電

子

基

礎(chǔ)

教

案

第一章半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識

本章主要內(nèi)容

本章重點講述半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)原理、外特性、主要參數(shù)及其物理意義，工作狀態(tài)或工

作區(qū)的分析。

首先介紹構(gòu)成PN結(jié)的半導(dǎo)體材料、PN結(jié)的形成及其特點。其后介紹二極管、穩(wěn)壓管的

伏安特性、電路模型和主要參數(shù)以及應(yīng)用舉例。然后介紹兩種三極管（BJT和FET）的結(jié)構(gòu)

原理、伏安特性、主要參數(shù)以及工作區(qū)的判斷分析方法。

本章學(xué)時分配

本章分為4講，每講2學(xué)時。

第一講常用半導(dǎo)體器件

本講重點

1、PN結(jié)的單向?qū)щ娦?

2、PN結(jié)的伏安特性；

本講難點

1、半導(dǎo)體的導(dǎo)電機理:兩種載流子參與導(dǎo)電；

2、摻雜半導(dǎo)體中的多子和少子

3、PN結(jié)的形成；

教學(xué)組織過程

本講宜教師講授。用多媒體演示半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)、導(dǎo)電機理、PN結(jié)的形成過程及其伏安特性等，便

于學(xué)生理解和掌握。

主要內(nèi)容

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：'~l（rdcm。典型的半導(dǎo)體有硅Si和錯Ge

以及碑化線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，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，會使它的導(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9”，它在物理結(jié)構(gòu)上為共價鍵、呈單晶體形態(tài)。在熱力學(xué)溫度零度和沒有外

界激發(fā)時,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OK時，導(dǎo)體中沒有自由電子。當(dāng)溫度升高或受到光的照射時，價電子能量增

高，有的價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成對出現(xiàn)的，稱為電子空穴對。

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)合會達(dá)到動態(tài)平衡，此時，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)電機理

自由電子的定向運動形成了電子電流，空穴的定向運動也可形成空穴電流，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)電的實質(zhì)是:相鄰原子中的

價電子（共價鍵中的束縛電子）依次填補空穴而形成電流。由于電子帶負(fù)電，而電子的運動與空穴的運動

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

五價元素（如磷），就形成N型（電子型）半導(dǎo)體；摻入三價元素（如硼、鉉、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。

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

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

6、PN結(jié)的形成及其單向?qū)щ娦?/p>

半導(dǎo)體中的載流子有兩種有序運動：載流子在濃度差作用下的擴散運動和電場作用下的漂移運動。同

一塊半導(dǎo)體單晶上形成P型和N型半導(dǎo)體區(qū)域，在這兩個區(qū)域的交界處，當(dāng)多子擴散與少子漂移達(dá)到動態(tài)

平衡時，空間電荷區(qū)（亦稱為耗盡層或勢壘區(qū)）的寬度基本上穩(wěn)定下來，PN結(jié)就形成了。

當(dāng)P區(qū)的電位高于N區(qū)的電位時，稱為加正向電壓（或稱為正向偏置），此時，PN結(jié)導(dǎo)通，呈現(xiàn)低電

阻，流過mA級電流，相當(dāng)于開關(guān)閉合；

當(dāng)N區(qū)的電位高于P區(qū)的電位時，稱為加反向電壓（或稱為反向偏置），止匕時，PN結(jié)截止，呈現(xiàn)高電

阻，流過口A級電流，相當(dāng)于開關(guān)斷開。

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，PN結(jié)表現(xiàn)出

截然不同的導(dǎo)電性能。

PN結(jié)加正向電壓時，呈現(xiàn)低電阻，具有較大的正向擴散電流；PN結(jié)加反向電壓時，呈現(xiàn)高電阻，具

有很小的反向漂移電流。這正是PN結(jié)具有單向?qū)щ娦缘木唧w表現(xiàn)。

7、PN結(jié)伏安特性.（%）

PN結(jié)伏安特性方程：A>

式中：/s為反向飽和電流；〃攀度電壓當(dāng)量，當(dāng)T=300K時，UT^26mV

當(dāng)u>0且u》〉Ur時，'"2,,伏安特性呈非線性指數(shù)規(guī)律：

當(dāng)〃<0且I〃I〉〉UT時，'"一/s"°,電流基本與u無關(guān);由此亦可說明PN結(jié)具有單向?qū)щ娦阅堋?/p>

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，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。無論發(fā)生哪種擊穿，若對其電流不加以限制，都可能造成

PN結(jié)的永久性損壞。

8、PN結(jié)溫度特性

當(dāng)溫度升高時，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。

9、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:一是勢壘電容CB，二是擴散電容CD，它們均為

非線性電容。

勢壘電容是耗盡層變化所等效的電容。勢壘電容與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)。

擴散電容是擴散區(qū)內(nèi)電荷的積累和釋放所等效的電容。擴散電容與PN結(jié)正向電流和溫度等因素有關(guān)。

PN結(jié)電容由勢壘電容和擴散電容組成。PN結(jié)正向偏置時，以擴散電容為主；反向偏置時以勢壘電容

為主。只有在信號頻率較高時，才考慮結(jié)電容的作用。

第二講半導(dǎo)體二極管

本講重點

1、二極管的伏安特性、單向?qū)щ娦约暗刃щ娐罚ㄈ齻€常用模型）；

2、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓原理及簡單穩(wěn)壓電路；

3、二極管的箝位、限幅和小信號應(yīng)用舉例；

本講難點

1、二極管在電路中導(dǎo)通與否的判斷方法，共陰極或共陽極二極管的優(yōu)先導(dǎo)通問題：

2、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓原理；

教學(xué)組織過程

本講以教師講授為主.用多媒體演示二極管的結(jié)構(gòu)、伏安特性以及溫度對二極管特性的影響等，便于

學(xué)生理解和掌握。二極管的箝位、限幅和小信號應(yīng)用舉例可以啟發(fā)討論。

主要內(nèi)容

1、半導(dǎo)體二極管的幾種常見結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用場合

在PN結(jié)上加上引線和封裝，就成為一個二極管。二極管按結(jié)構(gòu)分為點接觸型、面接觸型和平面型三

大類。

點接觸型二極管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)字脈沖電路中的開關(guān)管。

2、二極管的伏安特性以及與PN結(jié)伏安特性的區(qū)別

半導(dǎo)體二極管的伏安特性曲線如P7圖1.9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)OCVVUon時，正向電流為零，稱為死區(qū)電壓或開啟電壓。

（2）當(dāng)丫＞（4，時，開始出現(xiàn)正向電流，并按指數(shù)規(guī)律增長。

2）反向特性：當(dāng)丫＜0時，即處于反向特性區(qū)域。反向區(qū)也分兩個區(qū)域：

（1）當(dāng)時，反向電流很小，且基本不隨反向電壓的變化而變化，此時的反向電流也稱反

向飽和電流Is.

（2）當(dāng)VW"BR時，反向電流急劇增加，稱為反向擊穿電壓。

從擊穿的機理上看，硅二極管若7V時，主要是雪崩擊穿；若％RW4V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。

3）二極管的伏安特性與PN結(jié)伏安特性的區(qū)別：二極管的基本特性就是PN結(jié)的特性。與理想PN結(jié)不

同的是，正向特性上二極管存在一個開啟電壓An。一般，硅二極管的，bn=0.5V左右，錯二極管的fen=0.1

V左右；二極管的反向飽和電流比PN結(jié)大。

3、溫度對二極管伏安特性的影響

溫度對二極管的性能有較大的影響，溫度升高時，反向電流將呈指數(shù)規(guī)律增加，硅二極管溫度每增加

8℃,反向電流將約增加一倍；倍二極管溫度每增加12℃,反向電流大約增加一倍。

另外，溫度升高時，二極管的正向壓降將減小，每增加1℃,正向壓降％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：即正向偏置時管壓降為0,導(dǎo)通電阻為0；反向偏置時，電流為0,電阻為8。適用于

信號電壓遠(yuǎn)大于二極管壓降時的近似分析。

2）簡化電路模型：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壓降為一個常量Uon；截止時反向電流為0。3）小信號電路模型：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動態(tài)電阻no這種模型僅限于用來計算疊加在直流工作點Q卜一的微

小電壓或電流變化時的響應(yīng)。

5、二極管的主要參數(shù)

1）最大整流電流二極管長期工作允許通過的最大正向電流。在規(guī)定的散熱條件下，二極管正向

平均電流若超過此值，則會因結(jié)溫過高而燒壞。

2）最高反向工作電壓UBR：二極管工作時允許外加的最大反向電壓。若超過此值，則二極管可能因反

向擊穿而損壞。一般取UBR值的一半。

3）電流小：二極管未擊穿時的反向電流。對溫度敏感。質(zhì)越小，則二極管的單向?qū)щ娦栽胶谩?/p>

4）最高工作頻率/M：二極管正常工作的上限頻率。若超過此值，會因結(jié)電容的作用而影響其單向?qū)?/p>

電性。6、穩(wěn)壓二極管（穩(wěn)壓管）及其伏安特性

穩(wěn)壓管是一種特殊的面接觸型半導(dǎo)體二極管，通過反向擊穿特性實現(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，穩(wěn)壓管表現(xiàn)出很好的穩(wěn)壓特性。

7,穩(wěn)壓管等效電路

穩(wěn)壓管等效電路山兩條并聯(lián)支路構(gòu)成：①加正向電壓以及加反向電壓而未擊穿時.，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、電壓源上和動態(tài)電阻口的串聯(lián)。如P16圖1.18所

示。

8、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對應(yīng)"zmin。若/z?Zmin，則不能穩(wěn)壓。

3）額定功耗PZM：PzM=Uz/zMAX，超過此值，管子會因結(jié)溫升太高而燒壞。

4）動態(tài)電阻rz：々=AVz/A/z，其概念與一般二極管的動態(tài)電阻相同，只不過穩(wěn)壓二極管的動態(tài)電阻

是從它的反向特性上求取的。心愈小，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)。：溫度的變化將使以改變，在穩(wěn)壓管中，當(dāng)|U1>7V時，&具有正溫度系數(shù)，反向

擊穿是雪崩擊穿；當(dāng)|UJ<4V時，Uz具有負(fù)溫度系數(shù)，反向擊穿是齊納擊穿；當(dāng)4V<|以<7V時，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)壓二極管在工作時應(yīng)反接，并串入??只電阻。電阻有兩個作用：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，通過該電阻上電壓降的變化，取出誤差信號以調(diào)節(jié)穩(wěn)壓管的工作電流,

從而起到穩(wěn)壓作用。如P17圖1.19所示。

10、特殊二極管

與普通二極管一樣，特殊二極管也具有單向?qū)щ娦?。利用PN結(jié)擊穿時的特性可制成穩(wěn)壓二極管，利

用發(fā)光材料可制成發(fā)光二極管，利用PN結(jié)的光敏特性可制成光電二極管。

第三講雙極型晶體管

本講重點

1、BJT電流放大原理及其電流分配關(guān)系式；

2、BJT的輸入、輸出特性；

3、BJT三種工作狀態(tài)的判斷方法；

本講難點

1、BJT放大原理及電流分配關(guān)系式；

2、BJT三種工作狀態(tài)的判斷方法；

教學(xué)組織過程

本講以教師講授為主。用多媒體演示三極管的結(jié)構(gòu)、輸入與輸出特性以及溫度對三極管特性的影響等,

便于學(xué)生理解和掌握。三極管工作狀態(tài)、電位和管型的判斷方法可以啟發(fā)討論。

主要內(nèi)容

1、晶體管的主要類型和應(yīng)用場合

雙極型晶體管BJT是通過一定的工藝，將兩個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，放大的對象是變化量。

BJT常見外形有四種，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合。

2、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：BJT有三個區(qū)（發(fā)射區(qū)、集電區(qū)和基區(qū)）、兩個PN結(jié)（發(fā)射結(jié)和集電結(jié)）、三

個電極（發(fā)射極、集電極和基極）組成；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。

3、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，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)外電場作用下形成漂移電流k,

體現(xiàn)出4對的及控制作用。此時，可將4看成電流A控制的電流源。

三個重要的電流分配關(guān)系式：

/E=/B+/C

Ic=E/B+/CEO55A8IB

Ic=O/E+ICB0ssiaIE

4、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)以共射電路為例說明。

1)共射輸入特性：，B=/(〃BE)I如P24圖1.26所示。輸入特性曲線分為三個區(qū)：死區(qū)、非

線性區(qū)和線性區(qū)。其中VCE=OV的那一條相當(dāng)于發(fā)射結(jié)的正向特性曲線。當(dāng)PCE^IV時，特性曲線將會向

右稍微移動一些。但VCE再增加時，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

說明內(nèi)部反饋很小。

2)共射輸出特性：ic=/(wcE)I市=宗數(shù)如P25圖1.27所示，它是以帝為參變量的一族特性曲線。對

于其中某一條曲線，當(dāng)VCE=OV時，ic=O：當(dāng)VCE微微增大時，ic主要由VCE決定；當(dāng)VCE增加到使集電結(jié)

反偏電壓較大時，特性曲線進(jìn)入與VCE軸基本平行的區(qū)域(這與輸入特性曲線隨VCE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

工作狀態(tài)NPN型PNP型特點

E結(jié)、C結(jié)均反偏E結(jié)、C結(jié)均反偏

截止?fàn)顟B(tài)7c心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)Ic弋8IB

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>VCVRVVE、VB<VC

5、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)：、=(/C-/CEO)〃B"/C〃BI%E=const,2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〃與耳之間有如下關(guān)系：歷=k/左=耳/15/(1+再％=2/(1+方)(3)穿透電流d0：&0=(1+/)

/CBO；式中/CBO相當(dāng)于集電結(jié)的反向飽和電流。2)交流參數(shù)

(1)共射交流電流放大系數(shù)萬：/^A/C/A/BIVCE=const,在放大區(qū)/值基本不變。

(2)共基交流放大系數(shù)a：<7=AZC/A/EI°CB=const

當(dāng)，CBO和，CEO很小時,a弋&、B%可以不加區(qū)分。

(3)特征頻率方：三極管的夕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)

信號頻率增加時，三極管的夕將會下降。當(dāng)力下降到1時所對應(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，夕就要下降，當(dāng)p值下降到線性放大區(qū)月值的70?

30%時，所對應(yīng)的集電極電流稱為最大集電極電流/CM。至于夕值下降多少，不同型號的三極管，不同的

廠家的規(guī)定有所差別?？梢姡?dāng)，C>/CM時，并不表示三極管會損壞。

（2）最大集電極耗散功率PcM：PCM=，C"CE。對于確定型號的晶體管，PcM是一個定值。當(dāng)硅管的

結(jié)溫大于150℃、楮管的結(jié)溫大于70℃時，管子的特性明顯變壞，甚至燒壞。

（3）極間反向擊穿電壓：晶體管某一級開路時，另外兩個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，超過此值管子會發(fā)生擊穿現(xiàn)象。極間反向電壓有三種：小。、生。和小0。由于各擊穿電

壓中心。值最小，選用時應(yīng)使其大于放大電路的工作電源限。

（4）三極管的安全工作區(qū)：由PCM、/CM和擊穿電壓匕BR）CEO在輸出特性曲線上可以確定四個區(qū)：過

損耗區(qū)、過電流區(qū)、擊穿區(qū)和安全工作區(qū)。使用時應(yīng)保證三極管工作在安全區(qū)。如P28圖1.29所示。

6、溫度對晶體管特性及參數(shù)的影響

1）溫度對反向飽和電流的影響：溫度對7?和九。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）溫度對輸入特性的影響：當(dāng)溫度上升時，正向特性左移。當(dāng)溫度變化時，%大約下降2?2.5mV,

%具有負(fù)溫度系數(shù)。

3）溫度對輸出特性的影響溫度升高時，由于乙。和B增大，且輸入特性左移，導(dǎo)致集電極電流入增大,

輸出特性上移。

總之，當(dāng)溫度升高時，幾。和￡增大，輸入特性左移，最終導(dǎo)致集電極電流增大。

第四講場效應(yīng)管

本講重點

1、MOS管結(jié)構(gòu)原理;

2、MOS管的伏安特性及其在三個工作區(qū)的工作條件；

本講難點：

1、MOS管各工作區(qū)的工作條件；

教學(xué)組織過程

本講以教師講授為主。用多媒體演示FET的結(jié)構(gòu)原理、輸出與轉(zhuǎn)移特性等，便于學(xué)生理解和掌握。FET

的工作區(qū)、管型的判斷方法可以啟發(fā)討論。

主要內(nèi)容

1、效應(yīng)管及其類型

效應(yīng)管FET是一種利用電場效應(yīng)來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

場效應(yīng)管（JFET）和金屬一氧化物一半導(dǎo)體場效應(yīng)管（MOSFET簡稱MOS管）。每一類又有N溝道和P溝道

兩種類型。其中MOS管又可分為增強型和耗盡型兩種。

2、N溝道增強型MOS管結(jié)構(gòu)

N溝道增強型MOSFET基本上是一種左右對稱的拓?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，然后用光刻工藝擴散兩個高摻雜的N型區(qū)，從N型區(qū)引出兩個電極，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B表示。因為這種MOS

管在%s=0V時叢=0；只有當(dāng)UGs>"GS（th）后才會出現(xiàn)漏極電流，所以稱為增強型MOS管。如P42圖1.44

所示。

3、N溝道增強型MOS管的工作原理

1）夾斷區(qū)工作條件

UGS=0時，D與S之間是兩個PN結(jié)反向串聯(lián)，沒有導(dǎo)電溝道，無論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<"GS（th時.山柵極指向襯底方向的電場使空穴向下移動，電子向上移動，在

P型硅襯底的上表面形成耗盡層，仍然沒有漏極電流。工作條件

UGS〉UGS（M時，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)

生漏極電流若“DS<WGS-UGS?h），則溝道沒夾斷，對應(yīng)不同的“GS，ds間等效成不同阻值的電阻，此時，

FET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，溝道預(yù)夾斷；若"DS>"GS-UGS?h)，則溝道已夾斷,，‘D僅僅決定于"GS，而與

Os無關(guān)。此時，宿近似看成WGS控制的電流源，F(xiàn)ET相當(dāng)于壓控流源。

可見，對于N溝道增強型MOS管，柵源電壓質(zhì)對導(dǎo)電溝道有控制作用，即UGS>UGs?h)時，才能形成

導(dǎo)電溝道將漏極和源極溝通。如果此時加有漏源電壓，就可以形成漏極電流辦。

當(dāng)場效應(yīng)管工作在恒流區(qū)時，利用柵一源之間外加電壓“GS所產(chǎn)生的電場來改變導(dǎo)電溝道的寬窄，從

而控制多子漂移運動所產(chǎn)生的漏極電流此時，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是在柵極卜方的SQ2絕緣層中摻入了大量的金屬正離子，所以當(dāng)UGS=0時，這

些正離子已經(jīng)感應(yīng)出反型層，形成了溝道。如P45圖1.48所示。于是，只要有漏源電壓，就有漏極電流

存在。當(dāng)UGS>0時，將使/D進(jìn)一步增加。UGS<0時，隨著UGS的減小漏極電流逐漸減小，直至/D=0。對

應(yīng)/D=0的UGS稱為夾斷電壓，用符號UGS(OA)表示，

5、P溝道增強型和耗盡型MOSFET

P溝道MOSFET的工作原理與N溝道MOSFET完全相同，只不過導(dǎo)電的載流子不同，供電電壓極性

不同而已。這如同雙極型三極管有NPN型和PNP型一樣。

6、場效應(yīng)管的伏安特性

場效應(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。

以增強型N溝MOSFET為例，

輸出特性：(〃DS)Ih哪教反映UGS>UGS?h)且固定為某一值時，UDS對/D的影響；

轉(zhuǎn)移特性：iD=F("GS)Ig=常數(shù)反映UGS對漏極電流的控制關(guān)系；

輸出特性和轉(zhuǎn)移特性反映了場效應(yīng)管工作的同一物理過程，因此，轉(zhuǎn)移特性可以從輸出特性上用作圖

法——對應(yīng)地求出。

場效應(yīng)管的輸出特性可分為四個區(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，場效應(yīng)管工作在飽和區(qū)。

7、場效應(yīng)管的主要參數(shù)：

1)直流參數(shù)

(1)開啟電壓UGS?h)：開啟電壓是MOS增強型管的參數(shù)，柵源電壓小于開啟電壓的絕對值，場效應(yīng)

管不能導(dǎo)通。

(2)夾斷電壓UGS(皿：夾斷電壓是耗盡型FET的參數(shù)，當(dāng)UGS=UGS(M時，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=O時所對應(yīng)的漏極電流。

(4)直流輸入電阻RGS<DC>：FET的柵源輸入電阻。對于JFET,反偏時RGS約大于1。飛；對于MOSFET,

RGS約是d?IO"。交流參數(shù)

(1)低頻跨導(dǎo)gm：低頻跨導(dǎo)反映了柵壓對漏極電流的控制作用，這一點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(毫西門子)。

(2)級間電容：FET的三個電極間均存在極間電容。通常Cgs和Cgd約為1?3pF,而Cds約為0.l-lpFo

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正常工作時漏極電流的上限值。

(2)漏一源擊穿電壓〃的：FET進(jìn)入恒流區(qū)后，使后驟然增大的“DS值稱為漏一源擊穿電

壓，“DS超過此值會使管子燒壞。

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

8、場效應(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)o由于少數(shù)載流子的濃度易受溫

度影響，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10"?1高輸入電阻是FET的突出優(yōu)點。

3)FET的漏極和源極可以互換使用，耗盡型M0S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。

本章小節(jié)

本章首先介紹了半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識，然后闡述了半導(dǎo)體二極管、晶體管（BJT）和場效應(yīng)管（FET）

的工作原理、特性曲線和主要參數(shù)?，F(xiàn)將各部分歸納如下：

1、雜質(zhì)半導(dǎo)體與PN結(jié)

本征半導(dǎo)體中摻入不同的雜質(zhì)就形成N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體,控制摻入雜質(zhì)的多少就可以有效地改

變其導(dǎo)電性能，從而實現(xiàn)導(dǎo)電性能的可控性。半導(dǎo)體中有兩種載流子：自由電子與空穴。載流子有兩種有

序運動：因濃度差異而產(chǎn)生的運動稱為擴散運動，因電位差而產(chǎn)生的運動稱為漂移運動。將兩種雜質(zhì)半導(dǎo)

體制作在同一塊硅片（或錯片）上，在它們的交界面處，上述兩種運動達(dá)到動態(tài)平衡，從而形成PN結(jié)。

正確理解PN結(jié)單向?qū)щ娦?、反向擊穿特性、溫度特性和電容效?yīng)，有利于了解半導(dǎo)體二極管、晶體管和

場效應(yīng)管等電子器件的特性和參數(shù)。

2、半導(dǎo)體二極管

一個PN結(jié)經(jīng)封裝并引出電極后就構(gòu)成二極管。二極管加正向電壓時，產(chǎn)生擴散電流，電流與電壓成

指數(shù)關(guān)系；加反向電壓時，產(chǎn)生漂移電流，其數(shù)值很小，體現(xiàn)出單向?qū)щ娦?。＜、〃、UR和EM是二極

管的主要參數(shù)。

特殊二極管與普通二極管一樣，具有單向?qū)щ娦浴＠肞N結(jié)擊穿時的特性可制成穩(wěn)壓二極管，利用

發(fā)光材料可制成發(fā)光二極管，利用PN結(jié)的光敏性可制成光電二極管。

3、晶體管

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.，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)外電場作用下形成漂移電流〃，

體現(xiàn)出〃（或4、UBE）對〃的控制作用。此時，可將看成為電流〃控制的電流源。晶體管的輸入

特性和輸出特性表明各極之間電流與電壓的關(guān)系，B、a、ICBO（ICEO）、［CM、U（BR）CEO、七w和人?是

它的主要參數(shù)。晶體管有截止、放大、飽和三個工作區(qū)域，學(xué)習(xí)時應(yīng)特別注意使管子工作在不同工作區(qū)的

外部條件。

4、場效應(yīng)管

場效應(yīng)管分為結(jié)型和絕緣柵型兩種類型，每種類型均分為兩種不同的溝道：N溝道和P溝道，而MOS

管又分為增強型和耗盡型兩種形式。

場效應(yīng)管工作在恒流區(qū)時，利用柵-源之間外加電壓所產(chǎn)生的電場來改變導(dǎo)電溝道的寬窄，從而控制

多子漂移運動所產(chǎn)生的漏極電流此時，可將〃看成電壓UGS控制的電流源，轉(zhuǎn)移特性曲線描述了這

種控制關(guān)系。輸出特性曲線描述UGS、U小和〃三者之間的關(guān)系。g,“、或UGSWT）、1DSS、【DM、

號說和極間電容是它的主要參數(shù)。和晶體管相類似，場效應(yīng)管有夾斷區(qū)（即截止區(qū)）、恒流區(qū)（即線性區(qū)）

和可變電阻區(qū)三個工作區(qū)域。

盡管各種半導(dǎo)體器件的工作原理不盡相同，但在外特性上卻有不少相同之處。例如，晶體管的輸入特

性與二極管的伏安特性相似：二極管的反向特性（特別是光電二極管在第三象限的反向特性）與晶體管的

輸出特性相似，而場效應(yīng)管與晶體管的輸出特性也相似。

第二章基本放大電路

本章主要內(nèi)容

本章重點講述基本放大電路的組成原理和分析方法，分別由BJT和FET組成的三種組態(tài)

基本放大電路的特點和應(yīng)用場合。多級放大電路的耦合方式和分析方法。

首先介紹基本放大電路的組成原則。三極管的低頻小信號模型。固定偏置共射放大電路

的圖解法和等效電路法靜態(tài)和動態(tài)分析，最大不失真輸出電壓和波形失真分析。分壓式偏置

共射放大電路的分析以及穩(wěn)定靜態(tài)工作點的方法。共集和共基放大電路的分析，由BJT構(gòu)成

的三種組態(tài)放大電路的特點和應(yīng)用場合。然后介紹由FET構(gòu)成的共源、共漏和共柵放大電路

的靜態(tài)和動態(tài)分析、特點和應(yīng)用場合。最后介紹多級放大電路的兩種耦合方式、直接耦合多

級放大電路的靜態(tài)偏置以及多級放大電路的靜態(tài)和動態(tài)分析。通過習(xí)題課掌握放大電路的靜

態(tài)偏置方法和性能指標(biāo)的分析計算方法。

學(xué)時分配

本章有七講，每講兩個學(xué)時。

第五講放大電路的主要性能指標(biāo)及基本共射放大電路組成原理

本講重點

1、放大的本質(zhì)；

2、放大電路工作原理及靜態(tài)工作點的作用；

3、利用放大電路的組成原則判斷放大電路能否正常工作；

本講難點

1、放大電路靜態(tài)工作點的設(shè)置方法；

2、利用放大電路的組成原則判斷放大電路能否正常工作；

教學(xué)組織過程

本講以教師講授為主。用多媒體演示放大電路的組成原理、信號傳輸過程和設(shè)置合適Q點的必要性等,

便于學(xué)生理解和掌握。判斷放大電路能否正常工作舉例可以啟發(fā)討論。

主要內(nèi)容

1、放大的概念

在電子電路中，放大的對象是變化量，常用的測試信號是正弦波。放大電路放大的本質(zhì)是在輸入信號

的作用下，通過有源元件（BJT或FET）對直流電源的能量進(jìn)行控制和轉(zhuǎn)換，使負(fù)載從電源中獲得輸出信

號的能量，比信號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。

2、電路的主要性能指標(biāo)

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

2）輸出電阻凡＞：從輸出端看進(jìn)去的等效輸出信號源的內(nèi)阻，說明放大電路帶負(fù)我的能力。

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?；蚨叩恼医涣髦抵龋靡院?/p>

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)。

..Uo\.Io

Aim=Au=——Aii=Ai=—

電壓放大倍數(shù)定義為：U,電流放大倍數(shù)定義為：li

^=—A,“=一

互阻放大倍數(shù)定義為：1<互導(dǎo)放大倍數(shù)定義為：°，

注意：放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻通常都是在正弦信號下的交流參數(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，最大輸出信號的正弦有效值或峰值。一般用

有效值C/OM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

號頻率較低或較高時，放大倍數(shù)的幅值會下降并產(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。如P75圖2.1.4所示。

上限頻率九（或稱為上限截止頻率）：在信號頻率下降到一定程度時，放大倍數(shù)的數(shù)值等于中頻段的

0.707倍時的頻率值即為上限頻率。

卜限頻率先（或稱為下限截止頻率）：在信號頻率上升到一定程度時，放大倍數(shù)的數(shù)值等于中頻段的

0.707倍時的頻率值即為上限頻率。

通頻帶小w：介\\，=/H-/L通頻帶越寬，表明放大電路對不同頻率信號的適應(yīng)能力越強。

6）最大輸出功率POM與效率〃：

POM是在輸出信號基本不失真的情況下，負(fù)載能夠從放大電路獲得的最大功率，是負(fù)載從直流電源獲

得的信號功率。此時，輸出電壓達(dá)到最大不失真輸出電壓。

「也

〃為直流電源能量的利用率。耳式中Pv為電源消耗的功率

7）非線性失真系數(shù)D：在某一正弦信號輸入下，輸出波形因放大器件的非線性特性而產(chǎn)生失真，其

諧波分量的總有效值與基波分量之比。即

J++…

D=口——----x100%

A,式中：為基波幅值，4、…為各次諧波幅值；

3、兩種常見的共射放大電路組成及各部分作用1）直接耦合共射放大電路：信號源與放大電路、放大電路

與負(fù)載之間均直接相連。適合于放大直流信號和變化緩慢的交流信號。2）阻容耦合共射放大電路：信號

源與放大電路、放大電路與負(fù)載之間均通過耦合電容相連。不能放大直流信號和變化緩慢的交流信號；只

能放大某一頻段范圍的信號。如P72圖2.7所示。

3）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R——將變化的集電極電流轉(zhuǎn)換為電壓輸出。

（3）偏置電路Kc,國——使三極管工作在放大區(qū)，笈還為輸出提供能量。

（4）耦合電容G,C——輸入電容G保證信號加到發(fā)射結(jié)，不影晌發(fā)射結(jié)偏置。輸出電容G保證信

號輸送到負(fù)載，不影響集電結(jié)偏置。

4、靜態(tài)工作點設(shè)置的必要性

對放大電路的基本要求一是不失真，二是能放大。只有保證在交流信號的整個周期內(nèi)三極管均處于放

大狀態(tài)，輸出信號才不會產(chǎn)生失真。故需要設(shè)置合適的靜態(tài)工作點。Q點不僅電路是否會產(chǎn)生失真，而且

影響放大電路幾乎所有的動態(tài)參數(shù)。

5、基本共射放大電路的工作原理及波形分析

對于基本放大電路，只有設(shè)置合適的靜態(tài)工作點，使交流信號馱載在直流分量之上，以保證晶體管在

輸入信號的整個周期內(nèi)始終工作在放大狀態(tài)，輸出電壓波形才不會產(chǎn)生非線性失真。波形分析見P74圖2.8

所示。

基本共射放大電路的電壓放大作用是利用晶體管的電流放大作用，并依靠將電流的變化轉(zhuǎn)化為電壓的

變化來實現(xiàn)的。

6、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，以保證放

大電路不失真。

2）在輸入回路加入省應(yīng)能引起“BE的變化,從而引起M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)載治中去,或者說應(yīng)將集電極電流的變化轉(zhuǎn)化為電壓

的變化送到輸出端。

第六講放大電路的基本分析方法

本講重點

1、基本放大電路靜態(tài)工作點的估算；

2、BJT的h參數(shù)等效模型及放大電路輸入電阻、輸出電阻與電壓放大倍數(shù)的計算；

本講難點

1、放大電路的微變等效電路的畫法；

2、放大電路輸入電阻、輸出電阻與電壓放大倍數(shù)的計算；

教學(xué)組織過程

本講以教師講授為主。用多媒體演示圖解法求Q點、U?！奔胺治龇蔷€形失真；用直流通路估算Q點；

BJT的h參數(shù)模型建立、微變等效電路的畫法及動態(tài)參數(shù)計算等，便于學(xué)生理解和掌握。

主要內(nèi)容

1、直流通路、交流通路及其畫法

(1)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Q的值。

(2)直流通路的畫法：電容視為開路、電感視為短路；信號源視為短路，但應(yīng)保留內(nèi)阻。

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

(4)交流通路的畫法：耦合電容視為短路；無內(nèi)阻直流電源視為短路；

2、放大電路的靜態(tài)分析和動態(tài)分析

(1)靜態(tài)分析：就是求解靜態(tài)工作點Q,在輸入信號為零時，BJT或FET各電極間的電流和電壓就是

Q點?？捎霉浪惴ɑ驁D解法求解。

(2)動態(tài)分析就是求解各動態(tài)參數(shù)和分析輸出波形。通常，利用三極管h參數(shù)等效模型畫出放大電

路在小信號作用下的微變等效電路，并進(jìn)而計算輸入電阻、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)，后動態(tài)”。的原則，只有靜態(tài)工作點合適，動態(tài)分析才有意義；Q點

不但影響電路輸出信號是否失真，而且與動態(tài)參數(shù)密切相關(guān)。

3、圖解法確定Q點和最大不失真輸出電壓

(1)用圖解法確定Q點的步驟：已知晶體管的輸出特性曲線族一由直流通路求得加一列直流通路的

輸出回路電壓方程得直流負(fù)載線一在輸出特性曲線平面上作出直流負(fù)載線一由加所確定的輸出特性曲線

與直流負(fù)載線的交點即為Q點。

(2)輸出波形的非線性失真

非線性失真包括飽和失真和截止失真。飽和失真是由于放大電路中三極管工作在飽和區(qū)而引起的非線

性失真。截止失真是由于放大電路中三極管工作在截止區(qū)而引起的非線性失真。

放大電路要想獲得大的不失真輸出，需要滿足兩個條件：一是。點要設(shè)置在輸出特性曲線放大區(qū)的中

間部位；二是要有合適的交流負(fù)載線。

(3)直流負(fù)載線和交流負(fù)載線

由放大電路輸出回路電壓方程所確定的直線稱為負(fù)載線。由直流通路確定的負(fù)載線為直流負(fù)載線：

山交流通路確定的負(fù)載線為交流負(fù)載線，可通過Q、B[]兩點作出。對于放大電

路與負(fù)載直接耦合的情況，直流負(fù)載線與交流負(fù)載線是同一條直線；而對于阻容耦合放大電路，只有在空

載情況下，兩條直線才合二為一。

(4)最大不失真輸出電壓有效值U?！?/p>

Min)式中:

%=^VcEQ-UCES,ICQRL鼠=r//Rl

說明：當(dāng)放大電路帶上負(fù)載后，在輸入信號不變的情況下，輸出信號的幅度變小。

舉例：如P83例2.2圖2.17所示，放大電路靜態(tài)工作點和動態(tài)范圍的確定。

4、等效電路法求解靜態(tài)工作點

即利用直流通路估算靜態(tài)工作點、%、和Ue-。。其中硅管的"MO=°-7V；

錯管的“皿。=85、無須求解；其余三個參數(shù)的求解方法為：

(1)列放大電路輸入回路電壓方程可求得/外；

(2)根據(jù)放大區(qū)三極管電流方程及。=皿8?？汕蟮眉?；

(3)列放大電路輸出回路電壓方程可求得“CE。；

5、BJT的h參數(shù)等效模型

(1)BJT等效模型的建立：三極管可以用一個二端口模型來代替；對于低頻模型可以不考慮結(jié)電容的

影響；小信號意味著三極管近似在線性條件下工作，微變也具有線性同樣的含義。

(2)BJT的h參數(shù)方程及等效模型

Ube=heIh

\Ube=%J+%eUceJ..

|.Ie=^Ib+—Uce

Ic=h2}eIb-^-h22eUcerce

BJT的h參數(shù)等效模型如P31圖1.31所示。

(3)h參數(shù)的物理意義1"山即ZV:三極管的交流輸入電阻，對于小功率三極管可用近似公式計算如

下：

%=晨+(1+⑶魯，300Q+(1+/)

lEQIEQ〃，A

2%2e電壓反饋系數(shù)：反映三極管內(nèi)部的電壓反饋，因數(shù)值很小，一般可以忽略。

3k21e;在小信號作用時，表示晶體管在Q點附近的的電流放大系數(shù)?。

4h22e：三極管輸出電導(dǎo)，反映輸出特性上翹的程度。常稱l/%22e為c-e間動態(tài)電阻力。通常外Ze的

值小于IO-S,當(dāng)其與電流源并聯(lián)時，因分流極小，可作開路處理。

注意：參數(shù)都是小信號參數(shù)，即微變參數(shù)或交流參數(shù)。/I參數(shù)與工作點有關(guān)，在放大區(qū)基本不變。h

參數(shù)都是微變參數(shù)，所以只適合對交流小信號的分析

6、等效電路法求解放大電路的動態(tài)參數(shù)

將BJT的h參數(shù)等效模型代入放大電路的交流通路，即為放大電路的微變等效電路。放大電路的動態(tài)

分析就是利用放大電路的微變等效電路計算輸入電阻、輸出電阻與電壓放大倍數(shù)。

第七講放大電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定

本講重點

1、放大電路穩(wěn)定靜態(tài)工作點的原理和常用方法；

2、分壓式偏置電路Q的估算；

3、分壓式偏置電路動態(tài)性能指標(biāo)的計算；

本講難點

1、穩(wěn)定靜態(tài)工作點的原理和措施；

2、分壓式偏置電路微變等效電路畫法及動態(tài)性能指標(biāo)的計算：

教學(xué)組織過程

本講以教師講授為主。用多媒體演示穩(wěn)定靜態(tài)工作點的原理和常用方法、分壓式偏置電路Q的估算、

動態(tài)性能指標(biāo)的計算等，便于學(xué)生理解和掌握。

主要內(nèi)容

1、靜態(tài)工作點穩(wěn)定的必要性

靜態(tài)工作點不但決定了電路是否產(chǎn)生失真，而且還影響著電壓放大倍數(shù)和輸入電阻等動態(tài)參數(shù)。實際

上，電源電壓的波動、元件老化以及因溫度變化所引起的晶體管參數(shù)變化，都會造成靜態(tài)工作點的不穩(wěn)定,

從而使動態(tài)參數(shù)不穩(wěn)定，有時甚至造成電路無法正常工作。在引起Q點不穩(wěn)定的諸多因素中，溫度對晶體

管的影響是最主要的。

2、溫度變化對靜態(tài)工作點產(chǎn)生的影響

溫度變化對靜態(tài)工作點的影響主要表現(xiàn)為，溫度變化影響晶體管的三個主要參數(shù)：180、￡和08￡。

這三者隨溫度升高產(chǎn)生變化，其結(jié)果都使值增大。

硅管的‘CB。小，受溫度影響小，故其￡和受溫度影響是主要的；

倍管的18。大，受溫度影響是主要的。

3、穩(wěn)定靜態(tài)工作點的原則和措施

為了保證輸出信號不失真，對放大電路必須設(shè)置合適的靜態(tài)工作點，并保證工作點的穩(wěn)定。（1）采用

不同偏置電路穩(wěn)定靜態(tài)工作點的原則是：

當(dāng)溫度升高使〃增大時，〃要自動減小以牽制〃的增大。

（2）穩(wěn)定靜態(tài)工作點可以歸納為三種方法：P89圖2.21所示。

（1）溫度補償；

（2）直流負(fù)反饋;

（3）集成電路中采用恒流源偏置技術(shù)；

4、典型靜態(tài)工作點穩(wěn)定電路——分壓式偏置電路的分析

1）Q點穩(wěn)定原理

分壓偏置電路如P90圖2.22所示。

穩(wěn)定靜態(tài)工作點的條件為：1]>>1,和％>>1）呢；此時，

UBQ~——星—xVcc

即+凡2,即當(dāng)溫度變化時，“3基本不變。

靜態(tài)工作點的穩(wěn)定過程為：

T（℃）tf'ct（=4Ret（因為"刈基本不變）f"BE|F/B|

Ic|《----------------------------------------------'

當(dāng)溫度降低時，各物理量向相反方向變化。這種將輸出量（〃）通過一定的方式（利用凡將的變化

轉(zhuǎn)化為電壓0E的變化）引回到輸入回路來影響輸入量UBE的措施稱為反饋?？梢?，在Q點穩(wěn)定過程中，凡

作為負(fù)反饋電阻起著重要的作用。典型靜態(tài)工作點穩(wěn)定電路利用直流負(fù)反饋來穩(wěn)定Q點.

2）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1>>1-（1+廣陽》此

3）分壓式偏置電路的動態(tài)分析

動態(tài)分析時，射極旁路電容應(yīng)看成短路。畫放大電路的微變等效電路時，要特別注意射極電阻有無被

射極旁路電容旁路，正確畫出“交流地”的位置，根據(jù)實際電路進(jìn)行計算即可。

第八講共集放大電路和共基放大電路

本講重點

1、共集和共基放大電路的性能指標(biāo)計算；

2、三種接法放大電路的特點及應(yīng)用場合；

本講難點

1、共集和共基放大電路微變等效電路的畫法；

2、共集和共基放大電路微變等效電路的輸入、輸出電阻計算;；

教學(xué)組織過程

本講以教師講授為主。用多媒體演示三種接法電路的構(gòu)成方法，便于學(xué)生理解和掌握。啟發(fā)討論三種

不同接法電路各自特點及應(yīng)用場合。

主要內(nèi)容

1、三極管放大電路的基本接法

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，通過必對八的控制作用實現(xiàn)功率放大。共集放大電路以集電極為公共端,

通過M對正的控制作用實現(xiàn)功率放大。共基放大電路以基極為公共端，通過無對M的控制作用實現(xiàn)功率

放大。

2、共集放大電路的組成及靜態(tài)和動態(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P92圖2.23(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，凡、(與友共同確定合適的靜態(tài)基極電流；晶體管輸出回路中，電源加，提供集電極電

流和輸出電流，并與此配合提供合適的管壓降&。

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〃。；(2)根據(jù)放大區(qū)三極管電流方程及?？汕蟮?%

(3)列放大電路輸出方程可求得“CE。；

3)共集放大電路的動態(tài)分析

共集放大電路的動態(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”畫在下方，所以微變等效電路的畫法略有不同