個(gè)加在基極，另一個(gè)加在發(fā)射極則為串聯(lián)反饋。

對(duì)于運(yùn)算放大器來(lái)說(shuō)，反饋信號(hào)與輸入信號(hào)同時(shí)加在同相輸入端或反相輸入端，則

為并聯(lián)反饋；一個(gè)加在同相輸入端，另一個(gè)加在反相輸入端則為串聯(lián)反饋。

6、直、交流反饋方法判斷：根據(jù)反饋網(wǎng)絡(luò)中是否有動(dòng)態(tài)元件進(jìn)行判斷。

（1）若反饋網(wǎng)絡(luò)無(wú)動(dòng)態(tài)元件（通常為電容）,則反饋信號(hào)交、直流并存；

（2）若反饋網(wǎng)絡(luò)有電容串聯(lián)，則只有交流反饋;

（3）若反饋網(wǎng)絡(luò)有電容并聯(lián)，則只有直流反饋。

三、負(fù)反饋放大電路的四種基本組態(tài)

1、負(fù)反饋的基本組態(tài)類型：

電壓串聯(lián)負(fù)反饋，電壓并聯(lián)負(fù)反饋，電流串聯(lián)負(fù)反饋，電流并聯(lián)負(fù)反饋。

2、負(fù)反饋放大電路反饋組態(tài)的判斷方法：

（1）從放大器輸出端的采樣物理量，看反饋量取自電壓還是電流；

（2）從輸入端的連接方式，判斷反饋是串聯(lián)還是并聯(lián)。

3、四種負(fù)反饋組態(tài)及組態(tài)的判斷

（1）電壓串聯(lián)負(fù)反饋

*表現(xiàn)形式:輸出和反饋均以電壓的形式出現(xiàn)

（a）分立元件放大電路（b）集成運(yùn)放放大電路

在放大器輸出端，采樣輸出電壓，反饋量與吃成正比，為電壓反饋;

在放大器輸入端，信號(hào)以電壓形式出現(xiàn)，L與V：相串聯(lián)，為串聯(lián)反饋；

*參量表示：

因輸出端采樣電壓，在輸入端是輸入電壓和反饋電壓相減，所以：

A尤K

=——=「-=：：-

閉環(huán)放大倍數(shù)：&上1+A3，

反饋系數(shù)x。匕。

B，A、f=l+&

對(duì)于圖上（a）,

Fw?0"D,Avvf=1+2

對(duì)于圖下（b）叫+鳥(niǎo)號(hào)

*判斷方法

對(duì)上圖(a)所示電路，根據(jù)瞬時(shí)極性法判斷，經(jīng)Rf加在發(fā)射極Ei上的反饋電壓為葉二

與輸入電壓極性相同，且加在輸入回路的兩點(diǎn)，故為串聯(lián)負(fù)反饋。反饋信號(hào)與輸出電壓

成比例，是電壓反饋。后級(jí)對(duì)前級(jí)的這一反饋是交流反饋，同時(shí)Rei上還有第一級(jí)本身

的負(fù)反饋。

對(duì)圖(b),因輸入信號(hào)和反饋信號(hào)加在運(yùn)放的兩個(gè)輸入端，故為串聯(lián)反饋，根據(jù)瞬時(shí)

極性判斷是負(fù)反饋，且為電壓負(fù)反饋。結(jié)論是交直流串聯(lián)電壓負(fù)反饋。

(2)電流串聯(lián)負(fù)反饋

*表現(xiàn)形式:輸出采樣輸出電流，而反饋量則以電壓的形式出現(xiàn)電路如下圖所示。圖(a)

是共射基本放大電路將Ce去掉而構(gòu)成。圖(b)是由集成運(yùn)放構(gòu)成。

*參量表示:

對(duì)圖(b)的電路，求其互導(dǎo)增益

1

FU

rvi~；=R

于是As叼/A,這里忽略了舟的分流作用。電壓增益為

V,v,R

*判斷方法:

對(duì)圖(a),反饋電壓從凡上取出，根據(jù)瞬時(shí)極性和反饋電壓接入方式，可判斷為串聯(lián)

負(fù)反饋。因輸出電壓短路，反饋電壓仍然存在，故為串聯(lián)電流負(fù)反饋。

(3)電壓并聯(lián)負(fù)反饋

*表現(xiàn)形式：輸出采樣輸出電壓，而反饋量則以電流的形式出現(xiàn).電路如下圖所示。

V4

Avit=—

*參量表示I.1+4摩

A琉稱為互阻增益，￡稱為互導(dǎo)反饋系數(shù)，4及相乘無(wú)量綱。

而電壓增益為

*判斷方法：

因反饋信號(hào)與輸入信號(hào)在一點(diǎn)相加，為并聯(lián)反饋。根據(jù)瞬時(shí)極性法判斷，為負(fù)反饋,

且為電壓負(fù)反饋。因?yàn)椴⒙?lián)反饋，在輸入端采用電流相加減。即為電壓并聯(lián)負(fù)反饋。

（4）電流并聯(lián)負(fù)反饋

電流并聯(lián)負(fù)反饋的電路如下圖（a）、（b）所示。

*表現(xiàn)形式：輸出和反饋均以電流的形式出現(xiàn)

(b)

*參量表示:

電流反饋系數(shù)是3=If"。，以圖（b）為例，有:

A_/f_&

電流放大倍數(shù)

4f24=_(1+$)

顯然，電流放大倍數(shù)基本上只與外電路的參數(shù)有關(guān)，與運(yùn)放內(nèi)部參數(shù)無(wú)關(guān)。電壓放

大倍數(shù)為

*判斷方法：

因反饋信號(hào)與輸入信號(hào)在一點(diǎn)相加，為并聯(lián)反饋。根據(jù)瞬時(shí)極性法判斷，為負(fù)反饋,

且因輸出電壓短路，反饋電壓仍然存在，因?yàn)椴⒙?lián)反饋，在輸入端采用電流相加減。即

為電流并聯(lián)負(fù)反饋。

對(duì)于圖(a)電路，反饋節(jié)點(diǎn)與輸入點(diǎn)相同，所以是電流并聯(lián)負(fù)反饋。對(duì)于圖(b)電路,

也為電流并聯(lián)負(fù)反饋。

作業(yè):習(xí)題6、9,請(qǐng)寫(xiě)出詳細(xì)過(guò)程。

［教學(xué)反思］

模擬電子技術(shù)課程教案

第9講

［課程類別］理論課

［授課