電子技術(shù)chap1(下)

1、Im Glad toIm Glad to Meet You! Meet You! 考核方式考核方式1 1、平時成績：、平時成績：3030作業(yè)、出勤、課堂表現(xiàn)：作業(yè)、出勤、課堂表現(xiàn)：1010實驗：實驗：20202 2、期終考試：、期終考試：7070第一章半導(dǎo)體分立器件及其基本電路第一章第一章 半導(dǎo)體分立器件及其基本電路半導(dǎo)體分立器件及其基本電路1.1 1.1 半導(dǎo)體的基本知識與半導(dǎo)體的基本知識與PNPN結(jié)結(jié)1.2 1.2 半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用電路半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用電路1.3 1.3 放大電路的基本概念及其性能指標(biāo)放大電路的基本概念及其性能指標(biāo)1.4 1.4 三極管及其放大電路三極管及其放大電路

2、1.6 1.6 多級放大電路多級放大電路1.1 1.1 半導(dǎo)體的基本知識與半導(dǎo)體的基本知識與PN結(jié)結(jié)1.1.1 半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性半導(dǎo)體半導(dǎo)體：導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的材料。：導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的材料。 常見的半導(dǎo)體材料有常見的半導(dǎo)體材料有硅硅、鍺、硒及許多金屬的氧、鍺、硒及許多金屬的氧化物和硫化物等?；锖土蚧锏取０雽?dǎo)體材料的特性：半導(dǎo)體材料的特性：純凈半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很差；純凈半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很差；溫度升高溫度升高導(dǎo)電能力增強；導(dǎo)電能力增強；光照增強光照增強導(dǎo)電能力增強；導(dǎo)電能力增強；摻入少量雜質(zhì)摻入少量雜質(zhì)導(dǎo)電能力增強。導(dǎo)電能力增強?，F(xiàn)代電子學(xué)中，用的最多

3、的半導(dǎo)體是硅和現(xiàn)代電子學(xué)中，用的最多的半導(dǎo)體是硅和鍺，它們的最外層電子（價電子）都是四個。鍺，它們的最外層電子（價電子）都是四個。GeSi一、一、 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體硅和鍺的共價鍵結(jié)構(gòu)硅和鍺的共價鍵結(jié)構(gòu)共價鍵共共價鍵共用電子對用電子對+4+4表示除表示除去價電子去價電子后的原子后的原子+4+4+4+4+4+4形成共價鍵后，每個原子的最外層電形成共價鍵后，每個原子的最外層電子是八個，構(gòu)成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。子是八個，構(gòu)成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。共價鍵有很強的結(jié)合力，共價鍵有很強的結(jié)合力，使原子規(guī)則排列，形成晶體。使原子規(guī)則排列，形成晶體。+4+4+4+4完全純凈的、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體，完全純凈的、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶

4、體，稱為稱為本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體。硅和鍺的晶體結(jié)構(gòu)硅和鍺的晶體結(jié)構(gòu)在絕對在絕對0度（度（T=0K）和沒有外界激發(fā)時）和沒有外界激發(fā)時,價電子完全被共價鍵束縛著，本征半導(dǎo)體價電子完全被共價鍵束縛著，本征半導(dǎo)體中沒有可以運動的帶電粒子（即中沒有可以運動的帶電粒子（即載流子載流子），），它的導(dǎo)電能力為它的導(dǎo)電能力為0，相當(dāng)于絕緣體。，相當(dāng)于絕緣體。 當(dāng)溫度升高或受到光的照射時，價電當(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，成為的束縛，而參與導(dǎo)電，成為自由電子自由電子。 自由電子產(chǎn)生的同時，在其原來的共價鍵中自由電子產(chǎn)生

5、的同時，在其原來的共價鍵中就出現(xiàn)了一個空位，原子的電中性被破壞，呈現(xiàn)就出現(xiàn)了一個空位，原子的電中性被破壞，呈現(xiàn)出正電性，其正電量與電子的負(fù)電量相等，人們出正電性，其正電量與電子的負(fù)電量相等，人們常稱呈現(xiàn)正電性的這個空位為常稱呈現(xiàn)正電性的這個空位為空穴空穴。 這一現(xiàn)象稱為這一現(xiàn)象稱為本征激發(fā)，本征激發(fā)，也稱也稱熱激發(fā)熱激發(fā)。本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理+4+4+4+4本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理自由電子自由電子空穴空穴束縛電子束縛電子本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理本征半導(dǎo)體中存在數(shù)量相等的兩種載流本征半導(dǎo)體中存在數(shù)量相等的兩種載流子，即子，即自由電子自由電子和和

6、空穴空穴。溫度越高，載流子的濃度越高。因此本溫度越高，載流子的濃度越高。因此本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力越強，征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力越強，溫度是影響半導(dǎo)溫度是影響半導(dǎo)體性能的一個重要的外部因素體性能的一個重要的外部因素，這是半導(dǎo)體，這是半導(dǎo)體的一大特點。的一大特點。本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于載流子的本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于載流子的濃度。濃度。在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量的雜質(zhì)，在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量的雜質(zhì)，就會使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著變化。就會使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著變化。N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體在硅或鍺晶體中摻入少量的在硅或鍺晶體中摻入少量的五價五價元素元素磷（或銻）磷（或銻）二、二、 雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)

7、半導(dǎo)體 Negative Negative+4+4+5+4N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體多余電子多余電子磷原子磷原子N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體中的載流子是什么？型半導(dǎo)體中的載流子是什么？1、由施主原子提供的電子，濃度與施主原子、由施主原子提供的電子，濃度與施主原子相同相同。2、本征半導(dǎo)體中成對產(chǎn)生的電子和空穴。、本征半導(dǎo)體中成對產(chǎn)生的電子和空穴。3、摻雜濃度遠(yuǎn)大于本征半導(dǎo)體中載流子濃度，、摻雜濃度遠(yuǎn)大于本征半導(dǎo)體中載流子濃度，所以，自由電子濃度遠(yuǎn)大于空穴濃度。自由電所以，自由電子濃度遠(yuǎn)大于空穴濃度。自由電子稱為子稱為多數(shù)載流子多數(shù)載流子（多子多子），空穴稱為），空穴稱為少數(shù)載少數(shù)載流子流子（少子少子）。

8、）。+4+4+3+4空穴空穴P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體硼原子硼原子 在硅或鍺晶體中摻入少量的在硅或鍺晶體中摻入少量的三價三價元素，如元素，如硼硼（或銦）（或銦）PositivePositive雜質(zhì)半導(dǎo)體的示意表示法雜質(zhì)半導(dǎo)體的示意表示法P 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體+N 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體空空穴穴正離子正離子負(fù)離子負(fù)離子電子電子1.1.2 PN 結(jié)及其單向?qū)щ娦越Y(jié)及其單向?qū)щ娦?半導(dǎo)體器件的核心是半導(dǎo)體器件的核心是PNPN結(jié)，是采取一定的工結(jié)，是采取一定的工藝措施在一塊半導(dǎo)體晶片的兩側(cè)分別制成藝措施在一塊半導(dǎo)體晶片的兩側(cè)分別制成P P型半導(dǎo)型半導(dǎo)體和體和N N型半導(dǎo)體，在兩種半導(dǎo)體的交界面上形成型半導(dǎo)體，在兩種半

9、導(dǎo)體的交界面上形成PNPN結(jié)。結(jié)。 各種各樣的半導(dǎo)體器件都是各種各樣的半導(dǎo)體器件都是以以PNPN結(jié)為核心結(jié)為核心而而制成的，正確認(rèn)識制成的，正確認(rèn)識PNPN結(jié)是了解和運用各種半導(dǎo)體結(jié)是了解和運用各種半導(dǎo)體器件的關(guān)鍵所在。器件的關(guān)鍵所在。擴(kuò)散運動擴(kuò)散運動: : 物質(zhì)從濃度高的地方向濃度低的地物質(zhì)從濃度高的地方向濃度低的地方運動方運動, ,即由于濃度差產(chǎn)生的運動即由于濃度差產(chǎn)生的運動. .漂移運動漂移運動: : 在電場力作用下在電場力作用下, ,載流子的運動載流子的運動. .P P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體N N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體+擴(kuò)散運動內(nèi)電場E漂移運動空間電荷區(qū)空間電荷區(qū)一、一、PN結(jié)形成結(jié)形成擴(kuò)散的結(jié)果

10、是使空間電擴(kuò)散的結(jié)果是使空間電荷區(qū)逐漸加寬，空間電荷區(qū)逐漸加寬，空間電荷區(qū)越寬。荷區(qū)越寬。漂移運動P P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體N N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體+擴(kuò)散運動內(nèi)電場E內(nèi)電場越強，就使漂內(nèi)電場越強，就使漂移運動越強，而漂移移運動越強，而漂移使空間電荷區(qū)變薄。使空間電荷區(qū)變薄。 最后最后, ,多子的多子的擴(kuò)散擴(kuò)散和少子的和少子的漂漂移移達(dá)到達(dá)到動態(tài)平衡動態(tài)平衡。對于對于P P型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體和N N型半導(dǎo)體結(jié)合面，型半導(dǎo)體結(jié)合面，離子薄層形成的離子薄層形成的空間電荷區(qū)空間電荷區(qū)稱為稱為PNPN結(jié)結(jié)。在空間電。在空間電荷區(qū)，由于缺少荷區(qū)，由于缺少多子，所以也稱多子，所以也稱耗盡層耗盡層。又稱。又稱阻阻擋

11、層。擋層。 圖圖 PNPN結(jié)的形成過程結(jié)的形成過程 1.1.空間電荷區(qū)中沒有載流子。空間電荷區(qū)中沒有載流子。2.2.空間電荷區(qū)中內(nèi)電場阻礙空間電荷區(qū)中內(nèi)電場阻礙P P中的空穴中的空穴. .N區(qū)區(qū) 中的電子（中的電子（都是多子都是多子）向?qū)Ψ竭\動（）向?qū)Ψ竭\動（擴(kuò)散擴(kuò)散運動運動）。）。3.3.P 區(qū)中的電子和區(qū)中的電子和 N區(qū)中的空穴（區(qū)中的空穴（都是少都是少子子），數(shù)量有限，因此由它們形成的電流），數(shù)量有限，因此由它們形成的電流很小。很小。注意注意: :二、二、PNPN結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦?如果外加電壓使如果外加電壓使PNPN結(jié)中：結(jié)中： P P區(qū)的電位高于區(qū)的電位高于N N區(qū)的電位，

12、稱為加區(qū)的電位，稱為加正向電壓正向電壓，簡稱簡稱正偏正偏； P P區(qū)的電位低于區(qū)的電位低于N N區(qū)的電位，稱為加區(qū)的電位，稱為加反向電壓反向電壓，簡稱簡稱反偏反偏。 PNPN結(jié)具有單向?qū)щ娦越Y(jié)具有單向?qū)щ娦? :若外加電壓使電流從若外加電壓使電流從P P區(qū)流到區(qū)流到N N區(qū)，區(qū)，PNPN結(jié)呈低阻性，所以電流大；反之是高阻性，電流小。結(jié)呈低阻性，所以電流大；反之是高阻性，電流小。+內(nèi)電場內(nèi)電場外電場外電場變薄變薄PN+_內(nèi)電場被削弱，內(nèi)電場被削弱，多子的擴(kuò)散加強多子的擴(kuò)散加強能夠形成較大的能夠形成較大的擴(kuò)散電流。擴(kuò)散電流。 (1) PN PN結(jié)加正向電壓結(jié)加正向電壓圖圖 PNPN結(jié)加正向電壓時的

13、導(dǎo)電情況結(jié)加正向電壓時的導(dǎo)電情況+內(nèi)電場內(nèi)電場外電場外電場變厚變厚NP+_ 內(nèi)電場被加強，內(nèi)電場被加強， 多子的擴(kuò)散受抑多子的擴(kuò)散受抑 制。少子漂移加制。少子漂移加 強，但少子數(shù)量強，但少子數(shù)量 有限，只能形成有限，只能形成 較小的反向電流。較小的反向電流。 (2) PN PN結(jié)加反向電壓結(jié)加反向電壓圖圖 PNPN結(jié)加反向電壓時的導(dǎo)電情況結(jié)加反向電壓時的導(dǎo)電情況1.2 半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用電路半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用電路 在在PNPN結(jié)上加上引線和管殼，就成為一個二極管。二結(jié)上加上引線和管殼，就成為一個二極管。二極管按結(jié)構(gòu)分有極管按結(jié)構(gòu)分有點接觸型、面接觸型和平面型點接觸型、面接觸型和平面型三大類

14、。三大類。1.2.1 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管(a)(a)點接觸型點接觸型 PNPN結(jié)面積小，結(jié)電容小，結(jié)面積小，結(jié)電容小，用于檢波和變頻等高頻電路用于檢波和變頻等高頻電路。(b)面接觸型(c)(c)平面型平面型符號：符號：D陽極陽極陰極陰極PN PNPN結(jié)面積大，用結(jié)面積大，用于工頻大電流整流電路于工頻大電流整流電路。PN PN 結(jié)面積可大可小，用結(jié)面積可大可小，用于高頻整流和開關(guān)電路中。于高頻整流和開關(guān)電路中。UI死區(qū)電壓死區(qū)電壓 硅管硅管0.5V,鍺管鍺管0.1V。導(dǎo)通壓降導(dǎo)通壓降: : 硅硅管管0.60.7V,鍺鍺管管0.20.3V。反向擊穿電反向擊穿電壓壓U(BR) 死區(qū)死區(qū)電壓電壓

15、正向正向反向反向外電場不足以克服外電場不足以克服內(nèi)電場內(nèi)電場,電流很小電流很小外電場不足以克服外電場不足以克服內(nèi)電場內(nèi)電場,電流很小電流很小) 1(/TUUSeII一、伏安特性一、伏安特性當(dāng)外加電壓大于死區(qū)當(dāng)外加電壓大于死區(qū)電壓內(nèi)電場被大大減電壓內(nèi)電場被大大減削弱削弱,電流增加很快電流增加很快。UI死區(qū)電壓死區(qū)電壓 硅管硅管0.5V,鍺管鍺管0.1V。導(dǎo)通壓降導(dǎo)通壓降: : 硅硅管管0.60.7V,鍺鍺管管0.20.3V。反向擊穿電反向擊穿電壓壓U(BR) 死區(qū)死區(qū)電壓電壓反向反向 由于少子的漂移運動形成很由于少子的漂移運動形成很小的反向電流小的反向電流,在且在且U U(BR)時時,其其反向電

16、流突然增大反向電流突然增大,反向擊穿。反向擊穿。一、伏安特性一、伏安特性二、主要參數(shù)二、主要參數(shù)1）最大整流電流）最大整流電流 IOM二極管長期使用時，允許流過二極管的最大正二極管長期使用時，允許流過二極管的最大正向平均電流。向平均電流。2）反向擊穿電壓）反向擊穿電壓UBR二極管反向擊穿時的電壓值。擊穿時反向電流二極管反向擊穿時的電壓值。擊穿時反向電流劇增，二極管的單向?qū)щ娦员黄茐?，甚至過熱而劇增，二極管的單向?qū)щ娦员黄茐?，甚至過熱而燒壞。手冊上給出的最高反向工作電壓燒壞。手冊上給出的最高反向工作電壓UDRM一般一般是是UBR的一半。的一半。3）反向電流）反向電流 IR指二極管加反向峰值工作電

17、壓時的反向電流。反指二極管加反向峰值工作電壓時的反向電流。反向電流大，說明管子的單向?qū)щ娦圆睿虼朔聪螂娏飨螂娏鞔?，說明管子的單向?qū)щ娦圆睿虼朔聪螂娏髟叫≡胶?。反向電流受溫度的影響，溫度越高反向電越小越好。反向電流受溫度的影響，溫度越高反向電流越大。硅管的反向電流較小，一般在幾流越大。硅管的反向電流較小，一般在幾uA以下；以下；鍺管的反向電流要大幾十到幾百倍。鍺管的反向電流要大幾十到幾百倍。三、二極管的模型三、二極管的模型1、理想模型、理想模型2、恒壓降模型、恒壓降模型等效電路等效電路等效電路等效電路硅管硅管:0.7V:0.7V鍺管鍺管:0.3V:0.3V1.2.2 1.2.2 二極管的應(yīng)用

18、二極管的應(yīng)用檢波作用檢波作用整流作用整流作用二極管的應(yīng)用是主要利用它的二極管的應(yīng)用是主要利用它的單向?qū)щ娦詥蜗驅(qū)щ娦?包括包括整流、限幅、保護(hù)、檢波、開關(guān)整流、限幅、保護(hù)、檢波、開關(guān)等。等。例例 tui tuoRuiuoD單向脈動電壓單向脈動電壓例例 已知已知E=5V，ui=10sintV,試畫出輸出電壓波形。試畫出輸出電壓波形。限幅作用限幅作用E限幅作用限幅作用E例例RRLuiuRuotttuiuRuo檢波作用檢波作用檢波作用檢波作用例：例：電路如圖，求電路如圖，求Y點的電位。點的電位。ABY+3V0V-12VDADBR VAVB,DA優(yōu)先導(dǎo)通，優(yōu)先導(dǎo)通，若若D的壓降為的壓降為0.3V，則：

19、，則：VY=2.7VDA導(dǎo)通導(dǎo)通DB截止截止DA：鉗位作用：鉗位作用DB：隔離作用：隔離作用一、伏安特性曲線一、伏安特性曲線UIUZIZIZmax UZ IZ穩(wěn)壓誤差穩(wěn)壓誤差曲線越曲線越陡，電陡，電壓越穩(wěn)壓越穩(wěn)定。定。-+1.2.3 1.2.3 特殊二極管特殊二極管 穩(wěn)壓管是特殊的面接觸型半導(dǎo)體硅二極穩(wěn)壓管是特殊的面接觸型半導(dǎo)體硅二極管管,其反向擊穿是可逆的其反向擊穿是可逆的,且反向電壓較穩(wěn)定且反向電壓較穩(wěn)定. 1.1.穩(wěn)壓管：穩(wěn)壓管：二、穩(wěn)壓過程：二、穩(wěn)壓過程：RLIZ+uCCUOuRRLUOIZUO穩(wěn)壓二極管的參數(shù)穩(wěn)壓二極管的參數(shù)（1）穩(wěn)定電壓）穩(wěn)定電壓 UZ（2）電壓溫度系數(shù)）電壓溫度系

20、數(shù) U（%/）穩(wěn)壓值受溫度變化影響的系數(shù)。穩(wěn)壓值受溫度變化影響的系數(shù)。 UZ=5.6V=5.6V左右左右，受溫度影響小，有較好的溫度穩(wěn)定性。受溫度影響小，有較好的溫度穩(wěn)定性。（3）動態(tài)電阻）動態(tài)電阻ZZIUZr 穩(wěn)壓二極管反向擊穿后穩(wěn)定工作的電壓。穩(wěn)壓二極管反向擊穿后穩(wěn)定工作的電壓。 （4）穩(wěn)定電流）穩(wěn)定電流IZ（5）最大允許功耗）最大允許功耗maxZZZMIUP 管子不致產(chǎn)生熱擊穿的最大功率損耗管子不致產(chǎn)生熱擊穿的最大功率損耗 工作電壓等于穩(wěn)定電壓時的工作電流，工作電壓等于穩(wěn)定電壓時的工作電流，即管子的正常工作電流。即管子的正常工作電流。2. 發(fā)光二極管發(fā)光二極管(LED)有正向電流流過有正

21、向電流流過時，發(fā)出一定波長時，發(fā)出一定波長范圍的光，目前的范圍的光，目前的發(fā)光管可以發(fā)出從發(fā)光管可以發(fā)出從紅外到可見波段的紅外到可見波段的光，它的電特性與光，它的電特性與一般二極管類似。一般二極管類似。陽極陽極陰極陰極3. 光電二極管光電二極管反向電流隨光照強度的增加而上升。反向電流隨光照強度的增加而上升。IU照度增加照度增加陽極陽極陰極陰極1.3 放大電路的基本概念及其性能指標(biāo)放大電路的基本概念及其性能指標(biāo)放大電路放大電路：也叫放大器，是一種能量轉(zhuǎn)換電路，：也叫放大器，是一種能量轉(zhuǎn)換電路， 能將微能將微 弱的電信號放大，其能量來源于供電電源。弱的電信號放大，其能量來源于供電電源。性能指標(biāo)性能

22、指標(biāo)放大電路放大電路iUiIoIoU信號源信號源負(fù)載負(fù)載iUiIoIoU放大電路放大電路oUirorsRsULR1 1、輸入電阻、輸入電阻 ri從輸入端口看進(jìn)去的電阻從輸入端口看進(jìn)去的電阻riiiiIUrsisiiUrRrUr ri i 是衡量放大電路是衡量放大電路對信號源衰減程度對信號源衰減程度sUU2 2、輸出電阻、輸出電阻 ro從輸出端口看進(jìn)去的電阻從輸出端口看進(jìn)去的電阻oOLLoUrRRUIUroLSRU0IiUiIoI放大電路放大電路oUirorsRrirooUr ro o是衡量放大電是衡量放大電路帶負(fù)載能力路帶負(fù)載能力3 3、放大倍數(shù)：描述放大電路的放大能力、放大倍數(shù)：描述放大電路

23、的放大能力sUiUiIoIoU放大電路放大電路oUirorsRLRriro電壓放大倍數(shù)：電壓放大倍數(shù)：iouUUA電流放大倍數(shù)：電流放大倍數(shù)：ioiIIAooiiu suSisisUUUrAARrUUU源電壓放大倍數(shù)：源電壓放大倍數(shù)：1.4 三極管及其放大電路三極管及其放大電路1.4.1 三極管三極管BECNNP基極基極發(fā)射極發(fā)射極集電極集電極NPN型型PNP集電極集電極基極基極發(fā)射極發(fā)射極BCEPNP型型一、三極管結(jié)構(gòu)和符號一、三極管結(jié)構(gòu)和符號BECNNP基極基極發(fā)射極發(fā)射極集電極集電極基區(qū)：較薄，基區(qū)：較薄，摻雜濃度低摻雜濃度低集電區(qū)：集電區(qū)：面積較大面積較大發(fā)射區(qū)：摻發(fā)射區(qū)：摻雜濃度較高

24、雜濃度較高BECNNP基極基極發(fā)射極發(fā)射極集電極集電極發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)集電結(jié)集電結(jié)BECIBIEICNPN型三極管型三極管BECIBIEICPNP型三極管型三極管三極管的符號三極管的符號ICmA AVVUCEUBERBIBECEB 1、實驗線路實驗線路二、二、 電流分配和放大作用電流分配和放大作用00.020.040.060.080.100.001 0.71.52.33.103.950.001 0.721.542.363.184.05ICIBIE2.實驗數(shù)據(jù)實驗數(shù)據(jù)(1) IE = IB+IC(2) IC (或或IE )IB 3 .3806. 03 . 2BCII5 .3704. 05 . 1BC

25、II這就是晶體管的這就是晶體管的電流放大作用電流放大作用(4)要使晶體管起放大作用要使晶體管起放大作用, 外部條件外部條件:發(fā)射結(jié)正偏發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)反偏集電結(jié)反偏.(3)當(dāng)當(dāng)IB=0時時, IC =ICEOIC，UCE 0.3V稱稱為飽和區(qū)。為飽和區(qū)。此區(qū)域中此區(qū)域中 : IB=0,IC=ICEO,UBEIC，UCE 0.3V (3) 截止區(qū)：截止區(qū)： UBEUBUEUEUBUC符號：符號：（1）V1=3.5V， V2=2.9V， V3=12V。例例1： 測得工作在放大電路中幾個晶體管三個極電位測得工作在放大電路中幾個晶體管三個極電位值值V1、V2、V3，判斷管子的類型、材料及三個極。，判

26、斷管子的類型、材料及三個極。NPN型硅管，型硅管，1、2、3依次為依次為B、E、C（2）V1=3V， V2=2.8V， V3=12V。（3）V1=6V， V2=11.4V， V3=12V。（4）V1=6V， V2=11.8V， V3=12V。NPN型鍺管，型鍺管，1、2、3依次為依次為B、E、CPNP型硅管，型硅管，1、2、3依次為依次為C、B、EPNP型鍺管，型鍺管，1、2、3依次為依次為C、B、E四、主要參數(shù)四、主要參數(shù)_1.電流放大倍數(shù)電流放大倍數(shù) 和和 ：BCII_工作于動態(tài)的三極管，真正的信號工作于動態(tài)的三極管，真正的信號是疊加在直流上的交流信號?；鶚O電流是疊加在直流上的交流信號?；?/p>

27、極電流的變化量為的變化量為 IB，相應(yīng)的集電極電流變，相應(yīng)的集電極電流變化為化為 IC，則，則交流電流放大倍數(shù)交流電流放大倍數(shù)為：為：BIIC 直流放大倍數(shù)直流放大倍數(shù)例：例：UCE=6V時：時：IB=40 A, IC=1.5mA； IB=60 A, IC=2.3mA。5 .3704. 05 . 1IIBC_ 4004. 006. 05 . 13 . 2IIBC 在以后的計算中，一般作近似處理：在以后的計算中，一般作近似處理： = 2.集集-基極反向截止電流基極反向截止電流ICBO AICBOICBO是集是集電結(jié)反偏電結(jié)反偏由少子的由少子的漂移形成漂移形成的反向電的反向電流，受溫流，受溫度的變

28、化度的變化影響。越影響。越小越好。小越好。3.集集-射極反向截止電流射極反向截止電流ICEO AICEOCBOCEOII 15.集集-射極反向擊穿電壓射極反向擊穿電壓當(dāng)集當(dāng)集-射極之間的電壓射極之間的電壓UCE超過一超過一定的數(shù)值時，三極管就會被擊穿。手定的數(shù)值時，三極管就會被擊穿。手冊上給出的數(shù)值是冊上給出的數(shù)值是25 C C、基極開路時基極開路時的擊穿電壓的擊穿電壓U(BR)CEO。4.集電極最大電流集電極最大電流ICM集電極電流集電極電流IC上升會導(dǎo)致三極管的上升會導(dǎo)致三極管的 值的下降，當(dāng)值的下降，當(dāng) 值下降到正常值的三分值下降到正常值的三分之二時的集電極電流即為之二時的集電極電流即為

29、ICM。6.集電極最大允許功耗集電極最大允許功耗PCM 集電極電流集電極電流I IC C 流過三極管，流過三極管， 所發(fā)出的焦耳所發(fā)出的焦耳 熱為：熱為：P PC C = =I IC CU UCECE 必定導(dǎo)致結(jié)溫必定導(dǎo)致結(jié)溫 上升，所以上升，所以P PC C 有限制。有限制。P PC C P PCMCMICUCEICUCE=PCMICMU(BR)CEO安全工作區(qū)安全工作區(qū)五、復(fù)合三極管五、復(fù)合三極管=12 1.4.2 共發(fā)射極放大電路共發(fā)射極放大電路三極管放三極管放大電路有大電路有三種形式三種形式共射放大器共射放大器共基放大器共基放大器共集放大器共集放大器以共射放以共射放大器為例大器為例講解

30、工作講解工作原理原理放大電路的結(jié)構(gòu)示意框圖見圖放大電路的結(jié)構(gòu)示意框圖見圖3 3、元件選擇要使信號不失真地放大。、元件選擇要使信號不失真地放大。放大電路的組成原則：放大電路的組成原則：1 1、有直流電源，保證、有直流電源，保證E E結(jié)正偏，結(jié)正偏，C C結(jié)反偏。結(jié)反偏。2 2、元件安排要保證信號傳輸，即信號能從輸入、元件安排要保證信號傳輸，即信號能從輸入端加到三極管上（有信號輸入回路），經(jīng)放大端加到三極管上（有信號輸入回路），經(jīng)放大后從輸出端輸出（有輸出回路）。后從輸出端輸出（有輸出回路）。一、一、 共射極放大電路組成共射極放大電路組成RB+ECEBRCC1C2T放大元件放大元件iC= iB，工

31、作在放大區(qū)，工作在放大區(qū)，要保證集電結(jié)反要保證集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏。偏，發(fā)射結(jié)正偏。uiuo輸入輸入輸出輸出參考點參考點一、一、 共射極放大電路組成共射極放大電路組成使發(fā)射結(jié)正偏，使發(fā)射結(jié)正偏，并提供適當(dāng)?shù)牟⑻峁┻m當(dāng)?shù)撵o態(tài)工作點靜態(tài)工作點 ,RB為幾十為幾十K 至幾至幾百百K ?；鶚O電源與基極電源與基極電阻基極電阻RB+ECEBRCC1C2T集電極電源，集電極電源，為電路提供能為電路提供能量。并保證集量。并保證集電結(jié)反偏。電結(jié)反偏。RB+ECEBRCC1C2T集電極電阻集電極電阻, ,將變化的電流將變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓霓D(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷弘妷? ,實現(xiàn)電實現(xiàn)電壓放大。壓放大。R Rc c= =

32、幾幾K K幾十幾十K K RB+ECEBRCC1C2T隔離輸入輸隔離輸入輸出與電路直出與電路直流的聯(lián)系，流的聯(lián)系，同時能使信同時能使信號順利輸入號順利輸入輸出。輸出。C1、C2值較大值較大,幾幾uF至幾十至幾十uF的的電解電容電解電容.RB+ECEBRCC1C2T耦合電容：耦合電容：電解電容，有極性。電解電容，有極性。大小為大小為10 F50 F單電源供電單電源供電可以省去可以省去RB+ECEBRCC1C2TRB單電源供電單電源供電+ECRCC1C2T二、二、 靜態(tài)分析靜態(tài)分析放大放大電路電路分析分析靜態(tài)分析靜態(tài)分析動態(tài)分析動態(tài)分析估算法估算法圖解法圖解法微變等效電路法微變等效電路法圖解法圖解

33、法 靜態(tài)靜態(tài)是放大電路沒有輸入信號時的工作狀態(tài)是放大電路沒有輸入信號時的工作狀態(tài),靜態(tài)分析所要確定的是放大電路的靜態(tài)值靜態(tài)分析所要確定的是放大電路的靜態(tài)值IB、IC、UBE、UCE,其值直接影響放大電路的質(zhì)量。其值直接影響放大電路的質(zhì)量。 動態(tài)動態(tài)分析是要確定放大電路的電壓放大倍分析是要確定放大電路的電壓放大倍數(shù)數(shù) Au、輸入電阻、輸入電阻ri、輸出電阻、輸出電阻ro。ui=0時時由于電源的由于電源的存在存在IB 0IC 0IBQICQIEQ=IBQ+ICQRB+VCCRCC1C2TIBQICQUBEQUCEQ( ICQ,UCEQ )(IBQ,UBEQ)RB+ECRCC1C2T直流通道和交流通

34、道直流通道和交流通道 電容對交、直流的作用不同。如果電容電容對交、直流的作用不同。如果電容容量足夠大，可以認(rèn)為它對交流不起作用，容量足夠大，可以認(rèn)為它對交流不起作用，即對交流短路。而對直流可以看成開路，即對交流短路。而對直流可以看成開路，這樣，交直流所走的通道是不同的。這樣，交直流所走的通道是不同的。這樣就有了這樣就有了交流通道交流通道（只考慮交流信號（只考慮交流信號的分電路）和的分電路）和直流通道直流通道（只考慮直流信號（只考慮直流信號的分電路）。不同的信號可以分別在不同的分電路）。不同的信號可以分別在不同的通道分析。的通道分析。RB+ECRCC1C2開路開路開路開路原則原則:對直流信號對直

35、流信號電容可看作開路電容可看作開路RB+ECRC直流通道直流通道直流通道直流通道1、估算法確定靜態(tài)值、估算法確定靜態(tài)值BBECBRUEI BCR7 . 0E BCRE RB+ECRCIBUBEICUCECCCCERIEU BCII2、用圖解法確定靜態(tài)值：、用圖解法確定靜態(tài)值：RB+ECRCIBUBEICUCE+ECRCICUCEUCE=EC-ICRC先估算先估算IB，然后在輸出特性曲線上作出直，然后在輸出特性曲線上作出直流負(fù)載線，與流負(fù)載線，與IB對應(yīng)的輸出特性曲線與直流負(fù)對應(yīng)的輸出特性曲線與直流負(fù)載線的交點就是載線的交點就是Q點。點。ICUCEBBECBRUEI QCCREEC由直流通路列出

36、由直流通路列出:UCE=EC-ICRC據(jù)此做出直流負(fù)載線據(jù)此做出直流負(fù)載線,與輸出特性曲線交點為與輸出特性曲線交點為Q.(IBQ,UBEQ) 和和( ICQ,UCEQ )分別對應(yīng)于輸入輸出分別對應(yīng)于輸入輸出特性曲線上的一個點稱為靜態(tài)工作點。特性曲線上的一個點稱為靜態(tài)工作點。IBUBEQIBQUBEQICUCEQUCEQICQ例：例：確定靜態(tài)工作點。確定靜態(tài)工作點。已知：已知：EC=12V，RC=4K ，RB=300K ， =37.5。解：解：A40mA04. 030012REIBCB 1.5mA0.0437.5IIBCV645 . 112RIUUCCCCCE 請注意電路中請注意電路中IB和和I

37、C的數(shù)量級的數(shù)量級估算法估算法(1)作直流負(fù)載線作直流負(fù)載線UCE=EC-ICRC所以所以 IC=0時時,UCE=EC=12VUCE=0時時,E EmAR RI IC CC CC C3 3= = =做出直流負(fù)載線做出直流負(fù)載線(2)由由AmAREIBCB 4004. 030012 得出得出交點交點Q其靜態(tài)值為其靜態(tài)值為IB=40uA, IC=1.5mA, UCE=6VICUCEECCCRE36 9 12123020uA406080100QIB1.56圖解法圖解法RB為偏置電阻。為偏置電阻。RB發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)“地地”Q Q RB+ECRCIBUBEICUCE若改變?nèi)舾淖僐B,則則IB 改變改變,Q

38、點在直流負(fù)載曲線上移點在直流負(fù)載曲線上移動動,如圖所示。如圖所示。)(BCBREI ICUCEECCCRE369 12123020uA406080100Q IB為偏置電流，簡稱偏流。產(chǎn)生偏流的電路為偏置電流，簡稱偏流。產(chǎn)生偏流的電路 為偏置電路，為偏置電路， 其路徑為其路徑為EC 動態(tài)分析是在靜態(tài)值確定后分析信號的傳輸情動態(tài)分析是在靜態(tài)值確定后分析信號的傳輸情況況,考慮的是交流信號或稱信號分量考慮的是交流信號或稱信號分量.所要確定的參數(shù)所要確定的參數(shù)為為Au、ri、ro等。方法有等。方法有微變等效電路法微變等效電路法和和圖解法圖解法。UA大寫字母、大寫下標(biāo)，表示直流量。大寫字母、大寫下標(biāo)，表示

39、直流量。uA小寫字母、大寫下標(biāo)，表示全量。小寫字母、大寫下標(biāo)，表示全量。ua小寫字母、小寫下標(biāo)，表示交流分量。小寫字母、小寫下標(biāo)，表示交流分量。Ua大寫字母、小寫下標(biāo)，表示交流分量的大寫字母、小寫下標(biāo)，表示交流分量的有效值。有效值。符號規(guī)定符號規(guī)定三、三、 動態(tài)分析動態(tài)分析uAua全量全量交流分量交流分量tUA直流分量直流分量 1、微變等效電路法、微變等效電路法 將晶體管線性化將晶體管線性化,把放大電路等效為線性電路。把放大電路等效為線性電路。 線性化條件線性化條件,就是晶體管在小信號就是晶體管在小信號(微變量微變量)情況下工作。情況下工作。這樣在這樣在Q點附近的小范圍內(nèi)用直線段近似地代替晶體

40、管的點附近的小范圍內(nèi)用直線段近似地代替晶體管的特性曲線。特性曲線。晶體管的微變等效電路晶體管的微變等效電路輸入回路輸入回路i iB Bu uBEBE當(dāng)信號很小時，將輸入特性當(dāng)信號很小時，將輸入特性在小范圍內(nèi)近似線性。在小范圍內(nèi)近似線性。 u uBEBE i iB BbbeBBEbeiuiur對輸入的小交流信號而言，對輸入的小交流信號而言，三極管相當(dāng)于電阻三極管相當(dāng)于電阻r rbebe。)mA()mV(26)1 ()(300EbeIrr rbebe的量級從幾百歐到幾千歐。的量級從幾百歐到幾千歐。對于小功率三極管：對于小功率三極管：輸出回路輸出回路iCuCE所以：所以：CEUbcii 輸出端相當(dāng)于

41、一個受輸出端相當(dāng)于一個受 ib控制的電流源?？刂频碾娏髟础Ｔ诰€性工作區(qū)內(nèi)：在線性工作區(qū)內(nèi)：CECEUbcUBCiiii為一受控源為一受控源 ic iB晶體管的微變等效電路晶體管的微變等效電路uceuberbe ibibicBECibicCBEubeuceRB+ECRCC1C2短短路路短短路路置置零零交流通路交流通路的原則的原則:* 電容可忽略電容可忽略,以短路代替。以短路代替。* 直流電源可認(rèn)為是短路。直流電源可認(rèn)為是短路。uiRBRCRLuoibicuceCubeBE交流通路交流通路放大電路的微變等效電路放大電路的微變等效電路uiRBRCRLuoibicuceCubeBE交流通路交流通路放大

42、電路的微變等效電路放大電路的微變等效電路rbe ibibiiicuiuoRBRCRLBEC放大電路的微變等效電路放大電路的微變等效電路1）電壓放大倍數(shù)計算）電壓放大倍數(shù)計算rbe ibibiiicuiuoRBRCRLBEC設(shè)輸入信號為正弦設(shè)輸入信號為正弦,可用相量表示可用相量表示bebirIU LboRIU beLurRA LCLR/RR beCurRA 當(dāng)當(dāng)RL= 時時,iiIUri beBr/R ber (1)ri小小,則則ii值愈大值愈大,增加信增加信 號源負(fù)擔(dān)。號源負(fù)擔(dān)。(2)經(jīng)經(jīng)RS和和ri分壓分壓, ri小小, ui值值亦減小亦減小,從而使從而使uo減小。減小。(3)后級的后級的r

43、i即為前級的即為前級的RL,ri小會降低前級的小會降低前級的Aurirbe ibibiiicuiuoRBRCRLBEC2）輸入電阻計算）輸入電阻計算oU oI 0rbeRBRCiI bI cI bI 0coooRIUr 所以：所以： 通常希望通常希望ro愈小愈好。愈小愈好。 因為對負(fù)載來說因為對負(fù)載來說, 放大電放大電路即為信號源路即為信號源, ro即為內(nèi)阻。即為內(nèi)阻。若若ro較大較大,帶負(fù)載能力就較差帶負(fù)載能力就較差。求求ro的方法的方法:加壓求流法加壓求流法 將信號源短路將信號源短路(ui=0, 但但Rs保留保留)將將RL去掉去掉,在輸出端加一交流電壓在輸出端加一交流電壓 , 遂產(chǎn)生電流遂

44、產(chǎn)生電流 。OUoI 則則:RSOOOIUr 3）輸出電阻計算）輸出電阻計算iBuBEQiCuCEuiiBiBiCuCE怎么變化怎么變化假設(shè)假設(shè)uBE有一微小的變化有一微小的變化2、圖解法、圖解法iCuCEiCucEuCE相位如何相位如何uCE與與uBE反相反相uCE的變化沿一條直線的變化沿一條直線RB+ECRCC1C2uiiBiCuCuo各點波形各點波形四、失真分析：四、失真分析：為了得到盡量大的輸出信號，要把為了得到盡量大的輸出信號，要把Q設(shè)置在設(shè)置在交流負(fù)載線的中間部分。如果交流負(fù)載線的中間部分。如果Q設(shè)置不合適，設(shè)置不合適，信號進(jìn)入截止區(qū)或飽和區(qū)，造成信號進(jìn)入截止區(qū)或飽和區(qū)，造成非線性

45、失真非線性失真。失真：輸出信號的波形不象輸入信號的波形失真：輸出信號的波形不象輸入信號的波形iCuCEuo可輸出可輸出的最大的最大不失真不失真信號信號合適的靜態(tài)工作點合適的靜態(tài)工作點ibiCuCEuoQ點過低，信號進(jìn)入截止區(qū)點過低，信號進(jìn)入截止區(qū)稱為截止失真稱為截止失真信號波形信號波形iCuCEuoQ點過高，信號進(jìn)入飽和區(qū)點過高，信號進(jìn)入飽和區(qū)稱為飽和失真稱為飽和失真信號波形信號波形五、靜態(tài)工作點的穩(wěn)定五、靜態(tài)工作點的穩(wěn)定為了保證放大電路的穩(wěn)定工作，必須有合為了保證放大電路的穩(wěn)定工作，必須有合適的、穩(wěn)定的靜態(tài)工作點。但是，溫度的變適的、穩(wěn)定的靜態(tài)工作點。但是，溫度的變化嚴(yán)重影響靜態(tài)工作點?；瘒?yán)

46、重影響靜態(tài)工作點。QT ICICEOUBE對于前面的電路（固定偏置電路）而言，靜態(tài)工對于前面的電路（固定偏置電路）而言，靜態(tài)工作點由作點由U UBEBE、 和和I ICEO CEO 決定，這三個參數(shù)隨溫度而變決定，這三個參數(shù)隨溫度而變化，溫度對靜態(tài)工作點的影響主要體現(xiàn)在這一方面?；瑴囟葘o態(tài)工作點的影響主要體現(xiàn)在這一方面。iCuCEQQ 溫度上升時，溫度上升時，輸出特性曲輸出特性曲線上移，造線上移，造成成Q點上移。點上移。常采用分壓式偏置電路來穩(wěn)定靜態(tài)工作點。常采用分壓式偏置電路來穩(wěn)定靜態(tài)工作點。電路如下圖。電路如下圖。RB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuo分壓式偏置電路分壓式偏置電路I1I2IBB2BB1B2CRVERR( (固定固定) )TUBE(UB-UE)IBIC(IE)UE(IERE)IC本電路穩(wěn)壓本電路穩(wěn)壓的過程實際的過程實際是由于加了是由于加了RE形成了形成了負(fù)負(fù)反饋反饋過程過程RB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuoI1I2IB穩(wěn)定穩(wěn)定Q點的物理過程點的物理過程ICIEBEC例例、已知、已知EC=12V,RC=2K ,RE=2K ,RB1=20K ,RB2=10K ,晶體管的晶體管的 =37.5。試求靜態(tài)值，。試求靜態(tài)值，并進(jìn)并進(jìn)行動態(tài)分析行動態(tài)分析。RB1