1、第六章 放大電路基礎(chǔ)半導(dǎo)體三極管共射放大電路共集放大電路與共基放大電路場(chǎng)效應(yīng)管及其放大電路集成運(yùn)算放大電路6.1 半導(dǎo)體三極管半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)三極管內(nèi)部的電流分配與控制三極管的特性曲線三極管的微變等效電路半導(dǎo)體三極管的參數(shù)三極管的型號(hào)三極管應(yīng)用圖 常見三極管的外形6.1.1 半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu) 雙極型半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。它有兩種類型:NPN型和PNP型。e-b間的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié)(Je) c-b間的PN結(jié)稱為集電結(jié)(Jc) 中間部分稱為基區(qū)，連上電極稱為基極，用B或b表示（Base）； 一側(cè)稱為發(fā)射區(qū)，電極稱為發(fā)射極，用E或e表示（Emitter）； 另一側(cè)稱為集電區(qū)和集電極，

2、用C或c表示（Collector）。雙極型三極管的符號(hào)中，發(fā)射極的箭頭代表發(fā)射極電流的實(shí)際方向。半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu) 從外表上看兩個(gè)N區(qū),(或兩個(gè)P區(qū))是對(duì)稱的，實(shí)際上發(fā)射區(qū)的摻雜濃度大，集電區(qū)摻雜濃度低，且集電結(jié)面積大?；鶇^(qū)要制造得很薄，其厚度一般在幾個(gè)微米至幾十個(gè)微米。6.1.2 三極管的工作原理 雙極型半導(dǎo)體三極管在工作時(shí)一定要加上適當(dāng)?shù)闹绷髌秒妷骸?若在放大工作狀態(tài)：發(fā)射結(jié)加正向電壓，集電結(jié)加反向電壓，如圖所示。 現(xiàn)以 NPN型三極管的放大狀態(tài)為例，來(lái)說(shuō)明三極管內(nèi)部的電流關(guān)系。NPNRCRbVCCVBB+_IBICIEVoVcVbVe 在發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏條件下，三極管中載流子的運(yùn)

3、動(dòng)：(1)發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子：在VBB作用下，發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子形成IEN，基區(qū)空穴向發(fā)射區(qū)擴(kuò)散形成IEP。 IEN IEP方向相同VBBVCC(2) 電子在基區(qū)復(fù)合和擴(kuò)散 由發(fā)射區(qū)注入基區(qū)的電子繼續(xù)向集電結(jié)擴(kuò)散，擴(kuò)散過(guò)程中少部分電子與基區(qū)空穴復(fù)合形成電流IBN。由于基區(qū)薄且濃度低，所以IBN較小。(3) 集電結(jié)收集電子 由于集電結(jié)反偏，所以基區(qū)中擴(kuò)散到集電結(jié)邊緣的電子在電場(chǎng)作用下漂移過(guò)集電結(jié)，到達(dá)集電區(qū)，形成電流ICN。VBBVCC(4) 集電極的反向電流 集電結(jié)收集到的電子包括兩部分：發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)的電子ICN基區(qū)的少數(shù)載流子ICBOVBBVCC IE= IEN+ IEP 且有IEN

4、IEP IEN=ICN+ IBN 且有IEN IBN ，ICNIBN IC=ICN+ ICBO IB=IEP+ IBNICBOIE =IC+IBVBBVCC三極管各電極的電流關(guān)系3. 三極管的三種組態(tài)共集電極接法，集電極作為公共電極，用CC表示。共基極接法，基極作為公共電極，用CB表示；共發(fā)射極接法，發(fā)射極作為公共電極，用CE表示；BJT的三種組態(tài)6.1.3三極管的特性曲線什么叫三極管的特性曲線？ 三極管伏安特性曲線是指三極管各電極電壓與各電極電流之間關(guān)系的曲線，它是管子內(nèi)部載流子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的外部體現(xiàn)。1.4.3三極管的特性曲線輸入回路輸出回路1、輸入特性曲線: (1)是研究當(dāng)UCE=常數(shù) 時(shí)，

5、UBE 和iB之間的關(guān)系曲 線，用函數(shù)關(guān)系式表示為:(1)UBE 和iB之間的關(guān)系曲線(2)用 UCE=1V 的輸入特性曲線來(lái)代表UCE1V 所有輸入特性曲線(3)輸入特性的死區(qū)電壓： 硅管約為0.5V； 鍺管約為0.1V。 發(fā)射結(jié)正偏導(dǎo)通后： 硅管 UBE=0.7V； 鍺管 UBE=0.3V1、輸入特性曲線200.40.60.81006080400.2輸入回路輸出回路1.4.3三極管的特性曲線2、輸出特性曲線: (1) 是研究當(dāng) iB=常數(shù) 時(shí)，UCE和iC之間的關(guān)系曲線，用函數(shù)表示為:輸入回路輸出回路2、輸出特性曲線(2)輸出特性曲線,當(dāng)UCE較小時(shí)起始部份很陡，當(dāng)UCE 略有增加，iC

6、增加很快，當(dāng)UCE1V 以后，再增加UCE、iC 增加不明顯。(3)如改變IB 則得到另一條輸出特性曲線。（a） 輸入特性曲線; （b） 輸出特性曲線 圖 三極管的輸入、 輸出特性曲線3、把輸出特性曲線劃分成三個(gè)區(qū)510152012340飽和區(qū)截止區(qū)放大區(qū)擊穿區(qū)(3)飽和區(qū) 區(qū)域： uCE 0.7v 以左部分 條件：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏。uBE0, uBC0 特點(diǎn)：失去放大能力，即iCiB不成立,即iB不能控制iC 的變化。(1)截止區(qū)： 區(qū)域：iB0 輸出特性曲線以下的區(qū)域?yàn)榻刂箙^(qū) 條件：發(fā)射結(jié)、集電結(jié)均反偏 uBE0, uBC0, 集電結(jié)反偏 ， uBCVbVe放大VcVbiCuCE T

7、1iB = 0T2 iB = 0iB = 0溫度每升高 1C， (0.5 1)%。輸出特性曲線間距增大。O6.1.5 半導(dǎo)體三極管的參數(shù)半導(dǎo)體三極管的參數(shù)分為三大類: 直流參數(shù) 交流參數(shù) 極限參數(shù)1. 直流參數(shù) 直流電流放大系數(shù) a.共基極直流電流放大系數(shù) = IC/IE= IB/1+ IB= /1+ 三極管的直流參數(shù) 在放大區(qū)基本不變。在共發(fā)射極輸出特性曲線上，通過(guò)垂直于X軸的直線(vCE=const)來(lái)求取IC / IB ，如下左圖所示。在IC較小時(shí)和IC較大時(shí)， 會(huì)有所減小，這一關(guān)系見下右圖。b.共射極直流電流放大系數(shù)： =（ICICEO）/IBIC / IB vCE=const三極管的

8、直流參數(shù)b.集電極發(fā)射極間的反向飽和電流ICEO ICEO和ICBO之間的關(guān)系： ICEO=（1+ ）ICBO相當(dāng)于基極開路時(shí)，集電極和發(fā)射極間的反向飽和電流，即輸出特性曲線IB=0時(shí)曲線所對(duì)應(yīng)的Y坐標(biāo)的數(shù)值,如圖所示。 極間反向電流a.集電極基極間反向飽和電流ICBO ICBO的下標(biāo)CB代表集電極和基極，O是Open的字頭，代表第三個(gè)電極E開路。它相當(dāng)于集電結(jié)的反向飽和電流。 三極管的交流參數(shù)2.交流參數(shù)交流電流放大系數(shù) a.共發(fā)射極交流電流放大系數(shù) =IC/IBvCE=const在放大區(qū) 值基本不變，可在共射接法輸出特性曲線上通過(guò)垂直于X 軸的直線求取IC/IB。或在圖上通過(guò)求某一點(diǎn)的斜率

9、得到。具體方法如圖所示。 三極管的交流參數(shù) b.共基極交流電流放大系數(shù)=IC/IE VCB=const 當(dāng)ICBO和ICEO很小時(shí)， 、 ，可以不加區(qū)分。 特征頻率fT 三極管的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)，三極管的將會(huì)下降。當(dāng)下降到1時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率稱為特征頻率，用fT表示。三極管的極限參數(shù) 如圖所示，當(dāng)集電極電流增加時(shí)， 就要下降，當(dāng)值下降到線性放大區(qū)值的7030時(shí)，所對(duì)應(yīng)的集電極電流稱為集電極最大允許電流ICM。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?，當(dāng)ICICM時(shí)，并不表示三極管會(huì)損壞。 (3)極限參數(shù)集電極最大允

10、許電流ICM三極管的極限參數(shù)集電極最大允許功率損耗PCM 集電極電流通過(guò)集電結(jié)時(shí)所產(chǎn)生的功耗， PCM= ICVCBICVCE， 因發(fā)射結(jié)正偏，呈低阻，所以功耗主要集中在集電結(jié)上。 在計(jì)算時(shí)往往用VCE取代VCB。三極管的極限參數(shù)反向擊穿電壓:反向擊穿電壓表示三極管電極間承受反向電壓的能力，其測(cè)試時(shí)的原理電路如圖所示。BR代表?yè)舸┲?，是Breakdown的字頭。幾個(gè)擊穿電壓在大小上有如下關(guān)系： V(BR)CBOV(BR)CESV(BR)CERV(BR)CEOV(BR) EBO三極管的極限參數(shù) a.V(BR)CBO發(fā)射極開路時(shí)的集電結(jié)擊穿電壓。下標(biāo) CB代表集電極和基極，O代表第三個(gè)電 極E開

11、路。 b.V(BR) EBO集電極開路時(shí)發(fā)射結(jié)的擊穿電壓。 c.V(BR)CEO基極開路時(shí)集電極和發(fā)射極間的 擊穿電壓。 對(duì)于V(BR)CER表示BE間接有電阻，V(BR)CES表示BE間是短路的。三極管的安全工作區(qū)由PCM、 ICM和V(BR)CEO在輸出特性曲線上可以確定過(guò)損耗區(qū)、過(guò)電流區(qū)和擊穿區(qū)，見下圖。三極管的參數(shù)參 數(shù)型 號(hào) PCM mW ICM mAVR CBO VVR CEO VVR EBO V IC BO A f T MHz3AX31D 125 125 20 126* 83BX31C 125 125 40 246* 83CG101C 100 30 450.1 1003DG123

12、C 500 50 40 300.353DD101D 5A 5A 300 25042mA3DK100B 100 30 25 150.1 3003DKG23250W 30A 400 325 8注：*為 f 6.1.7 三極管應(yīng)用Vi=5V時(shí)，IB=(5-0.7)/10K=0.43mAICS=10V/5K=2mA IB=22mA三極管飽和，VO=0V; Vi=0V時(shí)，三極管截止,VO=10V。5V10VttViVOce10K5K10Vb+_+_ViVO例如：三極管用作可控開關(guān) (=50)例 判斷三極管的工作狀態(tài)用數(shù)字電壓表測(cè)得VB =4.5 V 、VE = 3.8 V 、VC =8 V，試判斷三極管

13、的工作狀態(tài)，設(shè)=100，求IE和VCE。 6.2 共射放大電路三極管放大電路有三種形式共射放大器共基放大器共集放大器以共射放大器為例講解工作原理放大的概念電子學(xué)中放大的目的是將微弱的變化信號(hào)放大成較大的信號(hào)。這里所講的主要是電壓放大電路。電壓放大電路可以用有輸入口和輸出口的四端網(wǎng)絡(luò)表示，如圖：uiuoAu6.2.1 放大電路的概念與技術(shù)指標(biāo)一、電壓放大倍數(shù)AuUi 和Uo 分別是輸入和輸出電壓的有效值。二、輸入電阻ri放大電路一定要有前級(jí)（信號(hào)源）為其提供信號(hào)，那么就要從信號(hào)源取電流。輸入電阻是衡量放大電路從其前級(jí)取電流大小的參數(shù)。輸入電阻越大，從其前級(jí)取得的電流越小，對(duì)前級(jí)的影響越小。AuI

14、iUSUi三、輸出電阻roAuUS放大電路對(duì)其負(fù)載而言，相當(dāng)于信號(hào)源，我們可以將它等效為戴維南等效電路，這個(gè)戴維南等效電路的內(nèi)阻就是輸出電阻。roUS如何確定電路的輸出電阻ro ？步驟：1. 所有的電源置零 (將獨(dú)立源置零，保留受控源)。2. 加壓求流法。UI方法一：計(jì)算。方法二：測(cè)量。Uo1. 測(cè)量開路電壓。roUs2. 測(cè)量接入負(fù)載后的輸出電壓。roUsRLUo步驟：3. 計(jì)算。四、通頻帶fAuAum0.7AumfL下限截止頻率fH上限截止頻率通頻帶：fbw=fHfL放大倍數(shù)隨頻率變化曲線符號(hào)規(guī)定UA大寫字母、大寫下標(biāo)，表示直流量。uA小寫字母、大寫下標(biāo)，表示全量。ua小寫字母、小寫下標(biāo)，

15、表示交流分量。uAua全量交流分量tUA直流分量 6.2.2 共射放大電路的基本組成放大元件iC= iB，工作在放大區(qū)，要保證集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏。uiuo輸入輸出？參考點(diǎn)RB+ECEBRCC1C2T集電極電源，為電路提供能量。并保證集電結(jié)反偏。RB+ECEBRCC1C2T集電極電阻，將變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷?。RB+ECEBRCC1C2T使發(fā)射結(jié)正偏，并提供適當(dāng)?shù)撵o態(tài)工作點(diǎn)?；鶚O電源與基極電阻RB+ECEBRCC1C2T耦合電容隔離輸入輸出與電路直流的聯(lián)系，同時(shí)能使信號(hào)順利輸入輸出。RB+ECEBRCC1C2T可以省去電路改進(jìn)：采用單電源供電RB+ECEBRCC1C2T單電源供電電路+E

16、CRCC1C2TRB靜態(tài)：只考慮直流信號(hào)，即vi=0，各點(diǎn)電位不變 （直流工作狀態(tài)）。直流通路：電路中無(wú)變化量，電容相當(dāng)于開路， 電感相當(dāng)于短路交流通路：電路中電容短路，電感開路，直流 電源對(duì)公共端短路 放大電路建立正確的靜態(tài)，是保證動(dòng)態(tài)工作的前提。分析放大電路必須要正確地區(qū)分靜態(tài)和動(dòng)態(tài)，正確地區(qū)分直流通道和交流通道。動(dòng)態(tài)：只考慮交流信號(hào)，即vi不為0，各點(diǎn)電位變化 （交流工作狀態(tài)）。6.2.3 共射放大電路的工作原理ui=0時(shí)由于電源的存在IB0IC0IBQICQIEQ=IBQ+ICQ一、靜態(tài)工作點(diǎn)RB+ECRCC1C2TIBQICQUBEQUCEQ( ICQ,UCEQ )(IBQ,UBEQ

17、)RB+ECRCC1C2T(IBQ,UBEQ) 和( ICQ,UCEQ )分別對(duì)應(yīng)于輸入輸出特性曲線上的一個(gè)點(diǎn)稱為靜態(tài)工作點(diǎn)。IBUBEQIBQUBEQICUCEQUCEQICQIBUBEQICUCEuCE怎么變化？假設(shè)uBE有一微小的變化ibtibtictuituCE的變化沿一條直線uce相位如何？uce與ui反相！ICUCEictucet各點(diǎn)波形RB+ECRCC1C2uitiBtiCtuCtuotuiiCuCuoiB實(shí)現(xiàn)放大的條件1. 晶體管必須偏置在放大區(qū)。發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。2. 正確設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)，使整個(gè)波形處于放大區(qū)。3. 輸入回路將變化的電壓轉(zhuǎn)化成變化的基極電流。4. 輸出回

18、路將變化的集電極電流轉(zhuǎn)化成變化的集電極電壓，經(jīng)電容濾波只輸出交流信號(hào)。6.2.4 放大電路的分析方法放大電路分析靜態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析估算法圖解法微變等效電路法圖解法計(jì)算機(jī)仿真例：對(duì)直流信號(hào)（只有+EC）開路開路RB+ECRCC1C2T直流通道RB+ECRC 即能通過(guò)直流的通道。從C、B、E向外看，有直流負(fù)載電阻， Rc 、Rb 。TRRVvvb1b2bCCCCCio+vovi直流電源和耦合電容對(duì)交流相當(dāng)于短路TRRbC+_+_vovi若直流電源內(nèi)阻為零，交流電流流過(guò)直流電源時(shí)，沒(méi)有壓降。設(shè)C1、 C2 足夠大，對(duì)信號(hào)而言，其上的交流壓降近似為零。在交流通道中，可將直流電源和耦合電容短路。 交流通路

19、： 能通過(guò)交流的電路通道。從C、B、E向外看，有等效的交流負(fù)載電阻， Rc/RL和偏置電阻Rb 。對(duì)交流信號(hào)(輸入信號(hào)ui)靜態(tài)分析(1) 靜態(tài)工作點(diǎn)的近似估算法 已知硅管導(dǎo)通時(shí)VBE0.7V， 鍺管VBE 0.2V以及 =40， 根據(jù)直流通路則有：Q:（40uA，1.6mA，5.6V）RRbVCCC12V300K4K=40固定偏流電路RbRCvoviCb1Cb2VCC+Re0.5K330K4K15V=50例1：電路及參數(shù)如圖，求Q點(diǎn)值直流通路RbRCVCC330K4K15V=50Re0.5K例1直流通路RbRCVCC330K4K15V=50Re0.5K例：電路及參數(shù)如圖，求Q點(diǎn)值固定偏壓電路

20、，射極偏置電路Rb1RCvoviCb1Cb2VCC+Re0.5K68K4K15VRb212K=40直流通路Rb1RCVCCRe0.5K68K4K15VRb212K=40例2Rb1RCRe0.5K68K4KRb212K15VVCC15VVCC直流通路Rb1RCVCCRe0.5K68K4K15VRb212K=40例268KRb212K15VVCCRb2.25V10.2KRb1VBB 例2RCRe0.5K4K2.25VVBB15V10.2KRbVCCI求VBE、IB的方法同二極管圖解分析輸入特性VBE=VBB-IBRb輸出特性VCE=VCC-ICRCb、e回路c、e回路(a) 畫直流通路(b) 把基

21、極回路和集電極回路電路分為線性和非線性兩部分如圖IB=40uA、RC=4K、VCC=12V二、 圖解法 1、直流負(fù)載線和交流負(fù)載線vCE(v)i C (mA)32124680101220uA40uA60uA80uAIB =100uA(c)作非線性部分的伏安特性曲線=40uA(d) 作線性部分的伏安特性曲線直流負(fù)載線VCE=12 - 4 IC (VCC=12V , RC=4K)用兩點(diǎn)法做直線M(12V,0)，N(0,3mA)MN(e)直線MN與IB=40uA曲線的交點(diǎn)(5.6V,1.6mA) 就是靜態(tài)工作點(diǎn)Q（5.6V，1.6mA）Q直流負(fù)載線IB=40uA、RC=4K、VCC=12V討論：電路

22、參數(shù)變化對(duì)Q點(diǎn)的影響MNQRb改變： Q點(diǎn)沿MN向下移動(dòng)QRRbVCCC12V300K4K=40固定偏流電路電路參數(shù)變化對(duì)Q點(diǎn)的影響MNQRC改變：QRRbVCCC12V300K4K=40固定偏流電路電路參數(shù)變化對(duì)Q點(diǎn)的影響MNQVCC改變：QRRVIBVBBbCCCV+_+_CEBEVICTRRbC+_+_voviRL交流通路交流負(fù)載線TRRVvvb1b2bCCCCCio+vo -viRLRL=RC/RL交流負(fù)載線交流負(fù)載線確定方法：通過(guò)輸出特性曲線上的Q點(diǎn)做一條直線，其斜率 為-1/RL 。 RL= RLRc 是交流負(fù)載電阻。c. 交流負(fù)載線和直 流負(fù)載線相交與 Q點(diǎn)。 b. 交流負(fù)載線是

23、有 交流輸入信號(hào)時(shí) Q點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。三、 等效電路法 1）靜態(tài)分析一、估算法（1）根據(jù)直流通道估算IBIBUBERB稱為偏置電阻，IB稱為偏置電流。+EC直流通道RBRC（2）根據(jù)直流通道估算UCE、IBICUCE直流通道RBRC二、圖解法先估算 IB ，然后在輸出特性曲線上作出直流負(fù)載線，與 IB 對(duì)應(yīng)的輸出特性曲線與直流負(fù)載線的交點(diǎn)就是Q點(diǎn)。ICUCEQEC例：用估算法計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)。已知：EC=12V，RC=4k，RB=300k，=37.5。解：請(qǐng)注意電路中IB 和IC 的數(shù)量級(jí)。2） 動(dòng)態(tài)分析一、三極管的微變等效電路1. 輸入回路iBuBE當(dāng)信號(hào)很小時(shí)，將輸入特性在小范圍內(nèi)近似線性。u

24、BEiB對(duì)輸入的小交流信號(hào)而言，三極管相當(dāng)于電阻rbe。rbe的量級(jí)從幾百歐到幾千歐。對(duì)于小功率三極管：2. 輸出回路iCuCE所以：(1) 輸出端相當(dāng)于一個(gè)受ib 控制的電流源。近似平行(2) 考慮 uCE對(duì) iC的影響，輸出端還要并聯(lián)一個(gè)大電阻rce。rce的含義iCuCEubeibuceicubeuceicrce很大，一般忽略。3. 三極管的微變等效電路rbeibib rcerbeibibbce等效cbe二、放大電路的微變等效電路將交流通道中的三極管用微變等效電路代替:交流通路RBRCRLuiuouirbeibibiiicuoRBRCRL三、電壓放大倍數(shù)的計(jì)算特點(diǎn)：負(fù)載電阻越小，放大倍數(shù)

25、越小。rbeRBRCRL四、輸入電阻的計(jì)算對(duì)于為放大電路提供信號(hào)的信號(hào)源來(lái)說(shuō)，放大電路是負(fù)載，這個(gè)負(fù)載的大小可以用輸入電阻來(lái)表示。輸入電阻的定義：是動(dòng)態(tài)電阻。rbeRBRCRL電路的輸入電阻越大，從信號(hào)源取得的電流越小，因此一般總是希望得到較大的的輸入電阻。五、輸出電阻的計(jì)算對(duì)于負(fù)載而言，放大電路相當(dāng)于信號(hào)源，可以將它進(jìn)行戴維南等效，戴維南等效電路的內(nèi)阻就是輸出電阻。計(jì)算輸出電阻的方法：(1) 所有電源置零，然后計(jì)算電阻（對(duì)有受控源的電路不適用）。(2) 所有獨(dú)立電源置零，保留受控源，加壓求流法。所以：用加壓求流法求輸出電阻：rbeRBRC00例2：求Av ，R i，Ro電路及參數(shù)如圖，rbb

26、=100，求Av，Ri，Ro=50vivo解： 靜態(tài)工作點(diǎn) （40uA，2mA，6V) =100+5126/2=0.763K= -7.62vivo=330K/26.263K=24.3KRiRo例3電路及參數(shù)如圖，=40， rbb=100， (1)計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn) (2)求Av，Ri，Ro解：(1) 畫直流通路 求靜態(tài)工作點(diǎn)vivo射極偏置電路穩(wěn)定工作點(diǎn)（動(dòng)畫）直流通路RbVBBVBBRb(2) 畫微變等效電路，求Av，Ri，RoRiRo=RC=4KRo3） 失真分析在放大電路中，輸出信號(hào)應(yīng)該成比例地放大輸入信號(hào)（即線性放大）；如果兩者不成比例，則輸出信號(hào)不能反映輸入信號(hào)的情況，放大電路產(chǎn)生非線性

27、失真。為了得到盡量大的輸出信號(hào)，要把Q設(shè)置在交流負(fù)載線的中間部分。如果Q設(shè)置不合適，信號(hào)進(jìn)入截止區(qū)或飽和區(qū)，造成非線性失真。iCuCEuo可輸出的最大不失真信號(hào)選擇靜態(tài)工作點(diǎn)ibiCuCEuo1. Q點(diǎn)過(guò)低，信號(hào)進(jìn)入截止區(qū)放大電路產(chǎn)生截止失真輸出波形輸入波形ibiCuCE2. Q點(diǎn)過(guò)高，信號(hào)進(jìn)入飽和區(qū)放大電路產(chǎn)生飽和失真ib輸入波形uo輸出波形4） 靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定為了保證放大電路的穩(wěn)定工作，必須有合適的、穩(wěn)定的靜態(tài)工作點(diǎn)。但是，溫度的變化嚴(yán)重影響靜態(tài)工作點(diǎn)。對(duì)于前面的電路（固定偏置電路）而言，靜態(tài)工作點(diǎn)由UBE、 和ICEO 決定，這三個(gè)參數(shù)隨溫度而變化，溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響主要體現(xiàn)在這一

28、方面。TUBEICEOQ一、溫度對(duì)UBE的影響iBuBE25C50CTUBEIBIC二、溫度對(duì) 值及ICEO的影響T、 ICEOICiCuCEQQ總的效果是：溫度上升時(shí)，輸出特性曲線上移，造成Q點(diǎn)上移。小結(jié)：TIC 固定偏置電路的Q點(diǎn)是不穩(wěn)定的。 Q點(diǎn)不穩(wěn)定可能會(huì)導(dǎo)致靜態(tài)工作點(diǎn)靠近飽和區(qū)或截止區(qū)，從而導(dǎo)致失真。為此，需要改進(jìn)偏置電路，當(dāng)溫度升高、 IC增加時(shí)，能夠自動(dòng)減少IB，從而抑制Q點(diǎn)的變化。保持Q點(diǎn)基本穩(wěn)定。常采用分壓式偏置電路來(lái)穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。電路見下頁(yè)。分壓式偏置電路：RB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuo一、靜態(tài)分析I1I2IBRB1+ECRCC1TRB2RE1RE2直

29、流通路I1I2IBRB1+ECRCC1TRB2RE1RE2直流通路可以認(rèn)為與溫度無(wú)關(guān)。似乎I2越大越好，但是RB1、RB2太小，將增加損耗，降低輸入電阻。因此一般取幾十k。I1I2IBRB1+ECRCC1TRB2RE1RE2直流通路TUBEIBICUEIC本電路穩(wěn)壓的過(guò)程實(shí)際是由于加了RE形成了負(fù)反饋過(guò)程I1I2IBRB1+ECRCC1TRB2RE1RE2二、動(dòng)態(tài)分析+ECuoRB1RCC1C2RB2CERERLuirbeRCRLRB微變等效電路uoRB1RCRLuiRB2交流通路CE的作用：交流通路中， CE將RE短路，RE對(duì)交流不起作用，放大倍數(shù)不受影響。問(wèn)題1：如果去掉CE，放大倍數(shù)怎樣

30、？I1I2IBRB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuo去掉 CE 后的交流通路和微變等效電路：rbeRCRLRERBRB1RCRLuiuoRB2RERB1+ECRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2問(wèn)題2：如果電路如下圖所示，如何分析？I1I2IBRB1+ECRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2I1I2IBRB1+ECRCC1TRB2RE1RE2靜態(tài)分析：直流通路RB1+ECRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2動(dòng)態(tài)分析：交流通路RB1RCRLuiuoRB2RE1交流通路：RB1RCRLuiuoRB2RE1微變等效電路：rbeRCRLRE1RB6.3

31、共集放大電路與共基放大電路 6.3.1 基本共集放大電路RB+ECC1C2RERLuiuoRB+ECRE直流通道一、靜態(tài)分析IBIE折算RB+ECRE直流通道二、動(dòng)態(tài)分析RB+ECC1C2RERLuiuorbeRERLRB微變等效電路1. 電壓放大倍數(shù)rbeRERLRB1.所以但是，輸出電流Ie增加了。2.輸入輸出同相，輸出電壓跟隨輸入電壓，故稱電壓跟隨器。結(jié)論：2. 輸入電阻rbeRERLRB輸入電阻較大，作為前一級(jí)的負(fù)載，對(duì)前一級(jí)的放大倍數(shù)影響較小。3. 輸出電阻用加壓求流法求輸出電阻。rorbeRERBRSrbeRERBRS電源置0一般：所以：射極輸出器的輸出電阻很小，帶負(fù)載能力強(qiáng)。射極

32、輸出器的使用1. 將射極輸出器放在電路的首級(jí)，可以提高輸入電阻。2. 將射極輸出器放在電路的末級(jí)，可以降 低輸出電阻，提高帶負(fù)載能。3. 將射極輸出器放在電路的兩級(jí)之間，可以起到電路的匹配作用。場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管 場(chǎng)效應(yīng)晶體三極管是由一種載流子導(dǎo)電的、用輸入電壓控制輸出電流的半導(dǎo)體器件。從參與導(dǎo)電的載流子來(lái)劃分，它有自由電子導(dǎo)電的N溝道器件和空穴導(dǎo)電的P溝道器件。 按照?qǐng)鲂?yīng)三極管的結(jié)構(gòu)劃分，有結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管和絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管兩大類。 1.結(jié)構(gòu)6.7 場(chǎng)效益管及其放大電路2.工作原理 N 溝道PN結(jié)N溝道場(chǎng)效應(yīng)管工作時(shí)，在柵極與源極之間加負(fù)電壓，柵極與溝道之間的PN結(jié)為反偏。 在漏極、源極之間

33、加一定正電壓，使N溝道中的多數(shù)載流子(電子)由源極向漏極漂移，形成iD。iD的大小受VGS的控制。P溝道場(chǎng)效應(yīng)管工作時(shí)，極性相反，溝道中的多子為空穴。柵源電壓VGS對(duì)iD的控制作用 當(dāng)VGS0時(shí)，PN結(jié)反偏，耗盡層變厚，溝道變窄，溝道電阻變大，ID減??；VGS更負(fù)，溝道更窄，ID更小；直至溝道被耗盡層全部覆蓋，溝道被夾斷， ID0。這時(shí)所對(duì)應(yīng)的柵源電壓VGS稱為夾斷電壓VP。漏源電壓VDS對(duì)iD的影響 在柵源間加電壓VGSVP，漏源間加電壓VDS。則因漏端耗盡層所受的反偏電壓為VGD=VGS-VDS，比源端耗盡層所受的反偏電壓VGS大,(如:VGS=-2V, VDS =3V, VP=-9V,則

34、漏端耗盡層受反偏電壓為-5V，源端耗盡層受反偏電壓為-2V),使靠近漏端的耗盡層比源端厚，溝道比源端窄，故VDS對(duì)溝道的影響是不均勻的，使溝道呈楔形。當(dāng)VDS增加到使VGD=VGS-VDS =VP 時(shí)，在緊靠漏極處出現(xiàn)預(yù)夾斷點(diǎn)， 隨VDS增大，這種不均勻性越明顯。當(dāng)VDS繼續(xù)增加時(shí)，預(yù)夾斷點(diǎn)向源極方向伸長(zhǎng)為預(yù)夾斷區(qū)。由于預(yù)夾斷區(qū)電阻很大，使主要VDS降落在該區(qū)，由此產(chǎn)生的強(qiáng)電場(chǎng)力能把未夾斷區(qū)漂移到其邊界上的載流子都掃至漏極，形成漏極飽和電流。JFET工作原理（動(dòng)畫2-9)(3)伏安特性曲線輸出特性曲線恒流區(qū)：(又稱飽和區(qū)或放大區(qū)）特點(diǎn):(1)受控性： 輸入電壓vGS控制輸出電流(2)恒流性：輸

35、出電流iD 基本上不受輸出電壓vDS的影響。用途:可做放大器和恒流源。條件:(1)源端溝道未夾斷 (2)源端溝道予夾斷 可變電阻區(qū)特點(diǎn):(1)當(dāng)vGS 為定值時(shí),iD 是 vDS 的線性函數(shù)，管子的漏源間呈現(xiàn)為線性電阻，且其阻值受 vGS 控制。 （2）管壓降vDS 很小。用途：做壓控線性電阻和無(wú)觸點(diǎn)的、閉合狀態(tài)的電子開關(guān)。條件：源端與漏端溝道都不夾斷 夾斷區(qū) 用途：做無(wú)觸點(diǎn)的、接通狀態(tài)的電子開關(guān)。條件：整個(gè)溝道都夾斷 擊穿區(qū) 當(dāng)漏源電壓增大到 時(shí)，漏端PN結(jié)發(fā)生雪崩擊穿，使iD 劇增的區(qū)域。其值一般為（20 50）V之間。由于VGD=VGS-VDS, 故vGS越負(fù)，對(duì)應(yīng)的VP就越小。管子不能

36、在擊穿區(qū)工作。特點(diǎn)：轉(zhuǎn)移特性曲線輸入電壓VGS對(duì)輸出漏極電流ID的控制結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的特性小結(jié)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管 N溝道耗盡型P溝道耗盡型金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管 絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管Metal Oxide Semiconductor MOSFET 分為 增強(qiáng)型 N溝道、P溝道 耗盡型 N溝道、P溝道增強(qiáng)型： 沒(méi)有導(dǎo)電溝道，耗盡型： 存在導(dǎo)電溝道，N溝道 P溝道 增強(qiáng)型N溝道 P溝道 耗盡型N溝道增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理（1）柵源電壓VGS的控制作用 當(dāng)VGS=0V時(shí)，因?yàn)槁┰粗g被兩個(gè)背靠背的 PN結(jié)隔離，因此，即使在D、S之間加上電壓, 在D、S間也不可能形成電流。 當(dāng) 0VGSVT (開啟電壓)

37、時(shí)，果在襯底表面形成一薄層負(fù)離子的耗盡層。漏源間仍無(wú)載流子的通道。管子仍不能導(dǎo)通，處于截止?fàn)顟B(tài)。通過(guò)柵極和襯底間的電容作用，將柵極下方P型襯底表層的空穴向下排斥，同時(shí)，使兩個(gè)N區(qū)和襯底中的自由電子吸向襯底表層，并與空穴復(fù)合而消失，結(jié)1 . 柵源電壓VGS的控制作用的N型溝道。把開始形成反型層的VGS值稱為該管的開啟電壓VT。這時(shí)，若在漏源間加電壓 VDS，就能產(chǎn)生漏極電流 I D，即管子開啟。 VGS值越大，溝道內(nèi)自由電子越多，溝道電阻越小，在同樣 VDS 電壓作用下， I D 越大。這樣，就實(shí)現(xiàn)了輸入電壓 VGS 對(duì)輸出電流 I D 的控制。 當(dāng)VGSVT時(shí)，襯底中的電子進(jìn)一步被吸至柵極下方

38、的P型襯底表層，使襯底表層中的自由電子數(shù)量大于空穴數(shù)量，該薄層轉(zhuǎn)換為N型半導(dǎo)體，稱此為反型層。形成N源區(qū)到N漏區(qū)I D2 .漏源電壓VDS對(duì)溝道導(dǎo)電能力的影響 當(dāng)VGSVT且固定為某值的情況下，若給漏源間加正電壓VDS則源區(qū)的自由電子將沿著溝道漂移到漏區(qū)，形成漏極電流ID，當(dāng)ID從D S流過(guò)溝道時(shí)，沿途會(huì)產(chǎn)生壓降，進(jìn)而導(dǎo)致沿著溝道長(zhǎng)度上柵極與溝道間的電壓分布不均勻。源極端電壓最大，為VGS ，由此感生的溝道最深；離開源極端，越向漏極端靠近，則柵溝間的電壓線性下降，由它們感生的溝道越來(lái)越淺；直到漏極端，柵漏間電壓最小，其值為： VGD=VGS-VDS , 由此 感生的溝道也最淺。可見，在VDS作

39、用下導(dǎo)電溝道的深度是不均勻的，溝道呈錐形分布。若VDS進(jìn)一步增大，直至VGD=VT，即VGS-VDS=VT或VDS=VGS-VT 時(shí)，則漏端溝道消失，出現(xiàn)預(yù)夾斷點(diǎn)。A 當(dāng)VDS為0或較小時(shí)，VGDVT，此時(shí)VDS 基本均勻降落在溝道中，溝道呈斜線分布。 當(dāng)VDS增加到使VGD=VT時(shí)，漏極處溝道將縮減到剛剛開啟的情況，稱為預(yù)夾斷。源區(qū)的自由電子在VDS電場(chǎng)力的作用下，仍能沿著溝道向漏端漂移，一旦到達(dá)預(yù)夾斷區(qū)的邊界處，就能被預(yù)夾斷區(qū)內(nèi)的電場(chǎng)力掃至漏區(qū)，形成漏極電流。 當(dāng)VDS增加到使VGDVT時(shí)，預(yù)夾斷點(diǎn)向源極端延伸成小的夾斷區(qū)。由于預(yù)夾斷區(qū)呈現(xiàn)高阻，而未夾斷溝道部分為低阻，因此， VDS增加的部分基