第一章晶體二極管及其應(yīng)用§1-1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)§1-2

PN結(jié)與晶體二極管§1-3二極管與運(yùn)用§1-4二極管應(yīng)用§1-1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)半導(dǎo)體的特性本征半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體半導(dǎo)體特性半導(dǎo)體特性摻入雜質(zhì)則導(dǎo)電率增加幾百倍摻雜特性溫度增加使導(dǎo)電率大為增加溫度特性光照不僅使導(dǎo)電率大為增加還可以產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)光照特性光敏器件光電器件本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體完全純凈、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體。純度：99.9999999%，“九個(gè)9”它在物理結(jié)構(gòu)上呈單晶體形態(tài)。常用的本征半導(dǎo)體Si+142

8

4Ge+322

8

18

4+4本征半導(dǎo)體1.本征半導(dǎo)體中有兩種載流子—電子和空穴它們是成對(duì)出現(xiàn)的2.在外電場(chǎng)的作用下，產(chǎn)生電流

—電子流和空穴流電子流電子作定向運(yùn)動(dòng)形成的與外電場(chǎng)方向相反電子始終在導(dǎo)帶內(nèi)運(yùn)動(dòng)空穴流價(jià)電子遞補(bǔ)空穴形成的與外電場(chǎng)方向相同始終在價(jià)帶內(nèi)運(yùn)動(dòng)雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體摻入雜質(zhì)的本征半導(dǎo)體。摻雜后半導(dǎo)體的導(dǎo)電率大為提高摻入的三價(jià)元素如硼B(yǎng)、Al、銦In等，形成P型半導(dǎo)體，也稱(chēng)空穴型半導(dǎo)體摻入的五價(jià)元素如磷P、砷Se等，形成N型半導(dǎo)體，也稱(chēng)電子型半導(dǎo)體N（

Negative負(fù)）型半導(dǎo)體（電子型半導(dǎo)體）特點(diǎn)：多數(shù)載流子： 電子（主要由雜質(zhì)原子提供）少數(shù)載流子：空穴（

由熱激發(fā)形成）摻雜：少量摻入五價(jià)雜質(zhì)元素（如：磷，砷等）P（

Positive正）型半導(dǎo)體（空穴型半導(dǎo)體）特點(diǎn)：多子：空穴（主要由雜質(zhì)原子提供）少子：電子（由熱激發(fā)形成）摻雜：少量摻入三價(jià)雜質(zhì)（如硼、鎵和銦等）§1-2

PN結(jié)原理PN結(jié)PN結(jié)單向?qū)щ娞匦訴PN結(jié)的接觸電位內(nèi)電場(chǎng)的建立，使PN結(jié)中產(chǎn)生電位差。從而形成接觸電位V/導(dǎo)通電壓UON

/開(kāi)啟電壓UT接觸電位V/導(dǎo)通電壓UON/開(kāi)啟電壓UT決定于材料及摻雜濃度硅：V=0.7V鍺：V=0.2-0.3VPN結(jié)的單向?qū)щ娦訮N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。由此可以得出結(jié)論：PN結(jié)具有單向?qū)щ娦浴?5PN結(jié)的實(shí)質(zhì)PN結(jié)=空間電荷區(qū)=耗盡層=阻擋層=勢(shì)壘層=內(nèi)電場(chǎng)=電阻PN結(jié)的單向?qū)щ娦詥蜗驅(qū)щ娦裕篜N結(jié)正偏時(shí)導(dǎo)通（大電流），PN結(jié)反偏時(shí)截止（小電流）。PN結(jié)電流方程：PN結(jié)兩端的電壓與由半導(dǎo)體物理可推出

流過(guò)PN結(jié)電流的關(guān)系式式中

Is

反向飽和電流;UT

=kT/q

溫度電壓當(dāng)量。k

波爾茲曼常數(shù)（1.38×10-23J/K)；T=300k（室溫）時(shí)UT=26mv（很重要）當(dāng)加反向電壓時(shí)：當(dāng)加正向電壓時(shí)：(U>>UT)I

ISeU

UTI

IS§1-3二極管及應(yīng)用二極管伏安特性二極管模型二極管應(yīng)用一.二極管的結(jié)構(gòu)與伏安特性：(一).二極管的結(jié)構(gòu)（實(shí)質(zhì)為一個(gè)PN結(jié)）。舊符號(hào)陽(yáng)極(Anode)陰極(Cathode)新符號(hào)器件模型：由理想元件構(gòu)成的能近似反映電子器件特性的等效電路。1

二極管的伏安特性的分段線性近似模型⑴

理想開(kāi)關(guān)模型(用于UON<<外加電壓）二極管→理想開(kāi)關(guān)（如下圖）正偏時(shí)正向電壓=0，反偏時(shí)反向電流=0IDUUD三.二極管的模型⑵恒壓源模型（用于UON和外加電壓可比擬時(shí)5-10倍）

：圖1-20（P13）相當(dāng)于一個(gè)理想二極管和一個(gè)恒壓源串聯(lián)，注意方向。結(jié)論：二極管反偏或正偏電壓小于導(dǎo)通電壓UON時(shí)，二極管截止，電流為零；正偏電壓大于導(dǎo)通電壓

UON時(shí)，二極管導(dǎo)通，二極管的端電壓不隨電流變化→為UON恒壓特性。⑶折線近似模型(）圖1-21例1-1

：P13～14解法1：圖解法或負(fù)載

。解法2：估算法。4

二極管的交流小信號(hào)模型(用于工作在二極管伏安特性近似線性的正偏區(qū)域時(shí)）→工作點(diǎn)Q處的交流電阻rd正向電壓時(shí)：(1).OQ斜率的倒數(shù)是正向電阻R。(2).R與Q有關(guān)，Q不同,R也不同反向電壓時(shí)：I很小，R很大。IDUDD0IUQUDID為非線性電阻：用靜態(tài)電阻和動(dòng)態(tài)電阻描述直流電阻：四.晶體二極管的電阻：靜態(tài)工作點(diǎn)義為：RD=UD/ID; tg=

ID/

UD=1/R二極管的正向伏安特性(1).MN為直流負(fù)載線。(2).MN的斜率:tg=

I/

U=-1/

RL0UIIDEDDRLUDEDMNUD=ED-IDRL;ID=f(UD)兩條曲線的交點(diǎn)為靜態(tài)工作點(diǎn)Q：(二).靜態(tài)工作點(diǎn)：Q(3).直流電阻:RD=UD/IDQUDED/

RL

ID二極管工作時(shí)既有直流，又有交流。作Q的切線，則有:

rd=U/I;或rd=dU/dI因?yàn)椋?/p>

I=Ise

U/

UT;交流電導(dǎo)：g=dI/dU=I/(UT)交流電阻：r=1/g=UT/I室溫（300K)下：UT=26mv交流電阻：rd=26mV/ID(mA)（很重要）IQ0UU

I(三).交流電阻：五.

二極管工作狀態(tài)的判斷方法：(重點(diǎn))首先假定二極管截止（或?qū)⒍O管斷開(kāi)），然后確定二極管兩端的電位差，如果陽(yáng)--陰極的電位差為正且大于VON，則二極管導(dǎo)通，兩端電壓為二極管導(dǎo)通電壓；反之，則二極管截止。注意：電路中有多個(gè)二極管時(shí)，應(yīng)先假定所有二極管斷開(kāi)，確定原二極管兩端的電位差，再令正向電位差最大且大于VON者優(yōu)先導(dǎo)通，然后重復(fù)以上過(guò)程，判斷其余二極管的工作狀態(tài)。低頻及脈沖電路中，做整流、限幅、鉗位、穩(wěn)壓、波形變換…集成運(yùn)放加二極管構(gòu)成指數(shù)、對(duì)數(shù)、乘法、除法等運(yùn)算電路高頻電路中做檢波、調(diào)幅、混頻等1.3.4

二極管的應(yīng)用(重點(diǎn)）電源變壓器:

將交流電網(wǎng)電壓u1變?yōu)楹线m的交流電壓u2。整流電路:

將交流電壓u2變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓u3。濾波電路:將脈動(dòng)直流電壓u3轉(zhuǎn)變?yōu)槠交闹绷麟妷簎4。穩(wěn)壓電路:清除電網(wǎng)波動(dòng)及負(fù)載變化的影響,保持輸出電壓u0的穩(wěn)定。穩(wěn)壓電路u1u2u3u4uo整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路直流穩(wěn)壓電源的組成和功能iDu2tuot設(shè)變壓器輸出電壓：u2=

2

U2sinωtu1u2uoRL+—?jiǎng)t輸出電壓：0

t

t

202U2

sin

tou

=2、電路特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，元件少。缺點(diǎn)：輸出波形脈動(dòng)大，利用率低+—1、單優(yōu)點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單，一個(gè)二極管缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)換效率低，輸出直流1、電壓低u2RLD2u2tuot

2U

2

sin

t0

t

t

2二、單相全波整流電路電路分析：2U

2

sin

tu0=輸入交流電壓：經(jīng)整流后，直流輸出電壓為半波的兩倍：優(yōu)點(diǎn)：輸出電壓高缺點(diǎn)：變壓器需要抽頭，兩個(gè)二極管3、單相橋式整流電路u2正半周時(shí)電流通路u1u2TD4D2D1D3RLuo+-+-1

工作原理優(yōu)點(diǎn)：輸出電壓高，變壓器不需要抽頭。缺點(diǎn)：4個(gè)二極管(2)濾波電路幾種濾波電路電容濾波電路（常用）電感電容濾波電路（倒L型）型濾波電路濾波電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn):

電容與負(fù)載RL

并聯(lián)，或電感與負(fù)載RL串聯(lián)。濾波電路濾波電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn):

電容與負(fù)載RL

并聯(lián)，或電感與負(fù)載RL串聯(lián)。原理：利用儲(chǔ)能元件電容兩端的電壓(或通過(guò)電感中的電流)不能突變的特性,濾掉整流電路輸出電壓中的交流成份，保留其直流成份，達(dá)到平滑輸出電壓波形的目的。交流電壓脈動(dòng)直流電壓整流濾波直流電壓限幅電路:當(dāng)輸入信號(hào)電壓在一定范圍內(nèi)變化時(shí),輸出電壓隨輸入電壓相應(yīng)變化；而當(dāng)輸入電壓超出該范圍時(shí),輸出電壓保持不變。通常將輸出電壓uo開(kāi)始不變的電壓值稱(chēng)為限幅電平,當(dāng)輸入電壓高于限幅電平時(shí),輸出電壓保持不變的限幅稱(chēng)為上限幅；當(dāng)輸入電壓低于限幅電平時(shí),輸出電壓保持不變的限幅稱(chēng)為下限幅。(3).

限幅電路VD＋ui—uo＋—REui—uo—R＋

＋VDE圖

:

并聯(lián)二極管上限幅電路限幅電路

。改變Ｅ值就可改變限幅電平。用途：在貴重器件的前端，加限幅電路保護(hù)。雙向限幅電路：圖1-30，設(shè)vi(t)=3sinωt，VD=0.7V※（請(qǐng)同學(xué)自行設(shè)計(jì)雙向限幅為±2.1V的電路）1.4.PN結(jié)的反向擊穿和穩(wěn)壓二極管1.4.2.穩(wěn)壓管（重點(diǎn)）穩(wěn)壓管→專(zhuān)門(mén)工作在反向擊穿狀態(tài)的二極管。電路符號(hào)圖（b），特性曲線圖（a）硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路的原理硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路的電路圖。它是利用穩(wěn)壓二極管的反向擊穿特性穩(wěn)壓的，由于反向特性陡直，較大的電流變化，只會(huì)引起較小的電壓變化。圖硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路壓二極管+R-IR+-RLIO

VOVIIZDZ=VZ#穩(wěn)壓條件是什么？IZmin

≤

IZ

≤

IZmax#不加R可以嗎？由

算穩(wěn)壓過(guò)超過(guò)I

由ZRm

=

I<Rmin穩(wěn)壓電阻的計(jì)算如下(1)

當(dāng)輸入電 最小，二極管的

最小穩(wěn)壓二極管在使用時(shí)一定要串入限流電阻，不能使它的功耗超過(guò)規(guī)定值，穩(wěn)壓二極否則會(huì)造成損壞！此可計(jì)算

的(一).勢(shì)壘電容CT:把PN結(jié)看成平板電容器，加正向電壓或反向電壓時(shí)像電容的充放電。（此電容效應(yīng)為勢(shì)壘電容）(二).擴(kuò)散電容CD:擴(kuò)散電容是由載流子在擴(kuò)散過(guò)程中的積累引起的電容。（三）變?nèi)荻O管：利用PN結(jié)勢(shì)壘電容CT隨外電壓U的變化而變化的特點(diǎn)制成的二極管。符號(hào)1.5.

二極管的電容和變?nèi)荻O管（

）第二章雙極型晶體三極管(BJT)科學(xué)家研究世界工程師創(chuàng)造嶄(Th馮?卡曼re

von

Karman)美籍匈牙利力學(xué)家,近代力學(xué)奠基人之一。第二章雙極型晶體三極管(BJT)Bipolar

Junction

Transistor晶體三極管的工作原理三極管的伏安特性曲線三極管的特性參數(shù)三極管的小信號(hào)模型晶體三極管的工作原理三極管的結(jié)構(gòu).由三層半導(dǎo)體組成，有三個(gè)區(qū)、三個(gè)極、兩個(gè)結(jié)CBEBEC繼續(xù)極b..基區(qū)(P):很薄——引出基發(fā)射區(qū)(N):與基區(qū)的接觸面較小——引出發(fā)射極e.集電注意：發(fā)射極的符的接觸面較大—號(hào)帶箭頭。PNP型ECBECBNPN型半導(dǎo)體三極管電路符號(hào)一、晶體管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介晶體管一般由NPN和PNP兩種結(jié)構(gòu)組成晶體管有三個(gè)區(qū):雙極型晶體管(BJT)雙極型晶體管(BJT)CBE晶體二極管：?jiǎn)蜗驅(qū)щ娦?晶體三極管：放大作用。三極管在工作時(shí)一定要加上適當(dāng)?shù)闹绷髌秒妷翰拍芷鸱糯笞饔?(二)晶體管的放大狀態(tài)外部條件：發(fā)射結(jié)E正偏，集電結(jié)C反偏，稱(chēng)為BJT的放大偏置。條件：發(fā)射區(qū)摻雜濃度遠(yuǎn)大基區(qū)于摻雜濃度；基區(qū)寬度很?。浑p極型晶體管(BJT)即滿足下列電壓關(guān)系：NPN管：VCB﹥0，VBE﹥0或VC＞VB

＞VEPNP管：VCB﹤0，VBE﹤0或VC＜VB＜VECBECBE（重點(diǎn)）集電結(jié)加反向電壓即集電結(jié)反偏三極管在工作時(shí)一定要加上適當(dāng)?shù)闹绷髌秒妷翰拍芷鸱糯笞饔?發(fā)射結(jié)加正向電壓即發(fā)射結(jié)正偏放大作用的外部條件三種偏置情況0,U

BC

0U

BENPN截止放大飽和發(fā)射結(jié)反偏正偏正偏集電結(jié)反偏反偏正偏

0,U

BC

0U

BE放大區(qū)－－此時(shí)發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置。截止區(qū)－－即截止時(shí)兩個(gè)PN結(jié)都反向偏置

0,U

BC

0U

BE飽和區(qū)－－飽和時(shí)，晶體管的發(fā)射結(jié)處于正偏、集電結(jié)也處于正偏雙極型晶體管(BJT)BJT電路符號(hào)（1）帶箭頭為發(fā)射極（E)，箭頭向外為NPN管，向內(nèi)為PNP管。亦代表管端電流方向。(2)

|

VBE|≈0.7V為Si管；|

VBE

|

≈0.3V為Ge管；（3）公共極(控制端）為基極（B)。雙極型晶體管(BJT)二、晶體管的電流分配與放大作用空穴電子cbIBe

IEICICBOIENN

P

NIEPIBN電流方向本頁(yè)完VEE由電路分析的內(nèi)容可知,三個(gè)電極之間的電流關(guān)系為：IE

=

IB

+ICIC>>IBRbVEEVCCRLIB發(fā)射極與基極之間為正向偏置—++

－IE

=

IB

+IC集電極與基極之間為反向偏置ICVCC+—+2

配1.晶體管各PN結(jié)電壓連接的一般特性接以后畫(huà)電路時(shí)三極管就不再使用結(jié)構(gòu)圖而用電路符號(hào)圖了。晶體管的電流分配晶體管的放大作用2－2.三極管的伏安特性曲線三極管的伏安特性指管子各電極的電壓與電流的關(guān)系曲線RCIBIER++UCEVBB

CEB+VCCICB+

UBE三極管的三種組態(tài)雙極型三極管有三個(gè)電極，其中兩個(gè)可以作為輸入,兩個(gè)可以作為輸出，這樣必然有一個(gè)電極是公共電極。三種接法也稱(chēng)三種組態(tài)：共發(fā)射極接法，發(fā)射極作為公共電極，用CE表示；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。B是輸入電極，C是輸出電極，E是公共電極。IB是輸入電流，UBE是輸入電壓，加在B、E兩電極之間。IC是輸出電流，UCE是輸出電壓，從C、E兩電極取出。輸入特性曲線:IB=f(UBE)

UCE=C輸出特性曲線:IC=f(UCE)

IB=C本節(jié)介紹共發(fā)射極（ＣＥ）接法三極管的靜態(tài)特性曲線：RCIBIER+UBE+UCEVBB

CEB+VCCICB+晶體管的共射特性曲線ICmAVVUCEUBEIBARBECEB實(shí)驗(yàn)線路RL特性曲線向加常只畫(huà)一條。輸入特性曲線分三個(gè)區(qū)①死區(qū)②非線性區(qū)③線性區(qū)③①②三極管輸入特性曲線Uce=0V時(shí)，發(fā)射極與集電極短路，發(fā)射結(jié)與集電結(jié)均正偏，實(shí)際上是兩個(gè)二極管并聯(lián)的正向特性曲線。當(dāng)Uce

≥1V時(shí)，Ucb=Uce

-Ube>0，集電結(jié)已進(jìn)入反偏狀態(tài)，開(kāi)始收集電子，且基區(qū)復(fù)合減少正常工作區(qū)，發(fā)射極正偏NPN

Si:

Ube=

0.6~0.7VPNP

Ge:Ube=-0.2~-0.3VBJT的三個(gè)工作區(qū)域(1)飽和區(qū)：一般把輸出特性直線上升和彎曲部分劃為飽和區(qū)。放大區(qū)：BJT輸出特性的平坦部分接近于恒流特性，它符合C=

B的規(guī)律。截止區(qū)：一般把輸出特性B

=0曲線以下的部分稱(chēng)為截止區(qū)。iC/mA43N21iB80120160200Q1Q IB=40

μAQ2

0M飽和區(qū)放大區(qū)0

1

2

3

4

5 6

VCE/V截止區(qū)擊穿區(qū)(4)擊穿區(qū)：VCE增加,C結(jié)反向擊穿,iC急增。溫度對(duì)特性曲線的影響1.

溫度升高,輸入特性曲線向左移2.溫度升高,輸出特性曲線向上移溫度每升高1C，UBE

2

2.5mV溫度每升高10

C，ICBO

約增大1倍uBEiBOT2

>T1iCT2

>

T1溫度每升高1

C，

0.5%

1%輸出特性曲線間距增大iB

=

0uCE第二章

半導(dǎo)體三極管電流放大系數(shù)共基直流電流放大系數(shù)α

ICIEα=Ic/Ie

Ucb=C共基交流電流放大系數(shù)共射交流電流放大系數(shù)

ICIB

=Ic/IbUce=C共射直流電流放大系數(shù)iB交流：

iCB電流放大系數(shù)共射極放大電路：直流：

CiE交流：

iCE共基極放大電路：直流：

C1

1

1

1

在通常情況下，直流與交流放大系數(shù)接近，故可混用。極間反向電流ICBO、ICEO頻率參數(shù)f

、f

、fhfe

hfb

T極限參數(shù)ICM、VBR

、PCM四、半導(dǎo)體三極管的主要參數(shù)NNP空穴電子cbIBe

IEICIENIEPIBN電流方向VEERbVEEVCCRLIB—++

－IE

=

IB

+ICICICVBOCC+—+①集電極-基極反向飽和電流ICBO②集電極-發(fā)射極反向飽和電流ICEO(

稱(chēng)為 電流)雙極型晶體管(BJT)電流放大系數(shù)

和極間反向電流四、半導(dǎo)體三極管的主要參數(shù)4.極限參數(shù)(1)集電極最大允許電流ICM所謂三極管的極限參數(shù)就是三極管工作時(shí)不允許超過(guò)的一些指標(biāo),使用中若超過(guò)這些參數(shù)三極管就不能正常工作甚至?xí)p壞。參ICM是指集電極電流增大使下降到額定值的2/3時(shí),所達(dá)到的集電極電流值.使用中若超過(guò)此值,晶體管的就會(huì)達(dá)不到要求,長(zhǎng)時(shí)間工作還可能會(huì)損壞管子。雙極型晶體管4.(極BJ限T)極限參數(shù)ICM、VBR

、PCM擊(BR)CEOV(BR)CEOcebVCCV(BR

)

CEOV 是指基極開(kāi)路時(shí)集電極與發(fā)射極間的反向擊穿電壓.使用中若超過(guò)此值,晶體管的集電結(jié)就會(huì)出現(xiàn)雪崩擊穿。本頁(yè)完雙極型晶體管(2()B反JT向)四、半導(dǎo)體三極管的主要參數(shù)4.極限參數(shù)集電極最大允許電流ICM反向擊穿電壓V(BR)①集發(fā)間的反向擊穿電壓V(BR)CEO基

極

開(kāi)

路極限參數(shù)ICM、VBR

、PCM①集發(fā)間的反向擊穿電壓V(BR)CEO(BR)EBOV(BR)CEOV(BR)EBO是指集電極開(kāi)路時(shí)發(fā)射極與基極間的反向擊穿電壓.使用中若超過(guò)此值,晶體管的發(fā)電結(jié)就可能會(huì)擊穿。本頁(yè)完+

－晶體管工作在放大狀態(tài)時(shí)發(fā)基極一般是處于正向偏置+—②發(fā)基間的反向擊穿電壓V(BR)EBO但在某些場(chǎng)合(如作電子開(kāi)關(guān)使用時(shí)),發(fā)基極會(huì)處于反向偏置,這時(shí)就要考慮V(BR)EBO雙極型晶體管②(VBJT)四、半導(dǎo)體三極管的主要參數(shù)4.極限參數(shù)集電極最大允許電流ICM反向擊穿電壓V(BR)極限參數(shù)ICM、VBR

、PCM率P <

P =

iC

CM

C

CEv ,則晶體管是安全的,若超過(guò)此值晶體管就可能會(huì)損壞。根據(jù)

P =

iCM

C

CEv

,在輸出特性曲線上作一曲線(屬反比例曲線）,曲線外是不安全區(qū),曲線內(nèi)是安全區(qū)。工很顯然,由ICM

、V(BR)CEO

和PCM三條曲線所包圍的區(qū)域才是晶體管工作的安全區(qū).在此區(qū)域內(nèi)晶體管的三個(gè)參數(shù)都不超出其極限參數(shù)。V(BR)CEO不安全區(qū)安全區(qū)雙極型晶體管晶(體BJ管T)四、半導(dǎo)體三極管的主要參數(shù)4.極限參數(shù)集電極最大允許電流ICM反向擊穿電壓V(BR)集電極最大允許功率損耗PCM確定了PCM后,晶體管在使用過(guò)程中流過(guò)集電結(jié)的電流iC和電壓vCE的乘積

過(guò)此值。晶體即管在P使CM用≥

過(guò)iC

程vC中E

集電結(jié)的功極限參數(shù)ICM、VBR

、PCM放大電路小信號(hào)運(yùn)用時(shí)，在靜態(tài)工作點(diǎn)附近的小范圍內(nèi)，特性曲線的非線性可忽略不計(jì)，近似用一段直線來(lái)代替，從而獲得一線性化的電路模型，即小信號(hào)（或微變）電路模型。2.4晶體三極管小信號(hào)電路模型三極管的簡(jiǎn)化微變等效電路（重點(diǎn)）等效ebcebrbecic

=ib請(qǐng)注意如下問(wèn)題：⑴

電流源為一受控源，而不是獨(dú)立的電源。⑵ 電流源的流向不能隨意假定，而是由ib決定。⑶

該模型僅適用于交流小信號(hào)，不能用于靜態(tài)分析和大信號(hào)。放大電路的微變(交流)等效電路（小信號(hào)模型）交流通路RbRCRLui將交流通道中的三極管用微變(交流)等效電路代替:uorbeibiiui

RbRCRL

uo交流等效電路:ib

ic對(duì)于小功率三極管(重點(diǎn))

P61

2.42更正：rbe=rbb’+(1+

)VT/IBQ

=rbb’+VT/IEQ

(靜態(tài)工作點(diǎn))rbb,=200/300歐VT=26mV(常溫下）I

(mA)26(mV

)Eber

200()

(1

)ber

的量級(jí)從幾百歐到幾千歐。rbeibibiiicuoui

RBRCRL（通常）第三章晶體管放大電路基礎(chǔ)(全書(shū)重點(diǎn)）3.1

放大電路的工作原理及分析方法usRs信號(hào)源uiuo負(fù)載直流電源3.2 BJT偏置電路（直流通路：提供合適的靜態(tài)工作點(diǎn)Q點(diǎn)，保證BJT發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，放大信號(hào)始終處在放大工作區(qū)，避免出現(xiàn)截止及飽和失真。介紹固定基流電路，基極分壓射極偏置電路）RLA放大電路第三章晶體管放大電路基礎(chǔ)(全書(shū)重點(diǎn)）3.3

放大電路的技術(shù)指標(biāo)及基本放大電路本節(jié) 小信號(hào)放大器的基本指標(biāo):電壓放大倍數(shù)（電壓增益），源電壓放大倍數(shù)（源電壓增益），交流輸入電阻，交流輸出電阻，功率增益等；第五章將第六章將大信號(hào)放大器的非線性失真，輸出功率和效率等指標(biāo)；放大器的上，下限頻率，通頻帶，頻率失真等頻率指標(biāo)；基本放大電路：共射，共基，共集。3.4

多極放大電路（）buiRc-+VCCT+i

Bi

C-R+VBBuBE+-uO-+-uCEC

1++-C2+3.1

放大電路的工作原理及分析方法1

放大的概念所謂“放大”，是指將一個(gè)微弱的交流小信號(hào)（疊加在直流工作點(diǎn)上），通過(guò)一個(gè)裝置（

為三極管/場(chǎng)效應(yīng)管），得到一個(gè)波形相似（不失真）、但幅值卻大很多的交流大信號(hào)的輸出。這個(gè)裝置通常就是晶體管/場(chǎng)效應(yīng)管放大電路。因此，放大作用的實(shí)質(zhì)是晶體管的電流、電壓或功率的控制作用。電壓放大電路可以用有輸

和輸出口的雙端口網(wǎng)絡(luò)表示，如圖：uiuoAu2

放大器的組成原則：

直流偏置電路（即直流通路）要保證器件工作在放大模式。

交流通路要保證信號(hào)能正常傳輸，即有輸入信號(hào)vi時(shí)，應(yīng)有vo輸出。usRs信號(hào)源uiuo負(fù)載直流電源RLA放大電路2

放大器的組成原則：

元件參數(shù)的選擇要保證信號(hào)能不失真地放大。即電路需提供合適的Q點(diǎn)及足夠的放大倍數(shù)。判斷一個(gè)電路是否具有放大作用，關(guān)鍵就是看它的直流通路與交流通路是否合理。若有任何一部分不合理，則該電路就不具有放大作用。usRs信號(hào)源uiuo負(fù)載直流電源RLA放大電路3

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（小信號(hào)）等效電路法圖解法計(jì)算機(jī)仿真也稱(chēng)直流工作狀態(tài)。放大管的直流電流電壓稱(chēng)為放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)。靜態(tài)工作點(diǎn)由直流通路求解。

0靜態(tài)——

ui

時(shí)，放大電路的工作狀態(tài)，也稱(chēng)交流工作狀態(tài)。放大器工作時(shí)，信號(hào)（電流、電壓）均迭加在靜態(tài)工作點(diǎn)上，只反映信動(dòng)態(tài)——

0時(shí)，放大電路的工作狀態(tài)，號(hào)電流、電壓間關(guān)系的電路稱(chēng)為交流通路。uiuouiVCC基本思想非線性電路經(jīng)適當(dāng)近似后(模型化)可按線性電路對(duì)待，利用疊加定理，分別分析電路中的交、直流成分。直流通路(ui

=0)分析靜態(tài)。交流通路(ui

0)分析動(dòng)態(tài)，只考慮變化的電壓和電流。VCC分析三極管電路的基本思想和方法uoui直流通路：只考慮直流信號(hào)的分電路?！ぎ?huà)直流通路時(shí)應(yīng)將電容開(kāi)路（電容不通直流），電感短路（電感上直流電壓為零）。VCCuoui交流通路：只考慮交流信號(hào)的分電路。畫(huà)交流通路時(shí)應(yīng)將恒壓源短路（無(wú)交流電壓），恒流源開(kāi)路（無(wú)交流電流）；耦合、傍路電容短路（無(wú)交流電壓）。uouiVCC放大電路的靜態(tài)分析2.圖解法放大電路的輸入和輸出直流負(fù)載線三極管的輸入和輸出特性曲線（1）由輸入特性曲線和輸入直流負(fù)載線求IBQ、UBEQVCCICIBUBEUCEUBE=VCC-IBRb→直流負(fù)載線iBV

/RCC

bIBQUBEQ

VCCuBEQ-

1/Rb作出直流負(fù)載線，直流負(fù)載線和輸入特性曲線的交點(diǎn)即是靜態(tài)工作點(diǎn)Q，由Q可確定I

UBQ、

BEQUCE=EC-ICRc

→直流負(fù)載線工作原理放大電路的靜態(tài)分析2.圖解法由輸入特性曲線和輸入直流由輸出特性曲線和輸出直流VCCICIBUBEUCE求兩點(diǎn)IC=0

UCE=ECUCE=0

IC=EC/Rc作出直流負(fù)載線，直流負(fù)載線和輸出特性曲線的有多個(gè)交點(diǎn)。只有與iB=IBQ對(duì)應(yīng)的那條曲線的交點(diǎn)才是靜態(tài)工作點(diǎn)放大電路的靜態(tài)分析2.圖解法工作原理由圖可見(jiàn)：如改變IBQ的數(shù)值，便可改變靜態(tài)工作點(diǎn)的位置，從而影響放大電路的放大質(zhì)量.畫(huà)出直流負(fù)載線。3.在輸入回路列方程式UBE

=UCC－IBRb在輸入特性曲線上，作出輸入負(fù)載線，兩線的交點(diǎn)即是Q。得到靜態(tài)工作點(diǎn)Q點(diǎn)的參數(shù)IBQ、ICQ和UCEQ。放大電路的靜態(tài)分析2.

圖解法關(guān)鍵：直流負(fù)載線的確定方法：由直流負(fù)載列出方程

UCE=UCC－ICRc在輸出特性曲線上確定兩個(gè)特殊點(diǎn),即可工作原理VV

/RCC

、

CC

c飽和失真截止失真由于放大電路的工作點(diǎn)達(dá)到了三極管的飽和區(qū)而引起的非線性失真。波形的失真雙向失真由于放大電路的工作點(diǎn)達(dá)到了三極管的截止區(qū)而引起的非線性失真。真輸出幅度，需要：線放大區(qū)的中間部位；放大電路要想獲得大工作點(diǎn)位置合適信號(hào)過(guò)大而引起的非線性失真。輸入信號(hào)的幅度不能太大.放大倍數(shù)不能太大.3.2

BJT偏置電路設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)的電路稱(chēng)放大器的偏置電路。對(duì)偏置電路的要求提供合適的Q點(diǎn)，保證器件工作在放大模式。

例如：偏置電路須保證三極管E結(jié)正偏、C結(jié)反偏。當(dāng)環(huán)境溫度等因素變化時(shí)，能穩(wěn)定電路的Q點(diǎn)。例如：溫度升高，三極管參數(shù)、ICBO、VBE(on)而這些參數(shù)的變化將直接引起Q點(diǎn)發(fā)生變化。當(dāng)Q點(diǎn)過(guò)高或過(guò)低時(shí)，輸出波形有可能產(chǎn)生飽和或截止失真。三極管偏置電路(介紹兩種基本偏置電路)（一）固定（穩(wěn)）基流電路（最簡(jiǎn)單的偏置電路）靜態(tài)工作點(diǎn)Q點(diǎn)估算（注意保證放大的條件）VCCRB

RCIBICRBVCC

VBE(on)I

BQ

I

BQ

(1

)ICBO

I

BQICQ

VCC

ICQ

RCVCEQ電路優(yōu)點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單，IBQ隨溫度變化小；Q點(diǎn)設(shè)計(jì)方便，計(jì)算簡(jiǎn)單電路缺點(diǎn)：工作點(diǎn)Q隨溫度變化大，不具有穩(wěn)定Q點(diǎn)的功能?；痉€(wěn)定大(二)

基極分壓射極偏置電路目維持恒定。

電位能基作點(diǎn)的穩(wěn)本

定IC穩(wěn)定原理：T

IC

IE

VE、VB不變

VBE

IB（電流取樣直流負(fù)反饋控制，見(jiàn)第七章）靜態(tài)工作點(diǎn)Q

(ICQ,IBQ,UCEQ)(二)

基極分壓射極偏置電路基極分壓射極偏置電路穩(wěn)Q條件：Ib1≈

Ib2﹥﹥IB工程上取5-10倍。3.3放大電路的技術(shù)指標(biāo)及基本放大電路（重點(diǎn)）本節(jié)

衡量交流小信號(hào)放大器的基本技術(shù)指標(biāo):電壓放大倍數(shù)Av（電壓增益），源電壓放大倍數(shù)

Avs（源電壓增益），交流輸入電阻Ri，交流輸出電阻Ro，功率增益等AP；基本放大電路：共射，共基，共集。Ri信號(hào)源負(fù)載放大電路Rovs+-RsRivo+.RoRLiiiovovi+-+-放大電路技術(shù)指標(biāo)測(cè)試示圖12一.放大電路的主要技術(shù)指標(biāo)1.放大倍數(shù)(增益)——表示放大器的放大能力根據(jù)放大電路輸入信號(hào)的條件和對(duì)輸出信號(hào)的要求，放大器可分為四種類(lèi)型，所以有四種放大倍數(shù)的定義。（1）電壓放大倍數(shù)(增益)定義為:

Av=vo/vi（重點(diǎn)）（2）電流放大倍數(shù)定義為:Ai=io/ii（3）互阻增益定義為:Ar=vo/iiAg=io/vi（4）互導(dǎo)增益定義為:四種放大倍數(shù):2、源電壓放大倍數(shù)（源電壓增益）AvsAvs=vo/us=（vo/vi）×（vi/vs）＝Av×Ri

/(Rs+Ri)3.輸入電阻Ri——從放大電路輸入端看進(jìn)去的等效電阻輸入電阻：Ri=vi

/

iiiiviRivS

~RS信號(hào)源輸入端Av輸出端意義：

Ri表征放大電路從信號(hào)源獲取信號(hào)的能力。3.輸入電阻Ri——從放大電路輸入端看進(jìn)去的等效電阻輸入電阻：Ri=vi

/

ii對(duì)于電壓源，Ri越大越好。Ri越大，vi就越大，從信號(hào)源索取的電壓越大。當(dāng)信號(hào)源有內(nèi)阻時(shí)，Ri越大，vi就越接近vS。輸入端iiviRiRS信號(hào)源vS

~Av輸出端對(duì)于電流源，Ri越小，則放大器從信號(hào)電流源獲取的電流也越大。一般規(guī)律:4.輸出電阻Ro——從放大電路輸出端看進(jìn)去的等效電阻。AvvS

~輸出端~Rovso輸出端LotiR

vs

0R

vt意義：輸出電阻是一個(gè)表征放大器帶負(fù)載能力的參數(shù)。一般規(guī)律:對(duì)于電壓放大器，

Ro

越小，則放大器帶負(fù)載的能力越強(qiáng)，即負(fù)載變化時(shí)放大器輸出給負(fù)載的電壓基本上保持不變；而對(duì)于電流放大器，Ro

越大，則帶負(fù)載能力越強(qiáng)，即負(fù)載變化時(shí)放大器輸出給負(fù)載的電流基本上保持不變。AvvS

~輸出端求解輸出電阻RoAuUS

~放大電路對(duì)其負(fù)載而言，相當(dāng)于信號(hào)源，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。即斷開(kāi)負(fù)載后，從放大電路輸出端看出去的等效電阻，不包括負(fù)載電阻。roUS'

~如何確定電路的輸出電阻Ro

？方法一：外加電壓法計(jì)算Ro=U/I

。步驟：所有的電源置零(將獨(dú)立電壓源短路，獨(dú)立電流源斷路，保留受控源)。加壓求流法。IU方法二：開(kāi)路電壓和負(fù)載電壓法（證明）。步驟：求開(kāi)路電壓。求接入負(fù)載后的輸出電壓。UoroUs'

~LoooU1)RU

r

(roUs'

~RLUo'3.計(jì)算。方法三：開(kāi)路電壓和短路電流法。Uo1.求開(kāi)路電壓Uoc。ro2.求短路電流Isc

。Us'~步驟：3.計(jì)算。Ro=Uoc/Isc二.

基本放大電路的組成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根據(jù)三極管（場(chǎng)效應(yīng)管）在放大器中的不同接法，放大器分為三種基本組態(tài)。.基本組態(tài)放大器+-+-VCCRCviT

vo（共發(fā)：輸入-B，輸出-C，公共端-E）+-+-CCREvivo（共集：輸入-B，輸出-E，公共端-C）T

T+-+-V

VCCRCvivo（共基：輸入-E，輸出-C，公共端-B）注意：無(wú)論何種組態(tài)放大器，分析方法均相同。由直流通路確定電路靜態(tài)工作點(diǎn)。由交流通路畫(huà)出小信號(hào)等效電路，并進(jìn)行分析。晶體三極管交流分析方法(通用)步驟：①分析直流電路，求出“Q”，計(jì)算

rbe。②畫(huà)電路的交流通路。③

在交流通

把三極管畫(huà)成

參數(shù)模型,得到交流等效電路。④分析計(jì)算放大電路的主要技術(shù)參數(shù)。3.3.2

共發(fā)射極放大電路一、

電路的組成＋＋—＋RcRbRLUCCiBiCiEC1C2uiVUCC

:直流電源,①向RL提供能量,②給V提供適當(dāng)?shù)钠?/p>

V:三極管,根據(jù)輸入信號(hào)的變化規(guī)律,控制直流電源所給出的電流,使R

在上獲得L較大的電壓或功率cR

:集電極電阻,將集電極電流轉(zhuǎn)換成集電極電壓，并影響放大器的電壓放大倍數(shù)R

:基極偏置電b阻,為三極管基極提供合適的正向偏流C1、C2

:耦合電容(電解電容),①有效地構(gòu)成交流信號(hào)的通路;②避免信

號(hào)源與放大器之間直流電位的互相影響

＋uo—圖基本共(發(fā))射(極)放大電路交流通路beb

berR'ui

i

r

Lu

i

R'Au

o

b

LiiiuR

iRo源電壓放大倍數(shù)uusu

u

uuu

u

u

uA

sis

i

so

o

i

A

2.

輸入電阻B1

R

//

RB2

//

rbeRo=RC性能指標(biāo)分析Rs

RiRi

AuCRB1

RB2+ui+uoR

RLicii

ibRCRB1

RB2+ui+

3.

輸出電阻RL

uo小信號(hào)等效電路ii

ib

icrbeibRi第3章放大電路基礎(chǔ)1.

電壓放大倍數(shù)輸出電壓與輸入電壓反相，即反相放大器。+us+VCCC2RLRE+CE1

++R

R

CB1

CB2RSR+uoE問(wèn)題：如果去掉C

，放大倍數(shù)怎樣？I1I2IBRB1+VccRCC1C2RB2CERERLuiuo當(dāng)沒(méi)有旁路電容CE

時(shí)：交流通路小信號(hào)等效電路1.電壓放大倍數(shù)i

uoAu

ib

R'Lb

be

Eu

i

[r

(1

)R

]R'Lr

(1

)Rbe

E源電壓放大倍數(shù)

uARis

i

s

s

iusu

u

u

R

RA

uo

uo

ui

2.輸入電阻Ri

RB1//

RB2

//[rbe

(1

)RE

]3.

輸出電阻

Ro

=

RCRCRB1

RB2+ui+RL

uoici

ii

bRECB1R

RB2+ui+uoR

RLi

ib

ciirbeibRERiR’i第3章放大電路基礎(chǔ)阻抗反映法(一種非常有用的方法):RCRB1RB2+ui+uoRL方法:1)大電流支路的電阻折算到小電流支路時(shí),阻值按比例變大;2)小電流支路的電阻折算到大電流支路時(shí),阻值按比例變小;由電路分析可知，Ri’=rbe+(1+β

)Re，見(jiàn)書(shū)。ii

ib

icrbeibRER’iCE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。去掉CE，放大倍數(shù)明顯下降。I1I2IBRB1+VccRCC1C2RB2CERERLuiuo三種組態(tài)電路性能比較（見(jiàn)書(shū)，>RC+RL+-voRBRS

+vs--vi+vs-RL+-voRERSRCvi+-+RE

RL-+voRBRSvs-+-vi共發(fā)共基共集RiRB

//rbe

中R

//

rbe

小E

1

RB//[rbe

(1

)RL

]大RoRC

中R

//[(1

RS

)r

]大C

R

r

ceS

beR

//rbe

RS

小E

1

Av

RL

大rbeRL

大rbe(1

)RL

1rbe

(1

)RL三種組態(tài)電路的應(yīng)用共大器廣泛應(yīng)用于多級(jí)放大器提供增益的增益級(jí)中。共基放大器由于頻率特性好，故常與共發(fā)電路配合，組成寬帶放大器。共集放大器利用Ri高的特點(diǎn)，常作多級(jí)放大器輸入級(jí)；利用Ro低的特點(diǎn)，常作多級(jí)放大器輸出級(jí)，提高帶負(fù)載能力。利用Ri高、

Ro低的特點(diǎn)，常作緩沖級(jí)（ 級(jí))。第一級(jí)第二級(jí)第n-1級(jí)第n級(jí)輸入輸出耦合3-4

多級(jí)放大電路（）多級(jí)放大器為什么需要多級(jí)放大電路？一級(jí)放大器放大倍數(shù)不夠，需要多級(jí)級(jí)聯(lián)；放大倍數(shù)滿足要求，輸入電阻或輸出電阻不滿足要求，也需要級(jí)聯(lián)。怎樣級(jí)聯(lián)？多級(jí)放大器性能指標(biāo)如何計(jì)算？第一級(jí)第二級(jí)第n-1級(jí)第n級(jí)輸入輸出耦合多級(jí)放大器1.耦合方式多級(jí)放大器級(jí)與級(jí)之間、信號(hào)源與放大器之間、放大器與負(fù)載之間的連接方式，或者說(shuō)信號(hào)傳輸方式。第一級(jí)第二級(jí)第n-1級(jí)第n級(jí)輸入輸出耦合(1)直接耦合

(3)變壓器耦合(2)阻容耦合

(4)光電耦合多級(jí)放大電路1.耦合方式多級(jí)放大器問(wèn)題