模電全套課件

緒論一、電子技術(shù)的發(fā)展二、模擬信號(hào)與模擬電路三、電子信息系統(tǒng)的組成四、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課的特點(diǎn)五、如何學(xué)習(xí)這門課程六、課程的目的七、考查方法

電子技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使之“無孔不入”，應(yīng)用廣泛！廣播通信：發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、擴(kuò)音、錄音、程控交換機(jī)、電話、手機(jī)等；網(wǎng)絡(luò)：路由器、ATM交換機(jī)、收發(fā)器、調(diào)制解調(diào)器等；工業(yè)：鋼鐵、石油化工、機(jī)加工、數(shù)控機(jī)床等；交通：飛機(jī)、火車、輪船、汽車等；軍事：雷達(dá)、電子導(dǎo)航等；航空航天：衛(wèi)星定位、監(jiān)測(cè)等；醫(yī)學(xué)：γ刀、CT、B超、微創(chuàng)手術(shù)等；消費(fèi)類電子：家電（空調(diào)、冰箱、電視、音響、攝像機(jī)、照相機(jī)、電子表）、電子玩具、各類報(bào)警器、保安系統(tǒng)等。一、電子技術(shù)的發(fā)展

電子技術(shù)的發(fā)展很大程度上反映在元器件的發(fā)展上。從電子管→半導(dǎo)體管→集成電路1904年電子管問世1947年晶體管誕生1958年集成電路研制成功電子管、晶體管、集成電路比較半導(dǎo)體元器件的發(fā)展1947年貝爾實(shí)驗(yàn)室制成第一只晶體管1958年集成電路1969年大規(guī)模集成電路1975年超大規(guī)模集成電路

第一片集成電路只有4個(gè)晶體管，而1997年一片集成電路中有40億個(gè)晶體管。有科學(xué)家預(yù)測(cè)，集成度還將按10倍/6年的速度增長，到2015或2020年或?qū)⑦_(dá)到飽和。學(xué)習(xí)電子技術(shù)方面的課程需時(shí)刻關(guān)注電子技術(shù)的發(fā)展！集成電路分類第一只晶體管的發(fā)明者（byJohnBardeen,WilliamSchockleyandWalterBrattaininBellLab）第一個(gè)集成電路及其發(fā)明者（JackKilbyfromTI

）

1958年9月12日，在德州儀器公司的實(shí)驗(yàn)室里，實(shí)現(xiàn)了把電子器件集成在一塊半導(dǎo)體材料上的構(gòu)想。42年以后，2000年獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)?！盀楝F(xiàn)代信息技術(shù)奠定了基礎(chǔ)”。

他們?cè)?947年11月底發(fā)明了晶體管，并在12月16日正式宣布“晶體管”誕生。1956年獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。巴丁所做的超導(dǎo)研究于1972年第二次獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。值得紀(jì)念的幾位科學(xué)家！二、模擬信號(hào)與模擬電路1、電子電路中信號(hào)的分類數(shù)字信號(hào)：離散性

模擬信號(hào)：連續(xù)性。大多數(shù)物理量為模擬信號(hào)。2、模擬電路模擬電路是對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行處理的電路。最基本的處理是對(duì)信號(hào)的放大，有功能和性能各異的放大電路。其它模擬電路多以放大電路為基礎(chǔ)。任何瞬間的任何值均是有意義的三、電子信息系統(tǒng)的組成模擬電子電路數(shù)字電子電路（系統(tǒng)）傳感器接收器隔離、濾波、放大運(yùn)算、轉(zhuǎn)換、比較功放模擬-數(shù)字混合電子電路模擬電子系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)四、模擬電子技術(shù)課程的特點(diǎn)

1、工程性

實(shí)際工程需要證明其可行性。強(qiáng)調(diào)定性分析。

實(shí)際工程在滿足基本性能指標(biāo)的前提下總是容許存在一定的誤差范圍的。定量分析為“估算”。

近似分析要“合理”。

抓主要矛盾和矛盾的主要方面。

電子電路歸根結(jié)底是電路。不同條件下構(gòu)造不同模型。2、實(shí)踐性常用電子儀器的使用方法電子電路的測(cè)試方法故障的判斷與排除方法

EDA軟件的應(yīng)用方法（后續(xù)課程學(xué)習(xí)）五、如何學(xué)習(xí)這門課程1、掌握基本概念、基本電路和基本分析方法

基本概念：概念是不變的，應(yīng)用是靈活的，“萬變不離其宗”。

基本電路：構(gòu)成的原則是不變的，具體電路是多種多樣的。

基本分析方法：不同類型的電路有不同的性能指標(biāo)和描述方法，因而有不同的分析方法。2、注意定性分析和近似分析的重要性

3、學(xué)會(huì)辯證、全面地分析電子電路中的問題根據(jù)需求，最適用的電路才是最好的電路。要研究利弊關(guān)系，通常“有一利必有一弊”。4、注意電路中常用定理在電子電路中的應(yīng)用六、課程的目的1、掌握基本概念、基本電路、基本方法和基本實(shí)驗(yàn)技能。2、具有能夠繼續(xù)深入學(xué)習(xí)和接受電子技術(shù)新發(fā)展的能力，以及將所學(xué)知識(shí)用于本專業(yè)的能力。

本課程通過對(duì)常用電子元器件、模擬電路及其系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生獲得模擬電子技術(shù)方面的基礎(chǔ)知識(shí)、基礎(chǔ)理論和基本技能，為深入學(xué)習(xí)電子技術(shù)及其在專業(yè)中的應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

注重培養(yǎng)系統(tǒng)的觀念、工程的觀念、科技進(jìn)步的觀念和創(chuàng)新意識(shí)，學(xué)習(xí)科學(xué)的思維方法。提倡快樂學(xué)習(xí)！七、考查方法1、會(huì)看：讀圖，定性分析2、會(huì)算：定量計(jì)算考查分析問題的能力3、會(huì)選：電路形式、器件、參數(shù)4、會(huì)調(diào)：儀器選用、測(cè)試方法、故障診斷、EDA考查解決問題的能力－－設(shè)計(jì)能力考查解決問題的能力－－實(shí)踐能力考察綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的能力考試方法(暫定）成績(jī)：平時(shí)占30％，期末閉卷考試占70％。平時(shí)成績(jī)：平時(shí)測(cè)驗(yàn)、綜述、作業(yè)、考勤、實(shí)驗(yàn)注意：作業(yè)、考勤、實(shí)驗(yàn)少于1/3及以上者不得參加考試！第一章二極管及其應(yīng)用電路

1.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)（課本1.1，1.2節(jié)）

1.3二極管

1.4二極管應(yīng)用電路及分析方法

習(xí)題討論二次課【本章教學(xué)目標(biāo)與要求】●熟悉半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性，掌握半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)。●掌握PN結(jié)的特性?！窳私舛O管的結(jié)構(gòu)，掌握其工作原理、特性曲線及其主要參數(shù)?！裾莆辗€(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓特性，了解其主要參數(shù)；了解發(fā)光二極管、光電二極管等半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)、工作原理及其應(yīng)用場(chǎng)合。1.1，1.2半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)

一、導(dǎo)體、絕緣體及半導(dǎo)體

自然界物質(zhì)的分類（按導(dǎo)電性能分）①導(dǎo)體：低價(jià)元素（如Cu、AI等）導(dǎo)電性能好②絕緣體：高價(jià)元素（如惰性氣體）或高分子物質(zhì)（如橡膠）導(dǎo)電性能極差③半導(dǎo)體：四價(jià)元素（如Si、Ge等）導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間

三、雜質(zhì)半導(dǎo)體

二、本征半導(dǎo)體及其導(dǎo)電性

四、PN結(jié)

一、導(dǎo)體、絕緣體及半導(dǎo)體純凈的具有單晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。

二、本征半導(dǎo)體及其導(dǎo)電性

2、本征半導(dǎo)體特點(diǎn)

1、本征半導(dǎo)體定義①結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（晶體結(jié)構(gòu)）晶體中原子在空間形成排列整齊的點(diǎn)陣：晶格晶體原子的結(jié)合方式：共價(jià)鍵熱力學(xué)零度以下，沒有自由移動(dòng)的電荷，幾乎不導(dǎo)電。載流子自由電子空穴⒈載流子數(shù)目較少；⒉兩種載流子數(shù)目相等；⒊載流子數(shù)目受溫度影響大。注意導(dǎo)體只有一種載流子即自由電子參與導(dǎo)電②載流子產(chǎn)生過程

復(fù)合：自由電子和空穴的重新結(jié)合。

本征激發(fā)：半導(dǎo)體在熱激發(fā)下產(chǎn)生電子和空穴對(duì)。最后達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡③載流子特點(diǎn)結(jié)論：本征半導(dǎo)體導(dǎo)電特性

1.有數(shù)量相等的自由電子和空穴兩種載流子參與導(dǎo)電；

溫度T三、雜質(zhì)半導(dǎo)體1、N型半導(dǎo)體2、P型半導(dǎo)體2.本征半導(dǎo)體中載流子的濃度與環(huán)境溫度有關(guān)；載流子的濃度導(dǎo)電能力增強(qiáng)

3.導(dǎo)電能力較弱。絕對(duì)零度（T=0K）時(shí)，本征半導(dǎo)體成為絕緣體。④半導(dǎo)體的多變特性

⒈熱敏特性：溫度升高導(dǎo)電能力顯著增強(qiáng)。如熱敏電阻

⒉光敏特性：光線照射導(dǎo)電能力顯著增強(qiáng)。如光電二極管

⒊摻雜特性：在本征半導(dǎo)體中摻入少量的有用的雜質(zhì)，導(dǎo)電能力顯著增強(qiáng)。如晶體管導(dǎo)電性能可控半導(dǎo)體應(yīng)用廣泛的原因

1、N型半導(dǎo)體

在純凈的硅晶體中摻入五價(jià)元素（如磷）N型半導(dǎo)體如圖所示

N型半導(dǎo)體的特點(diǎn)：

①有兩種載流子，即自由電子和空穴。自由電子是多子，空穴是少子；

②主要靠自由電子導(dǎo)電。

思考：雜質(zhì)半導(dǎo)體中的少數(shù)載流子數(shù)目比本征半導(dǎo)體中數(shù)目多還是少？+5

2、P型半導(dǎo)體P型半導(dǎo)體如圖所示

P型半導(dǎo)體的特點(diǎn)：

①有兩種載流子，即自由電子和空穴。空穴是多子，自由電子是少子；

②主要靠空穴導(dǎo)電。注意2.P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體仍呈電中性。

1.摻入雜質(zhì)的濃度決定多數(shù)載流子濃度；溫度決定少數(shù)載流子的濃度。+3

在純凈的硅晶體中摻入三價(jià)元素（如硼）四、PN結(jié)

1、PN結(jié)的形成

擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)漂移運(yùn)動(dòng)動(dòng)態(tài)平衡（一定寬度）空間電荷區(qū)PN結(jié)說明

①PN結(jié)的結(jié)電壓為Uh0(N區(qū)P區(qū)）

②空間電荷區(qū)又稱耗盡層

2、PN結(jié)的單向?qū)щ娦?/p>

①PN結(jié)外加正向電壓時(shí)處于導(dǎo)通狀態(tài)又稱正向接法或正向偏置正向偏置有利于擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，形成較大正向電流。

思考：為什么外接電源時(shí)要加電阻R？

②PN結(jié)外加反向電壓時(shí)處于截止?fàn)顟B(tài)又稱反向接法或反向偏置反向偏置有利于漂移運(yùn)動(dòng)，形成很小的反向電流。結(jié)論

PN結(jié)正向偏置空間電荷區(qū)變窄正向電阻很?。ɡ?/p>

想時(shí)為0）正向電流較大PN結(jié)導(dǎo)通

PN結(jié)反向偏置空間電荷區(qū)變寬

想時(shí)為∞）反向電流（反向飽和電流）極小（理想時(shí)為0）PN結(jié)截止反向電阻很大（理PN結(jié)正向偏置時(shí)導(dǎo)通，反向偏置時(shí)截止單向?qū)щ娦?/p>

3、PN結(jié)的電流方程IS：反向飽和電流q：電子電量k：玻耳茲曼常數(shù)T：熱力學(xué)溫度溫度的電壓當(dāng)量則常溫時(shí)，即T=300K時(shí)，UT≈26mV說明

由式可知，若PN結(jié)正向偏置時(shí)，且u>>UT時(shí)，則若PN結(jié)反向偏置且|u|>>uT時(shí)，則于是得PN結(jié)的伏安特性如圖所示說明PN結(jié)的兩種反向擊穿（參考教材）①齊納擊穿（反向擊穿電壓較低）（耗盡層較窄）②雪崩擊穿（反向擊穿電壓較高）（耗盡層較寬）

4、PN結(jié)的伏安特性指數(shù)規(guī)律正向特性反向特性死區(qū)電壓

本征半導(dǎo)體和雜質(zhì)半導(dǎo)體思考題1.試判斷溫度升高時(shí)，關(guān)于本征半導(dǎo)體中載流子的變化的幾種說法是否正確？（1）自由電子數(shù)目增加，空穴個(gè)數(shù)基本不變；（）（2）空穴數(shù)目增加，自由電子個(gè)數(shù)基本不變；（）（3）空穴和自由電子的數(shù)目都增加，且增加的數(shù)量相等；（）（4）空穴和自由電子的數(shù)目都不變；（）2.填空（1）在本征半導(dǎo)體中摻入三價(jià)元素后的半導(dǎo)體為（）。

A.P型半導(dǎo)體；B.N型半導(dǎo)體（2）雜質(zhì)半導(dǎo)體中多數(shù)載流子的濃度主要取決于（）；而少數(shù)載流子的濃度與（）有很大關(guān)系。A.溫度B.摻雜工藝C.雜質(zhì)濃度D.晶體缺陷正向特性反向特性死區(qū)電壓擊穿電壓

1.本征半導(dǎo)體、N型半導(dǎo)體、P型半導(dǎo)體的特點(diǎn)

2.PN結(jié)的形成及特性

3.PN結(jié)的電流方程、伏安特性下次講1.3，1.4

小結(jié)構(gòu)成:實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)PN結(jié)PN結(jié)+引線+管殼1.3（半導(dǎo)體）二極管PN+-陽極陰極二極管的幾種外形

特性：?jiǎn)蜗驅(qū)щ娦?/p>

一、二極管類型和結(jié)構(gòu)根據(jù)所用半導(dǎo)體材料的不同，二極管可分為硅管和鍺管兩類。大功率的整流元件一般均采用硅管。根據(jù)用途的不同，二極管可分為普通管、整流管和開關(guān)管等。

1.點(diǎn)接觸型：圖(a)

2.面接觸型：圖(b)

3.平面型：

圖(c)鍺管：多用于高頻檢波及小功率整流硅管：多用于低頻大電流整流幾種常見結(jié)構(gòu)硅管：多用于低頻大電流整流或開關(guān)管電路符號(hào)

二、二極管的伏安特性

1、二極管和PN結(jié)伏安特性的區(qū)別

3、溫度對(duì)二極管伏安特性的影響正向電阻大反向電流大

2、硅管與鍺管的比較硅管：Uon≈0.5V，UD=(0.6~0.8)V（一般取UD=0.7V）IS＜0.1μA死區(qū)電壓為什么？死區(qū)電壓（開啟電壓）Uon導(dǎo)通電壓

UD

鍺管：

Uon≈0.1V，UD=(0.1~0.3)V（一般取UD=0.2V），IS＝幾十μA

三、二極管的主要參數(shù)（P10~12）1、最大整流電流IFM：指平均值。要求ID(AV)≤IFM2、最高反向工作電壓URM：指最大值。要求URmax≤URM5、反向電流IS:要求IS6、最高工作頻率fM好（注意：IS對(duì)溫度十分敏感）3、靜態(tài)電阻RD:與靜態(tài)值有關(guān)；4、動(dòng)態(tài)電阻rD:與靜態(tài)值有關(guān)；

4、

理想二極管伏安特性u(píng)/Vi/mA死區(qū)電壓（正向?qū)妷海┮暈?反向電流視為0

1、穩(wěn)壓二極管（簡(jiǎn)稱穩(wěn)壓管）

穩(wěn)壓管是一種特殊的面接觸型半導(dǎo)體硅二極管。

穩(wěn)壓區(qū)：反向擊穿區(qū)

四、特殊二極管①穩(wěn)壓管的伏安特性

②穩(wěn)壓管的主要參數(shù)（P12~P13)（1）穩(wěn)定電壓

UZ（2）穩(wěn)定電流

IZ（或IZmin)（4）額定功耗

PZM（5）動(dòng)態(tài)電阻rz注意（3）最大穩(wěn)定電流IZM穩(wěn)壓管電路中必須要串聯(lián)限流電阻！

【例】如圖所示，已知UZ=6V，IZmin＝5mA，IZmax=25mA，RL＝600Ω。求：R的取值范圍。【解】

由圖可知，其中，IL=UZ/RL=(6/600)A=10mA所以而即限流電阻R的取值范圍為114～227Ω所以自學(xué)P13例1-3-1

2、發(fā)光二極管

類型①可見光②不可見光③激光

應(yīng)用：顯示電路

要想讓LED發(fā)光，①必須正向偏置；②正向電流要足夠大。LED工作電壓比普通二極管大，通常為1.5~3V，工作電流為10mA。（a）外形USRLED②伏安特性

⒈無光照時(shí)，與普通二極管一樣（反向電流稱為暗電流）；

⒉有光照時(shí)特性曲線下移。

（a）在第三象限中，照度一定時(shí)，光電二極管可視為一恒流源光電流>幾十μA時(shí)光電流∝光照遙控、報(bào)警、光電傳感器

（b）在第四象限中呈光電池特性

3、光電二極管①外形及表示符號(hào)

⒊光電二極管原理電路（第一象限）（第三象限）（第四象限）1、

整流電路

將大小和方向隨時(shí)間變化的交流電壓變成單一方向的、脈動(dòng)的直流電壓的過程稱為整流。整流原理詳見第10章。1.4

二極管的應(yīng)用電路

2、

檢波電路3、

限幅電路4、

鉗位電路鉗位電路的作用是將電路中某點(diǎn)的電位鉗制在某一數(shù)值上。

將輸出電壓的幅值限制在一定數(shù)值范圍之內(nèi)的電路稱為限幅器。它可以削去部分輸入波形，以限制輸出電壓的幅度，因此，限幅器又稱為削波器。

用在高頻調(diào)制電路中，實(shí)現(xiàn)檢波作用，利用的依舊是二極管的單向?qū)щ娞匦?。詳?xì)原理在《高頻電子線路》中學(xué)習(xí)。習(xí)題討論：二極管應(yīng)用電路分析方法定性分析：判斷二極管的工作狀態(tài)導(dǎo)通截止

判斷方法：將二極管斷開，分析二極管兩端電位

的高低或所加電壓UD的正負(fù)。若V陽>V陰或

UD為正(正向偏置)，二極管導(dǎo)通若V陽<V陰或

UD為負(fù)(反向偏置)，二極管截止

若二極管是理想的，正向?qū)〞r(shí)正向管壓降為零，反向截止時(shí)二極管相當(dāng)于斷開。否則，正向管壓降硅0.6~0.7V鍺0.2~0.3V若有兩只以上二極管，則哪只管子正向電壓大，哪只先導(dǎo)通。電路如圖，求：UAB

V陽=－6VV陰

=－12VV陽>V陰

二極管導(dǎo)通若忽略管壓降，二極管可看作短路，UAB=－6V否則，

UAB低于－6V一個(gè)管壓降，為－6.3Ｖ或－6.7V例1：

取

B點(diǎn)作參考點(diǎn)，斷開二極管，分析二極管陽極和陰極的電位。D6V12V3k

BAUAB+–兩個(gè)二極管的陰極接在一起取

B點(diǎn)作參考點(diǎn)，斷開二極管，分析二極管陽極和陰極的電位。V1陽=－6V，V2陽=0V，V1陰=V2陰=－12VUD1=6V，UD2=12V∵

UD2>UD1

∴D2優(yōu)先導(dǎo)通，D1截止。若忽略管壓降，二極管可看作短路，UAB

=0V例2:求：UAB

在這里，D2起鉗位作用，D1起隔離作用。

BD16V12V3k

AD2UAB+–ui>8V，二極管導(dǎo)通，可看作短路

uo=8V

ui<8V，二極管截止，可看作開路

uo=ui已知：

二極管是理想的，試畫出

uo

波形。8V例3：ui18V參考點(diǎn)二極管陰極電位為8VD8VRuoui++––VD1VD2R+-uiuo+-US1US2【例1-4-1】如圖所示電路，設(shè)輸入電壓，US1＝US2＝5V，VD1和VD2均為硅管，其正向?qū)妷航礥VD＝0.7V。試畫出輸出電壓uo的波形。uo/Vωt5.7-5.710-10ui

該電路是一個(gè)簡(jiǎn)單的并聯(lián)雙限限幅器。其中，由R、VD1和US1構(gòu)成了上限限幅器；由R、VD2和US2構(gòu)成了下限限幅器。2.1晶體管

一、晶體管的類型和結(jié)構(gòu)

三、晶體管的輸入和輸出特性曲線

二、晶體管的電流放大原理

四、晶體管的主要參數(shù)

一、晶體管的類型和結(jié)構(gòu)晶體管的幾種常見外形小功率管中功率管大功率管

1、晶體管的類型①按PN結(jié)構(gòu)成方式分①NPN型②PNP型②按材料分

①硅管②鍺管多為NPN型多為PNP型③按內(nèi)部結(jié)構(gòu)分①平面型②合金型多為硅管均為鍺管EBCN型硅N型硅P型硅SiO2保護(hù)層（a）平面型EBCN型鍺小銦球大銦球（b）合金型晶體管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)2、晶體管的結(jié)構(gòu)（以NPN管為例）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：①發(fā)射區(qū)摻雜濃度高，幾何尺寸??；發(fā)射結(jié)結(jié)面積??；②集電區(qū)摻雜濃度低，幾何尺寸大；集電結(jié)結(jié)面積大；③基區(qū)摻雜濃度很低，且很薄。構(gòu)成：三層半導(dǎo)體、三個(gè)區(qū)、三個(gè)電極、兩個(gè)PN結(jié)

二、晶體管的電流放大作用1、電流放大作用的含義

把基極電流的微小變化能夠引起集電極電流較大變化的特性稱為晶體管的電流放大作用。

實(shí)質(zhì):用一個(gè)微小電流的變化去控制一個(gè)較大電流的變化。

2、晶體管實(shí)現(xiàn)電流放大作用的條件

滿足內(nèi)部條件和外部條件內(nèi)部條件：內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)外部條件：發(fā)射結(jié)正向偏置集電結(jié)反向偏置基本的共射放大電路如圖所示

圖中VCC>VBBNNP3、晶體管內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)設(shè)△uI=0

（1）發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射區(qū)電子不斷向基區(qū)擴(kuò)散，形成發(fā)射極電流IEN。

（3）集電結(jié)反偏，將發(fā)射過來的電子拉到集電區(qū)，形成電流ICN

（2）進(jìn)入基區(qū)的電子少部分與基區(qū)的空穴復(fù)合，形成基極電流IBN，多數(shù)到達(dá)集電結(jié)。

集電結(jié)反偏，有少子漂移形成的反向電流ICBO。

基區(qū)空穴向發(fā)射區(qū)的擴(kuò)散電流IEP。設(shè)△uI=0注意晶體管工作于放大狀態(tài)時(shí)各極電流的實(shí)際方向NPN管：從基極和集電極流進(jìn)，從發(fā)射極流出。PNP管：從發(fā)射極流進(jìn)，從基極和集電極流出。IE=IEN+IEP≈IEN=ICN+IBNIC=ICN+ICBOIB=IBN+IEP-ICBO≈IBN-ICBOIE=IC+IB

4、晶體管的電流分配關(guān)系

5、晶體管的共射電流放大系數(shù)①共射直流電流放大系數(shù)②共射交流電流放大系數(shù)若△uI≠0，則iB=IB+△iB，iC=IC+△iCIE=IB+IC說明①一般，不加嚴(yán)格區(qū)分；②一般選β＝幾十～100多的管子為好。（討論題2.3）若IC>>ICEO，ICEO：穿透電流ICBO：集電結(jié)反向飽和電流三、晶體管的輸入和輸出特性曲線1、輸入特性曲線

①UCE=0時(shí)，輸入特性曲線與

PN結(jié)的伏安特性相似；指數(shù)規(guī)律

②UCE曲線右移

思考：曲線形狀為什么這樣？

③UCE≥1后，曲線基本重合

④晶體管的輸入特性曲線也有死區(qū)。

①輸出特性曲線是一族曲線；

②曲線的起始部分較陡；

③UCE大于一定值（例如1V）后，曲線幾乎與橫軸平行，但略有上翹；

④晶體管有三個(gè)工作區(qū)。

2、輸出特性曲線

思考：曲線形狀為什么這樣？說明晶體管的三個(gè)工作區(qū)（工作狀態(tài)）

(a)截止區(qū)特征：

(b)放大區(qū)特征：(c)飽和區(qū)

特征：uBE＞uon且uCE=uBE思考：放大和飽和的臨界條件？晶體管T1T2T3T4UB/V0.71-10UE/V00.3-1.70UC/V50.7015工作區(qū)放大飽和放大截止VCC共射放大電路-RBRCVT++-iBiCuCEuBEVBB

當(dāng)晶體管工作于放大區(qū)時(shí)，由圖可知，uCE＝VCC－iCRC＝VCC－βIBRC。當(dāng)IB增加時(shí)，uCE降低。

當(dāng)IB增加到使uCE＝uBE，即uCB＝0時(shí)，晶體管處于放大和飽和的臨界狀態(tài)。（此時(shí)的uCE記做UCES

）臨界飽和時(shí)，集電極臨界飽和電流基極臨界飽和電流思考：對(duì)于一個(gè)實(shí)際的放大電路，如何判斷晶體管的工作狀態(tài)？（2）若IB﹤IBS，則三極管線性放大，滿足iC＝βIB和△iC＝β△IB

。（1）若IB﹥

IBS，則三極管進(jìn)入飽和區(qū)，uCE=。UCES=？一、判斷晶體管工作狀態(tài)的方法方法一：利用各工作區(qū)的電壓特征；（模電重點(diǎn)）自學(xué)掌握課本P30例題2-1-11、觀察電路中晶體管是否截止；2、若不能直接看出晶體管是否截止，則先假設(shè)晶體管截止，求出uBE；3、若uBE

﹤uON

，則假設(shè)正確，晶體管確實(shí)截止；4、若uBE

≥uON

，則假設(shè)錯(cuò)誤，晶體管導(dǎo)通；（1）若IB﹥

IBS，則三極管飽和導(dǎo)通。（2）若IB﹤IBS，則三極管線性放大。先判斷是否截止；若導(dǎo)通，再判是否飽和導(dǎo)通。（利用臨界飽和時(shí)的電流關(guān)系）。（數(shù)電重點(diǎn)）方法二：方法二思路：2.1節(jié)中兩個(gè)重要題型+

UBE

ICIEIB

CTEB+UCE

(a)NPN型晶體管+UBE

IBIEICCTEB+UCE

要使晶體管起放大作用，發(fā)射結(jié)必須正向偏置，集電結(jié)必須反向偏置。(b)PNP型晶體管UC>UB>UEUE>UB>UC二、放大電路中三極管類型的判斷方法材料判斷：若為硅管，|UBE|=0.7V左右；若為鍺管，|UBE|=0.2V左右。自學(xué)掌握課本P31例題2-1-2

練習(xí)1：測(cè)得放大電路中六只晶體管的直流電位如圖所示。在圓圈中畫出管子，并分別說明它們是硅管還是鍺管。

練習(xí)2：課本習(xí)題2-6四、晶體管的主要參數(shù)（P31~33）1、共射直流電流放大系數(shù)2、極間反向電流①ICBO：集電結(jié)反向飽和電流。

②ICEO

：穿透電流硅管比鍺管的溫度穩(wěn)定性好

共射交流電流放大系數(shù)選管原則：β＝幾十～100多，越小越好4、最大集電極耗散功率PCM

3、集電極最大允許電流

ICM

5、極間反向擊穿電壓集－基極反向擊穿電壓U(BR)CBO（幾十～上千伏）

集－射極反向擊穿電壓U(BR)CEO[U(BR)CEO<U(BR)CBO]射－基極反向擊穿電壓U(BR)EBO（1V~幾V）

要求：pC<PCM要求：iC<ICM要求：uCE<u(BR)CEO晶體管的安全工作區(qū)（ICM、

PCM、u(BR)CEO稱為晶體管的三個(gè)極限參數(shù)）

【例】在一個(gè)單管放大電路中，電源電壓為30V。已知三只管子的參數(shù)如表所示，請(qǐng)選用一只管子，并簡(jiǎn)述理由。晶體管參數(shù)T1T2T3ICBO/μA0.010.10.05UCEO/V505020β15100100【解】選T2管

選擇管子要全面考慮各個(gè)參數(shù)2.2晶體管放大電路組成及其重要性能指標(biāo)

放大的概念

以擴(kuò)音機(jī)為例

放大的對(duì)象：

放大的本質(zhì)：直流電源的能量輸出信號(hào)的能量

放大電路的基本特征：

放大電路的測(cè)試信號(hào)：

放大的前提：功率放大信號(hào)不失真正弦波變化量能量的控制和轉(zhuǎn)換

放大電路的核心器件：有源器件

2.2.2放大電路的性能指標(biāo)

放大電路示意圖

一、放大倍數(shù)

放大倍數(shù)是直接衡量放大電路放大能力的重要指標(biāo)，其值為輸出變化量與輸入變化量的比值。

1、電壓放大倍數(shù)

2、電流放大倍數(shù)輸入端加正弦測(cè)試電壓信號(hào)

3、電壓對(duì)電流的放大倍數(shù)（又稱互阻放大倍數(shù)）

4、電流對(duì)電壓的放大倍數(shù)（又稱互導(dǎo)放大倍數(shù)）

（本章重點(diǎn)研究電壓放大倍數(shù)）

二、輸入電阻衡量放大電路獲取信號(hào)的能力：P37

三、輸出電阻

衡量放大電路帶負(fù)載的能力：Ro越小，帶負(fù)載能力越強(qiáng)思考：如何求輸出電阻RO？從放大電路的輸出端看進(jìn)去的等效電阻，用Ro表示。從放大電路的輸入端看進(jìn)去的等效電阻，用Ri表示?！咎貏e提示】輸出電阻不應(yīng)包含負(fù)載電阻RL，輸入電阻不應(yīng)包含信號(hào)源的內(nèi)阻RS。求輸出電阻時(shí)，應(yīng)將交流電壓信號(hào)源短路，但要保留其內(nèi)阻。輸入電阻Ri和輸出電阻Ro均指放大電路在中頻段內(nèi)的交流（動(dòng)態(tài)）等效電阻。在中頻范圍內(nèi)，電壓放大倍數(shù)、電流放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻也可以分別表示為、、。

2.3放大電路的工作原理一、基本共射放大電路的組成及各元件的作用

1、組成

晶體管T、基極電源VBB、集電極電源VCC、基極電阻Rb、集電極電阻Rc。

2、各元件的作用

①晶體管T：電流放大；

②基極電源VBB：使發(fā)射結(jié)正偏（UBE>Uon）；

③基極電阻Rb：與VBB一起確定合適的IB；

④集電極電阻Rc：將集電極電流的變化轉(zhuǎn)換成電壓的變化。

⑤集電極電源VCC：

⒈使集電結(jié)反偏；⒉給放大電路提供能源。

3、放大電路特征

交直流并存

①直流量單獨(dú)作用（靜態(tài)工作）

，產(chǎn)生靜態(tài)分量，即直流分量：IB、IC、UBE、UCE

②交流量單獨(dú)作用，產(chǎn)生動(dòng)態(tài)分量，即交流分量：ib

、ic、ube、uce（動(dòng)態(tài)工作）

③電路中總電量為兩種電量的疊加：

習(xí)慣畫法

二、基本共射放大電路的工作原理及波形分析

設(shè)靜態(tài)時(shí)，基極電流、集電極電流、集電極電壓分別為IBQ、ICQ、UCEQ

則總電量結(jié)論

放大電路只有有合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，才能保證晶體管在輸入信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)始終工作在放大狀態(tài)，輸出電壓波形才不會(huì)產(chǎn)生非線性失真。

交流輸出

三、直流通路與交流通路1、直流通路

①何謂直流通路

直流電源單獨(dú)作用下直流電流流經(jīng)的通路稱為直流通路。②如何畫直流通路

⒈電容視為開路；

⒉電感視為短路；

⒊信號(hào)源視為短路，但保留其內(nèi)阻。2、交流通路用于確定靜態(tài)工作點(diǎn)用于確定動(dòng)態(tài)參數(shù)

①何謂交流通路

輸入交流信號(hào)單獨(dú)作用下，交流電流流經(jīng)的通路稱為交流通路。

②如何畫交流通路

⒈電容視為短路；

⒉直流電源置0；交流通路：直流通路：

①基本共射放大電路

3、直流通路和交流通路畫法舉例注意交流通路的畫法？

②直接耦合放大電路直流通路交流通路

③阻容耦合共射放大電路

直流通路

交流通路【特別提示】●畫直流通路時(shí)，一定要保持電路的原有結(jié)構(gòu)不變。●畫交流通路時(shí)，要畫成一個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò)?！癞嫿涣魍窌r(shí)，只有交流信號(hào)源的頻率在中頻段或高頻段時(shí)，才可將較大容量的電容視為短路。練習(xí)：畫出圖示各電路的直流通路和交流通路。設(shè)所有電容對(duì)交流信號(hào)均可視為短路。

2.2.1放大電路組成原則（2）靜態(tài)工作點(diǎn)合適：保證晶體管工作在放大區(qū)；場(chǎng)效應(yīng)管工作在恒流區(qū)。

（3）動(dòng)態(tài)信號(hào)能夠作用于放大管的輸入回路。

對(duì)于晶體管能產(chǎn)生△uBE或△iB

，對(duì)于場(chǎng)效應(yīng)管能產(chǎn)生△uGS

。

（4）負(fù)載上能夠獲得放大了的動(dòng)態(tài)信號(hào)。（5）對(duì)實(shí)用放大電路：共地、無斷路或短路。（1）必須有為放大管提供Q點(diǎn)的直流電源。練習(xí)：判斷下面電路能否正常放大交流信號(hào)？若不能，請(qǐng)改正。注意：不能改變電路原來的共射接法和耦合方式。

判斷放大電路能否正常放大的第二種方法：是否有合理的交直流通路。

2.4放大電路的圖解分析法

分析放大電路時(shí)應(yīng)遵循的原則：先靜態(tài)，后動(dòng)態(tài)。

分析放大電路的方法①圖解法②等效電路法多用于低頻大信號(hào)場(chǎng)合只用于小信號(hào)場(chǎng)合

一、靜態(tài)分析1、用圖解法求靜態(tài)工作點(diǎn)（注意直流負(fù)載線的概念）2、用圖解法分析電路參數(shù)對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響。

二、動(dòng)態(tài)分析1、電壓放大倍數(shù)的分析2、直流負(fù)載線與交流負(fù)載線3、失真分析4、用圖解法估算最大不失真輸出電壓幅值

1、求靜態(tài)工作點(diǎn)（注意直流負(fù)載線的概念）

①在輸入特性曲線上確定IBQ、UBEQ⒈畫出直流通路

一、靜態(tài)分析⒉寫出輸入回路直流負(fù)載線方程。⒊在輸入特性曲線上畫出該負(fù)載線，求出與輸入特性曲線的交點(diǎn)的坐標(biāo)。輸入回路直流負(fù)載線⒈畫出直流通路

一、靜態(tài)分析⒉寫出輸出回路直流負(fù)載線方程。⒊在輸出特性曲線上畫出該負(fù)載線，求出與iB=IBQ那條線的交點(diǎn)的坐標(biāo)。輸出回路直流負(fù)載線

②在輸出特性曲線上確定ICQ和UCEQ

注意：

一般可用估算法求靜態(tài)工作點(diǎn)熟練掌握輸出回路直流負(fù)載線畫法。①改變RB，保持VCC、RC、

不變；OIBiCuCE

Q1RB增大，RB減小，Q點(diǎn)下移；Q點(diǎn)上移；Q2OIBiCuCE

Q1Q3②改變VCC，保持RB、RC、

不變；

升高VCC，直流負(fù)載線平行右移，動(dòng)態(tài)工作范圍增大，但管子的動(dòng)態(tài)功耗也增大。Q22、電路參數(shù)對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響③改變RC，保持RB、VCC、

不變；④

改變

，保持RB、RC、VCC

不變；增大RC，直流負(fù)載線斜率改變，則Q點(diǎn)向飽和區(qū)移近。OIBiCuCE

Q1Q2OIBiCuCE

Q1Q2增大

，ICQ增大，UCEQ減小，則Q點(diǎn)移近飽和區(qū)。

uBE

iB設(shè)輸入交流信號(hào)為:

二、動(dòng)態(tài)分析1、電壓放大倍數(shù)分析

①求出電路的靜態(tài)工作點(diǎn)；②根據(jù)ui波形作出uBE波形；③根據(jù)uBE波形作出iB波形；tQ000.7t6040200uBE/ViB/μAuBE/ViBUBEQIBQ

uCE912t0ICQiC

/mA0IB=40μA2060804Q260uCE/ViC

/mA0tuCE/VUCEQ

iC

電壓放大倍數(shù)交流負(fù)載線④作交流負(fù)載線⑤根據(jù)iB的波形作出iC與uCE的波形⑥確定電壓放大倍數(shù)

2、（輸出）直流負(fù)載線與交流負(fù)載線直流負(fù)載線：

直流信號(hào)所遵循的負(fù)載線稱為直流負(fù)載線。

交流負(fù)載線：

動(dòng)態(tài)信號(hào)所遵循的負(fù)載線稱為交流負(fù)載線。①直接耦合電路的交直流負(fù)載線分析直流負(fù)載線方程：UCE=VCC-ICRc交流負(fù)載線方程：直流通路

交流通路兩線重合

輸出端接有負(fù)載時(shí)，如何？如何畫出交流負(fù)載線？與直流負(fù)載線關(guān)系如何？UCE=VCC-ICRc（斜率為-1/Rc）②

阻容耦合電路交直流負(fù)載線分析直流通路

交流通路①直流負(fù)載線方程：

②交流負(fù)載線方程：（斜率為-1/RL′）RL′=Rc//RL③交流負(fù)載線的特點(diǎn)

過Q點(diǎn)；

斜率為-1/RL′

輸出端空載時(shí)，如何？結(jié)論2、阻容耦合電路，當(dāng)輸出端空載時(shí)，直流負(fù)載線與交流負(fù)載線重合；否則，兩條負(fù)載線不重合，但都經(jīng)過Q點(diǎn)；3、動(dòng)態(tài)分析時(shí)，工作點(diǎn)沿交流負(fù)載線變化。1、直接耦合電路，直流負(fù)載線與交流負(fù)載線重合；③阻容耦合電路交直流負(fù)載線示意圖①

截止失真消除方法：增大VBB或減小Rb能消除截止失真。截止失真是在輸入回路首先產(chǎn)生失真！3、失真分析Q點(diǎn)過低將產(chǎn)生截止失真（上削頂）飽和失真產(chǎn)生于晶體管的輸出回路?、陲柡褪д嫦椒ǎ涸龃驲b，減小VBB，減小Rc，減小β，增大VCC。Q點(diǎn)過高將產(chǎn)生飽和失真（下削頂）4、用圖解法估算最大不失真輸出電壓幅度OiB=0QuCE/ViC

/mAACBDE交流負(fù)載線

①當(dāng)交直流負(fù)載線重合時(shí)，輸出波形最大不失真為輸出特性的A、B

所限定的范圍。

為獲得最大不失真輸出電壓，D點(diǎn)坐標(biāo)應(yīng)為問題：如何求最大不失真輸出電壓？思考：若交直流負(fù)載線不重合，如何求最大不失真輸出電壓？

③此時(shí)，輸出最大不失真電壓幅值為:

②當(dāng)交直流負(fù)載線不重合時(shí)，兩條負(fù)載線及產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)信號(hào)如圖示：？？1、直流通路、交流通路的畫法。2、圖解法求靜態(tài)工作點(diǎn)及電壓放大倍數(shù)的分析。3、Q點(diǎn)對(duì)波形失真的影響。4、直流負(fù)載線與交流負(fù)載線的概念。5、最大不失真輸出電壓求法。作業(yè)：

2.8下次講：2.5

圖解法適用于低頻大信號(hào)的場(chǎng)合。多用于分析Q點(diǎn)位置、最大不失真輸出電壓和失真情況

小結(jié)

練習(xí)：電路如圖所示，圖（b）是晶體管的輸出特性，靜態(tài)時(shí)UBEQ＝0.7V。利用圖解法分別求出RL＝∞和RL＝3kΩ時(shí)的靜態(tài)工作點(diǎn)和最大不失真輸出電壓Uom（有效值）。思路：先求靜態(tài)工作點(diǎn)Q，即先求出IBQ，再求ICQ和UCEQ;再求交直流負(fù)載線方程，并畫出交直流負(fù)載線；最后求交流最大不失真輸出電壓。

1、畫出放大電路的直流通路；

2、標(biāo)出晶體管各電極電流和極間電壓的參考方向；

例：求阻容耦合單管放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。

【解】由直流通路可求出靜態(tài)工作點(diǎn)

一、估算法求靜態(tài)工作點(diǎn)

3、根據(jù)直流通路中的電量關(guān)系求出IBQ、UBEQ和ICQ、UCEQ

（其中，UBEQ=Uon為已知。）

單管共射放大電路二、放大電路的等效電路分析法（針對(duì)動(dòng)態(tài)分析）

可將晶體管看成為一個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò)，輸入回路、輸出回路各為一個(gè)端口。Q1、晶體管的簡(jiǎn)化等效電路觀察：Q點(diǎn)附近△uBE小范圍內(nèi)，△iB與△uBE成什么關(guān)系？⑴輸入端口

當(dāng)輸入信號(hào)變化時(shí)，使放大電路的工作點(diǎn)在靜態(tài)工作點(diǎn)Q附近發(fā)生變化，在小信號(hào)變化范圍內(nèi)，輸入特性曲線基本上是一條直線，即△iB（ib）與△uBE（ube）成正比。

式中:——為晶體管基區(qū)的體電阻，一般取100～300Ω。

——是發(fā)射極電流的靜態(tài)值，單位為mA。結(jié)論即從晶體管輸入端看進(jìn)去等效為一個(gè)電阻：近似計(jì)算得：⑵

輸出端口圖2.5.1rbe及受控電流源的物理意義觀察：在靜態(tài)工作點(diǎn)Q附近一個(gè)微小的范圍內(nèi)，輸出特性曲線具備什么特點(diǎn)？晶體管簡(jiǎn)化微變等效電路

在靜態(tài)工作點(diǎn)Q附近一個(gè)微小的范圍內(nèi)，輸出特性曲線基本上是水平的，即△iC

（ic）僅受△iB(

ib）控制，與uce無關(guān)，因此晶體管的集電極與發(fā)射極之間可以用受控電流源來代替。結(jié)論

根據(jù)晶體管放大區(qū)特點(diǎn)，得：或h參數(shù)等效電路的詳細(xì)分析推導(dǎo)參考華成英版模電教材。2、用微變等效電路法分析放大電路動(dòng)態(tài)參數(shù)

動(dòng)態(tài)參數(shù)

用交流等效電路法解題的步驟：

（1）畫出交流通路；

（2）畫出放大電路的微變等效電路；

（3）求解動(dòng)態(tài)參數(shù)。例：求圖示電路的動(dòng)態(tài)參數(shù)

1.電壓放大倍數(shù)

3.輸出電阻Ro

從輸出端看進(jìn)來的等效電阻。本例中，令，則輸出電阻求法：令其信號(hào)源電壓但保留內(nèi)阻。然后，在輸出端加一正弦波測(cè)試信號(hào)，必然產(chǎn)生動(dòng)態(tài)電流，則

2.輸入電阻Ri【例】已知Rb=510kΩ，VCC=12V，Rc=3kΩ，rbb′=150Ω，β＝80，UBEQ=0.7V，RL=3kΩ。求：（1）、Ri和Ro。（2）若所加信號(hào)源內(nèi)阻Rs=2kΩ，求注意放大電路的Ri與信號(hào)源內(nèi)阻無關(guān)；Ro與負(fù)載無關(guān)。（2）若所加信號(hào)源內(nèi)阻Rs=2kΩ，求式中【例2-5-3】在如圖2.5.4（a）所示放大電路中，已知VCC=12V，RB=370kΩ，RC=2kΩ，RE=2kΩ，RL=3kΩ，電流放大系數(shù)β=80，rbe=1KΩ，UBEQ=0.7V，試求：。1、靜態(tài)工作點(diǎn)；2、動(dòng)態(tài)參數(shù)：直流通路（a）放大電路圖【解】1、用估算法求靜態(tài)工作點(diǎn)。。2、動(dòng)態(tài)參數(shù)：（a）放大電路圖（c）交流微變等效電路小結(jié)作業(yè)：P672.92.10本次課重點(diǎn)：1、放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)估算法；2、放大電路的簡(jiǎn)化微變等效電路；3、用微變等效法分析放大電路；下次課講2.6

1、在圖示電路中，已知晶體管的

＝80，rbe＝1kΩ，

＝20mV；靜態(tài)時(shí)UBEQ＝0.7V，UCEQ＝4V，IBQ＝20μA。判斷下列結(jié)論是否正確，凡對(duì)的在括號(hào)內(nèi)打“

”，否則打“×”。

（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

（6）

(×)(×)(×)(√)(×)(×)

1、在圖示電路中，已知晶體管的

＝80，rbe＝1kΩ，

＝20mV；靜態(tài)時(shí)UBEQ＝0.7V，UCEQ＝4V，IBQ＝20μA。判斷下列結(jié)論是否正確，凡對(duì)的在括號(hào)內(nèi)打“

”，否則打“×”。

（7）

（8）（9）（10）（11）（12）(√)(√)(√)(×)(×)(×)2、電路如圖所示，已知晶體管

＝50，在下列情況下，用直流電壓表測(cè)晶體管的集電極電位，應(yīng)分別為多少？設(shè)VCC＝12V，晶體管飽和管壓降UCES＝0.5V。（1）正常情況（2）Rb1短路

（3）Rb1開路（4）Rb2開路（5）RC短路

解：設(shè)UBE＝0.7V。（1）正常情況（2）Rb1短路由于UBE＝0V，T截止，UC＝12V。（4）Rb2開路T截止，UC＝12V。2.6放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定

靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的必要性及波動(dòng)原因

靜態(tài)Q點(diǎn)對(duì)放大電路的影響①失真②rbe

導(dǎo)致靜態(tài)Q點(diǎn)不穩(wěn)定的因素①電源電壓的波動(dòng)②元件的老化③環(huán)境溫度的變化一、溫度變化對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響2、溫度對(duì)ICBO（ICEO）的影響

1、溫度對(duì)輸入特性的影響

溫度每升高100C,ICBO增加約一倍。TICBOT輸入特性曲線左移溫度每升高10℃，|uBE|大約下降2～2.5mVUBEQICEO=(1+β）ICBO增大更多，Q點(diǎn)上移。

3、溫度對(duì)輸出特性的影響T曲線上移結(jié)論TIC

4、穩(wěn)定Q點(diǎn)的方法①直流負(fù)反饋②溫度補(bǔ)償ICEOUBEQ

二、典型的靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路

直流通路穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的電路放大電路能夠穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，電路必須具備以下兩個(gè)條件：1.滿足I2》IBQ：一般應(yīng)使

I2≈(5~10)IBQ2.滿足UBQ》UBEQ：一般應(yīng)使

UBQ≈(5~10)UBEQ（分壓式放大電路）

1、穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的原理

對(duì)于節(jié)點(diǎn)B，由KCL得

若I2>>IBQ，則I2≈I1由此可見，當(dāng)溫度變化時(shí)，UBQ基本不變。

直流通路B

Q點(diǎn)穩(wěn)定原理（穩(wěn)定過程）：UB不變

Q點(diǎn)穩(wěn)定實(shí)質(zhì)：該電路含電流負(fù)反饋。Re是負(fù)反饋電阻。

2、靜態(tài)工作點(diǎn)的估算（IBQ、ICQ和UCEQ）

若I2>>IBQ，則

思考：若不滿足I2>>IBQ，如何求Q點(diǎn)？

直流通路B若無特殊說明，均認(rèn)為滿足I2>>IBQ

3、動(dòng)態(tài)參數(shù)的估算Ri=RB1∥RB2∥rbeRo=Rc思考：若發(fā)射極無旁路電容，微變等效電路如何？Ri=RB1∥RB2∥[rbe+（1+β）RE]Ro=Rc說明若（1＋β）Re>>rbe則穩(wěn)定性（與溫度無關(guān)）(實(shí)用中常將RE一分為二)無發(fā)射極旁路電容時(shí)的微變等效電路如圖所示。自學(xué)P55頁例2-6-1

三、穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的其它常見措施

1、用溫度補(bǔ)償元件穩(wěn)定Q點(diǎn)對(duì)于結(jié)點(diǎn)B，由KCL得B

2、用直流負(fù)反饋和溫度補(bǔ)償元件穩(wěn)定Q點(diǎn)習(xí)題討論1：電路如圖所示，晶體管的、rbe為已知。（2）分別求出RL＝∞和RL＝3kΩ時(shí)電路的和Ri、Ro；（1）求出Q點(diǎn)；（3）分析該電路的接法（組態(tài)）及該接法特點(diǎn)；（4）分析該種放大電路的應(yīng)用場(chǎng)合。（1）靜態(tài)分析直流通路

（2）動(dòng)態(tài)分析（RL=∞時(shí)）由上式知：(1)電壓放大倍數(shù)接近于1但小于1。

(無電壓放大作用)(2)輸出電壓與輸入電壓同相位。

(具有跟隨作用)若：則(較低)求輸出電阻基極回路電阻等效到發(fā)射極回路時(shí)將減小為原來的（3）接法及特點(diǎn)輸入端為基極，輸出端為發(fā)射極，公共端為集電極。故為共集電極放大電路，也稱射極輸出器。接法（組態(tài)）：特點(diǎn)：（4）射極輸出器的應(yīng)用【例2-7-1】（略）電壓放大倍數(shù)接近于1；輸入電阻高，輸出電阻低；輸出電壓與輸入電壓同相位；有電流放大作用，無電壓放大作用。

可以用作輸入級(jí)、輸出級(jí)及中間級(jí)，具體應(yīng)用見2.7.3節(jié)。直流通路習(xí)題討論2：電路如圖所示，晶體管的、rbe為已知。（1）求出Q點(diǎn)；（2）求出電路的、Ri和Ro；（3）分析該電路的接法（組態(tài)）及該接法特點(diǎn)。（4）分析該種放大電路的應(yīng)用場(chǎng)合。（1）靜態(tài)分析

（2）動(dòng)態(tài)分析（較大）（較小）（較大）（3）接法及特點(diǎn)輸入端為發(fā)射極，輸出端為集電極，公共端為基極。故為共基電極放大電路接法（組態(tài)）：特點(diǎn)：（4）共基放大電路應(yīng)用主要用于寬頻帶放大，例如無線電通信等方面?！纠?-8-1】（略）

電壓放大倍數(shù)較大；輸入電阻小，輸出電阻大；輸出電壓與輸入電壓同相位；有電壓放大作用，無電流放大作用；頻率特性好，頻帶較寬。

2.9三種基本放大電路的比較電壓放大電流放大輸入電阻輸出電阻應(yīng)用場(chǎng)合共射放大電路有＞100有β中幾百~幾千Ω大幾百~幾千Ω一般低頻電壓放大共集放大電路無＜1有1+β大上百KΩ小十幾Ω輸入、輸出共基放大電路有＞100無α＜1小十幾Ω大幾百~幾千Ω寬頻帶放大

共集、共基電路的靜態(tài)分析與動(dòng)態(tài)分析，靜態(tài)工作點(diǎn)與電壓放大倍數(shù)，輸入、輸出電阻的計(jì)算，三種電路的特點(diǎn)。下次講：第三章本次課重點(diǎn)作業(yè)：P682-13課堂討論：2-15，2-18，2-19如何判斷三極管放大電路的組態(tài)：找輸入電極和輸出電極，剩下的電極就是公共電極，該放大電路就是共什么極的放大電路。3.1場(chǎng)效應(yīng)晶體管

場(chǎng)效應(yīng)管(FET)是利用輸入回路的電場(chǎng)效應(yīng)來控制輸出回路電流的一種半導(dǎo)體器件。

它僅靠半導(dǎo)體中的多數(shù)載流子導(dǎo)電，又稱單極型晶體管。

類型①結(jié)型②絕緣柵型

輸入電阻大（107Ω

～1012Ω）、功耗低、噪音低、熱穩(wěn)定性好、抗輻射能力強(qiáng)等。增強(qiáng)型耗盡型N溝道P溝道N溝道P溝道N溝道P溝道

結(jié)構(gòu)

三個(gè)電極：源極（s）、柵極（g）、漏極（d），對(duì)應(yīng)于晶體管的e、b、c；有三個(gè)工作區(qū)：截止區(qū)、恒流區(qū)、可變電阻區(qū)，對(duì)應(yīng)于晶體管的截止區(qū)、放大區(qū)、飽和區(qū)。

優(yōu)點(diǎn)保證柵極不取電流導(dǎo)電溝道源極柵極漏極符號(hào)結(jié)構(gòu)示意圖學(xué)習(xí)思路：通過學(xué)習(xí)兩種典型場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理，掌握?qǐng)鲂?yīng)管的特性曲線、工作區(qū)、主要參數(shù)及工作在典型工作區(qū)的條件。

3.1.1結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管(N溝道JFET)1、柵-源電壓對(duì)導(dǎo)電溝道寬度的控制作用（uDS=0）溝道最寬溝道變窄溝道消失稱為夾斷UGS（off）

一、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理

思考：為什么g-s間必須加負(fù)電壓？uGS可以控制導(dǎo)電溝道的寬度，即可以控制導(dǎo)電溝道的電阻：越大，溝道電阻越大。但只要uDS=0，無漏極電流iD產(chǎn)生。2、漏-源電壓對(duì)漏極電流的影響（uGS固定）uGS＞UGS（off）且不變，uDS增大，iD增大。預(yù)夾斷uGD＝UGS（off）uDS的增大，幾乎全部用來克服溝道的電阻，iD幾乎不變，進(jìn)入恒流區(qū)，iD幾乎僅僅決定于uGS。思考：場(chǎng)效應(yīng)管工作在恒流區(qū)的條件是什么？uGD>UGS（off）uGD<UGS（off）綜上分析，結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極電流iD受uGS和uDS的雙重控制，總結(jié)如下（對(duì)N溝道管）：（2）當(dāng)uGD=uGS－uDS＞UGS(off)

，即uDS＜uGS－UGS(off)時(shí),漏-源間溝道未夾斷，對(duì)應(yīng)不同的uGS，漏-源間可等效為不同阻值的電阻；（3）當(dāng)uGD=UGS(off)

，即uDS=uGS－UGS(off)時(shí)，漏-源間溝道預(yù)夾斷；（4）當(dāng)uGD=uGS－uDS＜UGS(off)

，即uDS＞uGS－UGS(off)時(shí),iD幾乎與uDS無關(guān)，僅決定于uGS，此時(shí)，iD表現(xiàn)出恒流特性，可以近似看成是uGS控制的電流源。（1）當(dāng)0＞uGS＞UGS(off)時(shí)，才會(huì)正常工作；uGS控制d-s間的等效電阻預(yù)夾斷軌跡，uGD＝UGS（off）可變電阻區(qū)恒流區(qū)iD幾乎僅決定于uGS擊穿區(qū)夾斷區(qū)（截止區(qū)）夾斷電壓UGS（off）IDSSΔiD

不同型號(hào)的管子UGS（off）、IDSS將不同。

二、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的特性曲線1.輸出特性曲線低頻跨導(dǎo)夾斷電壓漏極飽和電流2、轉(zhuǎn)移特性曲線

為什么沒有輸入特性曲線？

二、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的特性曲線(1)可變電阻區(qū):UGS(off)<uGS<0，uDS>uGS-UGS(off)(2)恒流區(qū):(3)夾斷區(qū):UGS(off)<uGS<0，uDS<uGS-UGS(off)uGS<UGS(off)3、三個(gè)工作區(qū)條件

3.1.2絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管（又稱MOS管）

特點(diǎn)：輸入電阻高（Ri>1010Ω）、溫度穩(wěn)定好、易集成化

一、N溝道增強(qiáng)型MOS管①M(fèi)OS管襯底一般與源極相連使用；②柵極和襯底間形成電容。

③當(dāng)uGS=0時(shí)，無導(dǎo)電溝道。

隨著uGS的增大，反型層（導(dǎo)電溝道）將變厚變長。當(dāng)反型層將兩個(gè)N區(qū)相接時(shí)，形成導(dǎo)電溝道。此時(shí)，uGS=

UGS(th)稱為開啟電壓。SiO2絕緣層耗盡層空穴高摻雜反型層大到一定值才開啟

N溝道增強(qiáng)型MOS管工作原理1、柵-源電壓對(duì)導(dǎo)電溝道寬度的控制作用（uDS=0）試總結(jié)一下，N溝道增強(qiáng)型MOS管工作在三個(gè)區(qū)的條件分別是什么？

iD隨uDS的增大而增大，可變電阻區(qū)

uGD＝UGS（th）,預(yù)夾斷

iD幾乎僅僅受控于uGS，恒流區(qū)剛出現(xiàn)夾斷uDS的增大幾乎全部用來克服夾斷區(qū)的電阻2、漏-源電壓對(duì)漏極電流的影響綜上分析，絕緣柵增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管的漏極電流iD同樣受uGS和uDS的雙重控制，總結(jié)如下（對(duì)NMOS管）：（2）當(dāng)uGD=uGS－uDS＞UGS(th)

，即uDS＜uGS－UGS(th)時(shí),漏-源間溝道未夾斷，對(duì)應(yīng)不同的uGS，漏-源間可等效為不同阻值的電阻；（3）當(dāng)uGD=UGS(th)

，即uDS=uGS－UGS(th)時(shí)，漏-源間溝道預(yù)夾斷；（4）當(dāng)uGD=uGS－uDS＜UGS(th)

，即uDS＞uGS－UGS(th)時(shí),iD幾乎與uDS無關(guān)，僅決定于uGS，此時(shí)，iD表現(xiàn)出恒流特性，可以近似看成是uGS控制的電流源。（1）當(dāng)uGS＞UGS(th)＞0時(shí)，才會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)電溝道；

耗盡型MOS管在

uGS＞0、uGS

＜0、uGS

＝0時(shí)均可導(dǎo)通，但與結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管不同，由于SiO2絕緣層的存在，在uGS＞0時(shí)仍保持g-s間電阻非常大的特點(diǎn)。加正離子小到一定值uGS(off）才夾斷uGS=0時(shí)就存在導(dǎo)電溝道

二、N溝道耗盡型MOS管N溝道耗盡型MOS管工作在三個(gè)區(qū)的條件又分別是什么？1、增強(qiáng)型MOS管開啟電壓

三、N溝道MOS管特性2UGS(th）IDOIDO2UGS(th）2、耗盡型MOS管夾斷電壓

三、N溝道MOS管特性漏極飽和電流

IDSSIDSS

3.1.3場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù)（P83~84）一、直流參數(shù)1）開啟電壓UGS（th)2）夾斷電壓UGS（0ff)3）飽和漏極電流IDSS增強(qiáng)型MOS管的參數(shù)結(jié)型管和耗盡型MOS管的參數(shù)二、交流參數(shù)恒流區(qū)時(shí)低頻跨導(dǎo)：（注意：漏極電流越大，低頻跨導(dǎo)就越大。）結(jié)型管和耗盡型MOS管的參數(shù)4）電流IDO增強(qiáng)型MOS管的參數(shù)（其它參數(shù)自學(xué)了解）(1)可變電阻區(qū):uGS>uGS(th)

但uDS<uGS-uGS(th)(2)恒流區(qū):uGS>uGS(th)且uDS>uGS-uGS(th)(3)夾斷區(qū):uGS<0或0<uGS<uGS(th)的區(qū)域。

1.結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管小結(jié)

一、場(chǎng)效應(yīng)管三個(gè)工作區(qū)條件（以N溝道為例）(1)可變電阻區(qū):UGS(off)<uGS<0，uDS>uGS-UGS(off)(2)恒流區(qū):(3)夾斷區(qū):UGS(off)<uGS<0，uDS<uGS-UGS(off)uGS<UGS(off)

2.絕緣柵增強(qiáng)型結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管uGD>UGS（off）uGD<UGS（off）uGD>UGS（th）uGD<UGS（th）(1)可變電阻區(qū)：uGS>uGS(off)

但uDS<uGS-uGS(off)(2)恒流區(qū)：uGS>uGS(off)且uDS>uGS-uGS(off)(3)夾斷區(qū)：uGS<uGS(off)

3.絕緣柵耗盡型場(chǎng)效應(yīng)管

二、場(chǎng)效應(yīng)管與晶體管的比較（其他比較見表3-1-2）場(chǎng)效應(yīng)管晶體管電極g、s、db、e、c控制類型電壓控制元件電流控制元件控制能力較弱（gm較?。?gm≈1~5mS)較強(qiáng)（β較大）(β≈20~100)參與導(dǎo)電的載流子多子多子和少子噪聲系數(shù)小大uGD>UGS（off）uGD<UGS（off）uGS=0可工作在恒流區(qū)的場(chǎng)效應(yīng)管有哪幾種？uGS＞0才工作在恒流區(qū)的場(chǎng)效應(yīng)管有哪幾種？uGS＜0才工作在恒流區(qū)的場(chǎng)效應(yīng)管有哪幾種？

三、工作在恒流區(qū)時(shí)g-s、d-s間的電壓極性場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)型絕緣柵型N溝道P溝道（uGS＜0，uDS＞0）（uGS＞0，uDS＜0）增強(qiáng)型耗盡型N溝道P溝道P溝道N溝道（uGS＞0，uDS＞0）（uGS＜0，uDS＜0）（uGS極性任意，uDS＞0）（uGS極性任意，uDS＜0）討論3-1下次課講3.2

【例1】某管子的輸出特性曲線如圖所示。試分析該管是何種類型的場(chǎng)效應(yīng)管（結(jié)型、絕緣柵型、N溝道、P溝道、增強(qiáng)型、耗盡型）。

【解】該管為N溝道增強(qiáng)型MOS管

【例2】試分析uI為0、8V和10V三種情況下uo之值。

【解】當(dāng)uGS=uI=0時(shí)，管子處于夾斷狀態(tài)，iD=0Uo=uDS=VDD-iDRd=VDD=15V當(dāng)uGS=uI=8V時(shí)，若管子工作于恒流區(qū)狀態(tài)，則iD=1mAUo=uDS=VDD-iDRd=(15-1×5）V=10VuGD=uGS-uDS=(8-10）V=-2V＜uGS(th)假設(shè)正確，工作于恒流區(qū)。

（1）特性曲線2.N溝道增強(qiáng)型MOS管（無原始導(dǎo)電溝道）（3）工作于恒流區(qū)的條件

（2）電流方程uGS>uGS(th)>0且uDS>uGS-uGS(th)

3.N溝道耗盡型MOS管（有原始導(dǎo)電溝道）（3）工作于恒流區(qū)條件注意P溝道管uGS和uDS的極性應(yīng)與N溝道管的相反。

（2）電流方程uGS(off)<uGS

且uDS>uGS-uGS(0ff)

（1）特性曲線

工作在恒流區(qū)時(shí)g-s、d-s間的電壓極性場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)型絕緣柵型N溝道P溝道（uGS＜0，uDS＞0）（uGS＞0，uDS＜0）增強(qiáng)型耗盡型N溝道P溝道P溝道N溝道（uGS＞0，uDS＞0）（uGS＜0，uDS＜0）（