第一章半導(dǎo)體二極管模擬電子技術(shù)1-1半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識(shí)在自然界中存在著導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體。很容易傳導(dǎo)電流的物質(zhì)稱為導(dǎo)體。金屬一般是導(dǎo)體，如銅、鋁、銀等。幾乎不傳導(dǎo)電流的物質(zhì)稱為絕緣體。例如：橡皮、陶瓷、塑料、石英、云母等。而導(dǎo)電性能界于導(dǎo)體和半導(dǎo)體之間的物質(zhì)稱為半導(dǎo)體。屬于半導(dǎo)體的物質(zhì)很多，用來(lái)制造半導(dǎo)體器件的材料主要是硅（Si）、鍺（Ge）和砷化鎵（GaAs）等，硅的使用較為廣泛。1-1半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識(shí)·1-1-1本征半導(dǎo)體所謂本征半導(dǎo)體是指純凈的半導(dǎo)體。硅、鍺都是四價(jià)元素，其原子核最外層有四個(gè)價(jià)電子。它們的晶體為共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)，如圖所示?？昭ㄅc自由電子。1-1半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識(shí)·1-1-2

雜質(zhì)半導(dǎo)體為了提高半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力，可在本征半導(dǎo)體中摻入微量雜質(zhì)元素，摻雜后的半導(dǎo)體稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體。按摻入雜質(zhì)的不同有N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體之分。多數(shù)載流子（多子）和少數(shù)載流子（少子）P型半導(dǎo)體晶體結(jié)構(gòu)N型半導(dǎo)體晶體結(jié)構(gòu)1-1半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識(shí)·1-1-2

雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能主要取決于多子濃度，多子濃度主要取決于摻雜濃度，其值較大并且穩(wěn)定，因此導(dǎo)電性能得到顯著改善。少子濃度主要與本征激發(fā)有關(guān)，因此對(duì)溫度敏感，其大小隨溫度的升高而增大。N型半導(dǎo)體P型半導(dǎo)體1-1半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識(shí)·1-1-3

PN結(jié)及其特性·

1．PN結(jié)的形成為了采用特定的制造工藝，在同一塊半導(dǎo)體基片的兩邊分別形成N型和P型半導(dǎo)體。由于P型和N型半導(dǎo)體交界面兩側(cè)的兩種載流子濃度有很大的差異，因此會(huì)產(chǎn)生載流子從高濃度區(qū)向低濃度區(qū)的運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)稱為擴(kuò)散，如圖所示。1-1半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識(shí)·

1-1-3

PN結(jié)及其特性·

2．PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕?）PN結(jié)外加正向電壓通常我們將外加在PN結(jié)上的電壓稱為偏置電壓。如果PN結(jié)的P區(qū)電位高于N區(qū)電位，稱為正向偏置，簡(jiǎn)稱正偏。當(dāng)PN結(jié)正偏時(shí)，外加電場(chǎng)與內(nèi)電場(chǎng)方向相反，使空間電荷區(qū)變窄，所以多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，形成較大的擴(kuò)散電流，其方向由P區(qū)流向N區(qū)，稱為正向電流IF。在一定范圍內(nèi)，外加正向電壓UF越大，正向電流IF越大，PN結(jié)呈低阻導(dǎo)通狀態(tài)。在PN結(jié)作開(kāi)關(guān)使用時(shí)，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)的閉合。1-1半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識(shí)·1-1-3

PN結(jié)及其特性·

2．PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕?）PN結(jié)外加反向電壓如果PN結(jié)的P區(qū)電位低于N區(qū)電位，稱為反向偏置，簡(jiǎn)稱反偏。當(dāng)PN結(jié)反偏時(shí)，外加電場(chǎng)與內(nèi)電場(chǎng)方向相同，使空間電荷區(qū)變寬，所以多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)受到抑制，這時(shí)流過(guò)PN結(jié)的電流，主要是少子形成的漂移電流，其方向由N區(qū)流向P區(qū)，稱為反向電流IR。當(dāng)溫度一定時(shí)，少數(shù)載流子的濃度不變，因此IR的大小幾乎不隨外加電壓而變化。所以，又稱為反向飽和電流。在常溫下，反向飽和電流很小，一般可以忽略。此時(shí)PN結(jié)呈高阻截止?fàn)顟B(tài)，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)，如圖1-6（b）所示。1-1半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識(shí)·

1-1-3

PN結(jié)及其特性·

3．PN結(jié)的結(jié)電容如PN結(jié)還具有一定的電容效應(yīng)。PN結(jié)的結(jié)電容包括勢(shì)壘電容CB和擴(kuò)散電容CD兩部分。勢(shì)壘電容是由空間電荷區(qū)引起的。當(dāng)外加電壓變化時(shí)，空間電荷區(qū)的寬度隨之變化，空間電荷區(qū)中的電荷也相應(yīng)改變。這樣電荷量隨外加電壓變化而變化時(shí)，就形成了電容效應(yīng)，稱為勢(shì)壘電容，用CB表示。擴(kuò)散電容CD是由多數(shù)載流子擴(kuò)散引起的。當(dāng)PN結(jié)正偏

時(shí)，多子擴(kuò)散過(guò)PN結(jié)，且在結(jié)的邊緣處形成一定的電荷積累。當(dāng)正向電壓增大時(shí)，電荷積累增加；反之，電荷積累減少。

這種效應(yīng)，可用擴(kuò)散電容CD來(lái)描述。當(dāng)PN結(jié)正偏時(shí)，擴(kuò)散電容效應(yīng)遠(yuǎn)大于勢(shì)壘電容效應(yīng)；當(dāng)反偏時(shí)，勢(shì)壘電容效應(yīng)遠(yuǎn)大于擴(kuò)散電容效應(yīng)。1-2半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)及特性·1-2-1

半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)和類(lèi)型1-2半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)及特性·1-2-2

二極管的伏安特性·

1．PN結(jié)的伏安特性方程根據(jù)理論分析，PN結(jié)兩端的電壓uD與流過(guò)PN結(jié)的電流iD之間的關(guān)系可表示為：式中IS為PN結(jié)的反向飽和電流；成為溫度電壓當(dāng)量，其中k為玻耳茲曼常量（1.380×10-23J/K），T為熱力學(xué)溫度，q為電子的電量（1.602×10-19C），在常溫（T=300K）時(shí)，UT≈26mV。1-2半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)及特性·1-2-2

二極管的伏安特性·

2．二極管的伏安特性（1）正向特性當(dāng)外加正向電壓小于Uth時(shí)，外電場(chǎng)不足以克服PN結(jié)的內(nèi)電場(chǎng)對(duì)多子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)造成的阻力，正向電流幾乎為零，二極管呈現(xiàn)為一個(gè)大電阻，好像有一個(gè)門(mén)坎，因此將電壓Uth稱為門(mén)坎電壓（又稱死區(qū)電壓），在室溫下硅管Uth≈0.5V，鍺管Uth≈0.1V。1-2半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)及特性·1-2-2

二極管的伏安特性·

2．二極管的伏安特性（2）反向特性當(dāng)外加反向電壓時(shí)，在小于反向擊穿電壓的范圍內(nèi)，由少數(shù)載流子產(chǎn)生反向飽和電流，反向電流很小，

且與反向電壓無(wú)關(guān)，約等于IS。在室溫下，小功率硅管的反向飽和電流IS小于0.1μA，鍺管為幾十微安。1-2半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)及特性·1-2-2

二極管的伏安特性·

2．二極管的伏安特性（3）反向擊穿特性當(dāng)外加反向電壓增大至某一數(shù)值U(BR)時(shí)，反向電流急劇增大，這種現(xiàn)象稱為二極管的反向擊穿，UBR稱為反向擊穿電壓。二極管的反向擊穿電壓一般在幾十

V至幾kV之間。1-2半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)及特性·1-2-2

二極管的伏安特性·

3．溫度對(duì)二極管特性的影響（3）反向擊穿特性溫度對(duì)二極管的特性有顯著影響。當(dāng)溫度升高時(shí)，正向特性曲線向左移，反向特性曲線向下移。變化規(guī)律是：在室溫附近，溫度每升高1℃，正向壓降約減小

2～2.5mV，溫度每升高10℃，反向電流約增大一倍。溫度對(duì)二極管的特性的影響如圖所示。1-3二極管電路的分析方法理想二極管及二極管特性的折線近似·1-3-1·

1．理想二極管實(shí)際使用中，希望二極管具有正向偏置時(shí)導(dǎo)通，電壓降為零；反向偏置時(shí)截止，電流為零；反向擊穿電壓為無(wú)窮大的理想特性，其伏安特性可用圖（a）所示兩條直線表示。具有這樣特性的二極管稱為理想二極管，常用圖（b）所示電路符號(hào)表示。（a）伏安特性曲線（b）符號(hào)（c）等效電路1-3二極管電路的分析方法·1-3-1

理想二極管及二極管特性的折線近似·

2．二極管特性的折線近似二極管正向特性曲線用兩段直線來(lái)逼近，稱為特性曲線折線近似，如圖（a）所示。兩條直線在UD(on)處轉(zhuǎn)折，UD(on)為導(dǎo)通電壓。二極管兩端電壓小于UD(on)時(shí)電流為零，大于UD(on)后，直線的斜率為1/rD，rD=ΔU/ΔI，稱為二極管的導(dǎo)通電阻，它表示在大信號(hào)作用下，二極管呈現(xiàn)的電阻。由于二極管正向特性曲線陡直，所以導(dǎo)通電阻很小，約為幾十歐?？傻玫綀D（b）所示的等效電路。1-3二極管電路的分析方法·1-3-1

理想二極管及二極管特性的折線近似·

2．二極管特性的折線近似由于二極管的導(dǎo)通電阻r

很小，通常可以將其略去，則二極管D的特性曲線和等效電路可進(jìn)一步簡(jiǎn)化為圖所示的恒壓特性。通常，導(dǎo)通電壓UD(on)對(duì)于硅管取0.7V，鍺管取0.2V。（a）特性曲線的折線近似（b）等效電路模型1-3二極管電路的分析方法二極管電路的圖解法和解析法·1-3-2·

1．二極管電路的圖解法二極管電路如圖（a）所示。VDD為直流電源電壓。（a）二極管電路（b）直流圖解1-3·1-3-2二極管電路的分析方法二極管電路的圖解法和解析法·

1．二極管電路的圖解法由圖（a）可列出方程：uD=VDD-iDR

（1-2）iD=f(uD)

（1-3）式中，uD與iD分別表示二極管兩端直流壓降和流過(guò)二極管的電流。

二極管處于直流工作狀態(tài)，此時(shí)二極管呈現(xiàn)的電阻稱為直流電阻RD。RD值等于Q點(diǎn)與原點(diǎn)間所連直線斜率的倒數(shù)，工作電流IQ不同，相應(yīng)的RD值也就不同，IQ越大，RD越小。1-3二極管電路的分析方法·1-3-2

二極管電路的圖解法和解析法·

2．二極管電路的解析法【例1】試判斷如圖所示電路中的二極管是導(dǎo)通還是截止?并求出AO兩端的電壓UAO（設(shè)二極管為理想器件）。解：首先判斷電路中兩個(gè)二極管的工作狀態(tài)。因?yàn)槎O管導(dǎo)通后，其正向壓降基本恒定（理想器件正向壓降為零），又由于V1、V2所在的兩條支路相互并聯(lián)，故可以看出，在V1、V2兩者中，只能

有一個(gè)導(dǎo)通，且只能是V2導(dǎo)通。又因?yàn)殡娐窛M足V2導(dǎo)通的條件，所以電路的狀態(tài)為V1截止、V2導(dǎo)通。UAO=E2=15V1-2半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)及特性·1-3-3

二極管應(yīng)用電路二極管在使用時(shí)，應(yīng)考慮不超過(guò)IF、URM等極限參數(shù)，以保證二極管不致于損壞。一般地，硅管適用于正向電流大、反向電壓高、反向電流小的應(yīng)用場(chǎng)合；鍺管適用于正向壓降小、工作頻率高的場(chǎng)合。下面介紹幾種常見(jiàn)的二極管應(yīng)用電路。1．整流電路2．限幅電路3．續(xù)流電路4．鉗位電路1-4特殊二極管·1-4-1

穩(wěn)壓二極管·

1．穩(wěn)壓管及其伏安特性穩(wěn)壓管是一種用特殊工藝制造的面接觸型硅二極管，它在電路中能起穩(wěn)定電壓的作用。穩(wěn)壓管的電路符號(hào)與伏安特性曲線如圖所示。由圖可知，穩(wěn)壓管的正向特性曲線與普通硅二極管相似，但是它的反向擊穿特性較陡。1-4特殊二極管·1-4-1

穩(wěn)壓二極管2．穩(wěn)壓管的主要參數(shù)（1）穩(wěn)定電壓UZ（2）穩(wěn)定電流IZ（3）動(dòng)態(tài)電阻Rz（4）最大工作電流IZM和最大耗散功率PZM（5）穩(wěn)定電壓溫度系數(shù)αZ1-4特殊二極管·1-4-1

穩(wěn)壓二極管·

3．簡(jiǎn)單的穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路圖是一個(gè)簡(jiǎn)單的穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路。它的工作原理為，當(dāng)輸入電壓增大時(shí)，流過(guò)限流電阻R的電流I增大，穩(wěn)壓管VZ中的電流IZ也相應(yīng)增大，維持負(fù)載電流IO不變，從而保證了輸出電壓的恒定。當(dāng)負(fù)載電阻RL數(shù)值變小時(shí)，穩(wěn)壓管中的電流IZ也相應(yīng)減少，同時(shí)IO增大，維持了輸出電壓UO的恒定。1-4特殊二極管·1-4-2 發(fā)光二極管（LED）發(fā)光二極管簡(jiǎn)稱LED，是一種通以正向電流就會(huì)發(fā)光的二極管，它用某些自由電子和空穴復(fù)合時(shí)就會(huì)產(chǎn)生光輻射的半導(dǎo)體制成，采用不同材料，可發(fā)出紅、黃、綠、藍(lán)色光，其電路符號(hào)如圖所示。（a）外形（b）電路圖1-4特殊二極管·1-4-3

光電二極管光電二極管又叫光敏二極管，它是一種將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的器件。光電二極管的基本結(jié)構(gòu)也是一個(gè)PN結(jié)，但管殼上有一個(gè)窗口，使光線可

以照射到PN結(jié)上。光電二極管工作在反偏狀態(tài)下。當(dāng)無(wú)光照時(shí)，與普通二極管一樣，反向電流很小，稱為暗電流。當(dāng)有光照時(shí)，其反向電流隨光照強(qiáng)度的增加而增加，稱為光電流。圖（a）是光電二極管的圖形符號(hào)，圖（b）是它的特性曲線。（a）圖形符號(hào)（b）特性曲線1-4特殊二極管·1-4-4

變?nèi)荻O管變?nèi)荻O管是利用PN結(jié)結(jié)電容效應(yīng)的特殊二極管。變?nèi)荻O管工作在反偏狀態(tài)下，此時(shí)，PN結(jié)結(jié)電容的數(shù)值隨外加電壓的大小而變化。因此，變?nèi)荻O管可做可變電容使用。圖（a）是變?nèi)荻O管的圖形符號(hào)，圖（b）是它的C-U關(guān)系曲線。（a）圖形符號(hào)（b）C-U曲線結(jié)束！第2章半導(dǎo)體三極管2.1雙極型半導(dǎo)體三極管2.1.1

三極管的結(jié)構(gòu)及工作原理1．三極管的結(jié)構(gòu)與符號(hào)三極管的種類(lèi)很多，根據(jù)半導(dǎo)體材料，分為硅管和鍺管兩大類(lèi)；按功率大小，分為大、中、小功率管；從工作頻率上，可分為高頻管和低頻管等。但是，它們都是由兩個(gè)反向串聯(lián)的、互有影響的PN結(jié)構(gòu)成。所以，三極管按其結(jié)構(gòu)類(lèi)型可分為NPN型和PNP型兩種。2.1雙極型半導(dǎo)體三極管圖2-1三極管的結(jié)構(gòu)和符號(hào)由于三個(gè)區(qū)域的作用不同，為使三極管具有放大作用，在三極管制作時(shí)，每個(gè)區(qū)域的摻雜濃度和面積都不同。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為：發(fā)射區(qū)摻雜濃度高；基區(qū)很薄且摻雜濃度低；集電結(jié)的面積要比發(fā)射結(jié)面積大。這是三極管具有放大作用的內(nèi)部條件。2.1雙極型半導(dǎo)體三極管2.1雙極型半導(dǎo)體三極管圖2-2常用三極管的外形注意：NPN型和PNP型三極管符號(hào)的區(qū)別是放射極箭頭的方向不同，這個(gè)箭頭表示發(fā)射結(jié)加正向電壓時(shí)，發(fā)射極電流的方向。由于實(shí)際應(yīng)用中采用NPN型三極管較多，因此本節(jié)主要討論NPN型三極管，所有討論的結(jié)果同樣適用于PNP型三極管。2．電流放大原理三極管放大的條件三極管能夠?qū)崿F(xiàn)放大作用，除了具備上述的內(nèi)部條件外，還必須具有合適的外部條件，即發(fā)射結(jié)正偏和集電結(jié)反偏。對(duì)于NPN型管來(lái)說(shuō)，要求UBE＞0（實(shí)際上UBE應(yīng)大于死區(qū)電壓）和UBC＜0。三極管內(nèi)部載流子的傳輸過(guò)程在圖2-3所示的電路中，電源VBB通過(guò)RB給發(fā)射

結(jié)提供正向偏置電壓，VCC通過(guò)RC給集電結(jié)提供反向偏置電壓（一般VCC為幾伏到幾十伏）。圖2-3中發(fā)射極e為三極管輸入回路和輸出回路的公共端，這種連接方式的電路稱為共發(fā)射極電路。2.1雙極型半導(dǎo)體三極管2.1雙極型半導(dǎo)體三極管圖2-3NPN型三極管中載流子的運(yùn)動(dòng)和各極電流2.1雙極型半導(dǎo)體三極管由圖2.3不難得出：通過(guò)以上分析可知，三極管中有空穴和電子兩種載流子參與導(dǎo)電，故稱三極管為雙極型器件。（3）三極管內(nèi)電流的分配關(guān)系從上面的分析可知，電子在基區(qū)的復(fù)合使從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)的電子不能全部到達(dá)集電極，當(dāng)管子制成后，復(fù)合所占的比例就確定了，即：所以當(dāng)ICBO可以忽略時(shí)，上式可簡(jiǎn)化為說(shuō)明，三極管的集電極電流是基極電流的倍?；蛘哒f(shuō)，用較小的基極電流去控制三極管，可以使集電極有較大的電流輸出，這就是三極管的電流放大作用?？梢?jiàn)，三極管是一個(gè)電流控制器件。稱為三極管共射接法的直流電流放大系數(shù)。2.1雙極型半導(dǎo)體三極管2.1雙極型半導(dǎo)體三極管（4）三極管的放大作用圖2-4所示的共發(fā)射極放大電路中，若在基極輸入端接入一個(gè)小的輸入信號(hào)電壓Δui，這時(shí)ui=VBB+Δui，由于發(fā)射結(jié)兩端電壓的變化引起了發(fā)射極電流的變化，集電極電流和基極電流也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，ΔiC和ΔiB的比值稱為共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)，用β表示，即：β=ΔiC/ΔiBβ是表征三極管電流放大能力的參數(shù)，一般為幾十到幾百，所以ΔiC＞＞ΔiB。這種以較小的輸入電流變化控制較大的輸出電流變化的作用，就是三極管的電流放大作用。圖2-4共發(fā)射極放大電路2.1.2三極管的特性曲線1．輸入特性曲線三極管的輸入特性的函數(shù)式為：2.1雙極型半導(dǎo)體三極管圖2-5NPN型三極管共發(fā)射極電路和輸入特性曲線當(dāng)uCE=1V時(shí)的輸入特性曲線為二極管正向特性曲線；當(dāng)uCE=1V時(shí)的輸入特性曲線比uCE=0V的曲線向右移動(dòng)了一段距離，即uCE增大曲線向右移；當(dāng)uCE＞1V后，曲線右移距離很小，可以近似認(rèn)為與uCE=1V時(shí)的曲線重合由圖可見(jiàn)，只有uBE大于0.5V（該電壓稱為死區(qū)電壓）后，iB才隨uBE的增大迅速增大，正常工作時(shí)

管壓降uBE約為0.6～0.8V，通常取0.7V，稱之為

導(dǎo)通電壓uBE(on)。對(duì)于鍺管，死區(qū)電壓約為0.1V，正常工作時(shí)管壓降uBE的值約為0.2～0.3V，導(dǎo)通

電壓uBE(on)≈0.2V。2.1雙極型半導(dǎo)體三極管2．輸出特性曲線三極管輸出特性的函數(shù)式為：2.1雙極型半導(dǎo)體三極管圖2-6輸出特性曲線根據(jù)三極管工作狀態(tài)的不同，可將輸出特性曲線分為放大區(qū)、截止區(qū)、飽和區(qū)三個(gè)區(qū)域。1)放大區(qū)三極管工作在放大區(qū)的工作條件是發(fā)射結(jié)為正向偏置且uBE＞0.5V，集電結(jié)為反向偏置且uCE≥1V。放大區(qū)的特點(diǎn)有：當(dāng)iB=常數(shù)時(shí)，三極管端電壓uCE增大時(shí)，iC幾乎不變，即具有恒流特性；當(dāng)iB變化時(shí)，iC與iB成正比例變化，即iC≈βiB，即具有電流放大作用?！?/p>

2）截止區(qū)三極管的發(fā)射結(jié)反向偏置（也可為零偏）、集電結(jié)反向偏置。截止區(qū)的特點(diǎn)是iB≈0，iC≈0，三極管失去放大作用而處于截止?fàn)顟B(tài)。2.1雙極型半導(dǎo)體三極管·

3）飽和區(qū)三極管的發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均為正偏。飽和區(qū)的特點(diǎn)是：（1）iC隨uCE的增加迅速上升而與iB不成比例，即iC≠βiB。常把uCE≈uBE定為放大狀態(tài)與飽和狀態(tài)的分界點(diǎn)，叫做臨界飽和，此時(shí)認(rèn)為ICS=βIBS。（2）uCE很小，把三極管工作在飽和區(qū)時(shí)c、e極之間的壓降稱為飽和壓降，記作UCES，一般小功率三極管的UCES≤0.3V。·

綜上所述，三極管工作在放大區(qū)時(shí)，具有電流放大作用，常用來(lái)構(gòu)成各種放大電路；三極管工作在截止區(qū)和飽和區(qū)時(shí)，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)和接通，常用于開(kāi)關(guān)控制和數(shù)字電路。2.1雙極型半導(dǎo)體三極管3．溫度對(duì)特性曲線的影響2.1雙極型半導(dǎo)體三極管圖2-7溫度對(duì)三極管特性曲線的影響輸入特性曲線隨溫度升高而左移，如圖2-7（a）所示，溫度每升高10℃，ICBO約增大一倍；輸出特性曲線隨溫度升高而上移，如圖2-7（b）所示，溫度每升高1℃，值約增大0.5%～1%，導(dǎo)致輸出特性曲線間的間距隨溫

度升高而增大。2.1.3

三極管主要參數(shù)1．共發(fā)射極電流放大系數(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)工作電流不十分大的情況下，可認(rèn)為且為常數(shù)，故可混用而不加區(qū)分。極間反向電流集電極-基極反向飽和電流ICBO集電極-發(fā)射極反向飽和電流ICEO極限參數(shù)集電極最大允許電流ICM集電極最大允許功率損耗PCM反向擊穿電壓U(BR)CEO、U(BR)CBO、U(br)ebo2.1雙極型半導(dǎo)體三極管圖2-9三極管的安全工作區(qū)2.2.1

結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管1．結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)與符號(hào)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同可分成N溝道和P溝道兩種類(lèi)型。N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)和符號(hào)如圖2-10（a）和圖2-10（b）所示。它是用一塊N型半導(dǎo)體作襯底，在其兩側(cè)做成兩個(gè)雜質(zhì)濃度很高的P型區(qū)，形成兩個(gè)

PN結(jié)。從兩邊的P型區(qū)引出兩個(gè)電極并在一起，成為柵極g；在N型襯底的兩端各引出一個(gè)電極，分別叫做漏極

d和源極s。兩個(gè)PN結(jié)中間的N型區(qū)域，叫做導(dǎo)電溝道，它是漏極和源極之間的電流通道。2.2單極性半導(dǎo)體三極管如果用P型半導(dǎo)體做襯底，則可構(gòu)成P溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管，其符號(hào)如圖2-10（c）所示。N溝道和P溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管符號(hào)上的區(qū)別，在于柵極的箭頭指向不同，但都是由P區(qū)指向N區(qū)。2.2單極性半導(dǎo)體三極管圖2-10場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)及符號(hào)2．結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的基本工作原理N溝道和P溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理完全相同，下面我們以N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管為例進(jìn)行分析。2.2單極性半導(dǎo)體三極管圖2-11

uGS≈0時(shí)，柵源電壓uGS的大小對(duì)導(dǎo)電溝道的影響2.2單極性半導(dǎo)體三極管

1）當(dāng)uGS=0時(shí)，PN結(jié)的耗盡層如圖2-11（a）中陰影部分所示。耗盡層只占N型半導(dǎo)體體積的很小一部分，此時(shí)，導(dǎo)電溝道很寬，溝道電阻比較小，漏極電流iD最大。

2）當(dāng)在柵極和源極之間加上一個(gè)可變直流負(fù)電壓uGS時(shí)，兩個(gè)PN結(jié)都是反向偏置，耗盡層加寬，導(dǎo)電溝道變窄，溝道電阻變大，漏極電流iD變小。

3）當(dāng)柵源電壓uGS負(fù)到一定值時(shí)，兩個(gè)PN結(jié)的耗盡層近于碰上，導(dǎo)電溝道被夾斷，溝道電阻趨于無(wú)窮大，漏極電流iD為零。此時(shí)的柵源電壓叫做柵源夾斷電壓，用UGS(off)表示。

從以上的分析可知，改變柵源電壓uGS的大小，就能改變導(dǎo)電溝道的寬窄，也就能改變溝道電阻的大小。在漏極和源極之間接入一個(gè)合適的正電壓uDS，則漏極電流iD的大小將隨柵源電壓uGS的變化而變化，實(shí)現(xiàn)了控制作用。2.2單極性半導(dǎo)體三極管3．特性曲線1）轉(zhuǎn)移特性曲線函數(shù)式為轉(zhuǎn)移特性曲線反映了uGS對(duì)iD的控制能力。uGS=0時(shí)的iD，叫

做柵源短路時(shí)漏極電流，用IDSS表示；使漏極電流iD≈0時(shí)的柵源電壓就是夾斷電壓UGS(off)。從圖可以看出，改變uDS的大小可得到一組轉(zhuǎn)移特性曲線，但當(dāng)uDS大于一定數(shù)值后，不同uDS數(shù)值下的轉(zhuǎn)移特性曲線非常靠近，此時(shí)可認(rèn)為重為一條曲線，使分析得到簡(jiǎn)化。圖2-12

N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的轉(zhuǎn)移特2.2單極性半導(dǎo)體三極管2）輸出特性曲線函數(shù)式為（1）可變電阻區(qū)特性曲線上升的部分叫做可變電阻區(qū)。在這個(gè)區(qū)域內(nèi)，uDS比較小，

iD隨uDS的增加而近于直線上升，管

子的狀態(tài)相當(dāng)于一個(gè)電阻，并且這個(gè)電阻的大小又隨柵源電壓uGS的變化而變化（不同uDS的輸出特性曲線的斜率不同），所以把這個(gè)區(qū)域叫做可變電阻區(qū)。圖2-13

N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的輸出2.2單極性半導(dǎo)體三極管恒流區(qū)曲線近于水平的部分叫做恒流區(qū)，又叫做飽和區(qū)。在此區(qū)內(nèi)，uDS增加，iD基本不變（對(duì)應(yīng)于同一個(gè)uGS），管子的狀態(tài)相當(dāng)于一個(gè)“恒流源”，所以把這部分叫做恒流區(qū)。在恒流區(qū)內(nèi)，iD隨uGS的大小而改變，曲線的間隔反映出uGS對(duì)iD的控制能力。從這個(gè)意義上說(shuō)，恒流區(qū)又可稱為線性放大區(qū)。場(chǎng)效應(yīng)管為放大作用時(shí)，一般就工作在這個(gè)區(qū)域。擊穿區(qū)特性曲線快速上翹的部分叫做擊穿區(qū)。在此區(qū)內(nèi)，uDS比較大，iD急劇增加，導(dǎo)致?lián)舸┈F(xiàn)象的發(fā)生。場(chǎng)效應(yīng)管工作時(shí)，不允許進(jìn)入這個(gè)區(qū)域?！?/p>

結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管正常使用時(shí)，柵極和源極之間加的是反偏電壓uGS＜0，其輸入電阻雖然沒(méi)有絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管那么高，但與

三極管相比，還是高很多。詳細(xì)參數(shù)請(qǐng)查閱相關(guān)半導(dǎo)體手冊(cè)。2.2單極性半導(dǎo)體三極管2.2.2

絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)是金屬-氧化物-半導(dǎo)體，簡(jiǎn)稱為MOS管。MOS管又分N溝道和P溝道兩種，每一種又分為增強(qiáng)型和耗盡型兩種類(lèi)型。本節(jié)將以N溝道增強(qiáng)型為例，說(shuō)明絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)和工作原理。1．基本結(jié)構(gòu)和符號(hào)圖2-14增強(qiáng)型絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)和符號(hào)2.2單極性半導(dǎo)體三極管N溝道增強(qiáng)型MOS管的結(jié)構(gòu)如圖2-14（a）所示。它有3個(gè)電極，分別叫做源極、漏極和柵極。在P型硅薄片（作襯底）上制成兩個(gè)摻雜濃度高的N區(qū)（用N+表示），用鋁電極引出作為源極s和漏極d，兩極之間的區(qū)域叫做溝道，漏極電流經(jīng)此溝道流到源極。然后在半導(dǎo)體表面覆蓋一層很薄的二氧化硅絕緣層，再在二氧化硅表面上引出一個(gè)電極叫做柵極g。柵極同源極、漏極均無(wú)電接觸，故稱作“絕緣柵極”。通常在襯底上也引出一個(gè)電極，將之與源極相連。用P型半導(dǎo)體做襯底可以制成N溝道增強(qiáng)型絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管。如果用N型半導(dǎo)體做襯底可以制成P溝道增強(qiáng)型絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管。N溝道和P溝道增強(qiáng)型絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管的符號(hào)分別如圖2-

14（b）和圖2-14（c）所示，它們的區(qū)別是襯底的箭頭方向不同。箭頭的方向總是從半導(dǎo)體的P區(qū)指向N區(qū)的。2.2單極性半導(dǎo)體三極管2．N溝道增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管的基本工作原理場(chǎng)效應(yīng)管是利用加在柵極和源極之間的電壓來(lái)改變半導(dǎo)體內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)

度，從而控制漏極電流的有無(wú)和大小，這正是場(chǎng)效應(yīng)管名稱的由來(lái)。所謂增

強(qiáng)型是指uGS=0時(shí)沒(méi)有漏極電源，當(dāng)uGS逐漸增大并超過(guò)一定數(shù)值時(shí)才有漏極電流。當(dāng)柵極和源極之間所加的電壓uGS=0時(shí)，接在漏極上的電流表顯示電流為零。然后逐漸增加?xùn)旁粗g的正電壓，當(dāng)uGS超過(guò)某一值（比如2V）時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)漏極電流開(kāi)始增加，此時(shí)的柵源電壓叫做場(chǎng)效應(yīng)管的開(kāi)啟電壓UGS（th）。這一點(diǎn)類(lèi)似于三極管的死區(qū)電壓，但不同的是此時(shí)在柵極里并沒(méi)有柵極電流，因?yàn)闁艠O和源極、漏極之間都是絕緣的。2.2單極性半導(dǎo)體三極管特性曲線圖2-16（a）為轉(zhuǎn)移特性曲線，它描述的是當(dāng)加在漏極和源極之間的電壓uDS保持不變時(shí)，輸入電壓uGS對(duì)輸出電流iD的控制關(guān)系。當(dāng)uGS＜UGS(th)時(shí)，iD＝0；當(dāng)uGS≥UGS(th)時(shí)，導(dǎo)電溝道形成，并且iD隨uGS的增大而增大。圖2-16（b）是輸出特性曲線，它描述的是當(dāng)加在柵極和源極之間的電壓uGS＞UGS(th)并保持不變時(shí)，漏極和源極之間的電壓uDS對(duì)輸出電流iD的影響。圖2-16

N溝道增強(qiáng)型MOS管特性2.2單極性半導(dǎo)體三極管輸出特性曲線可以分3個(gè)區(qū)域：1）可變電阻區(qū)在這個(gè)區(qū)域，當(dāng)uGS一定時(shí)，iD與uDS基本是線性關(guān)系。不同的是uGS所地應(yīng)的曲線斜率不同，反應(yīng)出電阻的值是變化的。所以稱這個(gè)區(qū)域?yàn)榭勺冸娮鑵^(qū)。（①區(qū)域）2）飽和區(qū)在此區(qū)內(nèi)，uDS增加，iD基本不變（對(duì)應(yīng)于同一個(gè)uGS值），管子的工作狀態(tài)相當(dāng)于一個(gè)恒流源，所以此區(qū)又叫做恒流區(qū)。在恒流區(qū)內(nèi)，iD的大小隨uGS的大小而變化，曲線的間隔反映出uGS對(duì)iD的控制能力。從這個(gè)意義上說(shuō)，飽和區(qū)又可稱為放大區(qū)，而且基本上是線性關(guān)系。場(chǎng)效應(yīng)管用于放大時(shí)，就工作在這個(gè)區(qū)域。（②區(qū)域）擊穿區(qū)uDS增大到一定值后，漏極和源極之間會(huì)發(fā)生擊穿，漏極電流iD急劇增大。如不加以限制，會(huì)造成MOS管損壞。（③區(qū)域）截止區(qū)當(dāng)uGS=UGS(th)時(shí)，iD近似為0，管子截止。2.2單極性半導(dǎo)體三極管4．耗盡型絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管的基本工作原理增強(qiáng)型絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管只有當(dāng)uGS＞UGS(th)時(shí)才能形成導(dǎo)電溝道，

如果在制造時(shí)就使它具有一個(gè)原始導(dǎo)電溝道，這種場(chǎng)效應(yīng)管就叫做耗盡型絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管。與增強(qiáng)型相比，它的結(jié)構(gòu)變化了，其控制特性也有所變化。在uDS為常數(shù)的條件下，uGS=0時(shí)，漏極和源極之間已經(jīng)導(dǎo)通，流過(guò)的是原始導(dǎo)電溝道的飽和漏極電流IDSS。當(dāng)uGS＜0時(shí)，即在柵極和源極之間加上反向電壓時(shí)，導(dǎo)電溝道變窄，iD將變小；當(dāng)uGS達(dá)到一定負(fù)值時(shí)，導(dǎo)電溝道被夾斷，iD≈0，這時(shí)的uGS值稱為夾斷電壓，用UGS(off)表示。圖2-17

N溝道耗盡型絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管的特2.2單極性半導(dǎo)體三極管圖2-18

N溝道耗盡型管的特性圖2-18（a）和圖2-18（b）分別是N溝道耗盡型場(chǎng)效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性曲線和漏極特性曲線。從圖中可看出，耗盡型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管不論在柵極和源極之間的電壓是正是負(fù)還是零，都能控制漏極電流iD，這個(gè)特點(diǎn)使它的應(yīng)用具有較大的靈活性。2.2單極性半導(dǎo)體三極管場(chǎng)效應(yīng)管與三極管的比較場(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制型器件，三極管是電流控制型器件。場(chǎng)效應(yīng)管的輸入電阻很高，三極管的輸入電阻比較小，分別適合于不同的信號(hào)源。場(chǎng)效應(yīng)管的溫度穩(wěn)定性好，三極管的溫度穩(wěn)定性差。這是因?yàn)閳?chǎng)效應(yīng)管靠多子導(dǎo)電，管中運(yùn)動(dòng)的只有一種極性的載流子；三極管既有多子，又有少子參與導(dǎo)電。由于多子濃度不易受外界因素的影響，因此在環(huán)境溫度變化較大的場(chǎng)合，采用場(chǎng)效應(yīng)管比較合適。場(chǎng)效應(yīng)管的制造工藝簡(jiǎn)單，便于集成化，適合制造大規(guī)模集成電路。而三極管受制造工藝和熱損耗大的影響，在集成度方面受到限制?！墓茏拥氖褂蒙?，我們可以把場(chǎng)效應(yīng)管和三極管的各個(gè)極加以對(duì)應(yīng)，以有利于對(duì)電路的理解。即：柵極和基極相對(duì)應(yīng)；漏極和集電極相對(duì)應(yīng)；源極和發(fā)射極相對(duì)應(yīng)。這對(duì)于電子電路的識(shí)圖很有好處。2.2單極性半導(dǎo)體三極管場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù)夾斷電壓UGS(off)或開(kāi)啟電壓UGS(th)當(dāng)uGS為某固定值時(shí)，使漏極電流iD接近零（或按規(guī)定等于一個(gè)微小電流，如1μA），這時(shí)的柵源電壓為夾斷電壓UGS(off)（耗盡型）或開(kāi)啟電壓UGS(th)（增強(qiáng)型）。零偏漏極電流IDSS當(dāng)uDS為某固定值時(shí)，柵源電壓為零時(shí)的漏極電流。3）漏極和源極擊穿電壓U(BR)DS當(dāng)uDS增加，使ID開(kāi)始急劇增加時(shí)的UDS，叫做漏源擊穿電壓4）柵源擊穿電壓U(BR)GS直流輸入電阻RGS漏極最大耗散功率PDM

7）跨導(dǎo)gm在uDS為規(guī)定值的條件下，漏極電流的變化量和引起這個(gè)變化的柵源電壓變化量之比叫做跨導(dǎo)，它反映了場(chǎng)效應(yīng)管的放大能力，類(lèi)似于三極管的電流放大系數(shù)。結(jié)束！第3章基本放大電路3.1共發(fā)射極基本放大電路三極管對(duì)小信號(hào)實(shí)現(xiàn)放大作用時(shí)，在電路中有共射極、共基極和共集電極3種形式。本節(jié)以共射極基本放大電路為例，說(shuō)明放大電路的組成、工作原理以及分析方法。3.1.1

共發(fā)射極放大電路的組成及工作原理1．放大電路中各元件的作用VT是NPN型三極管，它是放大電路的核心元件，利用它的電流放大作用來(lái)實(shí)現(xiàn)電壓放大。直流電源VCC的作用是：①提供三極

管發(fā)射結(jié)正偏和集電結(jié)反偏的工作電壓；②向負(fù)載提供輸出功率與負(fù)擔(dān)三極管及電阻上的功率損耗。圖3-1共發(fā)射極放大電路Rb決定靜態(tài)基極電流IB的大小，IB也稱偏置電流，故Rb稱為偏置電阻。Rc是集電極負(fù)載電阻，其作用是將三極管的電流放大作用轉(zhuǎn)換成電壓放大作用。電容C1和C2稱為隔直電容（或耦合電容），它們的作用是“隔離直流，傳送交流”，即對(duì)直流來(lái)說(shuō)，電容的容抗為無(wú)窮大，相當(dāng)于開(kāi)路。但對(duì)交流信號(hào)而言，電容呈現(xiàn)的容抗很小，可近似認(rèn)為短路。2．共發(fā)射極放大電路的工作原理·對(duì)于一個(gè)放大電路的分析一般包括兩個(gè)方面的內(nèi)容：靜態(tài)工作情況和動(dòng)態(tài)工作情況的分析。前者主要確定靜態(tài)工作點(diǎn)，判斷放大電路是否工作在放大區(qū)，這是放大電路放大交流信號(hào)的前提和基礎(chǔ)。后者主要研究放大電路的性能指標(biāo)，如放大電路的放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻及電路失真等問(wèn)題。3.1共發(fā)射極基本放大電路·

1）靜態(tài)工作情況當(dāng)輸入信號(hào)為零（ui=0）時(shí)，放大電路只有直流電源作用，各處的電壓和電流都是直流量，稱為直流工作狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，簡(jiǎn)稱靜態(tài)。這時(shí)耦合電容C1和C2視為開(kāi)路，直流通路（直流電流流通的路徑）如圖3-2（a）所示，三極管各極的直流電流及各極之間的直流電壓分別用IB、IC和UBE、UCE表示。3.1共發(fā)射極基本放大電路圖3-2共發(fā)射極放大電路的直流通路和靜態(tài)工作點(diǎn)·

2）動(dòng)態(tài)工作情況放大電路輸入端接入輸入信號(hào)ui后的工作狀態(tài)，稱為動(dòng)態(tài)。在動(dòng)態(tài)時(shí)，放大電路在輸入電壓ui和直流電源VCC共同作用下工作，這時(shí)候，電路中既有直流分量，又有交流分量，形成了交、直流共存于同一電路之中的情況，各極的電流和各極間的電壓都在靜態(tài)值的基礎(chǔ)上疊加一個(gè)隨輸入信號(hào)ui作相應(yīng)變化的交流分量。為了區(qū)分總瞬時(shí)值和交流分量，分別用iB、iC和uBE、uCE表示總瞬時(shí)值，用ib、ic和ube、uce表示交流分量。一般用放大電路的交流通路（交流電流流通的路徑）來(lái)分析放大電路中各個(gè)交流量的變化規(guī)律及動(dòng)態(tài)性能。由放大電路畫(huà)其交流通路的原則是：（1）由于在交流通路中只考慮交流電壓的作用，直流電源VCC內(nèi)阻很小，將它作短路處理；（2）由于電容C1和C2足夠大，對(duì)交流量可視為短路。注意，在交流通路中的電流、電壓都是交流量。3.1共發(fā)射極基本放大電路3.1共發(fā)射極基本放大電路圖3-3共射放大電路在圖3-3（a）共射放大電路中，由于電容C1、C2已在靜態(tài)時(shí)

充電到UBEQ和UCEQ，極性如圖所示，所以當(dāng)加入的輸入信號(hào)ui為正

弦電壓時(shí)，則各極電壓和電流的波形圖如圖3-4所示。下面對(duì)波形進(jìn)行分析。3.1共發(fā)射極基本放大電路（1）uBE波形uBE=UBEQ+ui因ui的幅值比直流分量UBEQ小，所以u(píng)BE在uBEQ的基礎(chǔ)上按正弦規(guī)

律變化，仍為正向電壓。（2）iB波形當(dāng)三極管工作在輸入特性的線性區(qū)時(shí)，ib與ui為同頻率的正弦交流量。iB=IBQ

+ib（3）iC波形iC=β(IBQ+ib)=ICQ+ic故iC也是在ICQ的基礎(chǔ)上按正弦規(guī)律變化。圖3-4共發(fā)射放大電路中電壓電流波形（4）uCE波形uCE

=UCEQ+uce

=UCEQ-ic(Rc//RL)所以，uCE是在靜態(tài)值UCEQ的基礎(chǔ)上疊加一個(gè)交流分量uce，并且uCE與ic的相位相反。（5）uo波形由于電容C2的隔直流、通交流的作用，uCE的交流分量uce通過(guò)C2送到放大電路的輸出端形成輸出電壓uo，且uo=uce=-ic(Rc//RL)，式中的符號(hào)說(shuō)明uo與ic的相位相反。通過(guò)上述分析，可得出如下幾個(gè)重要結(jié)論：①在沒(méi)有信號(hào)輸入時(shí)，放大電路工作于靜態(tài)情況，三極管各電極有著恒定的直流電流值IBQ、ICQ和直流電壓值UBEQ、UCEQ。3.1共發(fā)射極基本放大電路②在適當(dāng)?shù)撵o態(tài)工作點(diǎn)和輸入信號(hào)幅值足夠小的條件下（保證三極管工作在特性曲線的線性區(qū)），三極管各電極間的電壓及各電極的電流（uBE、uCE、iB、iC）都是由兩

個(gè)分量線性疊加而成的脈動(dòng)量，其中一個(gè)是由直流電源

VCC引起的直流分量（靜態(tài)值），另一個(gè)是隨輸入信號(hào)ui

而變化的交流分量。③當(dāng)輸入信號(hào)ui是正弦波時(shí)，電路中各交流分量都是與輸入信號(hào)ui同頻率的正弦波，其中ube、ib、ic與ui同相，而uce、uo與ui反相。輸出電壓與輸入電壓相位相反，這種現(xiàn)象稱為“倒相”，是共發(fā)射極放大電路的一個(gè)重要特性。④輸出電壓uo和輸入電壓ui，不但是同頻率的正弦波，而且uo的幅度比ui的幅度大得多，這說(shuō)明，ui經(jīng)過(guò)電路被線性放大了。3.1共發(fā)射極基本放大電路3.1.2

基本放大電路的分析方法1．共發(fā)射極放大電路的靜態(tài)分析靜態(tài)工作點(diǎn)可以由放大電路的直流通路采用估算法求得，也可以由圖解法確定。估算法是根據(jù)實(shí)際情況，突出主要矛盾、忽略次要因素的一種分析方法。用估算法確定靜態(tài)工作點(diǎn)畫(huà)出放大電路的直流通路。求靜態(tài)工作點(diǎn)3.1共發(fā)射極基本放大電路2）用圖解法確定靜態(tài)工作點(diǎn)·用圖解法分析放大電路的靜態(tài)，就是在三極管輸入、輸出特性曲線上，用作圖的方法來(lái)求靜態(tài)工作點(diǎn)。（1）作直流負(fù)載線uCE=VCC-iCRc用截距法在輸出特性曲線的坐標(biāo)平面內(nèi)作出這條直線，即在圖3-6（b）中，令iC=0，則uCE=VCC，在橫軸上得M點(diǎn)，在縱軸上得N點(diǎn)，連接M、N兩點(diǎn)，便得到了外部電路的伏安特性曲線，如圖3-6（b）所示。3.1共發(fā)射極基本放大電路圖3-6靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解法3.1共發(fā)射極基本放大電路（2）求靜態(tài)工作點(diǎn)直流負(fù)載線與iB=IBQ對(duì)應(yīng)的那條輸出特性曲線的交點(diǎn)Q，即為靜態(tài)工作點(diǎn)，如圖3-6（b）所示。也可以在輸入特性的圖上用圖解的方法確定：首先作出三極管的輸入特性如圖3-7所示，再寫(xiě)出輸入回路的uBE=f(iB)的關(guān)系。在圖3-5中，輸入回路方程為：uBE=Vcc-iBRb這也是直線方程，用截距法在輸入特性曲線坐標(biāo)平面內(nèi)作出這條直線AB。直線與輸入特性曲線相交點(diǎn)就

是Q點(diǎn)，即為靜態(tài)工作點(diǎn)，如圖3-7所示。圖3-7三極管輸入特性曲線·

【例3-1】試用估算法和圖解法求圖3-8（a）所示放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，已知該電路中的三極管β=37.5，其輸出特性曲線如圖3-8（b）所示。3.1共發(fā)射極基本放大電路圖3-8例3-1圖解：（1）用估算法求靜態(tài)工作點(diǎn)首先畫(huà)出圖3-8（a）電路的直流通路如圖3-8（c）所示，由直流通路可知：（2）用圖解法求靜態(tài)工作點(diǎn)首先在輸出特性曲線的坐標(biāo)平面內(nèi)作出直流負(fù)載線。由直流通路列出輸出回路的直流負(fù)載線方程為：uCE=VCC-iCRC=12-4×iC令iC=0，得M點(diǎn)（12，0）；又令uCE=0，得N點(diǎn)（0，3）。連接MN兩點(diǎn)，即可得到直流負(fù)載線，與iB=IBQ=40μA的一條輸出特性曲線相交，其交點(diǎn)Q就是靜態(tài)工作點(diǎn)，如圖3-8（b）所示，從曲線上查出：IBQ=40μA，ICQ=1.5mA，UCEQ=6V。與估算法所得結(jié)果一樣。3.1共發(fā)射極基本放大電路3.1共發(fā)射極基本放大電路2．共射極放大電路的動(dòng)態(tài)分析對(duì)放大電路的動(dòng)態(tài)分析，主要采用圖解法和微變等效電路法。1）用圖解法分析動(dòng)態(tài)工作情況用圖解法對(duì)放大電路進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析是在靜態(tài)圖解分析的基礎(chǔ)上，在特性曲線上加入輸入信號(hào)以后的動(dòng)態(tài)工作情況。（1）根據(jù)ui在輸入特性曲線上求iB。設(shè)ui=Uimsinωt。由于ui疊加在靜態(tài)電壓UBEQ上，即uBE=UBEQ+ui=UBEQ+Uimsinωt，如圖3-9曲線①所示。根據(jù)uBE的波形，可由輸入特性曲線畫(huà)出對(duì)應(yīng)的iB波形，如圖3-9（a）中的曲線②。由圖可見(jiàn)，由于ui的幅值足夠小，使三極管工作的A～B段為輸入特性線性段。圖3-9輸入回路的波形（2）畫(huà)放大電路的交流通路交流通路是用來(lái)研究交流量和放大電路的動(dòng)態(tài)性能的。畫(huà)交流通路時(shí)將電路中的電容和直流電源視為短路。為便于對(duì)照，將圖3-1共射極放大電路重畫(huà)于圖3-10（a），它的交流通路如圖3-10（b）所示。由交流通路可知，ui加在基極和發(fā)射極之間，uo由集電極和發(fā)射極取出，發(fā)射極是輸入和輸出回路的公共端，所以稱這種電路為共發(fā)射極電路。3.1共發(fā)射極基本放大電路圖3-10共射放大電路，，（3）畫(huà)交流負(fù)載線作法是：令iC=0，據(jù)式（3-13）有 于是在uCE的坐標(biāo)軸上取點(diǎn)C。將C點(diǎn)與靜態(tài)工作點(diǎn)Q相連，并延長(zhǎng)至iC坐標(biāo)軸交D點(diǎn)，則CD為交流負(fù)載線，如圖3-11所示，直線CD的斜率為3.1共發(fā)射極基本放大電路圖3-11輸出回路的波形（4）動(dòng)態(tài)分析由于iB在IBQ的基礎(chǔ)上按正弦規(guī)律變化，所以動(dòng)態(tài)信號(hào)的工作軌跡要在交流負(fù)載線上變化，如圖3-11所示，由Q點(diǎn)→A′點(diǎn)→Q點(diǎn)→B′點(diǎn)→Q點(diǎn)，根據(jù)工作點(diǎn)移動(dòng)的軌跡，可畫(huà)出iC和uCE的波

形，如圖3-11曲線③、④所示。由于三極管的工作段（A～B段）位于輸出特性曲線的線性區(qū)，則iC=ICQ+ic=ICQ+IcmsinωtuCE=UCEQ+uce=UCEQ+Ucemsin(ωt-180°)則放大電路的輸出電壓：uo=uce=Ucemsin(ωt-180°)輸出電壓uo的波形就是uCE的交流分量uce的波形，如圖3-11

曲線④所示。當(dāng)ui的幅值增大時(shí)，工作點(diǎn)的移動(dòng)范圍也增大，相應(yīng)的uo幅值也增大。3.1共發(fā)射極基本放大電路（5）非線性失真1）截止失真設(shè)輸入信號(hào)ui為正弦波，當(dāng)靜態(tài)工作點(diǎn)的位置過(guò)低，三極管進(jìn)入截止區(qū)，使iB的負(fù)半周被“削”去一部分，出現(xiàn)了底部失真。在輸出特性上，使iC的波形出現(xiàn)了底部失真，輸出電壓uo（uCE）的波形出現(xiàn)頂部失真，如圖3-12所示。因?yàn)檫@種失真是三極管在信號(hào)的某一段時(shí)間內(nèi)截止而產(chǎn)生的，所以稱為截止失真。3.1共發(fā)射極基本放大電路圖3-12截止失真波形圖2）飽和失真當(dāng)靜態(tài)工作點(diǎn)的位置過(guò)高，在輸入特性上，盡管iB的波形完好，但在輸出特性上，ui正半周的某一段時(shí)間，三極管進(jìn)入飽和區(qū)，使iC的正半周被“削”去一部分，出現(xiàn)了頂部失真,輸出電壓uo（uCE）的波形

出現(xiàn)底部失真，如圖3-13所示。因?yàn)檫@種失真是三極管在信號(hào)的某一段時(shí)間內(nèi)飽和而產(chǎn)生的，所以稱為飽和失真。3.1共發(fā)射極基本放大電路圖3-13飽和失真波形圖3.1共發(fā)射極基本放大電路·

【例3-2】已知例3-1的電路（圖3-8（a））的直流負(fù)載線MN及靜態(tài)工作點(diǎn)Q（如圖3-8（b））所示。①試?yán)L出該電路的交流負(fù)載線。②當(dāng)輸出端不接負(fù)載RL（即RL=∞）時(shí)，該電路的交流負(fù)載線如何變化?解：①為方便起見(jiàn)，將圖3-8（a）、（b）重畫(huà)于圖3-14（a）、（b）。圖3-14例3-2圖3.1共發(fā)射極基本放大電路UCEQ=6V由圖可知：ICQ=1.5mA交流負(fù)載電阻：R′L=Rc//RL=2kΩ在圖3-14（b）輸出特性曲線的橫軸上取一點(diǎn)C，使C點(diǎn)的電壓為UCEQ+ICQR’L=6+1.5×2=9V，連接C、Q兩點(diǎn)并延長(zhǎng)與縱軸交于D點(diǎn)，則CD為交流負(fù)載線。②當(dāng)輸出端不接負(fù)載RL時(shí)，交流負(fù)載電阻與直流負(fù)載電阻Rc相同，所以，此時(shí)交流負(fù)載線與直流負(fù)載線重合為一條直線，放大電路的動(dòng)態(tài)工作點(diǎn)沿該直線移動(dòng)。從圖3-14可見(jiàn)，由于交流負(fù)載電阻R’L＜Rc，故交流負(fù)載線比直流負(fù)載線陡一些。3.1共發(fā)射極基本放大電路2）微變等效電路分析法（1）三極管的簡(jiǎn)化h參數(shù)微變等效電路①輸入回路的等效電路·在圖3-15（a）的輸入特性曲線上，適當(dāng)選擇IBQ值，使三極管工作在Q點(diǎn)附近的一小段，該工作段可認(rèn)為是直線，即輸入特性的線性區(qū)，則ΔuBE與ΔiB成正比，其比值用線性電阻rbe表示，于是：圖3-15三極管等效參數(shù)的求法3.1共發(fā)射極基本放大電路rbe稱為三極管的輸入電阻，它是對(duì)變化量而言的，故又稱為動(dòng)態(tài)輸入電阻。所以，如果三極管只在Q點(diǎn)附近的線性段工作，其輸入回路就可以用rbe等效代替，代替后輸入回路的電壓電流關(guān)系不變。對(duì)于低頻小功率管可寫(xiě)成：這個(gè)式子在建立放大電路微變等效電路時(shí)經(jīng)常要用到，式中IEQ為三極管發(fā)射極靜態(tài)電流，它表明rbe對(duì)應(yīng)于一定的靜態(tài)工作點(diǎn)，Q

點(diǎn)越高，則rbe越小。該式適用的范圍為

0.1mA＜IEQ＜5mA，否則將產(chǎn)生較大的誤差?！ぷ⒁猓瑀be是動(dòng)態(tài)電阻，只能用于計(jì)算交流量，而UBE=0.7V是靜態(tài)參數(shù)，只能用來(lái)計(jì)算直流量，兩者不能混淆。圖3-16三極管內(nèi)部等效電阻3.1共發(fā)射極基本放大電路②輸出回路的等效電路若三極管工作在圖3-15（b）輸出特性Q點(diǎn)附近，即工作在特性曲線的特性區(qū)，可認(rèn)為該區(qū)域的特性曲線是間隔均勻的水平直線，從圖可見(jiàn)，iC的變化基本與uCE無(wú)關(guān)，主要受iB的控制，ic=βib

。因此，如果三極管在Q點(diǎn)附近的線性區(qū)工作，其輸出回路可用受控電流源βib來(lái)等效代替，代替后輸出回路的電壓電流關(guān)系不變。該受控電流源受ib的控制，其大小和流向都是由ib決定的。圖3-17三極管的簡(jiǎn)化微變等效電路3.1共發(fā)射極基本放大電路（2）用微變等效電路法來(lái)分析放大電路在小信號(hào)工作條件下，可以用微變等效電路來(lái)代替放大電路中的三極管，從而可以運(yùn)用線性網(wǎng)絡(luò)理論來(lái)分析放大電路的性能。下面討論如何用微變等效電路求放大電路的電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻。①畫(huà)出放大電路的交流通路如圖3-18（a）所示電路，畫(huà)出交流通路如圖3-18（b）所示，畫(huà)交流通路時(shí)，電容應(yīng)視為短路，直流電源視為0。圖3-18共發(fā)射極放大電路3.1共發(fā)射極基本放大電路②畫(huà)出微變等效電路將交流通路中的三極管用微變等效電路來(lái)代替，即為放大電路的微變等效電路，如圖3-19所示。③求電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)定義為放大電路輸出信號(hào)電壓與輸入信號(hào)電壓的比值，用Au表示，即uo=-icR′L由圖3-19可得：ui=ibrbe式中，R’L=Rc//RL。則：式中負(fù)號(hào)表示輸出電壓與輸入電壓相位相反。3-19微變等效電路圖3.1共發(fā)射極基本放大電路由于信號(hào)源內(nèi)阻的存在，使得us不可能全部加到放大電路的輸入端，使信號(hào)源電壓的利用率下降。Rs越大，放大電路的輸入電阻越小時(shí)，

us的利用率就越低?？紤]到Rs對(duì)放大電路放大特性的影響，常引用源

電壓放大倍數(shù)Aus這一指標(biāo)，它定義為輸出電壓uo與信號(hào)源電壓us之比，即：也可改寫(xiě)成：式中，Au=uo/ui，ui/us為考慮Rs影響后放大電路輸入端的分壓比，ui/us=Ri/(Rs+Ri)。因此，上式可寫(xiě)成：3.1共發(fā)射極基本放大電路④求輸入電阻和輸出電阻a．輸入電阻Ri放大電路的輸入電阻的定義是輸入電壓與輸入電流之比，即：

對(duì)于圖3-18所示放大電路，從其微變等效電路可看出，其輸入電阻為：Ri=Rb//rbe通常Rb＞＞rbe，故Ri≈rbe由圖3-18中可見(jiàn)，當(dāng)信號(hào)源電壓為us，并具有內(nèi)阻Rs時(shí)，放大器獲得的輸入電壓為：圖3-20輸入信號(hào)的衰減·

由上式可知，Ri越大，在同樣的us的情況下，放大器得到的ui越大，或者說(shuō)信號(hào)在信號(hào)源內(nèi)阻上的衰減越小，同時(shí)放大器向信號(hào)源索取的信號(hào)電流越小。所以，輸入電阻Ri是衡量放大器對(duì)輸入電壓衰減程度參數(shù)，是放大器重要的性能指標(biāo)。對(duì)于測(cè)量放大器，為減小其測(cè)試誤差，要求第一級(jí)放大電路要有較高的輸入電阻。3.1共發(fā)射極基本放大電路b．輸出電阻Ro當(dāng)信號(hào)電壓加在放大電路的輸入時(shí)，如果改變接到輸出端的負(fù)載，則輸出電

壓uo也要隨著改變。這種情況就相當(dāng)于

從輸出端看進(jìn)去好像有一個(gè)具有內(nèi)阻Ro

的電壓源u’o，如圖3-21所示。我們把Ro稱為輸出電阻。它的求法有兩種?！さ谝环N方法是將輸入信號(hào)電壓短路，即us=0，但保留信號(hào)源內(nèi)阻，在輸出端去掉負(fù)載RL，加一個(gè)交流信號(hào)uo，求出由它所產(chǎn)生的電流io，根據(jù)定義可得：圖3-21求放大器的輸出電阻3.1共發(fā)射極基本放大電路·

第二種方法是在輸入端加上一個(gè)固定的交流信號(hào)ui，先測(cè)出負(fù)載開(kāi)路時(shí)的輸出電壓u’o。再測(cè)出接上阻值為已知的負(fù)載電阻RL以后的輸出電壓uo，就可以計(jì)算出輸出電阻：將上式也可以寫(xiě)成：·

由上式可見(jiàn)，Ro越大，則接上負(fù)載后輸出電壓下降得越多，這說(shuō)明放大器帶負(fù)載能力弱；Ro越小，則負(fù)載變化時(shí)輸出電壓變化也越小，說(shuō)明放大器帶負(fù)載能力強(qiáng)。所以，輸出電阻也是衡量放大器帶負(fù)載能力的重要性能指標(biāo)。3.1共發(fā)射極基本放大電路3.1.3

靜態(tài)工作電對(duì)放大電路的影響靜態(tài)工作點(diǎn)不穩(wěn)定的因素有很多，如電源電壓不穩(wěn)，電路中元件因老化而參數(shù)變化等，但主要因素是溫度的變化使三極管的參數(shù)發(fā)生變化，從而使Q點(diǎn)偏離原來(lái)的設(shè)定值。理論和實(shí)踐都表明，溫度的變化會(huì)使三極管的ICBO、β與UBE發(fā)生變化，最終導(dǎo)致IC發(fā)生變化。如溫度升高，IC增大，UBE下降，這樣靜態(tài)工作點(diǎn)就會(huì)沿負(fù)載線向上漂移。嚴(yán)重時(shí)，可能會(huì)使三極管動(dòng)態(tài)工作時(shí)進(jìn)入飽和區(qū)而造成失真。同理，溫度下降時(shí)會(huì)使工作點(diǎn)沿負(fù)載線向下漂移，可能出現(xiàn)截至失真。3.1共發(fā)射極基本放大電路前面所介紹的固定偏置共射極放大電路具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、電壓放大倍數(shù)比較高等有點(diǎn)，但是靜態(tài)工作點(diǎn)會(huì)發(fā)生漂移，所以下面我們分析一種靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的放大電路——分壓式射極偏置放大電路，如圖3-22（a）所示，直流通路如

圖3-22（b）所示。圖3-22分壓式射極偏置電路3.1共發(fā)射極基本放大電路1．穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的原理1）利用Rb1和Rb2的分壓作用固定基極電位UB。若Rb1、Rb2選擇適當(dāng)，滿足I1＞＞IB條件時(shí)，則I1=I2+IB≈I2式中，Rb1和Rb2和VCC都是固定的，不隨溫度變化，所以基極電位UB基本上為一固定值，并且I1越大于IB，可認(rèn)為UB是固定的。2）靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定·

由上述穩(wěn)定過(guò)程可以看出，Re越大，則在Re上產(chǎn)生的壓降越大，對(duì)IC變化的抑制能力越強(qiáng)，電路穩(wěn)定性越好。3.1共發(fā)射極基本放大電路2．靜態(tài)分析分析靜態(tài)工作點(diǎn)時(shí)，仍用直流通路進(jìn)行，其直流通路如圖3-22（b）所示。計(jì)算該電路靜態(tài)工作點(diǎn)宜從計(jì)算UBQ入手，而不能像固定偏置電路那樣先計(jì)算IBQ，由圖3-22（b）得出：所以：3.1共發(fā)射極基本放大電路3．動(dòng)態(tài)分析1）求電壓放大倍數(shù)源電壓放大倍數(shù)仍為：圖3-23圖3-22（a）的微變等效電路發(fā)射極電阻Re的接入一方面帶來(lái)了穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的好處，另一方面卻使電壓放大倍數(shù)下降了，Re越大，Au下降的越多。為了解決這個(gè)問(wèn)題，通常在Re兩端并聯(lián)一個(gè)旁路電容Ce（幾十μF到幾百μF）。

由于電容對(duì)直流可視為開(kāi)路，故Ce對(duì)Q點(diǎn)沒(méi)有影響；而電容對(duì)交流可視為短路，在微變等效電路中Re被短接了，此時(shí)Au的計(jì)算公式與前面分析的固定偏置電路放大倍數(shù)相同，放大倍數(shù)沒(méi)有下降。3.1共發(fā)射極基本放大電路接入發(fā)射極電阻Re后可提高放大電路的輸入電阻，但放大倍數(shù)卻下降了。由放大倍數(shù)可知，若在Re兩端并聯(lián)上電容Ce，放大倍數(shù)雖然提高了，但輸入電阻又降低了（讀者可自行分析）。2）求輸入電阻Ri根據(jù)輸入電阻的定義，在輸入端外加一正弦交流電壓ui，引起輸入電

流ii，其微變等效電路如圖3-24所示。由圖可得：圖3-24求輸入電阻3.1共發(fā)射極基本放大電路在實(shí)際應(yīng)用中為了兼顧兩者，常將

Re分為兩段，阻值較小的一段不并接電

容，另一段則并接電容，如圖3-25所示。3）求輸出電阻Ro根據(jù)輸出電阻的定義，將輸入信號(hào)電壓短路，保留信號(hào)源內(nèi)阻Rs，去掉負(fù)載RL，在輸出端接一交流電壓uo，如圖3-26所示。因?yàn)榇藭r(shí)us=0，所以ib=0，βib=0。因此得：RRoo==RRcc圖3-25射極串小電阻的電路圖3-26求輸出電阻Ro3.1共發(fā)射極基本放大電路·

【例3-3】在圖3-27所示電路中，已知三極管β=100，rbb′=200Ω，UBEQ=0.7V，Rs=1kΩ，Rb1=62kΩ，Rb2=20kΩ，Rc=3kΩ，Re=1.5kΩ，RL=5.6kΩ，VCC=15V，各電容的容量足夠大。試求：（1）靜態(tài)工作點(diǎn)；（2）Au、Ri、Ro和Aus；（3）如果發(fā)射極旁路電容Ce開(kāi)路，畫(huà)出此時(shí)放大電路的交流通路和小信號(hào)等效電路，并求此時(shí)放大電路的Au、Ri、Ro。圖3-27共發(fā)射極放大電路3.1共發(fā)射極基本放大電路解：（1）靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算（2）Au、Ri、Ro和Aus的計(jì)算圖3-28微變等效電路3.1共發(fā)射極基本放大電路（3）斷開(kāi)Ce后，求Au、Ri、RoCe開(kāi)路后，晶體管發(fā)射極E將通過(guò)Re接地，因此，可得放大電路的微變等效電路，如圖3-29所示。ui=ibrbe+ieRe=ib[rbe+(1+β)Re]uo=-βib(Rc//RL)由此可得電壓放大倍數(shù)：圖3-29放大電路的微變等效路3.1共發(fā)射極基本放大電路顯然，去掉Ce后Au下降很多，這是由于Re對(duì)交流信號(hào)產(chǎn)生了很強(qiáng)的負(fù)反饋所致。由圖3-29可得：因此，放大電路的輸入電阻為：由圖3-29可見(jiàn)，令ui=0時(shí)，ib=0，則βib=0，視為開(kāi)路，放大電路的輸出電阻為：Ro=Rc=3kΩ3.2共集電極放大電路圖3-30（a）是共集電極放大電路，圖3-30（c）是它的交流通路。由交流通路可見(jiàn)，輸入電壓ui是加在基極和地即集電極之間，而輸出電壓uo從發(fā)射極和集電極兩端取出，所以集電極是輸入、輸出電路的公共端點(diǎn)，故稱圖3-30（a）為共集電極放大電路。又因?yàn)檩敵鲭妷簎o是從發(fā)射極引出來(lái)的，所以也常常把它叫作射極輸出器。圖3-30共集電極放大電路3.2共集電極放大電路1．靜態(tài)分析由圖3-30（b）的基極回路可得：由此可求得共集電極放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)電流為：由圖3-30（b）集電極回路可得：2．動(dòng)態(tài)分析1）求電壓放大倍數(shù)Au由圖3-30（c）交流通路可畫(huà)出微變等效電路，如圖3-31所示。圖3-31共集電極放大電路微變等3.2共集電極放大電路由圖可得：ui=ibrbe+ie(Re//RL)=ibrbe+(1+β)ibR′L式中，R’L=Re//RL。因此電壓放大倍數(shù)為：一般有rbe＜＜(1+β)R’L，因此Au≈1，這說(shuō)明共集電極放大電

路的輸出電壓與輸入電壓不但大小近似相等（uo略小于ui），而且相位相同，即輸出電壓有跟隨輸入電壓的特點(diǎn)，故共集電極放大電路又稱“射極跟隨器”。2）求輸入電阻Ri由圖3-31可得，從三極管基極看進(jìn)去的輸入電阻為：因此共集電極放大電路的輸入電阻為：3.2共集電極放大電路3）求輸出電阻Ro計(jì)算放大電路輸出電阻Ro的等效電路如圖3-32所示。圖中u為由輸出端接入的實(shí)驗(yàn)交流電源，由它產(chǎn)生的電流為：式中，R’s=Rs//Rb。由此可得共集電極放大電路的輸出電阻為：3．電路特點(diǎn)電壓放大倍數(shù)小于1而接近1；輸入電阻高；輸出電阻低；輸入與輸出同相位。此電路雖然沒(méi)有電壓放大作用，但仍然有電流和功率放大作用。由于它具有這樣的特點(diǎn)，使得共集電極放大電路在電子電路中應(yīng)用十分廣泛，多用于輸入級(jí)、輸出級(jí)或緩沖級(jí)。3.3共基極放大電路共基極放大電路如圖3-33（a）所示。由圖可見(jiàn)，交流信號(hào)通過(guò)三極管基極旁路電容Cb接地，因此輸入信號(hào)ui由發(fā)射極引入、輸出信號(hào)uo由集電極引出，它們都以基極為公共端，故稱共基極放大電路。圖3-33共基極電路3.3共基極放大電路1．靜態(tài)分析共基極放大電路的直流通路如圖3-33（b）所示，它也構(gòu)成分壓式偏置電路。因此，與共射極分壓式偏置電路的靜態(tài)分析相同。即：2．動(dòng)態(tài)分析圖3-34共基極電路的等效電路3.3共基極放大電路由微變等效電路可得：由上式可以看出，放大倍數(shù)為正值，表明共基極放大電路為同相放大。在圖3-34（b）中，從三極管發(fā)射極看進(jìn)去的等效電阻R’i為：因此，放大電路的輸入電阻Ri為：在圖3-34（c）中，令us=0，則ib=0，βib=0，受控源為開(kāi)路，因此，得出輸出電阻為：3.3共基極放大電路電路特點(diǎn)共基極放大電路的特點(diǎn)是：當(dāng)共基、共射電路元件參數(shù)相同時(shí)，其電壓放大倍數(shù)Au數(shù)值也是相同的，即電壓放大倍數(shù)較高。共基極放大電路輸入電阻小，因此輸入信號(hào)源電壓不能有效地激勵(lì)放大電路，在Rs相同的情況下，共基電路的源電壓放大倍數(shù)將遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于共射極電路的源電壓放大倍數(shù)。輸出電阻較大。輸入電壓與輸出電壓同相位。高頻特性較好，廣泛用于高頻或?qū)拵Х糯箅娐分小?.4多級(jí)放大電路3.4.1

多極放大電路耦合方式圖3-35多級(jí)放大電路的組成框圖通常把與信號(hào)源相連接的第一級(jí)放大電路稱為輸入級(jí)，與負(fù)載相連接的末級(jí)放大電路稱為輸出級(jí)，輸出級(jí)與輸入級(jí)之間的放大電路稱為中間級(jí)。輸入級(jí)與中間級(jí)的位置處于多極放大電路的前幾級(jí)，故又稱為前置級(jí)。前置級(jí)一般都屬于小信號(hào)工作狀態(tài)，主要進(jìn)行電壓放大；輸出級(jí)是大信號(hào)放大，以提供負(fù)載足夠大的信號(hào)，常采用功率放大電路。3.4多級(jí)放大電路阻容耦合優(yōu)點(diǎn)：各級(jí)電路的靜態(tài)工作點(diǎn)相互獨(dú)立，便于分析、設(shè)計(jì)和應(yīng)用。缺點(diǎn)：不能放大直流信號(hào)或變化十分緩慢的信號(hào)。難于集成只適用于分立元件電路。直接耦合優(yōu)點(diǎn)：不僅能放大交流信號(hào)，而且還能放大直流或變化十分緩慢的信號(hào)，便于集成。缺點(diǎn)：電路的各極靜態(tài)工作點(diǎn)不能獨(dú)立，零點(diǎn)漂移將會(huì)造成有用信號(hào)的失真，使人們無(wú)法辨認(rèn)是漂移電壓，還是有用信號(hào)電壓。變壓器耦合優(yōu)點(diǎn)：各級(jí)電路的靜態(tài)工作點(diǎn)相互獨(dú)立，改變變壓器的匝數(shù)比，容易實(shí)現(xiàn)阻抗變換，可以獲得較大的輸出功率。缺點(diǎn)：變壓器體積大而重，不便于集成。此外，由于頻率特性比較差，不能傳送直流信號(hào)或變化十分緩慢的信號(hào)。3.4多級(jí)放大電路3.4.2

多極放大電路的分析方法靜態(tài)分析信號(hào)源us經(jīng)耦合電容C1與第一級(jí)的輸入電阻Ri1聯(lián)系起來(lái)，由第一級(jí)放大后的信號(hào)又經(jīng)耦合電容C2與第二級(jí)的輸入電阻Ri2聯(lián)系起來(lái)，這種信號(hào)傳遞的方式稱為阻容耦合方式。阻容耦合的特點(diǎn)是各級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)相互獨(dú)立，可分別計(jì)算。因此，多級(jí)放大電路的靜態(tài)分析與單級(jí)放大電路的靜態(tài)分析完全相同。動(dòng)態(tài)分析多級(jí)放大電路的動(dòng)態(tài)分析與單級(jí)放大電路基本相同，第一級(jí)的輸出電壓uo1是第二級(jí)的輸入電壓，而第二級(jí)的輸入電阻又是第一級(jí)的負(fù)載電阻。因此，分析時(shí)，首先畫(huà)出放大電路的微變等效電路，然后再利用單級(jí)放大電路的計(jì)算方法就可以求解了。圖3-36兩級(jí)阻容耦合放大電3.4多級(jí)放大電路1）電壓放大倍數(shù)Au圖3-37圖3-36的微變等效電路當(dāng)不考慮信號(hào)源內(nèi)阻Rs的影響時(shí)，由圖3-37所示的微變等效電路可得：推廣到一般，則有：Au=Au1Au2…Aun·上式說(shuō)明多級(jí)放大電路的電壓放大倍數(shù)等于各級(jí)電壓放大倍數(shù)的乘積。在實(shí)際應(yīng)用中，放大倍數(shù)也可用對(duì)數(shù)單位分貝（dB）來(lái)表示，稱為增益，即：Au（dB）=20lg

Au=20lg

Au1+20lg

Au2+…20lg

Aun3.4多級(jí)放大電路在計(jì)算