晶体三极管PPT

1、模拟电子技术模拟电子技术 机电工程系 杨景林PPT 威海职业技术学院威海职业技术学院晶体三极管及其应用晶体三极管及其应用模块二模块二模块二模块二 、晶体三极管及其应用晶体三极管及其应用晶体管之父威廉肖克利,美国科学家、和巴丁、布拉顿三人共同获得1956年诺贝尔物理学奖2.1晶体管三极管的认知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？一、半导体三极管的种类和作用一、半导体三极管的种类和作用晶体管电流测量数据晶体管电流测量数据mA

2、 AVVmAICECIBIERB+UBE +UCE EBCEB3DG100二、三极管的放大作用二、三极管的放大作用2、2熟悉晶体三极管的工作原理熟悉晶体三极管的工作原理图图2.3.三极管的结构三极管的结构平面型平面型( (NPN) )NecNPb二氧化硅二氧化硅NPN型晶体管型晶体管PNP型晶体管型晶体管CENNPBCEPPNBNNCEBPCETBIBIEIC符号符号BECPPNETCBIBIEIC符号符号图图2.3二、三极管的电流分配与放大作用（集电结反偏），即（发射结正偏）放大的条件BECECBonBE0uuuUu 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

3、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。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beceRcRb三极管的电流分三极管的电流分配关系配关系IEpICBOIEICIBIEnIBnICnIC = ICn + ICBO

4、IE = ICn + IBn + IEp = IEn+ IEp一般要求一般要求 ICn 在在 IE 中占的比例中占的比例尽量大。尽量大。而二者之比称而二者之比称直流电直流电流放大系数流放大系数，即，即ECnII 一般可达一般可达 0.95 0.99 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漂移运动形成的电流漂移运动形成的电流CBOCEOBCBC)(1 IIiiII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

5、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？2.2.电流放大规律电流放大规律晶体管的共射电流放大系数晶体管的共射电流放大系数1）定义：BCNII共射共射直流直流电流放大系数电流放大系数CEOBCBOBCIII )1 (IIBCIIBEI )1 (I2）定义：BCii共射共射交流交流电流放大系数电流放大系数容易证明容易证明：共基直流电流放大系数共基直流电流放大系数3）定义：ECNII共基共基直流直流电流放大系数电流放大系数CBOECIII14）定义：ECii共基共基交流交流电流放大系数电流放大系数容易证明：容易证明：1或或(14-13)三三.1 、 输入特性

6、曲线输入特性曲线UCE 1ViB( A)uBE(V)204060800.40.8UCE=0VUCE =0.5V0常常数数 CE)(BEBUUfI死区电压死区电压硅管硅管0.5V锗管锗管0.1V 工作压降工作压降 硅管硅管UBE 0.60.7V锗管锗管UBE 0.20.3V2、输出特性、输出特性图图 2.7三极管的输出特性曲线三极管的输出特性曲线IC / mAUCE /V100 A80A60 A40 A20 AIB = 0O 5 10 154321划分三个区：截止区、划分三个区：截止区、放大区和饱和区。放大区和饱和区。截止区截止区放放大大区区饱饱和和区区放放大大区区1. 截止区截止区IB 0 的

7、的区域。区域。两个结都处于反向偏两个结都处于反向偏置。置。IB= 0 时，时，IC = ICEO。 硅管约等于硅管约等于 1 A，锗管，锗管约为几十约为几十 几百微安。几百微安。常数常数 B)(CECIUfI截止区截止区截止区截止区回答问题？B)(CECIufi 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

8、区截止区BiCi常量CEBCUii晶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例例: = 50， USC = 12V RB =70k ， RC =6k 当当USB = -2V，2V，5V 时，时，晶体管处于何种工作状态？晶体管处于何种工作状态？解：当解：当USB =-2V时：时

9、：ICUCEIBUSCRBUSBCBERCUBEIB=0 ， IC=0截止截止当当USB =2V时：时：A71900.72BBESBBRUUI0.95mAA950*5019BCIIVRIUUCCSCCE695.0*612BECEUU 放大放大当当USB =5V时：时：ICUCEIBUSCRBUSBCBERCUBE3.1mA62*50BCIIVRIUUCCSCCE01 .3*612BECEUU 饱和饱和A627500.7BImA2612maxCSCCRUIIC最大饱和电流最大饱和电流 一、晶体三极管的主要参数一、晶体三极管的主要参数 直流参数直流参数： 、 、ICBO、 ICEOc-e间击穿电压

10、间击穿电压最大集电最大集电极电流极电流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）CEOECII1ECii2.3掌握三极管的主要参数及其基本应用掌握三极管的主要参数及其基本应用前面的电路中，三极管的发射极是输入输出的前面的电路中，三极管的发射极是输入输出的公共点，称为共射接法，相应地还有共基、共公共点，称为共射接法，相应地还有共基、共集接法。集接法。共射共射直流电流放大倍数直流电流放大倍数：BCII_工作于动态的三极管，真正的信号是叠加在工作于动态的三极管，真正的信号是

11、叠加在直流上的交流信号。基极电流的变化量为直流上的交流信号。基极电流的变化量为 IB，相应的集电极电流变化为相应的集电极电流变化为 IC，则则交流电流放交流电流放大倍数大倍数为：为：BIIC1. 电流放大倍数电流放大倍数和和 _例：例：UCE=6V时时：IB = 40 A, IC =1.5mA； IB = 60 A, IC =2.3 mA。5 .3704. 05 . 1_BCII4004. 006. 05 . 13 . 2BCII在以后的计算中，一般作近似处理：在以后的计算中，一般作近似处理： =2.集集- -基极反向截止电流基极反向截止电流ICBO AICBOICBO是集是集电结反偏电结反偏

12、由少子的由少子的漂移形成漂移形成的反向电的反向电流，受温流，受温度的变化度的变化影响。影响。(14-23)BECNNPICBOICEO= (1+ ) ICBO IBE IBE ICBO进入进入N 区，形区，形成成 IBE，即即IBE= ICBO根据放大关系，由根据放大关系，由于于 IBE的存在，必的存在，必有电流有电流 IBE。集电结反集电结反偏有偏有ICBO3. 集集- -射极反向截止电流射极反向截止电流ICEO ( (穿透电流穿透电流) ) ICEO 受温度受温度影响很大。影响很大。 ICEO越大三极越大三极管的温度特性管的温度特性越差。越差。（1.） 集电极和基极之间的反向饱和电流集电极

13、和基极之间的反向饱和电流 ICBO（2.）集电极和发射极之间的反向饱和电流）集电极和发射极之间的反向饱和电流 ICEO( (a) )ICBO测量电测量电路路( (b) )ICEO测量电测量电路路ICBOceb AICEO Aceb 小功率锗管小功率锗管 ICBO 约为几微约为几微安；硅管的安；硅管的 ICBO 小，有的为纳小，有的为纳安数量级。安数量级。、当、当 b 开路时，开路时， c 和和 e 之间的电流。之间的电流。CBOCEO)1(II 值愈大，则该管的值愈大，则该管的 ICEO 也愈大。也愈大。 反向饱和电流的测量电路反向饱和电流的测量电路4.集电极最大电流集电极最大电流ICM集电极

14、电流集电极电流IC上升会导致三极管的上升会导致三极管的 值的下降，值的下降，当当 值下降到正常值的三分之二时的集电极电值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为流即为ICM。5.集集-射极反向击穿电压射极反向击穿电压当集当集-射极之间的电压射极之间的电压UCE超过一定的数值超过一定的数值时，三极管就会被击穿。手册上给出的数值是时，三极管就会被击穿。手册上给出的数值是25 C、基极开路时的击穿电压基极开路时的击穿电压U(BR)CEO。6. 集电极最大允许功耗集电极最大允许功耗PCM 集电极电流集电极电流IC 流过三极管，流过三极管， 所发出的焦耳所发出的焦耳 热为：热为：PC =ICUCE 必定

15、导致结温必定导致结温 上升，所以上升，所以PC 有限制。有限制。PC PCMICUCEICUCE=PCMICMU(BR)CEO安全工作区安全工作区7、特征频率、特征频率 共射截止频率共射截止频率f-频率升高频率升高下降，下降到下降，下降到0的的0.707倍时的频率称为共射截止频率，倍时的频率称为共射截止频率，也叫也叫的截止频率。的截止频率。 下降到等于下降到等于1时的频率为特征频率时的频率为特征频率fT。 即即 fTf 或或 fTf fT表示高频三极管的高频放大特性。表示高频三极管的高频放大特性。 参看教材参看教材P52页图页图2011。 温度对晶体管特性及参数的影响温度对晶体管特性及参数的影

16、响1.1.温度对温度对I ICBOCBO的影响温度每升高的影响温度每升高10100 0C, IC, ICBOCBO增加约一倍。增加约一倍。2.2.温度对输入特性的影响温度对输入特性的影响 3.3.温度对输出特性的影响温度对输出特性的影响 图例图例图例图例二、三极管的基本应用-放大电路u放大的对象：变化量放大的对象：变化量u放大的本质：能量的控制放大的本质：能量的控制u放大的特征：功率放大放大的特征：功率放大u放大的基本要求：不失真放大的基本要求：不失真放大的前提放大的前提判断电路能否放判断电路能否放大的基本出发点大的基本出发点VCC至少一路直流至少一路直流电源供电电源供电输入输入输出输出参考点

17、参考点-+RB放大元件放大元件，工作，工作在放大区。在放大区。 iC= iB-+uiuo+UCCEBRCC1C2TRses+-RL+- 共发射极放大电路的组成共发射极放大电路的组成(15-31) 集电极电源，为集电极电源，为电路提供能量，并电路提供能量，并保证集电结反偏。保证集电结反偏。-+uiuoRB+UCCEBRCC1C2TRses+-RL+-集电极电源：一般为几伏到几十伏集电极电源：一般为几伏到几十伏-+uiuoRB+UCCEBRCC1C2TRses+-RL+-集电极电阻，将集电极电阻，将变化的电流转变变化的电流转变为变化的电压。为变化的电压。集电极电阻：一般为几千欧到几十千欧集电极电阻

18、：一般为几千欧到几十千欧作用作用：使发射结正：使发射结正偏，并提供适当的偏，并提供适当的静态工作点。静态工作点。基极电源与基极电源与基极电阻基极电阻-+uiuoRB+UCCEBRCC1C2TRses+-RL+-基极电阻：一般为几十千欧到几百千欧基极电阻：一般为几十千欧到几百千欧-+uiuoRB+UCCEBRCC1C2TRses+-RL+-作用作用：隔离输入：隔离输入输出与电路直流输出与电路直流的联系，同时能的联系，同时能使信号顺利输入使信号顺利输入输出。输出。耦合电容：常为电解耦合电容：常为电解电容，有极性。大小电容，有极性。大小为几为几 F到几十到几十 F+-+-+uiuo+UCCRCC1C

19、2TRses+-RL+-RBRBEB可以省去可以省去电路改进：采用单电源供电电路改进：采用单电源供电设置静态工作点的必要性 输出电压必然失真！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，但设置合适的静态工作点，首先要解决失真问题，但Q点几点几乎影响着所有的动态参数！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？时有合适的直流电流和极间电压？静态分析静态分析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。

20、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：对实用放大电路的要求：共地、直流电源种类共地、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。1）由放大电路的直流通路确定静态工作点）由放大电路的直流通路确定静态工作点bceIBQICQ UCEQ图图 bBEQCCBQRUVI 硅管硅管 UBEQ = (0.6 0.8) V锗管锗管 UBEQ = (0.1 0.2) VICQ IBQUCEQ = VCC ICQ RC等效电路法 半导体器件的非线性特性使放大电路的分

21、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。 直流模型：适于：适于Q点的分析点的分析理想二极管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。利用估算法求解静态工作点，实质上利用了直流模型。cCQCEQBQCQbBEQBBBQ RIVUIIRUVICC输入回路等效为输入回路等效为恒压源恒压源输出回路等效为电流控制的电流源输出回路等效为电流控制的电流源2）由图解法求静态工作点）由图解法求静态工作点Q在三极管的输入、输出特性曲线上直接用作图的方在三极管的输入、输出特性曲线上直接用作图的

22、方法求解放大电路的工作情况。法求解放大电路的工作情况。一、图解法的过程一、图解法的过程( (一一) )图解分析静态图解分析静态1. 先用估算的方法计算输入回路先用估算的方法计算输入回路 IBQ、 UBEQ。2. 用图解法确定输出回路静态值用图解法确定输出回路静态值方法：方法：根据根据 uCE = VCC iCRc 式确定两个特殊点式确定两个特殊点cCCCCECCCEC 0 0 RViuVui 时，时，当当时，时，当当图解法bBBBBERiVucCCCCERiVu输入回路输入回路负载线负载线QIBQUBEQIBQQICQUCEQ负载线负载线1. 静态分析：图解二元方程：图解二元方程ui = 0

23、uBE = UBE ，uCE = UCE ， uo = 0？ uCE = UCC iC RC ui 0 uBE = UBE+ ui ，uCE = UCE+ uo ， uo 0uitOUBEIBICuBEtOiBtOiCtOuCEtOUCEuotO2）用微变等效电路发进行动态分析）用微变等效电路发进行动态分析图图 2.15( (a) )输入回路工作情况输入回路工作情况0.680.72 uBE iBtQ000.7t6040200uBE/ViB / AuBE/ViBUBE rbe 的近似估算公式的近似估算公式rbb ：基区体电阻。基区体电阻。re b ：基射之间结电阻。基射之间结电阻。欧姆，可忽略。

24、欧姆，可忽略。只有几只有几：发射区体电阻，一般：发射区体电阻，一般 er EQEQbe26IIUrT EQbbBBEbe26)1(ddIriur 低频、小功率管低频、小功率管 rbb 约为约为 300 。UT ：温度电压当量。：温度电压当量。c beiBiCiEbb rbe rer e b EQTbbebbbbbebe)1 ( IUrrrIUr查阅手册查阅手册基区体电阻基区体电阻发射结电阻发射结电阻发射区体电阻发射区体电阻数值小可忽略数值小可忽略利用利用PN结的电流方程可求得结的电流方程可求得由由IEQ算出算出在输入特性曲线上，在输入特性曲线上，Q点越高，点越高，rbe越小！越小！.三极管的微

25、变等效电路三极管的微变等效电路1. 输入回路输入回路iBuBE当输入信号很小时，可将三极管输入特当输入信号很小时，可将三极管输入特性在性在Q点附近近似线性化。点附近近似线性化。 uBE iB对输入的交流小信号而言，晶体对输入的交流小信号而言，晶体管的输入回路可用电阻管的输入回路可用电阻rbe等效。等效。(mA)(mV)(EbbbeI1rr26rbe值约几百欧到几千欧，手册中常用值约几百欧到几千欧，手册中常用hie表示表示对于小功率三极管：对于小功率三极管：输入输入电阻电阻CECEUbbeUBBEbeiuiur对输入的小交流信对输入的小交流信号而言，三极管号而言，三极管BE间等效于电阻间等效于电

26、阻rbe。becrbeibbeubeubeib威海职业技术学院对于小功率三极管：对于小功率三极管：)mA(I)mV(26)1 ()(300rEbe rbe的量级从几百欧到几千欧。的量级从几百欧到几千欧。威海职业技术学院机电工程系杨景林交流负载线交流负载线直流负载线直流负载线4.57.5 uCE912t0ICQiC / mA0IB = 4 0 A2060804Q260uCE/ViC / mA0tuCE/VUCEQ iC图图 2.15( (b) )输出回路工作输出回路工作情况分析情况分析2. 输出回路输出回路三极管的微变等效电路)()(bebbbebiirRIrRIUccoRIU放大电路的放大电路

27、的交流等效电路交流等效电路 放大电路的分析方法放大电路的分析方法直流负载线与交流负载线直流负载线与交流负载线CCCCCERiVu直流负载线直流负载线交流负载线交流负载线LCCERiu其中：其中：R RL L = = R RL LRRC C图解法直观，适合低频大信号的分析图解法直观，适合低频大信号的分析共射放大电路的共射放大电路的微变等效电路微变等效电路beLbebLcio )(rRrIRRIUUAcubebebirrRRuuARRRUUUUUUAisiiosisoscoRR 输入电输入电阻中不阻中不应含有应含有Rs!输出电输出电阻中不阻中不应含有应含有RL!(15-53)1）电压放大倍数的计算

28、）电压放大倍数的计算bebirIULboRIUbeLurRALCLRRR/放大倍数和负载电阻有关：放大倍数和负载电阻有关：负载电阻越小，放大倍数越小。负载电阻越小，放大倍数越小。rbeRBRCRLiUiIbIcIoUbI(15-54)AuiiiIUr1、输入电阻的定义、输入电阻的定义iIiU2 2）输入电阻的计算）输入电阻的计算对于信号源来说，放大电路是负载，对于信号源来说，放大电路是负载，其等效电阻可以用输入电阻来表示。其等效电阻可以用输入电阻来表示。SU(15-55)输入电阻的计算输入电阻的计算rbeRBRCRLiUiIbIcIoUbIbebeBiiirrRIUr / (15-56)AuU

29、S放大电路对其放大电路对其而言，相当于信号源，其而言，相当于信号源，其就是放大电路的输出电阻。就是放大电路的输出电阻。roUS3）输出电阻的计算）输出电阻的计算1、输出电阻的定义、输出电阻的定义戴维南等效戴维南等效(15-57)rbeRBRCiIbIcIbIRL00从等效电路计算放大电路的输出电阻从等效电路计算放大电路的输出电阻 在放大电路的微变等效电路中，去掉负载电阻，在放大电路的微变等效电路中，去掉负载电阻，令令ui=0，并在输出端加电压求电流。，并在输出端加电压求电流。oUoI加压求流法加压求流法oooIUrCR(15-58)Uo1. 测量负载电阻开路时的开路电压。测量负载电阻开路时的开

30、路电压。roUs2. 测量接入负载后的输出电压。测量接入负载后的输出电压。LOSoRUUr) 1(roUsRLUo步骤：步骤：3. 计算计算介绍一种测量方法介绍一种测量方法SLoLoURrRU等效电路法的步骤等效电路法的步骤( (归纳归纳) )1. 首先利用图解法或近似估算法确定首先利用图解法或近似估算法确定放大电路的静态工作点放大电路的静态工作点 Q 。2. 求出静态工作点处的微变等效电路求出静态工作点处的微变等效电路参数参数 和和 rbe 。3. 画出放大电路的微变等效电路。可画出放大电路的微变等效电路。可先画出三极管的等效电路，然后画出放大先画出三极管的等效电路，然后画出放大电路其余部分

31、的交流通路。电路其余部分的交流通路。4. 列出电路方程并求解。列出电路方程并求解。60)( 120)(beLcisiiosisosbeLcrRRRRRUUUUUUArRRAuu例：例：共射放大电路的静态分析和动态分析共射放大电路的静态分析和动态分析k180ber，V2 . 7mA6 . 1A20cCQCCCEQBQCQbCCbBEQCCBQRIVUIIRVRUVI3k 1kcobebebiRRrrRR1）、波形非线性失真）、波形非线性失真在放大电路中，输出信号应该成比例地放大输入在放大电路中，输出信号应该成比例地放大输入信号（即线性放大）；信号（即线性放大）；如果两者不成比例，则输出如果两者不

32、成比例，则输出信号不能反映输入信号的情况，放大电路产生信号不能反映输入信号的情况，放大电路产生非线非线性失真性失真。如果如果Q设置不合适，信号进入截止区或饱和区，设置不合适，信号进入截止区或饱和区，则造成非线性失真。则造成非线性失真。为了得到尽量大的输出信号，要把为了得到尽量大的输出信号，要把Q设置在交流设置在交流负载线的中间部分。负载线的中间部分。（5）放大电路其他性能指标介绍）放大电路其他性能指标介绍iCuCEuo可输出最可输出最大不失真大不失真信号信号静态工作点静态工作点 Q 在在：ibiCuCEuoQ点过低，信号进入截止区点过低，信号进入截止区放大电路产生放大电路产生截止失真截止失真输

33、出波形输出波形输入波形输入波形ib削顶削顶 适当适当基极电基极电流可消除失真。流可消除失真。iCuCEQ点过高，信号进入饱和区点过高，信号进入饱和区放大电路产生放大电路产生饱和失真饱和失真ib输入波形输入波形uo输出波形输出波形削底削底 适当适当基极电基极电流可消除失真。流可消除失真。( (一一) )用图解法分析非线性失真用图解法分析非线性失真1. 静态工作点静态工作点过低，引起过低，引起 iB、iC、uCE 的波形失真的波形失真ibui结论：结论：iB 波形失真波形失真OQOttOuBE/ViB / AuBE/ViB / AIBQ 截止失真截止失真iC 、 uCE ( (uo ) )波形失真

34、波形失真NPN 管截止失真时管截止失真时的输出的输出 uo 波形。波形。uo = uceOiCtOOQ tuCE/VuCE/ViC / mAICQUCEQOIB = 0QtOO NPN 管管 uo波形波形tiCuCE/VuCE/ViC / mAuo = uceib( (不失真不失真) )ICQUCEQ2. Q 点过高，引起点过高，引起 iC、uCE的波形失真的波形失真饱和失真饱和失真2 2）通频带）通频带4. 最大不失真输出电压Uom：交流有效值。交流有效值。 由于电容、电感及放大管由于电容、电感及放大管PN结的电容效应，使放大电路在信结的电容效应，使放大电路在信号频率较低和较高时电压放大倍数

35、数值下降，并产生相移。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。衡量放大电路对不同频率信号的适应能力。下限频率下限频率上限频率上限频率LHbwfff5. 最大输出功率Pom和效率：功率放大电路的参数：功率放大电路的参数下降3dB3）用图解法估算最大输出幅度）用图解法估算最大输出幅度OiB = 0QuCE/ViC / mAACBDE交流负载线交流负载线 输出波形没有输出波形没有明显失真时能够输明显失真时能够输出最大电压。即输出最大电压。即输出特性的出特性的 A、B 所所限定的范围。限定的范围。22omDECDU Q 尽量设在线段尽量设在线段 AB

36、的中点。则的中点。则 AQ = QB，CD = DE温度升高将导致温度升高将导致 IC 增大，增大，Q 上移。波形容易失真。上移。波形容易失真。iCuCEOiBQCCCRVVCCQ T = 20 C T = 50 C温度对温度对 Q 点和输出波形的影响点和输出波形的影响2) 分压式偏置放大电路分压式偏置放大电路1.静态工作点稳定的典型电路 直流通路？直流通路？Ce为旁路电容，在交流为旁路电容，在交流通路中可视为短路通路中可视为短路1. 电路组成CCb21b1bBQVRRRUeBEQBQEQ RUUI. 稳定原理稳定原理 为了稳定为了稳定Q点，通常点，通常I1 IB，即，即I1 I2；因此；因此

37、基本不随温度变化。基本不随温度变化。设设UBEQ UBEUBE，若，若UBQ UBEUBE，则，则IEQ稳定。稳定。Re 的的作用作用T()ICUE UBE（UB基本不变）基本不变） IB IC Re起直流负反馈作用，其值越大，反馈越强，起直流负反馈作用，其值越大，反馈越强，Q点越稳定。点越稳定。关于反馈的一些概念：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。施称为反馈。 直流通路中的反馈称为直流反馈。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，反之称反馈的结果使输出量的变化减小

38、的称为负反馈，反之称为正反馈。为正反馈。Re有上限值吗？有上限值吗？IC通过通过Re转换为转换为UE影响影响UBE温度升高温度升高IC增大，反馈的结果使之减小增大，反馈的结果使之减小CC2B1B2BBURRRV EBEBECRUVII CBII VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+)(ECCCCEECCCCCERRIURIRIUU .动态分析动态分析C1RcRb2+VCCC2RL+ +CeuoRb1ReiBiCiEiRuirbe ebcRcRLoUbIcIiUbI + + Rb2Rb1RcRb2+VCCRL+ uiuoRb1Re beLrRAu

39、LcL/ RRR cob2b1bei/RRRRrR 有无旁路电容的比较有无旁路电容的比较beLio rRUUAubeb2b1irRRRcoRR ee)1 ( )( beLebebLcbioRrRRIrIRRIUUAu)1 (ebeb2b1iRrRRReLbee)1 (RRArRu，则若无旁路电容无旁路电容Ce时：时：有旁路电容有旁路电容Ce时：时：结论：结论：去掉去掉Ce 后，后，Au 减小、减小、 Ri 增大、增大、 RO 不变。不变。coRR 例例2.4+UCCuoRB1RCC1C2RB2CERERLuiuoRB1RCRLuiRB2交流通路交流通路UCC24v, RB133K,RB210K

40、,RC3.3K,RE1.5K,R5.1K66，设RS0。求（1）估算静态工作点；（2）画微变等效电路；（3）分别计算有无Ce时的电压放大倍数、输入输出电阻，画出微变等效电路。(15-78)rbeRCRLoUiUiIbIcIbIRB交流等效电路交流等效电路uoRB1RCRLuiRB2交流通路交流通路bebeBirrRr|CoRr beLurRA去掉去掉 CE 后：交流通路和微变等效电路：后：交流通路和微变等效电路： )1 ( / /EbeBiBiRrRrRrrbeRCRLoUREiUiIbIcIbIRBEbbebiRIrIU)1 (LboRIU )1 (EbeLuRrRARB1RCRLuiuoR

41、B2REri解解:估算静态工作点估算静态工作点 因为因为 VBE0.7V VBICIEVCEVCCI c(RC+RE) 243.7(3.31.5) 6.2V电压放大倍数：电压放大倍数： AuVoVi a. 当当RE有旁路电容时：有旁路电容时：输入电阻：输入电阻：riRB1RB2rbe33100.77770输出电阻：输出电阻：roRc3.3kb.当当RE无旁路电容时：无旁路电容时：AuVoVi (RLRc) rbe(1+）RE66（5.13.3）0.77（166）1.51.3输入电阻：输入电阻：riRB1RB2(rbe(1+)RE3310(0.77(166) 1.57.1k输出电阻：输出电阻：r

42、oRc3.3kCC*B2B2B1VR24105.6R +R3310VBBEBEEV -VV5.6=3.7RR1.5mALbe - (R /Rc) r=-66 (5.1/3.3) 1000300+(1+66) 26/3.7 = = -172EbeLuRrRA) 1 ( beLurRAEbeB2B1iRRRrr)1 (/CRrobeBirRr/CRro 2. 共集电极放大电路共集电极放大电路 RB+ECC1C2RERLuiuoRB+ECRE直流通道直流通道(1) 静态分析静态分析IBIEEBBECBRRUEI)1 (BEII)1 (EECCERIEU折算折算RB+ECRE直流通道直流通道(2) 动

43、态分析动态分析RB+ECC1C2RERLuiuoRBRERLuiuo交流通道交流通道RBRERLuiuo交流通道交流通道rbeiUbIRERLRBoUcIbIiI微变等效电路微变等效电路LeoRIULELRRR/LbRI）（1LebebiRIrIULbbebRIrI)1 (LbbebLbuRIrIRIA)1 ()1 (LbeLRrR)1 (1）（1. 电压放大倍数电压放大倍数rbeiUbIRERLRBoUcIbIiI（2）动态分析：）动态分析：1、,R)1(rLbe 所以所以，1vA2、输入输出同相，输出电压跟随输入电压，、输入输出同相，输出电压跟随输入电压，故称电压跟随器。故称电压跟随器。讨

44、论讨论输出电压与输入电压近似相等，电输出电压与输入电压近似相等，电压未被放大，但是电流放大了，即压未被放大，但是电流放大了，即输出功率被放大了。输出功率被放大了。LbeLR)1(rR1 ）（Av2. 输入电阻输入电阻RBbiIII输入电阻较大，作为前一级的负载，对前一级输入电阻较大，作为前一级的负载，对前一级的放大倍数影响较小且取得的信号大。的放大倍数影响较小且取得的信号大。R)(r/RIUrLbeBiii1rbeiUbIRERLRBoUcIbIiIRBIBiRBRUILbeibR)(rUI13. 输出电阻输出电阻用加压求流法求输出电阻。用加压求流法求输出电阻。robIiIrbeRERBcIb

45、ISURSrbeRERBRSbIcIbIiIeIUIebbIIIIEsbesbeRURrURrUBssRRR/:设电源置电源置0IUro)11/(1EsbeRRr1/sbeERrRRB+ECC1C2RERLuiuo例：例：已知射极输出器的参数如下：已知射极输出器的参数如下：RB=570k ，RE=5.6k ，RL=5.6k ， =100，EC=12V1. 求求Au 、 ri和和ro 。2. 设：设：RS=1 k ， 求：求：Aus 、 ri和和ro 。3 . RL=1k 时，时，求求Au 。EBBECBRRUEI)1 (mA0111.I )(IBERB+ECC1C2RERLuiuoRB=570

46、k ，RE=5.6k ，RL=5.6k ， =100，EC=12Vk9201126101300(mA)26(mV)(1)(300.IrEbeRB=570k ，RE=5.6k ，RL=5.6k ， =100，EC=12V1. 求求Au 、 ri和和ro rbeiUbIRERLRBoUcIbIiI微变等效电路微变等效电路rbe=2.9 k ，RS=0LbeLuR)(rRA11）（)1 (LbeBi Rr/Rr2.8)1001 (2.9570/190k1SbeEo Rr/Rr990821019282101.10102.965/. 28rbeiUbIRERLRBoUcIbIiI微变等效电路微变等效电路

47、2. 设：设：RS=1 k ， 求：求：Aus 、 ri和和roRB=570k ，RE=5.6k ，RL=5.6k ， =100，EC=12Vrbe=2.9 k ，RS=0uSiiusARrrA98509901190190.)1 (LbeBi Rr/Rr 190k1SbeEo Rr/Rr101 15702.965/. 38 RL=1k 时时3. RL=1k 和和 时，时，求求Au 。比较：比较：空载时空载时, Au=0.995RL=5.6k 时时, Au=0.990RL=1k 时时, Au=0.967 RL= 时时LbeLuR)(rRA11）（9670) 165(10192) 165(101.

48、/./.Au9950651019265101.Au可见：可见：射极输出器射极输出器带负载能力强。带负载能力强。射极输出器的输出电阻很小，带负载射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强。能力强。R)1(r/RrLbeBi 1Rr/RsbeEro射极输出器的输入电阻很大，从信号射极输出器的输入电阻很大，从信号源取得的信号大。源取得的信号大。讨论讨论所谓所谓带负载能力强带负载能力强，是指当负载变化时，是指当负载变化时，放大倍数基本不变放大倍数基本不变对上例射极输出器：对上例射极输出器：对上例静态工作点对上例静态工作点稳定的放大器稳定的放大器(共共射放大器射放大器):空载时空载时, =0.995RL=5

49、.6k 时时, =0.990RL=1k 时时, =0.967VAVAVA空载时空载时, =-186RL=5k 时时, =-93RL=1k 时时, =-31VAVAVA讨论讨论1、将射极输出器放在电路的首级，可以、将射极输出器放在电路的首级，可以提高输入电阻。提高输入电阻。2、将射极输出器放在电路的末级，可以、将射极输出器放在电路的末级，可以降低输出电阻，提高带负载能力。降低输出电阻，提高带负载能力。威海职业技术学院3、基本共基放大电路eBEQBBEQRUVI1EQBQIIBEQcEQCCCEQURIVUCCBEQCEQeCQBBeEQBEQVUURIVRIU（1） 静态分析RcUEQ=-UBE

50、威海职业技术学院（2） 动态分析 特点特点输入电阻小，频带宽！只放大电压，不放大电流！输入电阻小，频带宽！只放大电压，不放大电流！1beeirRRcoRR ebecbebeeccio)1 ( RrRrIRIRIUUAu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 1 Ri 中中 大大 小小 Ro 大大 小小 大大 频带频带 窄窄 中中 宽宽复习： 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

51、、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三种基本组态的比较三种基本组态的比较大大( (数值同共射数值同共射电路，但同相电路，但同相) )小小( (小于、近于小于、近于 1 ) )大大( (十几十几 一几百一几百) ) 小小 大大( (几十几十 一百以上一百以上) ) 大大( (几十几十 一百以上一百以上) )电电路路组态组态性能性能共共 射射 组组 态态共共 集集 组组 态态共共 基基 组组 态态C1C2OUVCCRb2Rb1+_ReCbRLiUC1Rb+VCCC2RL+Re+iUOUC1Rb+VCCC2RL+i

52、UOURciAuA )1( beLrR ebee)1()1(RrR beLrR 三种基本组态的比较三种基本组态的比较 频率频率响应响应大大( (几百千欧几百千欧 几兆欧几兆欧) )小小( (几欧几欧 几十欧几十欧) )中中( (几十千欧几十千欧几百千欧几百千欧) )rce小小( (几欧几欧 几十欧几十欧) )大大( (几十千欧以上几十千欧以上) )中中(几百欧几百欧几千欧几千欧) rbe组态组态性能性能共共 射射 组组 态态共共 集集 组组 态态共共 基基 组组 态态iRoR 1sbeRrce)1(r 1berebe)1(Rr 差差较好较好好好场效应管与双极型晶体管不同，它是多子场效应管与双极

53、型晶体管不同，它是多子导电，输入阻抗高，温度稳定性好。导电，输入阻抗高，温度稳定性好。结型场效应管结型场效应管JFET绝缘栅型场效应管绝缘栅型场效应管MOS场效应管有两种场效应管有两种:2.52.5了解场效应晶体管及其基本应了解场效应晶体管及其基本应用用N基底基底 ：N型半导体型半导体PP两边是两边是P区区G(栅极栅极)S源极源极D漏极漏极 结构结构 结型场效应管结型场效应管: :导电沟道导电沟道一、绝缘栅场效应管一、绝缘栅场效应管1. N沟道增强型场效应管沟道增强型场效应管PNNGSDP型基底型基底两个两个N区区SiO2绝缘层绝缘层导电沟道导电沟道金属铝金属铝GSDN沟道增强型沟道增强型（2

54、 2）绝缘栅型场效应管工作原理）绝缘栅型场效应管工作原理 u uGSGS增大，反型层（导电沟道）将变厚变长。当反型层将两个增大，反型层（导电沟道）将变厚变长。当反型层将两个N N区相区相接时，形成导电沟道。此时对应的接时，形成导电沟道。此时对应的V VGSGS称为开启电压称为开启电压V VGSGS（thth）=V=VT T。SiO2绝缘层绝缘层衬底衬底耗尽层耗尽层空穴空穴高掺杂高掺杂反型层反型层增强型管增强型管大到一定大到一定值才开启值才开启在一定在一定V VDSDS下，下，V VGSGS越大，电场作用越强，导电的沟道越宽，沟道电阻越小，越大，电场作用越强，导电的沟道越宽，沟道电阻越小，I I

55、D D就越大，这就是增强型管子的含义。就越大，这就是增强型管子的含义。ID/mAUDS/Vo oUGS= 1VUGS= 2VUGS= 3VUGS= 4VUGS/VUGS(th)UDS=常数常数ID/16mAO进一步分析进一步分析 特性曲线特性曲线( (a) )转移特性转移特性( (b) )漏极特性漏极特性ID/mAUDS /VOTGSUU 预夹断轨迹预夹断轨迹恒流区恒流区击穿区击穿区 可变可变电阻区电阻区UGS UT 时时) )三个区：可变电阻区、三个区：可变电阻区、恒流区恒流区( (或饱和区或饱和区) )、击穿、击穿区。区。UT 2UTIDOUGS /VID /mAO图图2.32图图 2.3

56、22、N 沟道耗尽型沟道耗尽型 MOS 场效应管场效应管P型衬底型衬底N+N+BGSD+制造过程中预先在二氧化硅的绝缘层中掺入正离子，制造过程中预先在二氧化硅的绝缘层中掺入正离子，这些正离子电场在这些正离子电场在 P 型衬底中型衬底中“感应感应”负电荷，形成负电荷，形成“反反型层型层”。即使。即使 UGS = 0 也会形成也会形成 N 型导电沟道。型导电沟道。+UGS = 0，UDS 0，产生，产生较大的漏极电流；较大的漏极电流；UGS 0；UGS 正、负、正、负、零均可。零均可。ID/mAUGS /VOUP( (a) )转移特性转移特性IDSS图图 2.33MOS 管的符号管的符号SGDB(

57、 (b) )漏极特性漏极特性ID/mAUDS /VO+1VUGS=0 3 V 1 V 2 V432151015 20图图 2.33特性曲线特性曲线场效应管与晶体管的比较场效应管与晶体管的比较晶体管是晶体管是元件元件,场效应管是场效应管是元件。元件。场效应管栅极不取电流，但放大倍数较低，即垮场效应管栅极不取电流，但放大倍数较低，即垮导较小。双极型三极管导较小。双极型三极管值较大。值较大。 场效应管仅多子导电，单极型，温度稳定场效应管仅多子导电，单极型，温度稳定性好。性好。制造工艺简单，有利于大规模集成；制造工艺简单，有利于大规模集成； 场效应管使用时漏极、源极可以互换。场效应管使用时漏极、源极可

58、以互换。 场效应管集成工艺简单，耗电省，工作电场效应管集成工艺简单，耗电省，工作电源电压范围宽，应用更广泛。源电压范围宽，应用更广泛。存放管子应将栅源极短路，焊接时烙铁外壳应接地存放管子应将栅源极短路，焊接时烙铁外壳应接地良好，防止漏电击穿管子；良好，防止漏电击穿管子；种种 类类符符 号号转移特性转移特性漏极特性漏极特性 结型结型N 沟道沟道耗耗尽尽型型 结型结型P 沟道沟道耗耗尽尽型型 绝缘绝缘栅型栅型 N 沟道沟道增增强强型型SGDSGDIDUGS= 0V UDS o oSGDBUGSIDOUT表表 2-22-2各类场效应管的符号和特性曲线各类场效应管的符号和特性曲线+UGS = UTUD

59、SID+OIDUGS= 0V UDSOUGSIDUPIDSSOUGSID /mAUPIDSSO种种 类类符符 号号转移特性转移特性漏极特性漏极特性绝缘绝缘栅型栅型N 沟道沟道耗耗尽尽型型绝缘绝缘栅型栅型P 沟道沟道增增强强型型耗耗尽尽型型IDSGDBUDSID_UGS=0+_OIDUGSUPIDSSOSGDBIDSGDBIDIDUGSUTOIDUGSUPIDSSO_ _IDUGS=UTUDS_ _o o_ _UGS= 0V _ _IDUDSo o 1、场效应管静态工作点的设置方法 根据场效应管工作在恒流区的条件，在根据场效应管工作在恒流区的条件，在g-s、d-s间间加极性合适的电源加极性合适的

60、电源dDQDDDSQ2GS(th)BBDODQBBGSQ) 1(RIVUUVIIVU1. 基本共源放大电路三、场效应管放大电路三、场效应管放大电路 1.自给偏压电路sDQSQGQGSQsDQSQGQ0RIUUURIUU ，2GS(off)GSQDSSDQ)1 (UUII)(sdDQDDDSQRRIVU由正电源获得负偏压由正电源获得负偏压称为自给偏压称为自给偏压哪种场效应管能够采用这种电路形式设置哪种场效应管能够采用这种电路形式设置Q点？点？2. 分压式偏置电路sDQSQDDg2g1g1AQGQRIUVRRRUU2GS(th)GSQDODQ) 1(UUII)(sdDQDDDSQRRIVU为什么加