模擬電子電路基礎(chǔ)

1、Ch0 電子學(xué)與電子學(xué)與 模擬電子技術(shù)概述模擬電子技術(shù)概述 Ch0 Ch0 電子學(xué)與模擬電子技術(shù)概述 物理與電子學(xué) 器件的發(fā)展 理論的發(fā)展 應(yīng)用的發(fā)展 現(xiàn)狀與展望 我國的發(fā)展 電子學(xué)的地位 模擬電子技術(shù) 數(shù)字電子技術(shù) 最新發(fā)展例1 最新發(fā)展例2 研究處理連續(xù)信 號的電路。 模擬 analog 研究處理離散信 號的電路。 數(shù)字digital 電氣工程學(xué)院電氣工程學(xué)院 電工電子基地電工電子基地 Ch1 半導(dǎo)體和基本半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體和基本半導(dǎo)體器件 1.1 1.1 半導(dǎo)體理論基礎(chǔ) 1.2 1.2 PNPN結(jié)與二極管 1.3 1.3 各類二極管 1.4 1.4 雙極型三極管 1.5 1.5 場效應(yīng)管

2、1.6 1.6 運(yùn)放模型 1.1 1.1 半導(dǎo)體基 礎(chǔ) 半導(dǎo)體特性半導(dǎo)體特性 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體 雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體 物質(zhì)分類導(dǎo)體 導(dǎo)電率為10105 5S.cmS.cm-1 -1，量級，如金屬 絕緣體 導(dǎo)電率為1010-22 -22-10 -10-14 -14 S.cm S.cm-1 -1量級，如：橡膠、云 母、塑料等。 導(dǎo)電能力隨條件變化。 如：硅、鍺、砷化鎵等。如：硅、鍺、砷化鎵等。 半導(dǎo)體 半導(dǎo)體特性 摻入雜質(zhì)則導(dǎo)電率增加幾百倍摻入雜質(zhì)則導(dǎo)電率增加幾百倍摻雜特性半導(dǎo)體器件 溫度增加使導(dǎo)電率大為增加溫度增加使導(dǎo)電率大為增加溫度特性 熱敏器件 光照不僅使導(dǎo)電率大為增加還可以產(chǎn)生電動(dòng)勢光

3、照不僅使導(dǎo)電率大為增加還可以產(chǎn)生電動(dòng)勢光照特性 光敏器件 光電器件 Ch1 Semiconductor1.1 Elementary Sect 本征半導(dǎo)體 完全純凈、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體。完全純凈、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體。 純度：99.9999999%，“九個(gè)9” 它在物理結(jié)構(gòu)上呈單晶體形態(tài)。 常用的本征半導(dǎo)體 Si +14 284 Ge +32 28184 +4 Sect Ch1 Semiconductor1.1 Elementary 本征半導(dǎo)體的原子結(jié)構(gòu)和共價(jià)鍵: +4+4 +4 +4+4 +4 +4 +4+4 共價(jià)鍵內(nèi)的電子 稱為束縛電子 價(jià)帶 導(dǎo)帶 掙脫原子核束縛的電子 稱為自由電子 價(jià)帶

4、中留下的空位 稱為空穴 禁帶EG 外電場E 自由電子定向移動(dòng) 形成電子流 束縛電子填補(bǔ)空穴的 定向移動(dòng)形成空穴流 Sect Ch1 Semiconductor1.1 Elementary 1. 本征半導(dǎo)體中有兩種載流子 自由電子和空穴 它們是成對出現(xiàn)的 2. 在外電場的作用下，產(chǎn)生電流 電子流和空穴流 電子流 自由電子作定向運(yùn)動(dòng)形成的 與外電場方向相反 自由電子始終在導(dǎo)帶內(nèi)運(yùn)動(dòng) 空穴流 價(jià)電子遞補(bǔ)空穴形成的 與外電場方向相同 始終在價(jià)帶內(nèi)運(yùn)動(dòng) Sect Ch1 Semiconductor1.1 Elementary 本征半導(dǎo)體中的載流子： 本征半導(dǎo)體載流子的濃度： 電子濃度ni :表示單位體積

5、的自由電子數(shù) 空穴濃度pi : :表示單位體積的空穴數(shù)。 kT/E ii g eBTpn 2 2 3 B與材料有關(guān)的常數(shù) Eg禁帶寬度 T絕對溫度 k玻爾曼常數(shù) 結(jié)論 1. 本征半導(dǎo)體中 電子濃度ni = 空穴濃度pi 2. 載流子的濃度與T、Eg有關(guān) Sect Ch1 Semiconductor1.1 Elementary 載流子的產(chǎn)生與復(fù)合: : g g載流子的產(chǎn)生率 即每秒成對產(chǎn)生的電子空穴的濃度。 R R載流子的復(fù)合率 即每秒成對產(chǎn)生的電子空穴的濃度。 當(dāng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí) g g = =R R Sect Ch1 Semiconductor1.1 Elementary 雜質(zhì)半導(dǎo)體 摻入雜質(zhì)

6、的本征半導(dǎo)體。 摻雜后半導(dǎo)體的導(dǎo)電率大為提高 摻入的三價(jià)元素如B、Al、In等， 形成P型半導(dǎo)體 摻入的五價(jià)元素如P、Se等， 形成N型半導(dǎo)體 雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體 Sect Ch1 Semiconductor1.1 Elementary N型半導(dǎo)體: +4+4 +4 +4+4 +4 +4 +4+4 +5 +5 在本征半導(dǎo)體中摻入的五價(jià)元素如P。 價(jià)帶 導(dǎo)帶 + 施主 能級 自由電子是多數(shù)載流子空穴是少數(shù)載流子 雜質(zhì)原子提供 由熱激發(fā)形成 由于五價(jià)元素很容易貢獻(xiàn)電子，因此 將其稱為施主雜質(zhì)。施主雜質(zhì)因提供 自由電子而帶正電荷成為正離子 Sect Ch1 Semiconductor1.1 Ele

7、mentary P型半導(dǎo)體: +4+4 +4 +4+4 +4 +4 +4+4 +3 +3 在本征半導(dǎo)體中摻入的三價(jià)元素如B。 價(jià)帶 導(dǎo)帶 - 受主 能級 自由電子是少數(shù)載流子空穴是多數(shù)載流子 雜質(zhì)原子提供 由本征激發(fā)形成 因留下的空穴很容易俘獲電子， 使雜質(zhì)原子成為負(fù)離子。三價(jià)雜 質(zhì)因而也稱為受主雜質(zhì)。 Sect Ch1 Semiconductor1.1 Elementary Ch1 Semiconductor1.1 Elementary Sect 討論：討論： 若使P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體“親密接 觸”， 會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？ 1.2 PNPN結(jié)與二極管 PN結(jié) 半導(dǎo)體二極管 P區(qū) N區(qū)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)

8、載流子從濃度大向濃度小 的區(qū)域擴(kuò)散,稱擴(kuò)散運(yùn)動(dòng) 形成的電流成為擴(kuò)散電流 內(nèi)電場 內(nèi)電場阻礙多子向?qū)Ψ降臄U(kuò)散 即阻礙擴(kuò)散運(yùn)動(dòng) 同時(shí)促進(jìn)少子向?qū)Ψ狡?即促進(jìn)了漂移運(yùn)動(dòng) 擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)=漂移運(yùn)動(dòng)時(shí) 達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡 Sect Ch1 Semiconductor1.2 PN junc 內(nèi) 電 場 阻 止 多 子 擴(kuò) 散 載流子濃度差多子擴(kuò)散雜質(zhì)離子形成空間電荷區(qū) 空間電荷區(qū)形成內(nèi)電場 內(nèi)電場促使少子漂移 擴(kuò)散運(yùn)動(dòng) 多子從濃度大向濃度小的區(qū)域運(yùn)動(dòng)，稱為擴(kuò)散。 擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生擴(kuò)散電流。 漂移運(yùn)動(dòng) 少子向?qū)Ψ竭\(yùn)動(dòng)，稱為漂移。 漂移運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生漂移電流。 動(dòng)態(tài)平衡擴(kuò)散電流= =漂移電流，PNPN結(jié)內(nèi)總電流為0 0。 PN

9、PN 結(jié) 穩(wěn)定的空間電荷區(qū)，又稱為高阻區(qū)、耗盡層， Sect Ch1 Semiconductor1.2 PN junc V V 結(jié)的接觸電位 內(nèi)電場的建立，使PNPN結(jié)中產(chǎn)生電位差。從 而形成接觸電位V V 接觸電位V V 決定于材料及摻雜濃度 鍺： V V =0.2=0.20.30.3 硅： V V =0.6=0.60.70.7 Sect Ch1 Semiconductor1.2 PN junc 1. PN1. PN結(jié)加正向電壓時(shí)的導(dǎo)電情況 外電場方向與PN結(jié)內(nèi)電場 方向相反，削弱了內(nèi)電場。內(nèi)電場 對多子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的阻礙減弱，擴(kuò)散 電流加大。擴(kuò)散電流遠(yuǎn)大于漂移電 流，可忽略漂移電流的影響。 P

10、N結(jié)呈現(xiàn)低電阻。 P區(qū)的電位高于N區(qū)的電位，稱為加正向電壓，簡稱正偏； 內(nèi) 外 Sect Ch1 Semiconductor1.2 PN junc 2. PN2. PN結(jié)加反向電壓時(shí)的導(dǎo)電情況 外電場與PN結(jié)內(nèi)電場方向 相同，增強(qiáng)內(nèi)電場。內(nèi)電場對多子 擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)阻礙增強(qiáng)，擴(kuò)散電流大大 減小。少子在內(nèi)電場的作用下形成 的漂移電流加大。 PN結(jié)呈現(xiàn)高電阻。 P區(qū)的電位低于N區(qū)的電位，稱為加反向電壓，簡稱反偏； 內(nèi) 外 Sect Ch1 Semiconductor1.2 PN junc 結(jié)論：PN結(jié)具有單向?qū)щ娦浴?PN結(jié)加正向電壓時(shí)，呈現(xiàn)低電阻，具 有較大的正向擴(kuò)散 電流； PN結(jié)加反向電壓時(shí)，呈現(xiàn)

11、高電阻，具 有很小的反向漂移電流。 Sect Ch1 Semiconductor1.2 PN junc 式中 Is 飽和電流; VT = kT/q 等效電壓 k 波爾茲曼常數(shù)； T=300K（室溫）時(shí) VT= 26mV 由半導(dǎo)體物理可推出由半導(dǎo)體物理可推出： ) 1( T S Vv eII 當(dāng)加反向電壓時(shí)： 當(dāng)加正向電壓時(shí)： (vVT) T S Vv eII S II Sect Ch1 Semiconductor1.2 PN junc 勢壘電容勢壘電容CB 由空間電荷區(qū)的離子薄層形成的。當(dāng)外加電壓使PN結(jié)上壓降發(fā)生變化時(shí)， 離子薄層的厚度也相應(yīng)地隨之改變，這相當(dāng)PN結(jié)中存儲(chǔ)的電荷量也隨之變化，

12、猶 如電容的充放電。 Sect Ch1 Semiconductor1.2 PN junc 擴(kuò)散電容是由多子擴(kuò)散后，在PN結(jié)的另一側(cè)面積累而形成的。因PN結(jié)正 偏時(shí)，由N區(qū)擴(kuò)散到P區(qū)的電子，與外電源提供的空穴相復(fù)合，形成正向電流。 剛擴(kuò)散過來的電子就堆積在 P 區(qū)內(nèi)緊靠PN結(jié)的附近，形成一定的多子濃度梯度 分布曲線。 擴(kuò)散電容CD 當(dāng)外加正向電壓 不同時(shí)，擴(kuò)散電流即 外電路電流的大小也 就不同。所以PN結(jié)兩 側(cè)堆積的多子的濃度 梯度分布也不同，這 就相當(dāng)電容的充放電 過程。勢壘電容和擴(kuò) 散電容均是非線性電 容。 Sect Ch1 Semiconductor1.2 PN junc 反向擊穿 PN結(jié)

13、上反向電壓達(dá)到某一數(shù)值，反向電流激增。 雪崩擊穿 當(dāng)反向電壓增高時(shí)，少子獲得能量高速運(yùn)動(dòng)，在空間電荷區(qū)與 原子發(fā)生碰撞，產(chǎn)生碰撞電離。形成連鎖反應(yīng)，象雪崩一樣。 使反向電流激增。 齊納擊穿 當(dāng)反向電壓較大時(shí)，強(qiáng)電場直接從共價(jià)鍵中將電子拉出來，形成 大量載流子, ,使反向電流激增。 擊穿可逆。 摻雜濃度小的 二極管容易發(fā)生 擊穿可逆。 摻雜濃度大的 二極管容易發(fā)生 不可逆擊穿 熱擊穿 PN結(jié)的電流或電壓較大，使PN結(jié)耗散功率 超過極限值，使結(jié)溫升高，導(dǎo)致PN結(jié)過熱 而燒毀。 Sect Ch1 Semiconductor1.2 PN junc 晶體二極管的結(jié)構(gòu)類型二極管的結(jié)構(gòu)類型 在PN結(jié)上加上引

14、線和封裝，就成為一個(gè)二極管 二極管按結(jié)構(gòu)分 點(diǎn)接觸型 面接觸型 平面型 PN結(jié)面積小，結(jié)電容小， 用于檢波和變頻等高頻電路 PN結(jié)面積大，用 于工頻大電流整流電路往往用于集成電路制造工藝中。 PN 結(jié)面積可大可小， 用于高頻整流和開關(guān)電路中。 Ch1 Semiconductor1.2 PN junc 二極管的伏安特性二極管的伏安特性 是指二極管兩端電壓和流過二極管電流之間的關(guān)系。 由PN結(jié)電流方程求出理想的伏安特性曲線 I U 1.1.當(dāng)加正向電壓時(shí)當(dāng)加正向電壓時(shí) PN結(jié)電流方程為： 1)(eII T UU S 2.2.當(dāng)加反向電壓時(shí)當(dāng)加反向電壓時(shí) T UU Se II I 隨隨U，呈指數(shù)規(guī)率

15、，呈指數(shù)規(guī)率 I = - Is 基本不變基本不變 Ch1 Semiconductor1.2 PN junc 晶體二極管的伏安特性二極管的伏安特性 1 1. .正向起始部分存在一個(gè)死區(qū)正向起始部分存在一個(gè)死區(qū) 或門坎，稱為或門坎，稱為門限電壓門限電壓。 硅：硅：Ur=0.5-0.6v; Ur=0.5-0.6v; 鍺：鍺：Ur=0.1-0.2vUr=0.1-0.2v 2.2.加反向電壓時(shí)，反向電流很加反向電壓時(shí)，反向電流很 小小 即Is硅(nA)0.7V時(shí)，二極管導(dǎo)通，導(dǎo)通后，UD=0.7V 鍺管：當(dāng)UD0.3V時(shí)，二極管導(dǎo)通，導(dǎo)通后，UD=0.3V 穩(wěn)壓管是一種應(yīng)用很廣的特殊類型的二極管，工作區(qū)

16、在反向擊穿區(qū)?？梢?提供一個(gè)穩(wěn)定的電壓。使用時(shí)注意加限流電阻。 二極管基本用途是整流穩(wěn)壓和限幅。 半導(dǎo)體光電器件分光敏器件和發(fā)光器件，可實(shí)現(xiàn)光電、電光轉(zhuǎn)換。光 電二極管應(yīng)在反壓下工作，而發(fā)光二極管應(yīng)在正偏電壓下工作。 小小 結(jié)結(jié) 重點(diǎn)：晶體二極管的原理、伏安特性及電流方程。 難點(diǎn)：1.1.兩種載流子 2.PN2.PN結(jié)的形成 3 3. .單向?qū)щ娦?4.4.載流子的運(yùn)動(dòng) 重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn) 半導(dǎo)體二極管的型號半導(dǎo)體二極管的型號 國家標(biāo)準(zhǔn)對半導(dǎo)體器件型號的命名舉例如下： 半導(dǎo)體二極管圖片半導(dǎo)體二極管圖片 半導(dǎo)體二極管圖片半導(dǎo)體二極管圖片 半導(dǎo)體二極管圖片半導(dǎo)體二極管圖片 1.4 1.4 雙極型三極

17、管BJT Ch1 Semiconductor1.4 BJT Sect BJTBJT的結(jié)構(gòu) 發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié) 集電結(jié)集電結(jié) 兩種結(jié)構(gòu)類型：NPN型PNP型 發(fā)射區(qū) 集電區(qū) 基區(qū) 發(fā)射極 基極 集電極 Ch1 Semiconductor1.4 BJT Sect 1. 由三層半導(dǎo)體組成，有三個(gè)區(qū)、三個(gè)極、兩個(gè)結(jié) 2. 發(fā)射區(qū)摻雜濃度高、 B E C B E C BJTBJT的結(jié)構(gòu) 基區(qū)薄、集電結(jié)面積大 Sect Ch1 Semiconductor1.4 BJT BJTBJT的電流分配 三極管各區(qū)的作用: 發(fā)射區(qū)向基區(qū)提供載流子 基區(qū)傳送和控制載流子 集電區(qū)收集載流子 發(fā)射結(jié)加正向電壓 集電結(jié)加反向電壓

18、三極管在工作時(shí)一定要加上適當(dāng)?shù)闹绷髌秒妷?才能起放大作用 外部工作條件： 發(fā)射結(jié)加正向電壓即發(fā)射結(jié)正偏 集電結(jié)加反向電壓即集電結(jié)反偏 Ch1 Semiconductor1.4 BJT Sect PNP e b c IE IB IC ICBO IB IC 1. 發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴(kuò)散空穴，形成發(fā)射極電流 2. 空穴在基區(qū)擴(kuò)散和復(fù)合，形成了基區(qū)復(fù)合電流IB 3. 集電極收集從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)的空穴，形成了電流IC 同時(shí)由于集電結(jié)反偏，少子在電場的作用下形成了漂移電流ICBO 電流之間的分配關(guān)系 IB = IB-ICBO IC = IC +ICBO IE = IB+IC BJTBJT的電流分配 Ch1

19、Semiconductor1.4 BJT Sect 共基極直流放大系數(shù) 從發(fā)射區(qū)注入的載流子到達(dá)集電極部分所占的百分比 E C I I 由前面得到的電流之間的分配關(guān)系IC = IC+ICBO E CBOC I II 可得： E C I I 的數(shù)值一般在0.9 0.99之間 從發(fā)射區(qū)注入的載流子絕大部分到達(dá)集電區(qū)，只有一小部分在基區(qū)復(fù)合 Ch1 Semiconductor1.4 BJT Sect EBEC Rb Rc IB IC IE ECEB 共發(fā)射極連接： IB = IB-ICBO IC = IC+ICBO IE = IB+IC CBOe II 輸入電流 輸出電流 1 I I 1 I CBO

20、 BC 1 共射直流 放大系數(shù) CBOBC I )1(II 當(dāng)IB=0時(shí) CEOCBOC II )1 (I 穿透電流 由IBICBO B C I I Ch1 Semiconductor1.4 BJT Sect VBBVCC Rb Rc iB iC iE + - Vi Vo 共基交流電流放大系數(shù) 共射交流電流放大系數(shù) = IC/ IB VCE=C = IC/ IE VCB=C i o V V V A 共射電路的電壓放大倍數(shù) 共發(fā)射極連接： Ch1 Semiconductor1.4 BJT Sect 三極管的三種組態(tài) 雙極型三極管有三個(gè)電極，其中兩個(gè)可以作為輸入, 兩個(gè)可以作 為輸出，這樣必然有一

21、個(gè)電極是公共電極。三種接法也稱三種組態(tài)： 共集電極接法，集電極作為公共電極，用CCCC表示; ; 共基極接法，基極作為公共電極，用CB CB表示。 共發(fā)射極接法，發(fā)射極作為公共電極，用CECE表示； Sect Ch1 Semiconductor1.4 BJT BJTBJT的特性曲線 三極管的伏安特性指管子各電極的電壓與電流的關(guān)系曲線 B B是輸入電極，C C是輸出電極，E E是公共電極。 I Ib b是輸入電流，U Ube be是輸入電壓，加在B B、E E兩電極之間。 I IC C是輸出電流，U Uce ce是輸出電壓，從C C、E E兩電極取出。 輸入特性曲線: : I Ib b=f(U=

22、f(Ube be) ) U Uce ce=C =C 輸出特性曲線: : I IC C= =f f( (U Uce ce) ) I Ib b=C =C 本節(jié)介紹共發(fā)射極接法三極管的特性曲線： 三極管輸入特性曲線 1. Uce=0V時(shí)，發(fā)射極與集電極短路，發(fā)射 結(jié)與集電結(jié)均正偏，實(shí)際上是兩個(gè)二極管并 聯(lián)的正向特性曲線。 2. 當(dāng)Uce 1V時(shí)， Ucb= Uce - - Ube 0，集 電結(jié)已進(jìn)入反偏狀態(tài)，開始收集電子，且 基區(qū)復(fù)合減少， IC / IB 增大，特性曲線將 向右稍微移動(dòng)一些。但Uce再增加時(shí)，曲 線右移很不明顯。通常只畫一條。 輸入特性曲線分三個(gè)區(qū) 非線性區(qū) 死區(qū) 線性區(qū) 正常工作

23、區(qū)，發(fā)射極正偏 NPN Si: Ube= 0.60.7V PNP Ge: Ube= -0.2-0.3V Ch1 Semiconductor1.4 BJT Sect 三極管輸出特性曲線I IC C= =f f( (U Uce ce) ) I Ib b=C =C 飽和區(qū)飽和區(qū): (1) IC受Uce顯著控制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)Uce 的數(shù)值較小，一般Uce0.7V(硅管)。 發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏 (2) Uces=0.3V左右 截止區(qū)：截止區(qū)：Ib=0的曲線的下方的區(qū)域 Ib=0 Ic=Iceo NPN：Ube 0.5V,管子就處于截止態(tài) 通常該區(qū)：發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏。 輸出特性曲線可以分為三個(gè)

24、區(qū)域: Ch1 Semiconductor1.4 BJT Sect 三極管輸出特性曲線 放大區(qū)放大區(qū)IC平行于Uce軸的區(qū)域，曲線基本平行等距。 (1) 發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，電壓Ube大于0.7V左右(硅管) 。 (2) Ic= Ib,即Ic主要受Ib的控制。 (3) 判斷三極管工作狀態(tài)的依據(jù)： 飽和區(qū)飽和區(qū): 發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏 截止區(qū)：截止區(qū)： 發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏 或：Ube 0.5V（Si) Ube 0.2V（Ge) Ch1 Semiconductor1.4 BJT Sect Sect Ch1 Semiconductor1.4 BJT BJTBJT的參數(shù) ICM 集電極最大允

25、許電流 當(dāng)集電極電流增加時(shí)， 就要下降，當(dāng) 值下降到 線性放大區(qū) 值的2/3時(shí)所對應(yīng)的最大集電極電流 極限參數(shù) 當(dāng)ICICM時(shí)，三極管并不一定會(huì)損壞。 PCM 集電極最大允許功耗 集電極電流通過集電結(jié)時(shí)所產(chǎn)生的功耗， PCM= ICVCBIC VCE ， 因發(fā)射結(jié)正偏，呈低阻，所以功耗主要集中 在集電結(jié)上。在計(jì)算時(shí)往往用VCE取代VCB 。 Ch1 Semiconductor1.4 BJT Sect 極限參數(shù) 反向擊穿電壓 表示三極管電極間承受反向電壓的能力 V (BR) CBO V (BR) CES V (BR) CER V (BR) CEO Ch1 Semiconductor1.4 BJT

26、 Sect 直流參數(shù) 1.集電極基極間反向飽和電流Icbo Icbo的下標(biāo)cb代表集電極和基極， O是Open的字頭，代表第三個(gè)電極E開路。 GeGe管： A A量級 SiSi管：nAnA量級 2.集電極發(fā)射極間的穿透電流Iceo Iceo和Icbo有如下關(guān)系 Iceo=（1+ ）Icbo 相當(dāng)基極開路時(shí)，集電極和發(fā)射極間的反向飽和電流 Ch1 Semiconductor1.4 BJT Sect 電流放大系數(shù) 共基直流電流放大系數(shù) E C I I 共基交流電流放大系數(shù) 共射交流電流放大系數(shù) = ic/ ib = ic/ ie B C I I 共射直流電流放大系數(shù) Ch1 Semiconduct

27、or1.4 BJT Sect 1.5 1.5 場效應(yīng)管 FETFET Ch1 Semiconductor1.5 FET Sect 1.5.0 半導(dǎo)體器件的控制類半導(dǎo)體器件的控制類 型型 電流控制 電壓控制 FET與BJT的區(qū)別 1. BJT是電流控制元件；FET是電壓控制元件。 2. BJT參與導(dǎo)電的是電子空穴，因此稱其為雙極型器件； FET是電壓控制元件，參與導(dǎo)電的只有一種載流子， 因此稱其為單級型器件。 3. BJT的輸入電阻較低，一般102104 ； FET的輸入電阻高，可達(dá)1091014 場效應(yīng)管的分類 結(jié)型場效應(yīng)管JFET MOS型場效應(yīng)管MOSFET Ch1 Semiconduct

28、or1.5 FET Sect Ch1 Semiconductor1.5 FET Sect 1.5.1 JFET 結(jié)型場效應(yīng)管的分類結(jié)型場效應(yīng)管的分類 結(jié)型場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)結(jié)型場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu) 結(jié)型場效應(yīng)管的工作原理結(jié)型場效應(yīng)管的工作原理 結(jié)型場效應(yīng)管的特性曲線結(jié)型場效應(yīng)管的特性曲線 JFETJFET結(jié)構(gòu) JFETJFET分類 可分為N溝道和P溝道兩種，輸入電阻約為107 。 P+P+ N G S D N溝道結(jié)型場效應(yīng)管 導(dǎo)電溝道 Ch1 Semiconductor1.5 FET Sect JFETJFET工作原理 根據(jù)結(jié)型場效應(yīng)三極管的結(jié)構(gòu)，因它沒有絕緣層，只能工作在反偏的條 件下，對于N溝道結(jié)型

29、場效應(yīng)三極管只能工作在負(fù)柵壓區(qū)，P溝道的只能工 作在正柵壓區(qū)，否則將會(huì)出現(xiàn)柵流?，F(xiàn)以N溝道為例說明其工作原理。 P+P+ N G S D UDS ID D P+P+ N G S UDS ID UGS 預(yù)夾斷 UGS=UP 夾斷狀態(tài) ID=0 Ch1 Semiconductor1.5 FET Sect 當(dāng)UGS=0時(shí)，溝道較寬，在UDS的作用下N溝道內(nèi)的電子定向運(yùn)動(dòng)形成漏 極電流ID。 當(dāng)UGS0時(shí)，PN結(jié)反偏，PN結(jié)加寬，漏源間的溝道將變窄，ID將減小， 當(dāng)UGS繼續(xù)向負(fù)方向增加，溝道繼續(xù)變窄，ID繼續(xù)減小直至為0。 當(dāng)漏極電流為零時(shí)所對應(yīng)的柵源電壓UGS稱為夾斷電壓UP。 JFETJFET工

30、作原理 Ch1 Semiconductor1.5 FET Sect JFETJFET特性曲線 UP 轉(zhuǎn)移特性曲線輸出特性曲線 Ch1 Semiconductor1.5 FET Sect 結(jié) 型 場 效 應(yīng) 管 N 溝 道 耗 盡 型 P 溝 道 耗 盡 型 Ch1 Semiconductor1.5 FET Sect Ch1 Semiconductor1.5 FET Sect 1.5. 2 MOSFET 增強(qiáng)型增強(qiáng)型MOSFET 耗盡型耗盡型MOSFET N N溝道增強(qiáng)型MOSMOS場效應(yīng)管結(jié)構(gòu) 增強(qiáng)型增強(qiáng)型MOSMOS場效應(yīng)管場效應(yīng)管 漏極D集電極C 源極S發(fā)射極E柵極G基極B 襯底B 電極金

31、屬 絕緣層氧化物 基體半導(dǎo)體 因此稱之為MOS管 Ch1 Semiconductor1.5 FET Sect 當(dāng)UGS較小時(shí)，雖然在P型襯底表面形成 一層耗盡層，但負(fù)離子不能導(dǎo)電。 當(dāng)UGS=UT時(shí), 在P型襯底表面形成一 層電子層，形成N型導(dǎo)電溝道，在UDS的 作用下形成ID。 UDS ID + + - - + - + + - - - UGS 反型層 當(dāng)UGS=0V時(shí)，漏源之間相當(dāng)兩個(gè)背靠背的PN結(jié)，無論UDS之間加上電壓不會(huì) 在D、S間形成電流ID,即ID0. 當(dāng)UGSUT時(shí), 溝道加厚，溝道電阻減少，在相同UDS的作用下，ID將進(jìn)一步 增加 開始無導(dǎo)電溝道， 當(dāng)在UGS UT時(shí)才形 成溝

32、道,這種類型的管 子稱為增強(qiáng)型MOS管 Ch1 Semiconductor1.5 FET Sect N N溝道增強(qiáng)型MOSMOS場效應(yīng)管特性曲線 增強(qiáng)型增強(qiáng)型MOSMOS管管 U UDS DS一定時(shí)，U UGSGS對漏極電流I ID D的控制關(guān)系曲線 I ID D= =f f( (U UGS GS) ) U UDSDS=C =C 轉(zhuǎn)移特性曲線 UDSUGS-UT UGS(V) ID(mA) UT 在恒流區(qū)，ID與UGS的關(guān)系為 IDK(UGS-UT)2 溝道較短時(shí)，應(yīng)考慮UDS對 溝道長度的調(diào)節(jié)作用： IDK(UGS-UT)2（1+ UDS) K導(dǎo)電因子（mA/V2) 溝道調(diào)制長度系數(shù) L W

33、C K OXn 2 L WK 2 n S K 2 DS UL L n溝道內(nèi)電子的表面遷移率 COX單位面積柵氧化層電容 W溝道寬度 L溝道長度 Sn溝道長寬比 K本征導(dǎo)電因子 Ch1 Semiconductor1.5 FET Sect N N溝道增強(qiáng)型MOSMOS場效應(yīng)管特性曲線 U UGS GS一定時(shí)， I ID D與U UDSDS的變化曲線，是一族曲線 I ID D= =f f( (U UDS DS) ) U UGSGS=C =C 輸出特性曲線 1.可變電阻區(qū)： ID與UDS的關(guān)系近線性 ID 2K(UGS-UT)UDS 0dU D DS on GS dI dU R 2K 1 UU 1 T

34、GS UGS=6V UGS=4V UGS=5V UGS=3V UGS=UT=3V UGS(V) ID(mA) 當(dāng)UGS變化時(shí)，RON將隨之變化 因此稱之為可變電阻區(qū) 當(dāng)UGS一定時(shí)，RON近似為一常數(shù) 因此又稱之為恒阻區(qū) Ch1 Semiconductor1.5 FET Sect N N溝道增強(qiáng)型MOSMOS場效應(yīng)管特性曲線 輸出特性曲線 2. 恒流區(qū)： 該區(qū)內(nèi)，UGS一定，ID基本不隨UDS變化而變 3.擊穿區(qū)： UDS 增加到某一值時(shí)，ID開始 劇增而出現(xiàn)擊穿。 當(dāng)UDS 增加到某一臨界值時(shí)， ID開始劇增時(shí)UDS稱為漏源擊穿電 壓。 UGS=6V UGS=4V UGS=5V UGS=3V

35、 UGS=UT=3V UGS(V) ID(mA) Ch1 Semiconductor1.5 FET Sect 漏源電壓UDS對漏極電流ID的控制作用 UDS=UDGUGS =UGDUGS UGD=UGSUDS 當(dāng)UDS為0或較小時(shí)，相當(dāng) UGDUT， 此時(shí)UDS 基本均勻降落在溝道中，溝道呈斜 線分布。在UDS作用下形成ID Ch1 Semiconductor1.5 FET Sect Sect 當(dāng)UDS增加到使UGD=UT時(shí)， 當(dāng)UDS增加到UGD UT時(shí)， 增強(qiáng)型增強(qiáng)型MOSMOS管管 漏源電壓UDS對漏極電流ID的控制作用 這相當(dāng)于UDS增加使漏極處溝道縮減到剛剛開 啟的情況，稱為預(yù)夾斷。

36、此時(shí)的漏極電流ID 基本 飽和 此時(shí)預(yù)夾斷區(qū)域加長，伸向S極。 UDS增加的 部分基本降落在隨之加長的夾斷溝道上， ID基本 趨于不變。 Ch1 Semiconductor1.5 FET MOSMOS管襯底的處理 保證兩個(gè)PN結(jié)反偏，源極溝道漏極之間處于絕緣態(tài) NMOS管UBS加一負(fù)壓 PMOS管UBS加一正壓 處理原則： 處理方法： Ch1 Semiconductor1.5 FET Sect N N溝道耗盡型MOSMOS場效應(yīng)管結(jié)構(gòu) 耗盡型耗盡型MOSMOS場效應(yīng)管場效應(yīng)管 + + + + + + + 耗盡型MOS管存在 原始導(dǎo)電溝道 Ch1 Semiconductor1.5 FET Sec

37、t N N溝道耗盡型MOSMOS場效應(yīng)管工作原理 當(dāng)UGS=0時(shí)，UDS加正向電壓，產(chǎn)生漏極電流ID, 此時(shí)的漏極電流稱為漏極飽和電流，用IDSS表示 當(dāng)UGS0時(shí)，將使ID進(jìn)一步增加。 當(dāng)UGS0時(shí)，隨著UGS的減小漏極電流逐漸減小。直至ID=0。對應(yīng)ID=0的 UGS稱為夾斷電壓，用符號UP表示。 UGS(V) ID(mA) N N溝道耗盡型MOSMOS場效應(yīng)管特性曲線 轉(zhuǎn)移特性曲線 在恒流區(qū)，ID與UGS的關(guān)系為IDK(UGS-UP)2 溝道較短時(shí)，IDK(UGS-UT)2（1+ UDS) UP ID IDSS(1- UGS /UP)2 常用關(guān)系式： Ch1 Semiconductor1

38、.5 FET Sect N N溝道耗盡型MOSMOS場效應(yīng)管特性曲線 輸出特性曲線 UGS=6V UGS=4V UGS=1V UGS=0V UGS=-1V UGS(V) ID(mA) N N溝道耗盡型MOSMOS管可工作在U UGS GS 0 0或U UGSGS0 0 N N溝道增強(qiáng)型MOSMOS管只能工作在U UGS GS0 0 Ch1 Semiconductor1.5 FET Sect 各類絕緣柵場效應(yīng)三極管的特性曲線 絕 緣 柵 場 效 應(yīng) 管 N 溝 道 增 強(qiáng) 型 P 溝 道 增 強(qiáng) 型 Ch1 Semiconductor1.5 FET Sect 絕 緣 柵 場 效 應(yīng) 管 N 溝

39、道 耗 盡 型 P 溝 道 耗 盡 型 Ch1 Semiconductor1.5 FET Sect 場效應(yīng)管的主要參場效應(yīng)管的主要參 數(shù)數(shù) 直流參數(shù)直流參數(shù) 交流參數(shù)交流參數(shù) 極限參數(shù)極限參數(shù) Ch1 Semiconductor1.5 FET Sect 2. 夾斷電壓UP 夾斷電壓是耗盡型FET的參數(shù)，當(dāng)UGS=UP 時(shí),漏極電流為零。 3. 飽和漏極電流IDSS 耗盡型場效應(yīng)三極管當(dāng)UGS=0時(shí)所對應(yīng)的漏 極電流。 1. 開啟電壓UT 開啟電壓是MOS增強(qiáng)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。 Ch1 Semiconductor1.5 FET Sect 4. 直流輸入

40、電阻RGS 柵源間所加的恒定電壓UGS與流過柵極電流IGS之比結(jié)型場效應(yīng)三極管 ，反偏時(shí)RGS約大于107， 絕緣柵場效應(yīng)三極管RGS約是1091015。 5. 漏源擊穿電壓BUDS 使ID開始劇增時(shí)的UDS。 6.柵源擊穿電壓BUGS JFET：反向飽和電流劇增時(shí)的柵源電壓 MOS：使SiO2絕緣層擊穿的電壓 Ch1 Semiconductor1.5 FET Sect 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 CU CU GS D m BS DSdU dI g gm的求法: 圖解法gm實(shí)際就是轉(zhuǎn)移特性曲線的斜率 解析法：如增強(qiáng)型MOS管存在ID=K(UGS-UT)2 )U2

41、K(Ug TGSm Ch1 Semiconductor1.5 FET Sect 2. 襯底跨導(dǎo)gm b 反映了襯底偏置電壓對漏極電流ID的控制作用 CU CU BS D m GS DSdU dI g b m mb g g 跨導(dǎo)比 Ch1 Semiconductor1.5 FET Sect 3. 漏極電阻rds CU CU D DS d GS BSdI dU r s 反映了UDS對ID的影響，實(shí)際上是輸出特性曲線上工作點(diǎn)切線上的斜率 4.導(dǎo)通電阻Ron CU CU D DS GS BSdI dU on R 在恒阻區(qū)內(nèi) m g 1 Ch1 Semiconductor1.5 FET Sect 5.

42、極間電容 Cgs柵極與源極間電容 Cgd 柵極與漏極間電容 Cgb 柵極與襯底間電容 Csd 源極與漏極間電容 Csb 源極與襯底間電容 Cdb 漏極與襯底間電容 主要的極間電容有： Ch1 Semiconductor1.5 FET Sect 1.6 1.6 運(yùn)放模 型 Ch1 Semiconductor1. 6 OP Sect - N + P Vo + - AV (VPVN) 運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器 Ch1 Semiconductor1. 6 OP Sect - N + P Vo 運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器 Ch1 Semiconductor1. 6 OP Sect 運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器 Ch1 S

43、emiconductor1. 6 OP Sect 理想運(yùn)放 1. 開環(huán)電壓增益AV= 2. 輸入電阻Ri= 3. 輸出電阻Ro=0 4.頻帶寬度B= 5.共模抑制比CMRR= 6.失調(diào)、漂移和內(nèi)部噪聲為零 主要條件 條件較難滿足， 可采用專用運(yùn)放 來近似滿足。 Ch1 Semiconductor1. 6 OP Sect 理想運(yùn)放應(yīng)用舉例理想運(yùn)放應(yīng)用舉例 u1 u2 u3 由 4 個(gè) 理想運(yùn)放組 成的電路如 圖，求uo 。 Ch1 Semiconductor1. 6 OP Sect 理想運(yùn)放的工作狀態(tài)理想運(yùn)放的工作狀態(tài) 1. 理想運(yùn)放的同相和反相輸入端電流近似為零 2. 理想運(yùn)放的同相和反相輸入

44、端電位近似相等 虛斷 虛短 在運(yùn)算放大器處于線性狀態(tài)時(shí)，可以把兩輸入端視為假想短路簡 稱虛短。 虛地 如將運(yùn)放的同相端接地，即VP =0，則VN =0,即反相端是一個(gè)不接 “地”的“地”，稱為虛地。 由于理想運(yùn)放的輸入電阻非常高，可以把兩輸入端視為等效開路 簡稱虛斷。 半導(dǎo)體器件的命名半導(dǎo)體器件的命名 Ch1 Semiconductor 應(yīng)用基礎(chǔ) 中國國標(biāo)命名： Ch2 基本小信號放大器基本小信號放大器 2.1 2.1 共e e放大器和圖解法 2.2 2.2 微變等效電路分析法 2.3 2.3 工作點(diǎn)的穩(wěn)定 2.4 2.4 BJTBJT放大器其他組態(tài) 2.5 2.5 FETFET放大器 2.6

45、 2.6 OP、 BJTBJT與FETFET的比較 2.7 2.7 多級放大器 2.1 2.1 共e e放大器和圖解法 Ch2 Basic Amplifier2.1 CE Amp Sect 2.1.1 共共e放大器放大器 放大的概念放大的概念 放大器的工作原理放大器的工作原理 放大器的靜態(tài)分析放大器的靜態(tài)分析 放大器的動(dòng)態(tài)分析放大器的動(dòng)態(tài)分析 放大的概念 Sect Ch2 Basic Amplifier2.1 CE Amp 基本放大電路一般是指由一個(gè)三極管組成的三種基本組態(tài)放大電路。 1.1.放大電路主要用于放大微弱信號，輸出電壓或電流在幅度上得到了 放大，輸出信號的能量得到了加強(qiáng)。 2. 2

46、.輸出信號的能量實(shí)際上是由直流電源提供的，只是經(jīng)過三極管的控制， 使之轉(zhuǎn)換成信號能量，提供給負(fù)載。 基本放大電路的組成 Sect Ch2 Basic Amplifier2.1 CE Amp EC Rc Ui + - Uo + - Rb Eb 簡化： 1. 兩個(gè)電源用一個(gè)Ec,去掉Eb,Rb改接由Ec供電 2. 公共端接地，設(shè)其電位為0，其他各點(diǎn)電位以它做參考點(diǎn)。因此可不 畫Ec,只標(biāo)出極性和大小。 Uo Ui EC 放大電路的靜態(tài)分析 靜態(tài)U Ui i=0=0時(shí)，放大電路的工作狀態(tài)，也稱直流工作狀態(tài)。 靜態(tài)分析 確定放大電路的靜態(tài)值IB、IC、UCE,即靜態(tài)工作點(diǎn)Q。靜態(tài) 工作點(diǎn)的位置直接影響

47、放大電路的質(zhì)量 靜態(tài)分析方法計(jì)算法圖解分析法 1. 計(jì)算法 借助于放大電路的直流通路來求 直流通路是能通過直流的通道。將電路中的耦合電容 和旁路電容開路，即可得到。 Uo Ui EC 放大電路的靜態(tài)分析 1. 計(jì)算法 EC IB IC UBE UCE Si管：UBE=0.6V0.7V Ge管:UBE=0.2V0.3V b BEC B R UE I （2）求靜態(tài)值 b C R E BC II （1） 首先畫出直流通路 求解順序是先求IBICUCE UCE=EC-ICRC 2. 圖解法 放大電路的輸入和輸出直流負(fù)載線 三極管的輸入和輸出特性曲線 確定靜態(tài)工作點(diǎn) （1）由輸入特性曲線和輸入直流負(fù)載線

48、求IBQ、UBEQ EC IB IC UBE UCE UBE=EC-IBRb 直流負(fù)載線 iB uBE Ec/Rb Ec IB UBE Q - 1/Rb 作出直流負(fù)載線，直流負(fù)載線和輸入特性曲線的交 點(diǎn)即是靜態(tài)工作點(diǎn)Q，由Q可確定IB、UBE 放大電路的靜態(tài)分析 UCE=EC-ICRc 直流負(fù)載線 （1）由輸入特性曲線和輸入直流負(fù)載線求IB、UBE 2. 圖解法 （2）由輸出特性曲線和輸出直流負(fù)載線求IC、UCE EC IB IC UBE UCE 求兩點(diǎn) IC=0 UCE=EC UCE=0 IC=EC/Rc 作出直流負(fù)載線，直流負(fù)載線和輸出特性曲線的有 多個(gè)交點(diǎn)。 只有與iB=IB對應(yīng)的那條曲

49、線的交點(diǎn)才是靜態(tài)工 作點(diǎn) 放大電路的靜態(tài)分析 2. 圖解法 由圖可見： 如改變Ib的數(shù)值，便可改變靜態(tài)工作點(diǎn)的位置，從而影響放大電 路的放大質(zhì)量 放大電路的靜態(tài)分析 1.由直流負(fù)載列出方程 UCE=UCCICRc 2.在輸出特性曲線上確定兩個(gè)特殊點(diǎn),即可 畫出直流負(fù)載線。 關(guān)鍵：直流負(fù)載線的確定方法： 3.在輸入回路列方程式UBE =UCCIBRb 4.在輸入特性曲線上，作出輸入負(fù)載線，兩 線的交點(diǎn)即是Q。 5.得到Q點(diǎn)的參數(shù)IB、IC和UCE。 2. 圖解法 EC 、 EC /Rc 放大電路的靜態(tài)分析 動(dòng)態(tài) 有輸入信號U Ui i00時(shí)，放大電路的工作狀態(tài)，也稱交流工作狀態(tài) 1. 放大電路的

50、交流通路 動(dòng)態(tài)分析確定放大電路的放大倍數(shù)AU 或AI 輸入電阻ri和輸出電阻ro （1） 將放大電路中電容視作短路 交流通路的畫法： （2） 直流電源電阻很小，對交流可視作短路 即可得到放大電路的交流通路 放大電路的動(dòng)態(tài)分析 Uo Ui EC 1. 放大電路的交流通路 Uo Ui Ii Ic Ib 2. 放大電路的工作過程 當(dāng)有交流信號ui加到放大器的輸入端時(shí)，晶體管各點(diǎn)的電壓和電流將 在靜態(tài)值基礎(chǔ)上疊加一交流分量，此時(shí)電路中的信號即有直流，又有 交流。 放大電路的動(dòng)態(tài)分析 ui uBE UBE t uCE UCE uo 規(guī)定直流分量：大寫字母、大寫下標(biāo) 交流分量：小寫字母、小寫下標(biāo) 交直流疊

51、加量：小寫字母、大寫下標(biāo) 放大電路交流（動(dòng)態(tài)）分析 2. 放大電路的工作過程 三極管放大作用 變化的 通過 轉(zhuǎn)變?yōu)?變化的電壓輸出 c i c R ui ube ib ic( ib) icRc uce uo uo與ui的極性相差1800 Uo Ui EC Uo Ui Ii Ic Ib uce= -icRL 放大電路的放大倍數(shù) 輸出信號的電壓和電流幅度得到了放大，所以輸出功率也會(huì)有所 放大。對放大電路而言有電壓放大倍數(shù)、電流放大倍數(shù)和功率放大倍 數(shù), ,通常它們都是按正弦量定義的。 電壓放大倍數(shù)定義為 ioU /UUA 電流放大倍數(shù)定義為 ioI / IIA )(lg20)( i o U dB

52、U U dBA )(lg20)( I dB I I dBA i o Sect Ch2 Basic Amplifier2.1 CE Amp Ch2 Basic Amplifier2.1 CE Amp Sect 2.1.2 放大器的圖解分析法放大器的圖解分析法 通過作圖的方法求AU、AI及放大電路的最大不失真電壓 交流負(fù)載線 交流負(fù)載線確定方法： 1. 通過輸出特性曲線上過Q點(diǎn) 做一條斜率為1/RL直線。 2.交流負(fù)載電阻RL= RLRc 3.交流負(fù)載線是有交流輸入信號時(shí)，工作點(diǎn)Q 的運(yùn)動(dòng)軌跡。 uo ui ii ic ib 比直流負(fù)載線要陡 圖解分析方法 1. 求出靜態(tài)工作點(diǎn)Q 2. 畫出交流通

53、路，求出交流負(fù)載電阻RL=Rc/RL 3. 以Q為基準(zhǔn)，在輸入特性曲線上，根據(jù)ui的變化波形求出ib的波形 及幅值Ibm 作出交流負(fù)載線 Uo Ui EC Uo Ui Ii Ic Ib EC IB IC UBE UCE Uo Ui EC Uo Ui EC Uo Ui Ii Ic Ib Ibm Icm Uom 圖解分析方法 不截止 Ucm1 不飽和 Ucm2 圖解分析方法 6. 求增益AU=Ucm/UimAI=Icm/Iim 7. 確定放大器的最大工作范圍-最大不失真電壓 Ucm=min(Ucm1,Ucm2) 通過圖解分析，可得如下結(jié)論： 1.1.ui uBE iB iC uCE uo 2.2.

54、uO與ui相位相反； 3.3.可以量出放大電路的電壓放大倍數(shù)； 4.4.可以確定最大不失真輸出幅度。 飽和失真 截止失真 由于放大電路的工作點(diǎn) 達(dá)到了三極管的飽和區(qū) 而引起的非線性失真。 由于放大電路的工作點(diǎn) 達(dá)到了三極管的截止區(qū) 而引起的非線性失真。 波形的失真 雙向失真 放大電路要想獲得大的不失真輸出幅度，需要： 1.工作點(diǎn)Q要設(shè)置在輸出特性曲線放大區(qū)的中間部位； 2.要有合適的交流負(fù)載線。 3. 輸入信號的幅度不能太大 工作點(diǎn)位置合適 信號過大 而引起的非線性失真。 Sect Ch2 Basic Amplifier2.1 CE Amp 2.2 2.2 微變等效電路分析法 2.2.1 H參

55、數(shù)等效電路 2.2.2 微變等效電路分析法 Ch2 Basic Amp2.2 H Parameter Sect 2.2.1 H參數(shù)等效電路參數(shù)等效電路 共射h參數(shù)模型 模型建立：小信號、忽略晶體管的電容效應(yīng)和非線性 )U,f(IU cebbe )U,f(II cebc 輸入特性曲線： 輸出特性曲線： ceI ce be bU b be be dU U U dI I U dU bce ceI ce bU b c dU U I dI I I dI bce c c 取全微分： ceI ce be bU b be be U U U I I U U bce ceI ce bU b c U U I I I

56、 I I bce c c 共射h參數(shù)模型 hie=Ube/ IbUce=C 稱為輸入電阻，即 rbe 稱為反向電壓傳輸系數(shù)。 也稱電壓反饋系數(shù) hfe=Ic/ IbUce=C 稱為電流放大系數(shù)，即 。 hoe=Ic/ Uce Ib=c hre=Ube/ UceIb=c 稱為輸出電導(dǎo)，即1/rce。 共射h參數(shù)模型 cerebiebe UhIhU ceoebfec UhIhI Ib Ube + - Uce + - Ic Ube + - Uce + - Ib b e c Ichie + - hreUce hfeIb 1/hoe Uec + - Ib Ubc + - Ie Uec + - Ib b

57、c e Iehic + - hrcUec hfcIb 1/hoc Ie Ueb + - Ic Ucb + - Ucb + - Ie e b c Ichib + - hrbUcb hfbIe 1/hobUeb + - Ubc + - 共集h參數(shù)模型 共基h參數(shù)模型 三種組態(tài)的h參數(shù)的關(guān)系如表所示p38，三種h參數(shù)是可以互換 例：已知三極管共射h參數(shù): hie=1.4K hre=3.37 10-4 hfe=44 hoe=27 10-6S 該三極管連成共基電路，求它的共基h參數(shù)值 解： 31 1 fe ie ib h h h 4 105 1 fe oeie rb h hh h 978. 0 1 fe

58、 fe fb h h h S h h h fe oe ob 6 106 . 0 1 共射和共基的反向傳輸系數(shù)很小，輸出電阻都很高。 h參數(shù)簡化模型 簡化條件： 1. RLhie 可忽略 Uo Us Ii Ic hie hfeIi Ui 1. 輸入阻抗 ri ri i i i I U r ri=hie 如考慮Rb的影響， ri ri=Rb/hie 定義： Ube Uce hfeIb hie 共射h參數(shù)等效電路分析方法 Uo Us Ii Ic hie hfeIi Ui 2. 電流增益AI i o I I I A = hfe 3. 電壓增益AU i o U U U A ie Lfe h Rh 考慮信

59、號源內(nèi)阻RS的影響 s o Us U U A i o s i U U U U ie Lfe is i h Rh rR r 增加放大增益有效的方法：適量增加IEQ EQ feie I 26 )h(1003h = -IcRL Iihie 共射h參數(shù)等效電路分析方法 4. 輸出阻抗 步驟： （1）將輸入信號源電壓Us短路，即 Us =0 （2）將負(fù)載開路即RL=,并在輸出端外加一激勵(lì)信號Uo （3）在Uo激勵(lì)下，產(chǎn)生電流Io,則輸出阻抗ro Uo Us Ii Ic hie hfeIi Ui o o o I U r Ii hie hfeIi Ui Io Uo ro ro= 如考慮Rc電阻對輸出阻抗的影

60、響 Uo Us Ii Ic hie hfeIi Ui roro ro=Rc Sect Ch2 Basic Amp2.2 H Parameter Ch2 Basic Amp2.2 H Parameter Sect 2.2.2 微變等效電路分析法微變等效電路分析法 Sect Ch2 Basic Amp2.2 H Parameter 2.3 2.3 工作點(diǎn)的穩(wěn)定 工作點(diǎn)穩(wěn)定問題 解決方案 電路實(shí)例 Ch2 Basic Amp2.3 Stabilizing Q Sect 工作點(diǎn)穩(wěn)定問 題 討論討論： 電路中的不穩(wěn)定因素 Ch2 Basic Amp2.3 Stabilizing Q Sect 穩(wěn)定工作點(diǎn)