模拟电子技术全册配套最完整精品课件1.ppt

1、华成英 第一章 常用半导体器件 1.1 1.1 半导体基础知识半导体基础知识 1.2 1.2 半导体二极管半导体二极管 1.3 1.3 晶体三极管晶体三极管 华成英 1 半导体基础知识 一、本征半导体一、本征半导体 二、杂质半导体二、杂质半导体 三、三、PNPN结的形成及其单向导电性结的形成及其单向导电性 四、四、PNPN结的电容效应结的电容效应 华成英 一、本征半导体 导电性介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体。导电性介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体。 本征半导体是纯净的晶体结构的半导体。本征半导体是纯净的晶体结构的半导体。 1 1、什么是半导体？什么是本征半导体？、什么是半导体？什么是

2、本征半导体？ 导体铁、铝、铜等金属元素等低价元素，其最外层电导体铁、铝、铜等金属元素等低价元素，其最外层电 子在外电场作用下很容易产生定向移动，形成电流。子在外电场作用下很容易产生定向移动，形成电流。 绝缘体惰性气体、橡胶等，其原子的最外层电子受原绝缘体惰性气体、橡胶等，其原子的最外层电子受原 子核的束缚力很强，只有在外电场强到一定程度时才可能导子核的束缚力很强，只有在外电场强到一定程度时才可能导 电。电。 半导体硅（半导体硅（Si）、锗（）、锗（Ge），均为四价元素，它们原），均为四价元素，它们原 子的最外层电子受原子核的束缚力介于导体与绝缘体之间。子的最外层电子受原子核的束缚力介于导体与绝

3、缘体之间。 无杂质无杂质稳定的结构稳定的结构 华成英 2、本征半导体的结构 由于热运动，具有足够能量由于热运动，具有足够能量 的价电子挣脱共价键的束缚的价电子挣脱共价键的束缚 而成为自由电子而成为自由电子 自由电子的产生使共价键中自由电子的产生使共价键中 留有一个空位置，称为空穴留有一个空位置，称为空穴 自由电子与空穴相碰同时消失，称为复合。自由电子与空穴相碰同时消失，称为复合。 共价键共价键 一定温度下，自由电子与空穴对的浓度一定；温度升高，一定温度下，自由电子与空穴对的浓度一定；温度升高， 热运动加剧，挣脱共价键的电子增多，自由电子与空穴对热运动加剧，挣脱共价键的电子增多，自由电子与空穴对

4、 的浓度加大。的浓度加大。 动态平衡动态平衡 华成英 两种载流子两种载流子 外加电场时，带负电的自由电外加电场时，带负电的自由电 子和带正电的空穴均参与导电，子和带正电的空穴均参与导电， 且运动方向相反。由于载流子数且运动方向相反。由于载流子数 目很少，故导电性很差。目很少，故导电性很差。 为什么要将半导体变成导电性很差的本征半导体？ 3、本征半导体中的两种载流子 运载电荷的粒子称为载流子。运载电荷的粒子称为载流子。 温度升高，热运动加剧，载温度升高，热运动加剧，载 流子浓度增大，导电性增强。流子浓度增大，导电性增强。 热力学温度热力学温度0K时不导电。时不导电。 华成英 二、杂质半导体 1.

5、 N N型半导体 5 磷（磷（P） 杂质半导体主要靠多数载流杂质半导体主要靠多数载流 子导电。掺入杂质越多，多子子导电。掺入杂质越多，多子 浓度越高，导电性越强，实现浓度越高，导电性越强，实现 导电性可控。导电性可控。 多数载流子多数载流子 空穴比未加杂质时的数目多空穴比未加杂质时的数目多 了？少了？为什么？了？少了？为什么？ 华成英 2. 2. P型半导体 3 硼（硼（B） 多数载流子多数载流子 P型半导体主要靠空穴导电，型半导体主要靠空穴导电， 掺入杂质越多，空穴浓度越高，掺入杂质越多，空穴浓度越高， 导电性越强，导电性越强， 在杂质半导体中，温度变化时，在杂质半导体中，温度变化时， 载流

6、子的数目变化吗？少子与多载流子的数目变化吗？少子与多 子变化的数目相同吗？少子与多子变化的数目相同吗？少子与多 子浓度的变化相同吗？子浓度的变化相同吗？ 华成英 三、PN结的形成及其单向导电性 物质因浓度差而产生的运动称为扩散运动。气物质因浓度差而产生的运动称为扩散运动。气 体、液体、固体均有之。体、液体、固体均有之。 扩散运动扩散运动 P区空穴区空穴 浓度远高浓度远高 于于N区。区。 N区自由电区自由电 子浓度远高子浓度远高 于于P区。区。 扩散运动使靠近接触面扩散运动使靠近接触面P区的空穴浓度降低、靠近接触面区的空穴浓度降低、靠近接触面 N区的自由电子浓度降低，产生内电场。区的自由电子浓度

7、降低，产生内电场。 华成英 PN 结的形成 因电场作用所产因电场作用所产 生的运动称为漂移生的运动称为漂移 运动。运动。 参与扩散运动和漂移运动的载流子数目相同，达到动态参与扩散运动和漂移运动的载流子数目相同，达到动态 平衡，就形成了平衡，就形成了PN结。结。 漂移运动漂移运动 由于扩散运动使由于扩散运动使P区与区与N区的交界面缺少多数载流子，形成区的交界面缺少多数载流子，形成 内电场，从而阻止扩散运动的进行。内电场使空穴从内电场，从而阻止扩散运动的进行。内电场使空穴从N区向区向P 区、自由电子从区、自由电子从P区向区向N 区运动。区运动。 华成英 PN结加正向电压导通：结加正向电压导通： 耗

8、尽层变窄，扩散运动加耗尽层变窄，扩散运动加 剧，由于外电源的作用，形剧，由于外电源的作用，形 成扩散电流，成扩散电流，PNPN结处于导通结处于导通 状态。状态。 PN结加反向电压截止：结加反向电压截止： 耗尽层变宽，阻止扩散运动，耗尽层变宽，阻止扩散运动， 有利于漂移运动，形成漂移电有利于漂移运动，形成漂移电 流。由于电流很小，故可近似流。由于电流很小，故可近似 认为其截止。认为其截止。 PN 结的单向导电性 必要吗？必要吗？ 华成英 四、PN 结的电容效应 1. 势垒电容 PN结外加电压变化时，空间电荷区的宽度将发生变结外加电压变化时，空间电荷区的宽度将发生变 化，有电荷的积累和释放的过程，

9、与电容的充放电相化，有电荷的积累和释放的过程，与电容的充放电相 同，其等效电容称为势垒电容同，其等效电容称为势垒电容Cb。 2. 扩散电容 PN结外加的正向电压变化时，在扩散路程中载流子结外加的正向电压变化时，在扩散路程中载流子 的浓度及其梯度均有变化，也有电荷的积累和释放的的浓度及其梯度均有变化，也有电荷的积累和释放的 过程，其等效电容称为扩散电容过程，其等效电容称为扩散电容Cd。 dbj CCC结电容：结电容： 结电容不是常量！若结电容不是常量！若PN结外加电压频率高到一定程度，结外加电压频率高到一定程度， 则失去单向导电性！则失去单向导电性！ 华成英 问题 为什么将自然界导电性能中等的半

10、导体材料制为什么将自然界导电性能中等的半导体材料制 成本征半导体，导电性能极差，又将其掺杂，成本征半导体，导电性能极差，又将其掺杂， 改善导电性能？改善导电性能？ 为什么半导体器件的温度稳定性差？是多子还为什么半导体器件的温度稳定性差？是多子还 是少子是影响温度稳定性的主要因素？是少子是影响温度稳定性的主要因素？ 为什么半导体器件有最高工作频率？为什么半导体器件有最高工作频率？ 华成英 2 半导体二极管 一、二极管的组成一、二极管的组成 二、二极管的伏安特性及电流方程二、二极管的伏安特性及电流方程 三、二极管的等效电路三、二极管的等效电路 四、二极管的主要参数四、二极管的主要参数 五、稳压二极

11、管五、稳压二极管 华成英 一、二极管的组成 将将PN结封装，引出两个电极，就构成了二极管。结封装，引出两个电极，就构成了二极管。 小功率小功率 二极管二极管 大功率大功率 二极管二极管 稳压稳压 二极管二极管 发光发光 二极管二极管 华成英 一、二极管的组成 点接触型：结面积小，点接触型：结面积小， 结电容小，故结允许结电容小，故结允许 的电流小，最高工作的电流小，最高工作 频率高。频率高。 面接触型：结面积大，面接触型：结面积大， 结电容大，故结允许结电容大，故结允许 的电流大，最高工作的电流大，最高工作 频率低。频率低。 平面型：结面积可小、平面型：结面积可小、 可大，小的工作频率可大，小

12、的工作频率 高，大的结允许的电高，大的结允许的电 流大。流大。 华成英 二、二极管的伏安特性及电流方程 材料材料开启电压开启电压导通电压导通电压反向饱和电流反向饱和电流 硅硅Si0.5V0.50.8V1A以下 锗锗Ge0.1V0.10.3V几十A )(ufi 开启开启 电压电压 反向饱反向饱 和电流和电流 击穿击穿 电压电压 mV)26( ) 1e ( TS T UIi U u 常温下 温度的温度的 电压当量电压当量 二极管的电流与其端电压的关系称为伏安特性。二极管的电流与其端电压的关系称为伏安特性。 华成英 华成英 利用Multisim测试二极管伏安特性 华成英 从二极管的伏安特性可以反映出

13、：从二极管的伏安特性可以反映出： 1. 单向导电性单向导电性 ST IiUu，则若反向电压 T e ST U u IiUu，则若正向电压 ) 1e ( T S U u Ii 2. 伏安特性受温度影响伏安特性受温度影响 T（）在电流不变情况下管压降在电流不变情况下管压降u 反向饱和电流反向饱和电流IS，U(BR) T（）正向特性左移正向特性左移，反向特性下移，反向特性下移 正向特性为正向特性为 指数曲线指数曲线 反向特性为横轴的平行线反向特性为横轴的平行线 增大增大1倍倍/10 华成英 三、二极管的等效电路 理想理想 二极管二极管 近似分析近似分析 中最常用中最常用 理想开关理想开关 导通时导通

14、时 UD0 截止时截止时IS0 导通时导通时UDUon 截止时截止时IS0 导通时导通时i与与u 成线性关系成线性关系 应根据不同情况选择不同的等效电路！应根据不同情况选择不同的等效电路！ 1. 将伏安特性折线化 ？ 100V？5V？1V？ 华成英 2. 微变等效电路 D T D D d I U i u r 根据电流方程， Q越高，越高，rd越小。越小。 当二极管在静态基础上有一动态信号作用时，则可将二极当二极管在静态基础上有一动态信号作用时，则可将二极 管等效为一个电阻，称为动态电阻，也就是微变等效电路。管等效为一个电阻，称为动态电阻，也就是微变等效电路。 ui=0时直流电源作用时直流电源作

15、用 小信号作用小信号作用 静态电流静态电流 华成英 四、二极管的主要参数 最大整流电流最大整流电流IF：最大平均值：最大平均值 最大反向工作电压最大反向工作电压UR：最大瞬时值：最大瞬时值 反向电流反向电流 IR：即：即IS 最高工作频率最高工作频率fM：因：因PN结有电容效应结有电容效应 第四版第四版P20 华成英 五、稳压二极管 1. 伏安特性 进入稳压区的最小电流进入稳压区的最小电流 不至于损坏的最大电流不至于损坏的最大电流 由一个由一个PN结组结组 成，反向击穿后成，反向击穿后 在一定的电流范在一定的电流范 围内端电压基本围内端电压基本 不变，为稳定电不变，为稳定电 压。压。 2. 主

16、要参数 稳定电压稳定电压UZ、稳定电流、稳定电流IZ 最大功耗最大功耗PZM IZM UZ动态电阻动态电阻rzUZ /IZ 若稳压管的电流太小则不稳压，若稳压管的电流太大则会若稳压管的电流太小则不稳压，若稳压管的电流太大则会 因功耗过大而损坏，因而稳压管电路中必需有限制稳压管电因功耗过大而损坏，因而稳压管电路中必需有限制稳压管电 流的限流电阻！流的限流电阻！ 限流电阻限流电阻 斜率？斜率？ 华成英 1.3 1.3 晶体三极管 一、晶体管的结构和符号一、晶体管的结构和符号 二、晶体管的放大原理二、晶体管的放大原理 三、晶体管的共射输入特性和输出特性三、晶体管的共射输入特性和输出特性 四、温度对晶

17、体管特性的影响四、温度对晶体管特性的影响 五、主要参数五、主要参数 华成英 一、晶体管的结构和符号 多子浓度高多子浓度高 多子浓度很多子浓度很 低，且很薄低，且很薄 面积大面积大 晶体管有三个极、三个区、两个晶体管有三个极、三个区、两个PN结。结。 小功率管小功率管 中功率管中功率管 大功率管大功率管 为什么有孔？为什么有孔？ 华成英 二、晶体管的放大原理 （集电结反偏），即 （发射结正偏） 放大的条件 BECECB onBE 0uuu Uu 扩散运动形成发射极电流扩散运动形成发射极电流IE，复合运动形成基极电，复合运动形成基极电 流流IB，漂移运动形成集电极电流，漂移运动形成集电极电流IC。

18、 少数载流少数载流 子的运动子的运动 因发射区多子浓度高使大量因发射区多子浓度高使大量 电子从发射区扩散到基区电子从发射区扩散到基区 因基区薄且多子浓度低，使极少因基区薄且多子浓度低，使极少 数扩散到基区的电子与空穴复合数扩散到基区的电子与空穴复合 因集电区面积大，在外电场作用下大因集电区面积大，在外电场作用下大 部分扩散到基区的电子漂移到集电区部分扩散到基区的电子漂移到集电区 基区空穴基区空穴 的扩散的扩散 华成英 电流分配：电流分配： I IE EI IB BI IC C I IE E扩散运动形成的电流扩散运动形成的电流 I IB B复合运动形成的电流复合运动形成的电流 I IC C漂移运

19、动形成的电流漂移运动形成的电流 CBOCEO B C B C )(1 II i i I I 穿透电流穿透电流 集电结反向电流集电结反向电流 直流电流直流电流 放大系数放大系数 交流电流放大系数交流电流放大系数 为什么基极开路集电极回为什么基极开路集电极回 路会有穿透电流？路会有穿透电流？ 华成英 三、晶体管的共射输入特性和输出特性 CE )( BEBU ufi 为什么为什么UCE增大曲线右移？增大曲线右移？ 对于小功率晶体管，对于小功率晶体管，UCE大于大于1V的一条输入特性曲线的一条输入特性曲线 可以取代可以取代UCE大于大于1V的所有输入特性曲线。的所有输入特性曲线。 为什么像为什么像PN

20、结的伏安特性？结的伏安特性？ 为什么为什么UCE增大到一定值曲线增大到一定值曲线 右移就不明显了？右移就不明显了？ 1. 输入特性 华成英 2. 输出特性 B )( CECI ufi 是常数吗？什么是理想晶体管？什么情况下是常数吗？什么是理想晶体管？什么情况下 ? 对应于一个对应于一个IB就有一条就有一条iC随随uCE变化的曲线。变化的曲线。 为什么为什么uCE较小时较小时iC随随uCE变变 化很大？为什么进入放大状态化很大？为什么进入放大状态 曲线几乎是横轴的平行线？曲线几乎是横轴的平行线？ 饱和区饱和区 放大区放大区 截止区截止区 B i C i 常量 CE B C U i i 华成英 晶

21、体管的三个工作区域 晶体管工作在放大状态时，输出回路的电流晶体管工作在放大状态时，输出回路的电流 iC几乎仅仅几乎仅仅 决定于输入回路的电流决定于输入回路的电流 iB，即可将输出回路等效为电流，即可将输出回路等效为电流 iB 控制的电流源控制的电流源iC 。 状态状态uBEiCuCE 截止截止UonICEOVCC 放大放大 UoniB uBE 饱和饱和 UoniB uBE 华成英 四、温度对晶体管特性的影响 BEBBBE CEO )( uiiu IT 不变时，即不变时 华成英 五、主要参数 直流参数直流参数： 、 、ICBO、 ICEO c-e间击穿电压间击穿电压最大集电最大集电 极电流极电流

22、 最大集电极耗散功最大集电极耗散功 率，率，PCMiCuCE 安全工作区安全工作区 交流参数：交流参数：、fT（使1的信号频率） 极限参数极限参数：ICM、PCM、U（BR）CEO EC II 1 E C i i 华成英 讨论：解决两个问题解决两个问题 如何判断二极管的工作状态？如何判断二极管的工作状态？ 什么情况下应选用二极管的什么等效电路？什么情况下应选用二极管的什么等效电路？ uD=ViR Q ID UD R uV i D D V与与uD可比，则需图解：可比，则需图解： 实测特性实测特性 对对V和和Ui二极管二极管的模的模 型有什么不同？型有什么不同？ 华成英 讨论 由图示特性求出由图示

23、特性求出PCM、ICM、U （ （BR）CEO 、 、。 CECCM uiP 2.7 CE B C U i i uCE=1V时的时的iC就是就是ICM U（ （BR）CEO 华成英 讨论：利用利用Multisim测试晶体管的输出特性测试晶体管的输出特性 华成英 讨论 利用利用Multisim分析图示分析图示 电路在电路在V2小于何值时晶小于何值时晶 体管截止、大于何值时体管截止、大于何值时 晶体管饱和。晶体管饱和。 以以V2作为输入、以节作为输入、以节 点点1作为输出，采用直流作为输出，采用直流 扫描的方法可得！扫描的方法可得！ 约小于约小于0.5V时时 截止截止 约大于约大于1V时时 饱和饱

24、和 描述输出电压与输出电描述输出电压与输出电 压之间函数关系的曲线，压之间函数关系的曲线， 称为电压传输特性。称为电压传输特性。 华成英 第二章第二章 基本放大电路基本放大电路 2.1 放大的概念与放大电路的性能指标 2.2 基本共射放大电路的工作原理 2.3 放大电路的分析方法 2.4 静态工作点的稳定 2.5 晶体管放大电路的三种接法 华成英 2.1 放大的概念与放大电路 的性能指标 一、放大的概念 二、放大电路的性能指标 华成英 一、放大的概念 u放大的对象：变化量 u放大的本质：能量的控制 u放大的特征：功率放大 u放大的基本要求：不失真放大的前提 判断电路能否放 大的基本出发点 VC

25、C 至少一路直流 电源供电 华成英 二、性能指标 i o U U AA uuu i o I I AA iii i o I U Aui i o U I Aiu 1. 放大倍数：输出量与输入量之比：输出量与输入量之比 电压放大倍数是最常被研究和测试的参数 信号源 信号源内 阻 输入电压 输入电流 输出电压 输出电流 对信号而言，任何放大电路均可看成二端口网络。 华成英 2. 输入电阻和输出电阻 将输出等效 成有内阻的电 压源，内阻就 是输出电阻。 L o o L o o o o ) 1(R U U R U UU R 空载时输出 电压有效值 带RL时的输出电 压有效值 i i i I U R 输入电

26、压与 输入电流有 效值之比。 从输入端看进去的 等效电阻 华成英 3. 通频带 4. 最大不失真输出电压Uom：交流有效值。 由于电容、电感及放大管PN结的电容效应，使放大电路在信 号频率较低和较高时电压放大倍数数值下降，并产生相移。 衡量放大电路对不同频率信号的适应能力。 下限频率 上限频率 LHbw fff 5. 最大输出功率Pom和效率：功率放大电路的参数 华成英 一、电路的组成及各元件的作用 VBB、Rb：使UBE Uon，且有 合适的IB。 VCC：使UCEUBE，同时作为负 载的能源。 Rc：将iC转换成uCE(uo) 。 )( oCEcbI c uuuiiu R 动态信号作用时：

27、 输入电压ui为零时，晶体管各极的电流、b-e间的电压、 管压降称为静态工作点Q，记作IBQ、 ICQ（IEQ）、 UBEQ、 UCEQ。 共射 华成英 二、设置静态工作点的必要性 输出电压必然失真！ 设置合适的静态工作点，首先要解决失真问题，但Q点 几乎影响着所有的动态参数！ 为什么放大的对象是动态信号，却要晶体管在信号为零 时有合适的直流电流和极间电压？ 华成英 三、基本共射放大电路的波形分析 t t uCE UCEQ VCC O t t uCE UCEQ VCC O 饱和失真 底部失真 截止失真 顶部失真 输出和输入反相！ 动态信号 驮载在静 态之上 与iC变化 方向相反 要想不失真，就

28、要 在信号的整个周期内 保证晶体管始终工作 在放大区！ 华成英 四、放大电路的组成原则 静态工作点合适：合适的直流电源、合适的电静态工作点合适：合适的直流电源、合适的电 路参数。路参数。 动态信号能够作用于晶体管的输入回路，在负动态信号能够作用于晶体管的输入回路，在负 载上能够获得放大了的动态信号。载上能够获得放大了的动态信号。 对实用放大电路的要求：共地、直流电源种类对实用放大电路的要求：共地、直流电源种类 尽可能少、负载上无直流分量。尽可能少、负载上无直流分量。 华成英 两种实用放大电路：（1 1）直接耦合放大电路直接耦合放大电路 问题： 1. 两种电源 2. 信号源与放大电路不“共地”

29、共地，且要使信号驮 载在静态之上 静态时， b1 BEQR UU 动态时，VCC和uI同时作用 于晶体管的输入回路。 将两个电源合 二为一 有直流分量有交流损失 UBEQ 华成英 两种实用放大电路：（2 2）阻容耦合放大电路阻容耦合放大电路 耦合电容的容量应足够 大，即对于交流信号近似 为短路。其作用是“隔离 直流、通过交流”。 静态时，C1、C2上电压？CEQC2BEQC1 UUUU， 动态时， C1、C2为耦合电容！ UBEQ UCEQ uBEuIUBEQ，信号驮载在静态之上。 负载上只有交流信号。 华成英 2.3 2.3 放大电路的分析方法 一、放大电路的直流通路和交流通路 二、图解法

30、三、等效电路法 华成英 一、放大电路的直流通路和交流通路 1. 直流通路： Us=0，保留，保留Rs；电容开路；电容开路； 电感相当于短路（线圈电阻近似为电感相当于短路（线圈电阻近似为0）。）。 2. 交流通路：大容量电容相当于短路；直流：大容量电容相当于短路；直流 电源相当于短路（内阻为电源相当于短路（内阻为0）。）。 通常，放大电路中直流电源的作用和交流信号 的作用共存，这使得电路的分析复杂化。为简化 分析，将它们分开作用，引入直流通路和交流通 路的概念。 华成英 cCQCCCEQ BQCQ b BEQBB BQ RIVU II R UV I 基本共射放大电路的直流通路和交流通路 列晶体管

31、输入、输出回路方程，将UBEQ作为已知条件， 令ICQIBQ，可估算出静态工作点。 VBB越大， UBEQ取不同的值 所引起的IBQ的 误差越小。 华成英 cCQCCCEQ BQCQ b BEQCC BQ RIVU II R UV I 当VCCUBEQ时， b CC BQ R V I 已知：VCC12V， Rb600k， Rc3k ，100。 Q？ 直流通路 阻容耦合单管共射放大电路的直流通路和交流通路 华成英 二、图解法 bBBBBE RiVu cCCCCE RiVu 输入回路 负载线 Q IBQ UBEQ IBQ Q ICQ UCEQ 负载线 1. 静态分析：图解二元方程 华成英 2. 电

32、压放大倍数的分析 符号为“”。反相，与 给定 u u Auu u u Auuiiu IO I O OCECBI )( bBIBBBE RiuVu I u BBQB iII C i CE u 斜率不变 华成英 3. 失真分析 截止失真截止失真 消除方法：增大VBB，即向上平移输入回路负载线。 t 截止失真是在输入回路首先产生失真！ 减小Rb能消除截止失真吗？ 华成英 饱和失真饱和失真 消除方法：消除方法：增大增大Rb，减小，减小Rc，减小，减小，减小，减小VBB，增大，增大VCC。 Q Q Rb或 或VBB Rc或VCC ：饱和失真是输出回路产生失真。 2 最大不失真输出电压Uom ：比较UCE

33、Q与（ VCC UCEQ ），取其 小者，除以 。 这可不是 好办法！ 华成英 直流负载线和交流负载线直流负载线和交流负载线 Uom=?Q点在什么位置Uom最大？ 交流负载线应过Q点，且斜率 决定于（RcRL） B RI LCQ 华成英 三、等效电路法 半导体器件的非线性特性使放大电路的分析复杂化。半导体器件的非线性特性使放大电路的分析复杂化。 利用线性元件建立模型，来描述非线性器件的特性。利用线性元件建立模型，来描述非线性器件的特性。 1. 直流模型：适于Q点的分析 理想二极管 利用估算法求解静态工作点，实质上利用了直流模型。 cCQCEQ BQCQ b BEQBB BQ RIVU II R

34、 UV I CC 输入回路等效为 恒压源 输出回路等效为电流控制的电流源 华成英 2. 晶体管的h参数等效模型（交流等效模型） 在交流通路中可将晶体管看成在交流通路中可将晶体管看成 为一个二端口网络，输入回路、为一个二端口网络，输入回路、 输出回路各为一个端口。输出回路各为一个端口。 )( )( CEBC CEBBE uifi uifu ， ， 低频小信号模型 华成英 ce22b21c ce12b11be UhIhI UhIhU 在低频、小信号作用下的关系式在低频、小信号作用下的关系式 CE CE C B B C C CE CE BE B B BE BE ddd ddd BCE BCE u u

35、 i i i i i u u u i i u u IU IU 交流等效模型（按式子画模型） 电阻 无量纲 无量纲电导 华成英 h参数的物理意义参数的物理意义 be B BE 11 CE r i u h U B CE BE 12I u u h CE B C 21U i i h ceCE C 22 1 B ru i h i b-e间的 动态电阻 内反馈系 数 电流放大系数 c-e间的电导 分清主次，合理近似！什么情况下h12和h22的作用可忽略不计？ 华成英 简化的简化的h h参数等效电路交流等效模型参数等效电路交流等效模型 EQ T bbebbb b be be )1 ( I U rrr I U

36、 r 查阅手册 基区体电阻 发射结电阻 发射区体电阻 数值小可忽略 利用PN结的电流方程可求得 由IEQ算出 在输入特性曲线上，Q点越高，rbe越小！ 华成英 3. 放大电路的动态分析 )()( bebbbebii rRIrRIU cco RIU beb c i o rR R U U Au beb i i i rR I U R co RR 放大电路的 交流等效电路 华成英 阻容耦合共射放大电路的动态分析阻容耦合共射放大电路的动态分析 be L beb Lc i o )( r R rI RRI U U A c u bebebi rrRR uu A RR R U U U U U U A is i

37、i o s i s o s co RR 输入电 阻中不 应含有 Rs! 输出电 阻中不 应含有 RL! 华成英 讨论一 1. 在什么参数、如何变化时Q1 Q2 Q3 Q4？ 2. 从输出电压上看，哪个Q点下最易产生截止失真？哪 个Q点下最易产生饱和失真？哪个Q点下Uom最大？ 3. 设计放大电路时，应根据什么选择VCC？ 华成英 2. 空载和带载两种情况下Uom分别为多少？ 3. 在图示电路中，有无可能在空载时输出电压失真，而 带上负载后这种失真消除？ 4. 增强电压放大能力的方法？ 讨论二 be Lc )( r RR Au 已知ICQ2mA，UCES 0.7V。 1. 在空载情况下，当输 入

38、信号增大时，电路首先出 现饱和失真还是截止失真？ 若带负载的情况下呢？ EQ T bbbe )1 ( I U rr 华成英 讨论三：基本共射放大电路的静态分析和动态分析：基本共射放大电路的静态分析和动态分析 11 )( beb Lc rR RR Au k3 co RR 200 80 bb r Q IBQ35A UBEQ0.65V V8 . 3 mA8 . 2 cCQ CCCEQ BQCQ RIVU II 为什么用图 解法求解IBQ和 UBEQ？ k11 bebi rRR 952)1 ( EQ T bbbe I U rr 华成英 60 )( 120 )( be Lc is i i o s i s

39、 o s be Lc r RR RR R U U U U U U A r RR A u u 讨论四：阻容耦合共射放大电路的静态分析和动态分析：阻容耦合共射放大电路的静态分析和动态分析 k180 be r， V2 . 7 mA6 . 1 A20 cCQCCCEQ BQCQ b CC b BEQCC BQ RIVU II R V R UV I 3k 1k cobebebi RRrrRR 华成英 讨论五：波形分析波形分析 失真了吗？如何判 断？原因？ 饱和失 真 华成英 2.4 静态工作点的稳定 一、温度对静态工作点的影响 二、静态工作点稳定的典型电路 三、稳定静态工作点的方法 华成英 一、温度对静

40、态工作点的影响 所谓Q点稳定，是指ICQ和UCEQ在温度变化时基本不变， 这是靠IBQ的变化得来的。 若温度升高时要Q回到Q， 则只有减小IBQ T（ ）ICQQ ICEO 若UBEQ不变IBQ Q 华成英 二、静态工作点稳定的典型电路 直流通路？ Ce为旁路电容，在交流 通路中可视为短路 1. 电路组成 华成英 CC b21b 1b BQ V RR R U e BEQBQ EQ R UU I 2. 稳定原理 为了稳定Q点，通常I1 IB，即 I1 I2；因此 基本不随温度变化。 设UBQ UBEUBE，若UBQ UBEUBE，则IEQ稳定。 华成英 Re 的的作用作用 T()ICUE UBE

41、（UB基本不变） IB IC Re起直流负反馈作用，其值越大，反馈越强，Q点越稳定。 关于反馈的一些概念： 将输出量通过一定的方式引回输入回路影响输入量的措 施称为反馈。 直流通路中的反馈称为直流反馈。 反馈的结果使输出量的变化减小的称为负反馈，反之称 为正反馈。 Re有上限值吗？ IC通过Re转换为UE影响UBE 温度升高IC增大，反馈的结果使之减小 华成英 3. Q 点分析 e BEQBQ EQ CC b21b 1b BQ R UU I V RR R U 什么条件下成立？ )( ecEQCC eEQcCQCCCEQ RRIV RIRIVU EQ BQ 1 I I 华成英 3. Q 点分析

42、b21bb CC b21b 1b BB RRR V RR R V e BEQBQ EQ CC b21b 1b BQ R UU I V RR R U )( ecEQCC eEQcCQCCCEQ RRIV RIRIVU 1 EQ BQ I I 分压式电流负反馈工作点稳定电路 Rb上静态电压是 否可忽略不计？ eEQBEQbBQBB RIURIV ?)1 ( eb2b1 RRR判断方法： 华成英 4. 动态分析 be L i o r R U U Au beb2b1i rRRR co RR e e )1 ( )( be L ebeb Lcb i o Rr R RIrI RRI U U Au )1 (

43、ebeb2b1i RrRRR 利?弊? e L bee )1 ( R R ArR u ，则若 无旁路电容Ce时： 如何提高电压放 大能力？ 华成英 三、稳定静态工作点的方法 引入直流负反馈引入直流负反馈 温度补偿：利用对温度敏温度补偿：利用对温度敏 感的元件，在温度变化时感的元件，在温度变化时 直接影响输入回路。直接影响输入回路。 例如，例如，Rb1或或Rb2采用热敏采用热敏 电阻。电阻。 它们的温度系数？它们的温度系数？ Bb1 CBBEEC )( UR IIUUIT 华成英 讨论一 图示两个电路中是否采用了措施来稳定静态工作点？ 若采用了措施，则是什么措施？ S I 华成英 2.5 2.5

44、 晶体管放大电路的三种接法晶体管放大电路的三种接法 一、基本共集放大电路 二、基本共基放大电路 三、三种接法放大电路的比较 华成英 一、基本共集放大电路 eEQCEQCC eEQBEQbBQBB RIUV RIURIV eEQCCCEQ BQEQ eb BEQBB BQ )1 ( )1 ( RIVU II RR UV I 1. 静态分析 华成英 2. 动态分析：电压放大倍数：电压放大倍数 ebeb e eebebb ee i o )1 ( )1 ( )( RrR R RIrRI RI U U Au 。，即，则）若（ 1 1 iobebe UUArRR u 故称之为射 极跟随器 Uo Ui 华成

45、英 2. 动态分析：输入电阻的分析：输入电阻的分析 ebeb b i i i i )1 (RrR I U I U R Ri与负载有关！ RL )/)(1 ( Lebebi RRrRR 带负载电阻后 从基极看Re，被增 大到（1+）倍 华成英 2. 动态分析：输出电阻的分析：输出电阻的分析 1 )1 ( beb e beb o e o o e o o o o e rR R rR U R U U II U I U R R Ro与信号源内阻有关！ 3. 特点：输入电阻大，输出电阻小；只放大电流，不放大电 压；在一定条件下有电压跟随作用！ o U 令Us为零，保留Rs，在输出端加Uo，产生Io, 。

46、ooo IUR 从射极看基极回路电阻，被减 小到（1+）倍 华成英 二、基本共基放大电路 e BEQBB EQ R UV I 1 EQ BQ I I CEQCCEQcBEQ UVIRU BEQEQeBB CQcCEQBEQCC UIRV IRUUV 1. 静态分析 华成英 2. 动态分析 3. 特点： 输入电阻小，频带宽！只放大电压，不放大电流！ 1 be ei r RR co RR ebe c bebee cc i o )1 ( Rr R rIRI RI U U Au 华成英 三、三种接法的比较：空载情况下空载情况下 接法接法 共射共射 共集共集 共基共基 Au 大大 小于小于1 大大 Ai

47、 1 Ri 中中 大大 小小 Ro 大大 小小 大大 频带频带 窄窄 中中 宽宽 华成英 讨论一： 图示电路为哪种基本接法的放大电路？它们的静态工作点图示电路为哪种基本接法的放大电路？它们的静态工作点 有可能稳定吗？求解静态工作点、电压放大倍数、输入电阻和有可能稳定吗？求解静态工作点、电压放大倍数、输入电阻和 输出电阻的表达式。输出电阻的表达式。 接法接法共射共射共集共集共基共基 输入输入bbe 输出输出cec 华成英 电路如图，所有电容对交流信号均可视为短路。 1. Q为多少？ 2. Re有稳定Q点的作用吗？ 3. 电路的交流等效电路？ 4. V 变化时，电压放大倍数如何变化？ 讨论二 华成

48、英 )(1 ( )( Debe Lc RrRr RR Au uu ArV rr RR A rRR D Dbe Lc De )1 ( )( ， 时，当 讨论二 改变电压放大倍数 华成英 2.6 2.6 场效应管及其基本放大电路场效应管及其基本放大电路 一、场效应管 二、场效应管放大电路静态工作点的设置方法 三、场效应管放大电路的动态分析 华成英 一、场效应管（以N沟道为例） 场效应管有三个极：源极（s）、栅极（g）、漏极（d）， 对应于晶体管的e、b、c；有三个工作区域：截止区、恒流区、 可变电阻区，对应于晶体管的截止区、放大区、饱和区。 1. 结型场效应管 符号 结构示意图 栅极 漏极 源极

49、导电 沟道 单极型管噪声小、抗辐射能力强、低电压工作 华成英 栅-源电压对导电沟道宽度的控制作用 沟道最宽沟道变窄 沟道消失 称为夹断 uGS可以控制导电沟道的宽度。为什么g-s必须加 负电压？ UGS（off） 华成英 漏-源电压对漏极电流的影响 uGSUGS（off）且不变，VDD增大，iD增大。 预夹断 uGDUGS（off） VDD的增大，几乎全部用来克服沟道的电阻， iD几乎不变，进入恒流区，iD几乎仅仅决定于 uGS。 场效应管工作在恒流区的条件是什么？ uGDUGS（off） uGDUGS（off） 华成英 常量 DS )( GSDU ufi 夹断 电压 漏极饱 和电流 转移特性 场效应管工作在恒流区，因而uGSUGS（off）且uGDUGS（off）。 uDGUGS（off） GS(off)GSDS Uuu 2 GS(off) GS DSSD )1 ( U u Ii 在恒流区时 华成英 常量 GS )( DSDU ufi g-s电压控制 d-s的等效电 阻 输出特性 常量 DS GS D mU u i g 预夹断轨迹，uGDUGS（off） 可 变 电 阻 区 恒 流 区 iD