2024-01-25第1章二極管及應(yīng)用

內(nèi)容提要本章在簡單介紹半導(dǎo)體的基本知識后，重點介紹了半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)、特性、主要參數(shù)及二極管的各種應(yīng)用，最后介紹了特殊二極管的知識，為后面的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。2024-01-251.1二極管1.2二極管的應(yīng)用1.3特殊二極管1.4二極管的簡易測試2024-01-25

1.1二極管

1.1.1半導(dǎo)體基本知識所謂半導(dǎo)體是指導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)。半導(dǎo)體具有光敏性（導(dǎo)電能力隨光線照射強度的增大而增強）、熱敏性（導(dǎo)電能力隨溫度的升高而增強）、摻雜特性（在純凈半導(dǎo)體中摻入微量的雜質(zhì)元素，則其導(dǎo)電能力大大增強）。半導(dǎo)體理論證實，在半導(dǎo)體中存在兩種能夠?qū)щ姷膸щ娏Ｗ樱簬ж撾姷淖杂呻娮樱ê喎Q電子）和帶正電的空穴。它們在外電場的作用下都有定向移動的效應(yīng)，運載電荷形成電流，稱為載流子，如圖1.1所示。2024-01-25圖1.1半導(dǎo)體的兩種載流子2024-01-25

純凈的不含雜質(zhì)的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。在本征半導(dǎo)中摻入不同雜質(zhì)能形成兩種雜質(zhì)半導(dǎo)體，即：

N型半導(dǎo)體（又稱電子型半導(dǎo)體），其內(nèi)部自由電子是多數(shù)載流子，空穴是少數(shù)載流子。如在硅單晶體中摻入微量五價磷元素，可得到N型硅。

P型半導(dǎo)體（又稱空穴型半導(dǎo)體），其內(nèi)部空穴數(shù)量多于自由電子數(shù)量，即空穴是多數(shù)載流子，自由電子是少數(shù)載流子。如在硅單晶體中摻入微量三價硼元素，可得到P型硅。2024-01-25

如果通過專門技術(shù)把P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體結(jié)合起來，在它們的交界處就會形成一個特殊的薄層，稱為PN結(jié)。PN結(jié)對來自兩個方向的電流呈現(xiàn)不同的性質(zhì)，在外加電壓足夠大時，電流只能從P區(qū)流向N區(qū)，反方向是不能導(dǎo)通的，即PN結(jié)具有單向?qū)щ娦浴?024-01-25

1.1.2二極管簡介半導(dǎo)體二極管，實際上是由一個PN結(jié)加上電極引線與外殼制成的。由P區(qū)引出的電極稱為陽極或正極，由N區(qū)引出的電極稱為陰極或負極。因PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?，所以二極管也具有單向?qū)щ娦?。如圖1.2所示為二極管的外形、內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意和符號（用VD表示）。

2024-01-25圖1.2二極管的外形、內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意和符號

2024-01-25

二極管按所用半導(dǎo)體材料可分為硅（Si）二極管和鍺（Ge）二極管，不同材料二極管的導(dǎo)電性能存在差異，通常使用的這兩種半導(dǎo)體器件，硅要比鍺的熱穩(wěn)定性好得多。按用途分類除了普通二極管外，還有穩(wěn)壓二極管、發(fā)光二極管、光電二極管、變?nèi)荻O管等；按內(nèi)部結(jié)構(gòu)可分為點接觸型二極管、面接觸型二極管。不同結(jié)構(gòu)的二極管所能通過的電流大小不同，如圖1.3所示。2024-01-25圖1.3二極管的結(jié)構(gòu)2024-01-25

點接觸型二極管是由一根很細的金屬絲熱壓在N型鍺晶片上制成的，由于金屬觸絲與N型半導(dǎo)體的接觸面很小，允許通過電流也很小，但結(jié)電容小，工作頻率高，適合做高頻檢波器件。面接觸型二極管是用合金法制成的，PN結(jié)面積較大，允許通過較大電流和具有較大功率容量，結(jié)電容較大，適于較低頻率下工作，一般用做整流器件。2024-01-25

1.1.3二極管的伏安特性

二極管的伏安特性是指二極管兩端的電壓和其中流過的電流之間的關(guān)系，定量描述兩者之間關(guān)系的曲線稱為二極管伏安特性曲線。圖1.4（a）所示是測試二極管正向伏安特性的電路。R為限流電阻，調(diào)節(jié)電位器RP使二極管兩端正向電壓從零開始逐漸增大，讀出電壓表（V）和對應(yīng)的毫安表（mA）數(shù)據(jù)，畫出正向伏安特性曲線。圖1.4（b）所示是測試二極管反向伏安特性的電路。

2024-01-25圖1.4測試二極管伏安特性電路2024-01-25

圖1.5給出了較為典型的硅管伏安特性曲線。

圖1.5二極管伏安特性曲線

2024-01-25

1.正向特性二極管陽極接高電位，陰極接低電位，這種連接稱為二極管的正向偏置。死區(qū)：由圖1.5可見，對某一給定的二極管，當(dāng)外加的正向電壓低于一定值時，其正向電流很小，幾乎為零。而當(dāng)正向電壓超過此值時，正向電流增長很快，這個正向電壓的定值通常被稱為“死區(qū)電壓”，其大小與材料及環(huán)境溫度有關(guān)。一般來說，硅管的死區(qū)電壓約為0.5V，鍺管的死區(qū)電壓約為0.1V。2024-01-25

正向工作區(qū)：當(dāng)二極管正向電壓超過死區(qū)電壓后，正向電流變化很大，而電壓的變化極小，硅管的導(dǎo)通電壓約為0.6～0.7V，鍺管的導(dǎo)通電壓約為0.2～0.3V。通常認(rèn)為二極管正向?qū)ê箅妷汗潭ㄔ谀硞€值，這個值被稱為導(dǎo)通電壓，以后我們在討論計算時，統(tǒng)一取硅管的導(dǎo)通電壓為0.7V，鍺管的導(dǎo)通電壓為0.3V。2024-01-25

2.反向特性二極管陽極接低電位，陰極接高電位，這種連接稱為二極管的反向偏置。反向截止區(qū)：當(dāng)外加電壓為負時，即加以反向電壓，由圖1.5可見，反向電流很小，且在某一范圍內(nèi)基本保持不變，稱為反向飽和電流。由于半導(dǎo)體的熱敏特性，反向飽和電流將隨溫度的升高而增大。反向擊穿區(qū)：當(dāng)外加電壓過高而超過某一值時，則反向電流突然增大，二極管失去了單向?qū)щ娦?，這種現(xiàn)象稱為反向擊穿，此時的反向電壓稱為反向擊穿電壓。2024-01-25

1.1.4二極管的主要參數(shù)二極管的特性除用伏安特性曲線表示外，還可用它的參數(shù)來說明，二極管的主要參數(shù)有如下幾個。

1.最大整流電流IFM

最大整流電流IFM是指二極管長時間使用時，允許通過的最大正向平均電流。使用時工作電流要小于這個電流，否則，電流過大，將有可能使二極管燒壞。

2.最高反向工作電壓URM

最高反向工作電壓URM是指允許加在二極管兩端的最大反向電壓。最高反向工作電壓一般為擊穿電壓的1/2或2/3。2024-01-25

1.2二極管的應(yīng)用

利用二極管的單向?qū)щ娦?，可以組成開關(guān)、整流、限幅、鉗位、隔離等應(yīng)用電路。

1.開關(guān)二極管在數(shù)字電路中應(yīng)用時，常將其理想化為一個無觸點開關(guān)器件（如小電鍵為有觸點開關(guān)器件）。二極管正向?qū)〞r，正向壓降為0V，相當(dāng)于開關(guān)閉合；二極管反向截止時，視其反向電流為0，相當(dāng)于開關(guān)斷開。2024-01-25

2.整流整流就是指將交流電變?yōu)橹绷麟姟＠枚O管的單向?qū)щ娦钥山M成各種整流電路，圖1.6所示為一個單相半波整流電路。由于二極管VD的單向?qū)щ娦?，在u2的正半周，其極性是上正下負，二極管因承受正向電壓而導(dǎo)通，負載電阻RL兩端的電壓為uo；在u2的負半周，其極性是上負下正，二極管因承受反向電壓而截止，負載電阻RL上沒有電壓。因此在負載RL上得到的是半波整流電壓uo，圖1.7為其工作波形。2024-01-25

圖1.6半波整流電路圖1.7半波整流工作波形2024-01-25

3.限幅

當(dāng)輸入信號幅度變化較大時，限制輸出信號幅度的電路稱為限幅電路，如圖1.8所示。

假定二極管是理想的，當(dāng)輸入電壓ui為正半周時，且ui≥

E（E為直流電壓），二極管VD導(dǎo)通，將輸出uo的幅度限制在uo=E上；當(dāng)ui＜E時，二極管承受反向電壓而截止，二極管VD兩端相當(dāng)于開路，uo=ui。從波形圖中不難看出，輸出電壓幅度被限制在uo≤

E以下。

2024-01-25圖1.8二極管限幅電路及波形2024-01-254.

鉗位

在圖1.9所示電路中，輸入端A的電位UA=0V，輸入端B的電位UB=3V，輸出端Y的電位應(yīng)為多少呢？圖1.9鉗位電路2024-01-25

由于A端電位比B端低，因此二極管VD1優(yōu)先導(dǎo)通，則VD1正極端C點電位UC=0.7V≈0V。此時VD2負極端電位UB=3V，正極端電位為0V，承受反向電壓，因而截止。這里VD1起鉗制電位的作用，把輸出Y端的電位鉗制在0V。二極管這種作用稱為鉗位。2024-01-25

5.隔離在圖1.9所示電路中，注意到VD2兩邊的電位不同，VD2把輸入端B和輸出端Y隔離開來，VD2在這里的作用稱為隔離，即把兩種不同電位的電路隔離開來，互不影響，電子電路中常常要用到這一點。2024-01-25

*6.檢波在廣播、電視及通信中，為了使聲音、圖像能遠距離傳送，需要將一低頻信號“裝載”到高頻信號（叫載波信號）上，以便從天線上發(fā)射出去，這個過程稱為調(diào)制。經(jīng)高頻傳送以后，在接收端將低頻信號從已調(diào)制信號（高頻信號）中取出，稱為檢波或解調(diào)。二極管檢波電路如圖1.10所示，輸入信號ui為已調(diào)制高頻信號，即帶有低頻信號的特征，由收音機、電視機接收后，首先由檢波二極管VD將此信號的負半周去掉得uA，然后利用電容器C將uA信號中的高頻信號濾去，留下低頻信號uo，可以再放大這一低頻信號，送給負載（揚聲器或顯像管），還原成聲音或圖像。2024-01-25圖1.10二極管檢波電路及波形2024-01-25

*7.續(xù)流圖1.11所示是繼電器觸點的保護電路。續(xù)流二極管VD并聯(lián)在繼電器電感線圈J兩端，當(dāng)繼電器觸點斷開時，電感線圈的電流突然被切斷，繼電器線圈會產(chǎn)生很高的自感電動勢eL（方向如圖所示），與電源電壓疊加作用到繼電器觸點上，并產(chǎn)生火花。增設(shè)續(xù)流二極管以后，由它提供通路（正偏、導(dǎo)通），將電感的磁場能量消耗于續(xù)流電路中，把自感電動勢eL限定在很低數(shù)值（0.7V），從而保護了繼電器觸點和晶體管不受損壞。二極管的這種作用稱為續(xù)流。2024-01-25圖1.11二極管續(xù)流保護電路2024-01-25

1.3特殊二極管1.3.1穩(wěn)壓管穩(wěn)壓管是一種特殊的面接觸型硅二極管，其符號和伏安特性曲線如圖1.12所示。其正向特性曲線與普通二極管基本相同。但反向擊穿特性曲線很陡且穩(wěn)壓管的反向擊穿是可逆的，故它可長期工作在反向擊穿區(qū)AB段而不致?lián)p壞。正常情況下穩(wěn)壓管工作在反向擊穿區(qū)，由于曲線很陡，反向電流在很大范圍內(nèi)變化時，穩(wěn)壓管兩端的電壓卻幾乎穩(wěn)定不變，穩(wěn)壓管就是利用這一特性在電路中起穩(wěn)壓作用的。只要反向電流不超過其最大穩(wěn)定電流，就不會引起破壞性的熱擊穿，因此，在電路中穩(wěn)壓管常串聯(lián)一適當(dāng)?shù)南蘖麟娮琛?024-01-25圖1.12穩(wěn)壓管的符號和伏安特性曲線

2024-01-25

與一般二極管不同，穩(wěn)壓管的主要參數(shù)有以下幾個。（1）穩(wěn)定電壓UZ。穩(wěn)定電壓是指穩(wěn)壓管在正常工時管子兩端的電壓。（2）穩(wěn)定電流IZ。穩(wěn)定電流是指保持穩(wěn)定電壓UZ時的工作電流。（3）最大穩(wěn)定電流IZmax。最大穩(wěn)定電流是指穩(wěn)壓管通過的最大反向電流。穩(wěn)壓管在工作時電流不應(yīng)超出這個值。2024-01-25*（4）動態(tài)電阻rZ。動態(tài)電阻是穩(wěn)壓管兩端電壓變化量與通過的電流變化量之比，即

rZ愈小，由

IZ引起的

UZ變化愈小?？梢?，動態(tài)電阻小的穩(wěn)壓管穩(wěn)壓性能好。2024-01-25

1.3.2發(fā)光二極管發(fā)光二極管簡稱LED，是一種把電能直接轉(zhuǎn)換成光能的固體發(fā)光器件。發(fā)光二極管也是由PN結(jié)構(gòu)成的，具有單向?qū)щ娦裕?dāng)發(fā)光二極管加上正向電壓時能發(fā)出一定波長的光，采用不同的材料，可發(fā)出紅、黃、綠等不同顏色的光。圖1.13所示為發(fā)光二極管外形及其圖形符號。發(fā)光二極管常用做顯示器件，可單個使用，也可做成七段式或矩陣式數(shù)字顯示器件。工作電流一般為幾～幾十毫安之間。2024-01-25圖1.13發(fā)光二極管及符號（a）外形

（b）符號2024-01-25

1.3.3光電二極管光電二極管又稱為光敏二極管，是一種將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的半導(dǎo)體器件，其外形及符號如圖1.14所示。它由一個PN結(jié)構(gòu)成，具有單向?qū)щ娦裕涔軞ど嫌幸粋€用有機玻璃透鏡封閉的窗口，入射光通過透鏡正好照射在二極管上。使用時，其PN結(jié)工作在反向偏置狀態(tài)，在光的照射下，反向電流隨光照強度的增加而上升，這時的反向電流稱為光電流。光電二極管常用作傳感器的光敏器件。2024-01-25圖1.14光電二極管及符號

（a）外形

（b）符號2024-01-25

圖1.15所示為光電傳輸系統(tǒng)，發(fā)光二極管將電信號轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?，通過光纜傳輸，然后再由光電二極管接收，再現(xiàn)電信號。圖的左邊為發(fā)光二極管發(fā)射電路，右邊為光電二極管接收電路。在發(fā)射端，1個0～5V的脈沖信號通過500

的電阻作用于發(fā)光二極管（LED），這個驅(qū)動電路可使LED產(chǎn)生1個數(shù)字光信號，并作用于光纜，由LED發(fā)出的光約有20%耦合到光纜。在接收端，傳送的光中約有80%耦合到光電二極管，這樣在接收電路的輸出端便復(fù)原為0～5V電平的數(shù)字信號。

2024-01-25圖1.15光電傳輸系統(tǒng)2024-01-25

*1.3.4變?nèi)荻O管變?nèi)荻O管是利用PN結(jié)之間電容可變的原理制成的半導(dǎo)體器件。PN結(jié)類似于一個平板電容器，其符號如圖1.16所示。變?nèi)荻O管工作在反向偏置狀態(tài)，其電容量一般為（幾十～幾百）pF，且隨反偏電壓（0~30V）的升高而減?。s15倍）。

圖1.16變?nèi)荻O管符號

變?nèi)荻O管的用途是在高頻調(diào)諧、通信等電路中作為可變電容器使用。例如，在電視機的頻道選擇器中，利用它來微調(diào)選擇電視臺的頻道。2024-01-25

*1.3.5肖特基二極管肖特基二極管的特點是：正向?qū)妷海s為0.4V）較低、功耗較低、電流大和開關(guān)時間很短。該類管PN結(jié)電容很小，約1pF，肖特基二極管既可在超高頻及甚高頻段作檢波管，又適用于高速開關(guān)電路及高速數(shù)字電路。2024-01-25

肖特基二極管是利用金屬（鋁）和半導(dǎo)體（硅）的直接相接來代替PN結(jié)，其導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)換到截止?fàn)顟B(tài)的開關(guān)時間相當(dāng)短；正向特性曲線狠陡，死區(qū)電壓約為0.4V。與硅、鍺二極管相比，肖特基二極管因其特性曲線曲率較小，具有較低的動態(tài)電阻，應(yīng)用在檢波電路中可明顯提高效率。肖特基二極管反向電流較大，而且所允許的最高反向電壓（約70V）低于普通的硅二極管。它的正向電流最大可達3000A，所以適用于低壓整流、高頻或開關(guān)電路中。2024-01-25

此外，還有很多其他不同用途的二極管，例如，檢波二極管、阻尼二極管、開關(guān)二極管、紅外光電二極管、紅外發(fā)光二極管、激光二極管等。我國國產(chǎn)半導(dǎo)體二極管器件的型號采用國家標(biāo)準(zhǔn)GB294-74的規(guī)定。國外半導(dǎo)體器件型號標(biāo)準(zhǔn)不一，可參看其他有關(guān)資料。

2024-01-25*1.3.6

無引線片狀二極管無引線片狀二極管即為貼片二極管，目前應(yīng)用廣泛，其體積小、重量輕、高頻性能好、形狀簡單、尺寸標(biāo)準(zhǔn)化，焊點處于元件的兩端，便于自動化裝配。片狀二極管的尺寸很小，通常用縮減的符號來表示元件的基本參數(shù)。常見的無引線片狀二極管有：穩(wěn)壓二極管、肖特基二極管、開關(guān)二極管、變?nèi)荻O管和復(fù)合二極管等5種類型。復(fù)合二極管是指把兩個以上的二極管封裝在一起，減小數(shù)目和體積，以滿足不同需要，其組合形式見圖1.17所示。2024-01-25

（a）共陽式（b）共陰式（c）串聯(lián)式（d）獨立輸出式

圖1.17復(fù)合二極管的組合形式2024-01-25片狀二極管的主要封裝形式見圖1.18所示，肖特基二極管的封裝常采用圖1.18（a）、（b）所示形式；穩(wěn)壓二極管的封裝2～30V、0.5W采用圖1.18（b）所示形式，1W采用圖1.18（c）所示形式；復(fù)合二極管的封裝常采用圖1.18（b）、（c）等所示形式。2024-01-25（a）片狀二腳封裝（b）片狀SOT-23封裝（c）片狀SOT-89封裝圖1.18無引線片狀二極管封裝形式2024-01-25

1.4二極管的簡易測試?yán)镁w管特性圖示儀可以對二極管做較準(zhǔn)確的測量。實驗中常用萬用表判別二極管的極性及好壞。

1.二極管極性的判別利用二極管正向電阻小、反向電阻大的特性就可測知其極性，測量方法如圖1.19所示。先將指針式萬用表調(diào)至歐姆擋的R×100

或R×1k

擋（R×1

擋電流太大，R×10k

擋電壓太高，都易損壞管子），此時黑表筆接表內(nèi)電池的正極，紅表筆接表內(nèi)電池的負極，將紅黑兩表筆交替接觸二極管的兩極，若測出一個阻值較大（幾百千歐），而另一個阻值較小（幾千歐以下），說明二極管是好的，且測得阻值較小那次黑表筆接的是二極管的正極。2024-01-25圖1.19二極管性能簡易測試2024-01-25

此外，還可從二極管上直接觀察判斷。有些二極管管殼上直接標(biāo)出符號；一般新的發(fā)光二極管管腳短的一端為負極；有些整流二極管有色環(huán)端為負極；對于玻璃外殼的鍺二極管，有色點或黑環(huán)端為負極。2024-01-25

2.二極管好壞的測試按照上述測試方法，若測得正、反向電阻都很大，說明管子內(nèi)部斷路。若正、反向阻值均近似0

時，說明管子內(nèi)部短路。若正、反向電阻相差太小，說明其性能變壞或失效。以上三種情況的二極管都不能使用。用萬用表電阻擋的不同量程測量同一個二極管的正、反向電阻值是不同的，因為二極管是非線性元件，作用在二極管兩端上的電壓并不相等。但是，正、反向電阻間相差幾百倍的規(guī)律是不變的。利用數(shù)字萬用表的測量方法同上。但要注意，其紅表筆接表內(nèi)電源正極。2024-01-25本章小結(jié)（1）雜質(zhì)半導(dǎo)體分為N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體兩類。電子和空穴是半導(dǎo)體中兩種導(dǎo)電的載流子。（2）半導(dǎo)體二極管具有正向?qū)ā⒎聪蚪刂沟膯蜗驅(qū)щ娦?。利用二極管的單向?qū)щ娦?，可以?gòu)成整流、限幅、鉗位、檢波及續(xù)流等應(yīng)用電路。（3）特殊二極管既具有二極管的特性，又具有自身的特殊性能，包括穩(wěn)壓管、發(fā)光二極管、光電二極管、變?nèi)荻O管等，對它們的工作原理和用途都進行了簡單介紹。2024-01-25第2章三極管及放大電路

內(nèi)容提要本章首先介紹半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)、特性及主要參數(shù)，然后介紹各種放大電路。重點討論三極管共射放大電路的靜態(tài)和動態(tài)分析，然后討論三極管共集和共基放大電路、MOS場效應(yīng)管放大電路、多級放大電路、差動放大電路和功率放大電路。2024-01-252.1三極管2.2共射放大電路2.3放大電路的圖解分析法2.4放大電路的微變等效電路分析法2.5靜態(tài)工作點穩(wěn)定電路2.6共集放大電路和共基放大電路2.7MOS場效應(yīng)管及放大電路2.8多級放大電路2.9差動放大電路2.10功率放大電路2024-01-25

2.1三極管2.1.1三極管的結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體三極管的種類很多，根據(jù)制作的基片材料分為硅管和鍺管，硅管性能優(yōu)于鍺管，故當(dāng)前生產(chǎn)和使用的三極管以硅管為多；按頻率分為高頻管、低頻管；按功率分為小、中、大功率管；按結(jié)構(gòu)分為NPN和PNP兩種類型。三極管是通過一定的工藝，將兩個PN結(jié)結(jié)合在一起的器件。圖2.1所示為三極管的外形、內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖及符號（用VT表示）。2024-01-25圖2.1三極管的外形、內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖及符號

2024-01-25

三極管是由三層半導(dǎo)體制成的兩個PN結(jié)（發(fā)射結(jié)和集電結(jié)），其特點是中間一層P（或N）型半導(dǎo)體特別薄，兩邊各為一層N（或P）型半導(dǎo)體。從三層半導(dǎo)體上分別引出3個電極，稱為集電極C、基極B和發(fā)射極E，對應(yīng)的每塊半導(dǎo)體稱為集電區(qū)、基區(qū)和發(fā)射區(qū)。雖然發(fā)射區(qū)和集電區(qū)都是N（或P）型半導(dǎo)體，但是發(fā)射區(qū)比集電區(qū)摻的雜質(zhì)重，因此它們并不對稱，使用時這兩個極不能混淆。2024-01-25

三極管接在電路中要有輸入端和輸出端，而其只有三個電極，因此必然有一個電極作為輸入回路和輸出回路的公共端，如圖2.2所示，三極管有三種基本組態(tài)。圖2.2三極管的三種組態(tài)

2024-01-25

1.共射接法以基極為輸入端，集電極為輸出端，發(fā)射極為輸入、輸出兩回路的公共端，如圖2.2（a）所示。

2.共集接法以基極為輸入端，發(fā)射極為輸出端，集電極為輸入、輸出兩回路的公共端，如圖2.2（b）所示。

3.共基接法以發(fā)射極為輸入端，集電極為輸出端，基極為輸入、輸出兩回路的公共端，如圖2.2（c）所示。2024-01-25

以NPN型三極管為例，通過實驗來了解半導(dǎo)體三極管的放大原理和其中的電流分配情況，實驗電路如圖2.3所示。圖2.3電流放大實驗電路2.1.2三極管的放大作用2024-01-25

將三極管接成兩條電路，一條是由電源電壓UCC的正極經(jīng)過電位器RP（通常為幾百千歐的可調(diào)電阻）、電阻RB、基極、發(fā)射極到電源電壓UCC的負極，稱為基極回路。另一條是由電源電壓UCC的正極經(jīng)過電阻RC、集電極、發(fā)射極再回到電源電壓UCC的負極，稱為集電極回路。可見，發(fā)射極是兩個回路所共用的，所以這種接法稱為共發(fā)射極電路。改變可變電阻RP，則基極電流IB、集電極電流IC和發(fā)射極電流IE都發(fā)生變化，電流方向如圖2.3所示，測試結(jié)果列于表2.1中。

2024-01-25表2.1實驗測試數(shù)據(jù)

電流實驗次數(shù)123456IB（mA）00.020.040.060.080.10IC（mA）＜0.0010.701.502.303.103.95IE（mA）＜0.0010.721.542.363.184.052024-01-25

由實驗及測試結(jié)果可得出如下結(jié)論。（1）三個電流符合基爾霍夫定律，即IB

+IC=

IE

（2-1）且基極電流IB很小，忽略IB不計，則有IC≈IE

（2）三極管有電流放大作用，從實驗數(shù)據(jù)可以看出，IC與IB的比值近似為一個常數(shù)，即（2-2）基極電流IB的微小變化能引起集電極電流IC較大的變化，即（2-3）以上兩式中的和分別稱為三極管的直流和交流電流放大系數(shù)。從表2.1中可以看出，，且在一定范圍內(nèi)幾乎不變，故工程上不必嚴(yán)格區(qū)分，估算時可以通用。2024-01-25

2.1.3三極管的特性曲線及工作狀態(tài)三極管采用共發(fā)射極接法時，信號從基極-發(fā)射極回路輸入，從集電極-發(fā)射極回路輸出，所以有兩條伏安特性曲線。這些特性曲線可用晶體管特性圖示儀直觀地顯示出來，也可通過如圖2.4所示的實驗電路進行測繪。圖中UCC＞UBB，以使發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置，保證三極管放大的外部條件。2024-01-25圖2.4三極管特性曲線實驗電路

2024-01-25

1.輸入特性曲線

輸入特性是指當(dāng)集-射電壓UCE為常數(shù)時，基極電流IB與基-射電壓UBE之間的關(guān)系曲線，如圖2.5所示?？梢钥吹?，它類似二極管的正向伏安特性曲線，三極管的輸入特性曲線也有一段死區(qū)，硅管的死區(qū)電壓約為0.5V，鍺管的死區(qū)電壓約為0.1V。在正常導(dǎo)通時，硅管的UBE約為0.7V，而鍺管UBE約為0.3V。且對三極管而言，當(dāng)UCE＞1V后，即使加大UCE，這條輸入特性曲線基本上也是與UCE無關(guān)的。2024-01-25圖2.5輸入特性曲線

2024-01-25

2.輸出特性曲線輸出特性是指當(dāng)基極電流IB為常數(shù)時，集電極電流IC與集-射電壓UCE之間的關(guān)系曲線。在不同的IB下，可得出不同的曲線，所以三極管的輸出特性曲線是一曲線族，如圖2.6（a）所示。2024-01-25

圖2.6輸出特性曲線

（a）三極管輸出特性曲線

（b）截止區(qū)等效電路

（c）飽和區(qū)等效電路2024-01-25

通常把三極管的輸出特性曲線分為3個工作區(qū)。（1）放大區(qū)。輸出特性曲線近于水平的區(qū)域是放大區(qū)，也稱線性區(qū)。此時發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。對NPN型管，就是UBE＞0.5V（或UBE＞0.1V），且UCE＞1V時，三極管工作于放大狀態(tài)。在此區(qū)域，三極管具有恒流特性：，可見

IB不變時，IC基本不變，IC受IB的控制，與UCE基本無關(guān)。

2024-01-25

（2）截止區(qū)。IB=0曲線與橫軸之間的區(qū)域是截止區(qū)。此時發(fā)射結(jié)反偏（或正偏電壓小于死區(qū)電壓），集電結(jié)反偏。對NPN型硅管，當(dāng)UBE小于死區(qū)電壓時，即已開始截止，但是為了截止可靠，常使UBE＜0。當(dāng)減小IB使工作點下移到圖2.6（a）中Q2點時，三極管即進入截止區(qū)，此時IB=0，IC=ICEO≈0（ICEO稱為穿透電流），UCE≈UCC。C，B，E3個電極間相當(dāng)于開路，其等效電路如圖2.6（b）所示。2024-01-25

（3）飽和區(qū)。IC隨UCE的增大而增大的區(qū)域是飽和區(qū)。此時發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏。對NPN型管，當(dāng)UCE＜UBE時，三極管工作于飽和狀態(tài)。當(dāng)增加IB使工作點上移到圖2.6（a）中Q1點時，三極管即進入飽和區(qū)，此時IB的變化對IC的影響較小，IC≠

IB，其管壓降UCE稱為飽和壓降UCES，一般硅管約為0.3V，鍺管約為0.1V，都可近似為0V。IC稱為飽和電流ICS，主要由外電路決定

ICS

。

因UCES≈0，C，E極近似于短路，UBE≈0.7V，B，E極也近似于短路，等效電路如圖2.6（c）所示。

可見，三極管具有開關(guān)作用，它相當(dāng)于一個由基極電流控制的無觸點開關(guān)，截止時相當(dāng)于開關(guān)斷開，飽和時相當(dāng)于開關(guān)閉合。在模擬電路中，三極管常用做放大元件，工作在放大區(qū)；在數(shù)字電路中，三極管常用做開關(guān)元件，工作在截止區(qū)和飽和區(qū)。三極管工作區(qū)的判別分析非常重要，當(dāng)放大電路中的三極管不工作在放大區(qū)時，放大信號就會出現(xiàn)嚴(yán)重失真。2024-01-252024-01-25

例2.1

已知圖2.7中所示各三極管均為硅管，測得各管腳的電壓值分別如圖中所示，試判別各三極管的工作狀態(tài)。圖2.7例2.1的圖

2024-01-25

解：（1）在圖2.7（a）中，因為UBE=0.7V＞0，發(fā)射結(jié)正偏；UBC=0.5V＞0，集電結(jié)正偏，故可判斷它工作在飽和區(qū)。（2）在圖2.7（b）中，因為UBE=0.7V＞0，發(fā)射結(jié)正偏；UBC=-5.3V＜0，集電結(jié)反偏，故可判斷它工作在放大區(qū)。（3）在圖2.7（c）中，因為UEB=0V，發(fā)射結(jié)零偏；UCB=-2V＜0，集電結(jié)反偏，故可判斷它工作在截止區(qū)。2024-01-25

2.1.4晶體管的主要參數(shù)及溫度影響

1.三極管的主要參數(shù)（1）電流放大系數(shù)

是指輸出電流與輸入電流的比值，用于衡量三極管電流放大能力。由于制造工藝的分散性，即使是同一型號的晶體管，

值也有很大差別。但對一個給定的管子，

值是一定的。通常中小功率三極管的

值在20～200之間，大功率三極管的

值在10~50之間。選用三極管時，

值太大溫度穩(wěn)定性差，

值太小則電流放大能力弱。2024-01-25

（2）集-基反向飽和電流ICBO

ICBO是指發(fā)射極開路時集-基極之間的電流。通常要求ICBO值越小越好。

（3）穿透電流ICEOICEO是基極開路時集-射極之間的電流。由于這個電流似乎是從集電區(qū)穿過基區(qū)流至發(fā)射區(qū)，所以稱為穿透電流。這個電流越小，表明三極管的質(zhì)量越好。一般硅管的ICEO遠小于鍺管，所以多數(shù)情況下選用硅管。

ICEO與ICBO有下列關(guān)系：

ICEO=(1+

)ICBO

（2-4）2024-01-25

（4）極限參數(shù)

①集電極最大允許電流ICM

集電極電流過大時，

值明顯下降，當(dāng)

值下降到正常值的2/3時的集電極電流IC，稱為集電極最大允許電流ICM。作為放大管使用時，IC不宜超過ICM，超過時會引起

值下降、輸出信號失真，過大時還會燒壞管子。

②集-射極反向擊穿電壓U（BR）CEOU（BR）CEO是基極開路時加在集-射極之間的最大允許電壓。當(dāng)三極管的集-射極電壓大于此值時，ICEO將大幅度上升，說明三極管已被擊穿。電子器件手冊上給出的一般是常溫（25℃）時的值。在高溫下，三極管的反向擊穿電壓將會降低，使用時應(yīng)特別注意。2024-01-25

③

集電極最大允許耗散功率PCM

由于集電極電流在流經(jīng)集電結(jié)時要產(chǎn)生功率損耗，使結(jié)溫升高，從而引起三極管參數(shù)的變化。當(dāng)三極管因受熱而引起的變化不超過允許值時，集電極所消耗的最大功率，稱為集電極最大允許耗散功率PCM。

PCM=ICUCE（2-5）工作時，應(yīng)使PC＜PCM，三極管的工作點不可進入圖2.6（a）所示的過耗區(qū)。2024-01-25

2.溫度對晶體管參數(shù)的影響嚴(yán)格來說，溫度對三極管特性和所有參數(shù)都有影響，但受影響最大的是以下三個參數(shù)。（1）溫度對

的影響。三極管的

值會隨溫度的變化而變化，溫度每升高1℃，

值增大0.5%～1%。（2）溫度對ICBO的影響。實驗證明，ICBO隨溫度按指數(shù)規(guī)律變化。溫度每升高10℃，ICBO約增加一倍。（3）溫度對UBE的影響。UBE具有負的溫度系數(shù)。一般來說，溫度每升高1℃，|UBE|下降約2～2.5mV。2024-01-25

2.1.5三極管的簡易測試

利用晶體管特性圖示儀可以對三極管做較準(zhǔn)確的測量。實驗中常用萬用表判別三極管的管腳及性能。1.三極管的引腳判別

（1）判別基極和管型。三極管管腳判別示意圖如圖2.8（a）、（b）所示。將萬用表撥到歐姆擋R×100

或R×1k

，用黑表筆接三極管的某一極，再用紅表筆分別去接觸另外兩個電極，用此方法幾次試探，直到出現(xiàn)測得的兩個阻值都很小，這時黑表筆所接就是三極管的基極，而且是NPN型管。如果測出的阻值都很大，則為PNP型管。這是因為黑表筆與表內(nèi)電池正極相接，測得兩個PN結(jié)的正向電阻值很小。2024-01-25圖2.8用萬用表測三極管2024-01-25

（2）判別集電極、發(fā)射極。三極管集電極、發(fā)射極判別示意圖如圖2.8（c）所示。如果被測管子為NPN型，可在基極與黑表筆之間接一個100k

的電阻，用萬用表R×100

或R×1k

擋測量除基極以外的另兩個電極，得到一個阻值，再將紅、黑表筆對調(diào)測一次，又得到一個阻值；在阻值較小的那一次測量中，黑表筆接的就是集電極。

這是因為三極管各電極電壓極性正確時才能導(dǎo)通放大，

值較大，表現(xiàn)出C-E間電阻值較小。若為PNP型管，測試方法與上相同，此時紅表筆所接為集電極。2024-01-25

2.三極管電流放大系數(shù)的測量（1）精測三極管的

值有些萬用表帶有

值擋，可直接測出三極管的

值。如U-101型萬用表，首先在R×10

擋調(diào)零點，然后換到hFE（即

值）擋，把三極管插入相應(yīng)管型的C、B、E三個引腳孔，即可從刻度盤上直接讀出三極管的

值。2024-01-25

（2）估測三極管的

值當(dāng)萬用表沒有上述功能時，可利用萬用表歐姆擋R×100

或R×1k

擋估測

值。對NPN管，估測

值方法如圖2.8（c）所示，黑表筆接集電極，紅表筆接發(fā)射極，分別測出基極與集電極之間不接和接入一個100k

電阻時，兩極之間的電阻。兩次測得的電阻值相差越大，則說明

值越大，放大能力越好。

這是因為前者管子截止（IB

=

0），相當(dāng)于測穿透電流ICEO（ICEO值很小），因而C-E極間電阻大；后者管子發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，處于放大狀態(tài)，相當(dāng)于測集電極電流IC（基極電流為IB），因而C-E間電阻就小。

根據(jù)

，如果

越大，IC也大，所以

兩次讀數(shù)相差大就表示

大。對于PNP管，測量時只需將紅、黑表筆對調(diào)，測試方法完全一樣。

利用數(shù)字萬用表的測量方法同上。但要注意，其紅表筆接表內(nèi)電源正極。2024-01-252024-01-25

（3）在線三極管工作是否正常的判別電路中三極管的工作是否正常，可用多種方法檢測。這里介紹一種既簡單又方便的判別方法。電壓表與電路的連接如圖2.9所示，先記下電壓表測得的UC值，然后用一根導(dǎo)線將基極和發(fā)射極短接（如圖中虛線所示），此時電壓表指針應(yīng)立即上升到+UCC值，因為三極管在發(fā)射結(jié)短路瞬間處于截止?fàn)顟B(tài)；當(dāng)移去短路線時，電壓表指針又回到原來的數(shù)值，這表明三極管工作正常。若電壓表的讀數(shù)始終不變化，這表明三極管已不再處于放大狀態(tài)了。2024-01-25圖2.9在線三極管工作是否正常的判別2024-01-25

2.2共射放大電路放大電路是電子設(shè)備中最重要、最基本的單元電路。放大電路的任務(wù)是放大電信號，即把微弱的電信號，通過電子器件的控制作用，將直流電源功率轉(zhuǎn)換成一定強度的，隨輸入信號變化而變化的輸出功率，以推動元器件（如揚聲器、繼電器等）正常工作。因此放大電路實質(zhì)上是一個能量轉(zhuǎn)換器。2024-01-252.1.1電路結(jié)構(gòu)

如圖2.10所示是基本的共發(fā)射極單管電壓放大電路，ui是放大電路的輸入電壓，uo是輸出電壓。為分析方便，通常規(guī)定：電壓的正方向是以公共端為負端，其他各點為正端。圖2.10基本共射放大電路

2024-01-25

電路中各元件的作用如下：VT是NPN型三極管，是放大電路的核心元件，起電流放大作用。UCC是放大電路的直流電源，一方面與RB，RC相配合，使三極管的發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏，以滿足三極管放大的外部條件（圖2.10中，若三極管采用PNP型，則電源UCC的極性就要反過來）；另一方面為輸出信號提供能量。UCC的數(shù)值一般為幾～十幾伏。RB是基極偏置電阻，電源UCC通過RB為三極管發(fā)射結(jié)提供正向偏壓，改變RB的阻值，即可改變基極電流IB的大小，從而改變?nèi)龢O管的工作狀態(tài)。RB值一般為幾十～幾百千歐。RC是集電極負載電阻，電源UCC通過RC為三極管提供集電結(jié)反向偏壓，并將三極管放大后的電流IC的變化轉(zhuǎn)變?yōu)镽C上電壓的變化，反映到輸出端，從而實現(xiàn)電壓放大。RC值一般為幾～十幾千歐。2024-01-25

C1,C2是耦合電容，起“隔直通交”作用，一方面隔離放大電路與信號源和負載之間的直流通路，另一方面使交流信號暢通。C1,C2的數(shù)值一般為幾～幾十微法。RL是外接負載，它可以是揚聲器、耳機或其他負載，也可以是后級放大電路的輸入電阻。信號源、基極、發(fā)射極形成輸入回路；負載RL、集電極、發(fā)射極形成輸出回路。輸入回路和輸出回路的公共端是發(fā)射極，可見這是一個共發(fā)射極放大電路，簡稱共射放大電路。

2024-01-25

2.2.2電路的工作原理為便于分析，對電路工作過程中各量的符號規(guī)定如下：直流量用大寫字母、大寫下角標(biāo)表示，如IB,IC,UCE等；交流量用小寫字母、小寫下角標(biāo)表示，如ib,ic,uce等；總變化量是交直流疊加量，用小寫字母、大寫下角標(biāo)表示，如iB,iC,uCE等。如iB=IB+ib，即iB表示基極電流的總量。如果交流分量是正弦波，其表達式為：可見正弦波有效值是用大寫字母和小寫下角標(biāo)表示，而正弦波的峰值是有效值下標(biāo)再添加小寫m，如Ib、Ibm分別表示基極正弦電流的有效值和峰值。2024-01-25

1.靜態(tài)工作情況放大電路輸入端未加輸入信號即ui=0時的工作狀態(tài)稱為靜態(tài)。靜態(tài)時，由于直流電源UCC的存在，電路中沒有變化量，電路中的電壓、電流都是直流量。三極管的IB,IC,UCE稱為該放大電路的靜態(tài)工作點，簡稱Q點。按直流信號在電路中流通的路徑可畫出直流通路。由于電容具有隔斷直流的作用，因此畫直流通路時電容相當(dāng)于開路。2024-01-25

圖2.11是圖2.10所示放大電路的直流通路。靜態(tài)工作點的IB,IC,UCE可以用直流電表測得；也可用估算法確定。所謂估算法是突出電路工作的主要因素，而忽略一些次要因素。按照直流通路的結(jié)構(gòu)，可得出以下估算公式：

通常，則（2-6）（2-7）

（2-8）圖2.11放大電路的直流通路

2024-01-25

例2.2在圖2.10中，已知UCC=20V，RB=400k

，RC=6k

，

=50，試求放大電路的靜態(tài)工作點的IB,IC,UCE。解：根據(jù)式（2-6），式（2-7），式（2-8）可得

(50×0.05)mA=2.5mA

(20-6×2.5）=5V

2024-01-25

2.動態(tài)工作情況放大電路輸入端加輸入信號即ui0時的工作狀態(tài)稱為動態(tài)。這時電路中各電量將在靜態(tài)直流分量的基礎(chǔ)上疊加一個交流分量。輸入信號ui經(jīng)過耦合電容C1加在三極管基極和發(fā)射極之間，只要輸入信號頻率不是很低，C1對交流信號可視為短路。這時輸入信號ui疊加在直流的UBE上，即uBE=UBE+ui

注意：uBE是在一個較大的直流電壓UBE（約0.7V）上疊加一個較小的交流信號ui，以使uBE不產(chǎn)生負值，避免產(chǎn)生失真。uBE電壓的變化引起基極電流的變化，即iB=IB+ib式中，ib是ui引起的電流。2024-01-25

只要三極管處于放大狀態(tài)，即有

iC=IC+ic而uCE=UCC–RCiC=

UCC–RC（IC+ic）=（UCC–RCIC）–RCic=UCE–RCic可見，uCE也是由直流分量UCE和交流分量-RCic疊加而成的，經(jīng)過C2的隔直通交作用，輸出電壓只有交流分量，即uo=uce=-RCic。上式表明，只要RC取值恰當(dāng)，就可使uo的幅值遠大于ui的幅值，從而實現(xiàn)電壓放大，這就是通常所說的放大電路的放大作用；另可看見，uo與RCic在數(shù)值上相等，而在相位上卻相反，由于ui,ib,ic,uRc相位相同，故uo和ui的相位相反，這在共射放大電路中稱之為“反相”。電路中各電流、電壓的波形如圖2.12所示。

2024-01-25圖2.12放大電路的動態(tài)工作情況

2024-01-25

為分析放大電路的動態(tài)工作情況，計算放大電路的放大倍數(shù)，按交流信號在電路中流通的路徑可畫出交流通路。對頻率較高的交流信號，放大電路中的耦合電容、旁路電容畫交流通路時都視為短路；直流電源由于內(nèi)阻很小，對交流信號也視為短路。圖2.13所示為圖2.12放大電路的交流通路。綜上所述，放大電路中各點的電位、各支路的電流，都是直流量和交流量的疊加。直流量所確定的靜態(tài)工作點，是放大電路的基礎(chǔ)；交流量是由輸入信號產(chǎn)生的，是放大電路工作的目的。交流量是馱載在直流量上進行放大的。因此靜態(tài)工作點設(shè)置是否合理，將直接影響到放大電路能否正常工作。2024-01-25圖2.13放大電路的交流通路

2024-01-25

2.2.3靜態(tài)工作點的選擇與波形失真波形失真是指輸出波形相對于輸入波形產(chǎn)生了畸變。對放大電路來說，輸出波形的失真應(yīng)盡可能小。靜態(tài)工作點的選擇對放大電路有很大的影響，選擇不當(dāng)，容易引起失真。1.飽和失真當(dāng)靜態(tài)工作點設(shè)置太高時，在交流信號的正半周，隨輸入信號增大，集電極電流iC因受最大值ICm的限制而不能相應(yīng)地增大，這時盡管iB

的波形完好，但iC正半周和uCE負半周的頂部被削去，這種由于動態(tài)工作點進入飽和區(qū)所引起的失真，稱為“飽和”失真，如圖2.14所示。調(diào)節(jié)RB使之增大，可消除飽和失真。2024-01-25

2.截止失真當(dāng)靜態(tài)工作點設(shè)置太低時，在交流信號的負半周，三極管因發(fā)射結(jié)反偏而進入截止?fàn)顟B(tài)，使iC負半周和uCE正半周的頂部被削去。這種由于動態(tài)工作點進入截止區(qū)所引起的失真，稱為“截止”失真，如圖2.15所示。調(diào)節(jié)RB使之減小，可消除截止失真。飽和失真和截止失真都是由于晶體管工作在特性曲線的非線性區(qū)域所引起的，因而稱為非線性失真。放大電路的最佳靜態(tài)工作點是指輸入信號變化時，輸出信號正、負半周都能達到最大值而不出現(xiàn)失真的工作點。任何狀態(tài)下，不失真的最大輸出稱為放大電路的動態(tài)范圍。顯然，最佳工作點下，電路的動態(tài)范圍最大。還需指出，在保證輸出信號不失真的前提下，降低電路的靜態(tài)工作點，有利于減少放大電路的損耗。2024-01-25

圖2.14放大電路的飽和失真圖2.15放大電路的截止失真

2024-01-25

*2.3放大電路的圖解分析法圖解分析法是利用三極管的輸入特性和輸出特性曲線，用作圖的方法，分析放大器的工作情況。其優(yōu)點是能直觀地反映放大電路的工作原理。2.3.1靜態(tài)工作情況分析靜態(tài)分析的目的是為了求放大電路的靜態(tài)工作點，現(xiàn)以圖2.10所示的共射極放大電路為例，設(shè)電路中UCC=20V，RB=500k

，RC=6.8k

。圖2.16（a）中畫出了靜態(tài)集電極回路，虛線左邊是非線性元件三極管，IC與UCE的關(guān)系是一條輸出特性曲線；虛線右邊是UCC和RC串聯(lián)的線性電路，IC與UCE的關(guān)系是直線方程：2024-01-25

在圖2.16（b）中iC和uCE確定的輸出特性曲線上畫出這條直線MN（橫截距為UCC，縱截距為UCC/RC），其斜率為，因其斜率由集電極負載電阻所確定，所以稱為直流負載線。顯然直流負載線與靜態(tài)IB對應(yīng)的輸出特性曲線的交點Q就是所要求的靜態(tài)工作點。從輸入回路估算：由圖可讀出IC=1.8mA，UCE=7.8V。2024-01-25圖2.16圖解法分析靜態(tài)工作點2024-01-25

2.3.2動態(tài)工作情況分析動態(tài)分析的目的，是為了了解放大電路各極電流、電壓的波形，并可求出輸出電壓幅值，從而確定放大電路的電壓放大倍數(shù)。當(dāng)接入輸入信號ui時，電路就處于動態(tài)工作情況，動態(tài)圖解分析過程如下。

1.在輸入特性曲線上由ui畫出iB波形設(shè)放大電路的輸入信號ui=0.02sin

t（V），三極管的輸入電壓uBE是在原來直流電壓UBE的基礎(chǔ)上疊加一個交流量ui，根據(jù)uBE的變化規(guī)律可從輸入特性上畫出對應(yīng)的iB波形圖，如圖2.17（b）所示，基極電流iB將在20～60

A之間變動。2024-01-25圖2.17動態(tài)工作情況2024-01-25

2.在輸出特性曲線上畫出交流負載線在圖2.10所示電路中，對交流信號來說，輸出耦合電容C2可視為短路，RC與RL是并聯(lián)的，所以等效的交流負載電阻，故交流負載線的斜率為因，故交流負載線比直流負載線要陡一些。當(dāng)輸入信號為零時，放大電路工作在Q點，即交流負載線也經(jīng)過Q點，所以，交流負載線是一條經(jīng)過Q點，斜率為的直線。畫交流負載線方法是：先畫一條斜率為的輔助線MH，與橫軸相交于M（uCE=UCC，iC=0）與縱軸相交于H（uCE=0，iC=）。然后平移輔助線使其通過Q點，即得交流負載線，如圖2.17（a）所示。2024-01-25

3.在輸出特性曲線上，由iB和交流負載線畫出iC和uCE波形在輸出特性曲線上，由iB和交流負載線畫出iC和uCE波形，如圖2.17（a）所示。由于C2的隔直作用，輸出電壓uo等于uCE的交流分量，輸出電壓uo與輸入信號電壓ui相位相反。根據(jù)uCE波形可讀出輸出電壓幅值ucem=3V，則電壓放大倍數(shù)等于輸出電壓幅值與輸入電壓幅值之比可見，在ui幅值一定的情況下，RL阻值愈小，交流負載線越陡，電壓放大倍數(shù)下降得也越多。2024-01-25

2.4放大電路的微變等效電路分析法

對于交流放大器，要對其定量分析并了解其性能指標(biāo)，必定要涉及到一些參數(shù)來描述這些指標(biāo)。由于三極管是非線性元件，只有將其線性化后，才能使用線性定理來分析、計算它。實際上當(dāng)輸入、輸出都是小信號時，信號只是在靜態(tài)工作點附近的小范圍內(nèi)變動，三極管的特性曲線可以近似地視做線性的，此時，可將三極管等效成一個線性電路模型。2024-01-25

2.4.1三極管微變等效電路模型三極管的輸入特性是非線性的，當(dāng)輸入信號較小時，可以把靜態(tài)工作點附近的一段曲線視做直線。這樣三極管B，E間就相當(dāng)于一個線性電阻rbe，即三極管的輸入電阻rbe=ube/ib。工程上常用下式來估算：（

）（2-9）注意：rbe不是三極管輸入端直流電阻（萬用表測量的歐姆值）。通常小功率三極管，當(dāng)IC=1～2mA時，rbe為1k

左右。

2024-01-25

三極管輸出特性曲線在工作點附近是一組與橫軸平行的直線，當(dāng)uce

在較大范圍內(nèi)變化時，ic幾乎不變，具有恒流特性。這樣三極管C，E間可等效為一個受控電流源，其輸出電流為ic=

ib，由于三極管的輸出電阻rce極大（輸出恒流特性），所以可看做理想電流源。2024-01-25

圖2.18

三極管的微變等效電路模型

為此，可畫出三極管的微變等效電路模型如圖2.18所示。2024-01-25

2.4.2微變等效電路分析法為了定量計算放大電路的某些交流性能指標(biāo)，應(yīng)先畫出放大電路的微變等效電路，再根據(jù)定義，求得電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻。將圖2.10基本共射放大電路重畫于圖2.19（a）中，其微變等效電路如圖2.19（b）所示。圖2.19共射放大電路及其微變等效電路

2024-01-25

1.電壓放大倍數(shù)AuAu反映了放大電路對電壓的放大能力，定義為放大電路的輸出電壓Uo與輸入電壓Ui之比，即

（2-10）由圖2.19（b）可知，，，放大電路的交流負載，按圖中所標(biāo)注的電流和電壓正方向有，所以（2-11）Au為負值，表示輸出電壓與輸入電壓反相。2024-01-25

如果放大電路不帶負載，則電壓放大倍數(shù)為（2-12）由于＜，顯然放大電路接入負載后電壓放大倍數(shù)下降。此外，通常用Ai表示電流放大倍數(shù)：（2-13）用Ap表示功率放大倍數(shù)：（2-14）它們?nèi)咧g的關(guān)系是：·（2-15）2024-01-25

例2.3

某交流放大器的輸入電壓是100mV，輸入電流為0.5mA；輸出電壓為1V，輸出電流為50mA，求該放大器的電壓放大倍數(shù)、電流放大倍數(shù)和功率放大倍數(shù)。

解：（1）求電壓放大倍數(shù)。（2）求電流放大倍數(shù)。

（3）求功率放大倍數(shù)?！?024-01-25

放大倍數(shù)用對數(shù)表示叫作增益G，功率放大倍數(shù)取常用對數(shù)來表示，稱為功率增益GP，單位為貝爾（Bel），實際應(yīng)用時嫌“貝爾”單位太大，人們又取它的十分之一，即分貝（dB）。在電信工程中，對放大器的三種增益作如下規(guī)定：功率增益：（2-16）電壓增益：（2-17）電流增益：（2-18）

2024-01-25例2.4

求例2.3中放大器的電壓增益、電流增益和功率增益。解：（1）求電壓增益。

（2）求電流增益。

（3）求功率增益。2024-01-25

運用放大器增益的概念，可以簡化電路的運算數(shù)字，例如，功率放大倍數(shù)AP=1000000倍，用功率增益表示時GP=10lgAp=10lg1000000=60dB。在計算電路的增益時，若增益出現(xiàn)負值則該電路不是放大器而是衰減器。為了方便，通常編有分貝換算表供查用。表2.2為電壓放大倍數(shù)和分貝數(shù)的對應(yīng)值。例如，一個放大器的放大倍數(shù)Au=100，則由表2.2可查出它的電壓增益為40分貝。表2.2電壓放大倍數(shù)和增益分貝數(shù)的換算表Au（倍）0.0010.010.10.20.70712310100100010000Gu（dB）

60

40

20

14

306.09.520