電工電子學(xué)第5章

1、第五章第五章 常用半導(dǎo)體元器件及應(yīng)用常用半導(dǎo)體元器件及應(yīng)用 第一節(jié)第一節(jié) 半導(dǎo)體二極管及應(yīng)用半導(dǎo)體二極管及應(yīng)用 第二節(jié)第二節(jié) 晶體管晶體管 第三節(jié)第三節(jié) 單管基本放大電路單管基本放大電路 第四節(jié)第四節(jié) 多級(jí)放大器多級(jí)放大器 返回主目錄返回主目錄 半導(dǎo)體：導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間半導(dǎo)體：導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間 的物質(zhì)稱為半導(dǎo)體。常用的半導(dǎo)體有硅、鍺等。的物質(zhì)稱為半導(dǎo)體。常用的半導(dǎo)體有硅、鍺等。 n本征半導(dǎo)體 一種完全純凈的、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體 本征半導(dǎo)體雖有大量的價(jià)電子，但沒有自由 電子，此時(shí)半導(dǎo)體是不導(dǎo)電的。 一一 PN結(jié)的形成及其單向?qū)щ娦越Y(jié)的形成及其單向?qū)щ娦?N 型型 +5

2、+4+4+4 +4+4 磷原子磷原子 自由電子自由電子 載流子數(shù)載流子數(shù) 電子數(shù)電子數(shù) 多數(shù)載流子多數(shù)載流子 少數(shù)載流子少數(shù)載流子 正離子正離子 負(fù)離子負(fù)離子 多數(shù)載流子多數(shù)載流子少數(shù)載流子少數(shù)載流子 +3 +4+4+4 +4+4 載流子數(shù)載流子數(shù) 空穴數(shù)空穴數(shù) 硼原子硼原子 空穴空穴 P 型型 內(nèi)建電場內(nèi)建電場 P 型型 N 型型 PN結(jié)結(jié) 空間電荷區(qū) P 區(qū)區(qū)N 區(qū)區(qū) 內(nèi)電場內(nèi)電場 外電場外電場 IF P 區(qū)區(qū)N 區(qū)區(qū) 內(nèi)電場內(nèi)電場 外電場外電場 IR 反偏：反偏：加反向電壓時(shí)，加反向電壓時(shí)， 結(jié)電阻很高，反向電流很小，結(jié)電阻很高，反向電流很小， 結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)。結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)。 二、二極

3、管的結(jié)構(gòu)和符號(hào)二、二極管的結(jié)構(gòu)和符號(hào) 半導(dǎo)體二極管，其結(jié)構(gòu)與圖形符號(hào)如圖半導(dǎo)體二極管，其結(jié)構(gòu)與圖形符號(hào)如圖5-1，常見外形如，常見外形如 圖圖5-2。 PN (陽陽極 極) 外外殼殼 陰陰極極引引線線陽陽極極引引線線 +- + - (陽 陽極 極) (陰 陰極 極) (陰 陰極 極) a)b) VD 圖圖5-1 二極管的結(jié)構(gòu)與圖形符號(hào)二極管的結(jié)構(gòu)與圖形符號(hào) 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 圖形符圖形符 號(hào)號(hào) A K 圖圖5-2 常見外形圖常見外形圖 三、二極管的伏安特性三、二極管的伏安特性 二極管的主要特性是單向?qū)щ娦?，其伏安特性曲線如圖二極管的主要特性是單向?qū)щ娦裕浞蔡匦郧€如圖5- 3所示。（以正極到負(fù)極為

4、參考方向）。所示。（以正極到負(fù)極為參考方向）。 1）外加正向電壓很小時(shí)，二極管呈現(xiàn)較大的電阻，幾乎沒有）外加正向電壓很小時(shí)，二極管呈現(xiàn)較大的電阻，幾乎沒有 正向電流通過。曲線正向電流通過。曲線 段（或段（或 段）稱作死區(qū)，點(diǎn)段）稱作死區(qū)，點(diǎn) （或（或 ）的電壓稱為死區(qū)電壓，硅管的死區(qū)電壓一般為）的電壓稱為死區(qū)電壓，硅管的死區(qū)電壓一般為0.5V， 鍺管則約為鍺管則約為0.1V。 OA OAA A 2）二極管的正向電壓大于死區(qū)電壓后，二極管呈現(xiàn)很小的）二極管的正向電壓大于死區(qū)電壓后，二極管呈現(xiàn)很小的 電阻，有較大的正向電流流過，稱為二極管導(dǎo)通，如電阻，有較大的正向電流流過，稱為二極管導(dǎo)通，如 段段

5、 （或（或 ）特性曲線所示，此段稱為導(dǎo)通段。從圖中可以看）特性曲線所示，此段稱為導(dǎo)通段。從圖中可以看 出：硅管電流上升曲線比鍺管更陡。二極管導(dǎo)通后的電壓為出：硅管電流上升曲線比鍺管更陡。二極管導(dǎo)通后的電壓為 導(dǎo)通電壓，硅管一般為導(dǎo)通電壓，硅管一般為0.7V，鍺管約為，鍺管約為0.3V。 B A AB 1正向特性正向特性 2反向特性反向特性 1）當(dāng)二極管承受反向電壓時(shí)，其反向電阻很大，此時(shí)僅有非）當(dāng)二極管承受反向電壓時(shí)，其反向電阻很大，此時(shí)僅有非 常小的反向電流（稱為反向飽和電流或反向漏電流），如曲常小的反向電流（稱為反向飽和電流或反向漏電流），如曲 線段線段 （或（或 段）所示。實(shí)際應(yīng)用中二極

6、管的反向飽和電段）所示。實(shí)際應(yīng)用中二極管的反向飽和電 流值越小越好，硅管的反向電流比鍺管小得多，一般為幾十流值越小越好，硅管的反向電流比鍺管小得多，一般為幾十 微安，而鍺管為幾百微安。微安，而鍺管為幾百微安。 OC OC 2）當(dāng)反向電壓增加到一定數(shù)值時(shí)（如曲線中的）當(dāng)反向電壓增加到一定數(shù)值時(shí)（如曲線中的 點(diǎn)或點(diǎn)或 點(diǎn)），反向電流急劇增大，這種現(xiàn)象稱為反向擊穿，此時(shí)對(duì)點(diǎn)），反向電流急劇增大，這種現(xiàn)象稱為反向擊穿，此時(shí)對(duì) 應(yīng)的電壓稱為反向擊穿電壓，用應(yīng)的電壓稱為反向擊穿電壓，用 表示，曲線中表示，曲線中 段段 （或（或 段）稱為反向擊穿區(qū)。通常加在二極管上的反向電段）稱為反向擊穿區(qū)。通常加在二極管

7、上的反向電 壓不允許超過擊穿電壓，否則會(huì)造成二極管的損壞（穩(wěn)壓管壓不允許超過擊穿電壓，否則會(huì)造成二極管的損壞（穩(wěn)壓管 除外）。除外）。 C C BR UCD D C 圖圖5-3 圖圖5-3 二極管的伏安特性二極管的伏安特性 四、二極管的主要參數(shù)四、二極管的主要參數(shù) （1）最大整流電流）最大整流電流 它是指二極管長期工作時(shí)所允許通過它是指二極管長期工作時(shí)所允許通過 的最大正向平均電流。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，流過二極管的平均電流不的最大正向平均電流。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，流過二極管的平均電流不 能超過這個(gè)數(shù)值，否則，將導(dǎo)致二極管因過熱而永久損壞。能超過這個(gè)數(shù)值，否則，將導(dǎo)致二極管因過熱而永久損壞。 FM I （2）最

8、高反向工作電壓）最高反向工作電壓 指二極管工作時(shí)所允許加的最指二極管工作時(shí)所允許加的最 高反向電壓，超過此值二極管就有被反向擊穿的危險(xiǎn)。通常高反向電壓，超過此值二極管就有被反向擊穿的危險(xiǎn)。通常 手冊上給出的最高反向工作電壓手冊上給出的最高反向工作電壓 約為擊穿電壓約為擊穿電壓 的一半。的一半。 RM U RM UBR U （3）反向電流）反向電流 指二極管未被擊穿時(shí)的反向電流值。指二極管未被擊穿時(shí)的反向電流值。 越小，說明二極管的單向?qū)щ娦阅茉胶?。越小，說明二極管的單向?qū)щ娦阅茉胶谩?對(duì)溫度很敏感，對(duì)溫度很敏感， 溫度增加，反向電流會(huì)增加很大。溫度增加，反向電流會(huì)增加很大。 R IR I R

9、I 五、特殊二極管五、特殊二極管 1穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管 穩(wěn)壓二極穩(wěn)壓二極 管簡稱穩(wěn)壓管，管簡稱穩(wěn)壓管， 它是一種用特它是一種用特 殊工藝制造的殊工藝制造的 面結(jié)合型硅半面結(jié)合型硅半 導(dǎo)體二極管，導(dǎo)體二極管， 其圖形符號(hào)和其圖形符號(hào)和 外形封裝如圖外形封裝如圖5- 4所示。所示。 圖圖5-4 穩(wěn)壓二極管的圖形符號(hào)與外形穩(wěn)壓二極管的圖形符號(hào)與外形 外形外形 圖形符圖形符 號(hào)號(hào) 穩(wěn)壓管的伏安特性曲線穩(wěn)壓管的伏安特性曲線 工作區(qū)域工作區(qū)域 穩(wěn)壓管的應(yīng)用穩(wěn)壓管的應(yīng)用 使用時(shí)，陰極接外加電壓的正極，陽極接外加電壓負(fù)極，使用時(shí)，陰極接外加電壓的正極，陽極接外加電壓負(fù)極， 管子管子反向偏置反向偏置，工作在反

10、向擊穿狀態(tài)，利用它的反向擊穿特性，工作在反向擊穿狀態(tài)，利用它的反向擊穿特性 穩(wěn)定直流電壓。穩(wěn)定直流電壓。 二極管在反向擊穿狀態(tài)下，流過管子的電流變化很大，而二極管在反向擊穿狀態(tài)下，流過管子的電流變化很大，而 兩端電壓變化很小，穩(wěn)壓管正是利用這一點(diǎn)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓作用的。兩端電壓變化很小，穩(wěn)壓管正是利用這一點(diǎn)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓作用的。 穩(wěn)壓管工作時(shí)，必須接入限流電阻，才能使其流過的反向電流穩(wěn)壓管工作時(shí)，必須接入限流電阻，才能使其流過的反向電流 在在 范圍內(nèi)變化范圍內(nèi)變化 minz I maxz I 發(fā)光二極管是一種光發(fā)射器件，能把電能直接轉(zhuǎn)換成光發(fā)光二極管是一種光發(fā)射器件，能把電能直接轉(zhuǎn)換成光 能的固體發(fā)光器件，

11、它是由鎵（能的固體發(fā)光器件，它是由鎵（Ga）、砷（）、砷（As）、磷（）、磷（P） 等化合物制成的，其圖形符號(hào)如圖等化合物制成的，其圖形符號(hào)如圖5-6a所示。由這些材料構(gòu)所示。由這些材料構(gòu) 成的結(jié)加上成的結(jié)加上正偏電壓正偏電壓時(shí)，時(shí)，PN結(jié)便以發(fā)光的形式來釋放能結(jié)便以發(fā)光的形式來釋放能 量。量。 發(fā)光二極管的種類按發(fā)光的顏色可分為紅、橙、黃、綠發(fā)光二極管的種類按發(fā)光的顏色可分為紅、橙、黃、綠 和紅外光二極管等多種，按外形可分為方形、圓形等。圖和紅外光二極管等多種，按外形可分為方形、圓形等。圖5- 6b是發(fā)光二極管的外形，它的導(dǎo)通電壓比普通二極管高。是發(fā)光二極管的外形，它的導(dǎo)通電壓比普通二極管高

12、。 2發(fā)光二極管發(fā)光二極管 圖圖5-6 發(fā)光二極管的圖形符號(hào)和外形發(fā)光二極管的圖形符號(hào)和外形 圖形符圖形符 號(hào)號(hào) 外形外形 發(fā)光二極管的應(yīng)用發(fā)光二極管的應(yīng)用 應(yīng)用時(shí)，加正向電壓，并接入相應(yīng)的限流電阻，它的正應(yīng)用時(shí)，加正向電壓，并接入相應(yīng)的限流電阻，它的正 常工作電流一般為幾個(gè)毫安至幾十毫安。發(fā)光強(qiáng)度在一定范常工作電流一般為幾個(gè)毫安至幾十毫安。發(fā)光強(qiáng)度在一定范 圍內(nèi)與正向電流大小近似成線性關(guān)系。圍內(nèi)與正向電流大小近似成線性關(guān)系。 發(fā)光二極管作為顯示器件，除單個(gè)使用外，也常做成七發(fā)光二極管作為顯示器件，除單個(gè)使用外，也常做成七 段式或矩陣式，如用作微型計(jì)算機(jī)、音響設(shè)備、數(shù)控裝置中段式或矩陣式，如用

13、作微型計(jì)算機(jī)、音響設(shè)備、數(shù)控裝置中 的顯示器。的顯示器。 發(fā)光二極管的檢測一般用萬用表發(fā)光二極管的檢測一般用萬用表R10k()檔，通常正檔，通常正 向電阻向電阻15k左右，反向電阻為無窮大。左右，反向電阻為無窮大。 3光敏二極管光敏二極管 光敏二極管又稱光電二極管，其結(jié)光敏二極管又稱光電二極管，其結(jié)工作在反偏狀態(tài)工作在反偏狀態(tài)。 光敏二極管是一種光接收器件。它的管殼上有一個(gè)玻璃窗口光敏二極管是一種光接收器件。它的管殼上有一個(gè)玻璃窗口 以便接受光照，當(dāng)光線輻射于結(jié)時(shí)，提高了半導(dǎo)體的導(dǎo)以便接受光照，當(dāng)光線輻射于結(jié)時(shí)，提高了半導(dǎo)體的導(dǎo) 電性，在反偏電壓作用下產(chǎn)生反向電流。反向電流隨光照強(qiáng)電性，在反偏

14、電壓作用下產(chǎn)生反向電流。反向電流隨光照強(qiáng) 度的增加而上升。其主要特點(diǎn)是反向電流與照度成正比。光度的增加而上升。其主要特點(diǎn)是反向電流與照度成正比。光 敏二極管的圖形符號(hào)和外形如圖敏二極管的圖形符號(hào)和外形如圖5-7 所示。所示。 圖圖5-7 光敏二極管的圖形符號(hào)和外形光敏二極管的圖形符號(hào)和外形 圖形符圖形符 號(hào)號(hào) 外形外形 光敏二極管的應(yīng)用光敏二極管的應(yīng)用 光敏二極管可用于光的測量。光敏二極管可用于光的測量。 當(dāng)制成大面積光電二極管時(shí)，能將光能直接轉(zhuǎn)換成電能，當(dāng)制成大面積光電二極管時(shí)，能將光能直接轉(zhuǎn)換成電能， 可作為一種能源使用，稱為光電池。可作為一種能源使用，稱為光電池。 光敏二極管的檢測光敏二

15、極管的檢測 通常用萬用表通常用萬用表R1k()檔檢測，要檔檢測，要 求無光照時(shí)反向電阻大，有光照時(shí)反向電阻小，若電阻差別求無光照時(shí)反向電阻大，有光照時(shí)反向電阻小，若電阻差別 小，則表明光敏二極管的質(zhì)量不好。小，則表明光敏二極管的質(zhì)量不好。 六六、 二極管的應(yīng)用二極管的應(yīng)用 1、單相半波整流電路、單相半波整流電路 圖圖5-10是單相半波整流電路，該電路由電源變壓器是單相半波整流電路，該電路由電源變壓器T、整、整 流二極管流二極管VD及負(fù)載電阻及負(fù)載電阻RL組成。組成。 圖圖5-10 單相半波整流電路單相半波整流電路 在在u2的負(fù)半周，二極的負(fù)半周，二極 管因承受反向電壓而截管因承受反向電壓而截

16、止，止， uo=0 。 圖圖5-11單相半波整流波形單相半波整流波形 (1)整流原理整流原理 u2的正半周，二極的正半周，二極 管因承受正向電壓而導(dǎo)管因承受正向電壓而導(dǎo) 通，忽略二極管正向壓通，忽略二極管正向壓 降，降， uo=u2。 設(shè)設(shè)u2= U2sint 2 (2)負(fù)載電壓及電流負(fù)載電壓及電流 直流脈動(dòng)電壓直流脈動(dòng)電壓：整流電壓方向不變，但大小變化。：整流電壓方向不變，但大小變化。 平均電壓平均電壓Uo：一個(gè)周期的平均值：一個(gè)周期的平均值Uo表示直流電壓的大小。表示直流電壓的大小。 電阻性負(fù)載的平均電流為電阻性負(fù)載的平均電流為Io，即，即 22 0 2o 45. 0 2 dsin2 2

17、1 UUttUU (5-1) L 2 L o o 45. 0 R U R U I (5-2) 2、單相橋式整流電路、單相橋式整流電路 單相橋式整流電路是由四個(gè)二極管接成電橋的形式構(gòu)成。單相橋式整流電路是由四個(gè)二極管接成電橋的形式構(gòu)成。 圖圖5-12 單相橋式整流電路單相橋式整流電路 常用畫法常用畫法 簡化畫法簡化畫法 (1)整流原理整流原理 u2 正半周，正半周， u2的實(shí)際極性為的實(shí)際極性為 a 正正b 負(fù)，二極管負(fù)，二極管 VD1 和和 VD3 導(dǎo)通，導(dǎo)通，VD2 、VD4截止，截止，uo=u2。波形如。波形如圖圖5-13b中的中的0 段。段。 u2的負(fù)半周，的負(fù)半周，u2實(shí)際極性為實(shí)際極

18、性為 a 負(fù)負(fù)b 正，二極管正，二極管VD2 、 VD4導(dǎo)通，導(dǎo)通，VD1 、VD3截止，截止，uo= - u2。波形。波形如圖如圖5-13b中的中的 2段。段。 圖圖5- 13 單相橋式整流波形單相橋式整流波形 (2)負(fù)載電壓和電流負(fù)載電壓和電流 全波整流電路的整流電壓的平均值全波整流電路的整流電壓的平均值Uo比半波整流增加一比半波整流增加一 倍，即倍，即 L 2 R U Io=0.9 Uo=20.45U2=0.9U2 (8-3) (8-4) 由橋式整流電容濾波電路圖由橋式整流電容濾波電路圖5-12可知，二極管承受的最高反可知，二極管承受的最高反 向電壓向電壓UDM= U2。 2 第二節(jié)第二

19、節(jié) 晶體管晶體管 一、晶體管的結(jié)構(gòu)和符號(hào)一、晶體管的結(jié)構(gòu)和符號(hào) 1 結(jié)構(gòu)和符號(hào)結(jié)構(gòu)和符號(hào) 晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖如晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖如圖圖5-15a所示，分為所示，分為NPN型管和型管和 PNP型管。為了收集發(fā)射區(qū)發(fā)射過來的載流子以及便于散熱，型管。為了收集發(fā)射區(qū)發(fā)射過來的載流子以及便于散熱， 要求集電結(jié)面積較大，發(fā)射區(qū)多數(shù)載流子的濃度比集電區(qū)大，要求集電結(jié)面積較大，發(fā)射區(qū)多數(shù)載流子的濃度比集電區(qū)大， 因此使用時(shí)集電極與發(fā)射極不能互換。晶體管的圖形符號(hào)如因此使用時(shí)集電極與發(fā)射極不能互換。晶體管的圖形符號(hào)如 圖圖5-14b所示，符號(hào)中的箭頭方向表示發(fā)射結(jié)正向偏置時(shí)的電所示，符號(hào)中的箭頭方向表示發(fā)射結(jié)

20、正向偏置時(shí)的電 流方向。流方向。 圖圖5-15 晶體管的結(jié)構(gòu)和圖形符號(hào)晶體管的結(jié)構(gòu)和圖形符號(hào) 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 圖形符號(hào)圖形符號(hào) 2 外形外形 圖圖5-16 5-16 幾種常見的晶體管的外形結(jié)構(gòu)幾種常見的晶體管的外形結(jié)構(gòu) 1晶體管的工作電壓晶體管的工作電壓 圖圖5-17 晶體管的工作電壓晶體管的工作電壓 NPNPNP 圖圖5-18 晶體管電流的實(shí)驗(yàn)電路晶體管電流的實(shí)驗(yàn)電路 2 晶體管各個(gè)電極的電流分配晶體管各個(gè)電極的電流分配 實(shí)驗(yàn)電路如圖實(shí)驗(yàn)電路如圖5-18所示。此電路稱為晶體管的共發(fā)射極所示。此電路稱為晶體管的共發(fā)射極 放大電路。放大電路。 4.053.182.361.540.720.01 /mA

21、3.953.102.301.500.70 ， 而且當(dāng)調(diào)節(jié)電位器而且當(dāng)調(diào)節(jié)電位器RP使使 有一微小變化時(shí)，會(huì)有一微小變化時(shí)，會(huì) 引起引起 較大的變化，這表明基極電流較大的變化，這表明基極電流 （小電（小電 流）控制著集電極電流流）控制著集電極電流 （大電流），所以晶體（大電流），所以晶體 管是一個(gè)電流控制器件，這種現(xiàn)象稱為晶體管的管是一個(gè)電流控制器件，這種現(xiàn)象稱為晶體管的 電流放大作用。電流放大作用。 C I B I C I C I B I B I 三、晶體管的特性曲線三、晶體管的特性曲線 1輸入特性曲線輸入特性曲線 圖圖5-19 輸入特性曲線輸入特性曲線 2. 輸出特性曲線輸出特性曲線（圖（圖

22、5-20） （1）截止區(qū)截止區(qū) 發(fā)射結(jié)零偏或反偏，集電結(jié)也反向偏置。發(fā)射結(jié)零偏或反偏，集電結(jié)也反向偏置。 （2）放大區(qū)放大區(qū) 發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置。發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置。 與與 成正比關(guān)系。成正比關(guān)系。 C I B I （3） 飽和區(qū)飽和區(qū) 發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均處于正向偏置。晶體管失去發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均處于正向偏置。晶體管失去 放大作用，放大作用， 處于處于“飽和飽和”狀態(tài)。狀態(tài)。 稱為晶體管的飽和稱為晶體管的飽和 壓降，此值很小，約為壓降，此值很小，約為0.3V。 C I CEO U （4）擊穿區(qū)擊穿區(qū) 當(dāng)當(dāng) 大于某一值后，大于某一值后， 開始劇開始劇 增，這個(gè)現(xiàn)增，這個(gè)現(xiàn) 象

23、稱為一次擊穿。一次擊穿過程是可逆的。象稱為一次擊穿。一次擊穿過程是可逆的。 CE U CEO I 晶體管具有晶體管具有“開關(guān)開關(guān)”和和“放大放大”功能。功能。 工作電壓工作電壓 圖圖5-20 輸出特性曲線輸出特性曲線 四、晶體管的主要參數(shù)四、晶體管的主要參數(shù) 1電流放大倍數(shù)電流放大倍數(shù) （1）共發(fā)射極直流電流放大倍數(shù)）共發(fā)射極直流電流放大倍數(shù) 靜態(tài)時(shí)靜態(tài)時(shí) 與與 的比的比 值稱為共發(fā)射極靜態(tài)電流放大倍數(shù)，即直流電流放大倍數(shù)值稱為共發(fā)射極靜態(tài)電流放大倍數(shù)，即直流電流放大倍數(shù) C I B I B C I I （2）共發(fā)射極交流電流放大倍數(shù)）共發(fā)射極交流電流放大倍數(shù) （ ） 動(dòng)態(tài)時(shí)，動(dòng)態(tài)時(shí)， 與與

24、的比值稱為動(dòng)態(tài)電流放大倍數(shù)，即交流電流放大倍數(shù)的比值稱為動(dòng)態(tài)電流放大倍數(shù)，即交流電流放大倍數(shù) ef h C I B I B C I I 估算時(shí)，估算時(shí)， 。 2極間反向電流極間反向電流 （1）集電極）集電極基極反向飽和電流基極反向飽和電流 是晶體管的發(fā)射是晶體管的發(fā)射 極開路時(shí)，集電極和基極間的反向漏電流，又叫反向飽和電流，極開路時(shí)，集電極和基極間的反向漏電流，又叫反向飽和電流， 小功率硅管的小功率硅管的 小于小于1A，鍺管的，鍺管的 約約10A。 的測量電路如的測量電路如圖圖5-21a所示。所示。 CBO I CBO I CBO I CBO I CBO I （2）穿透電流）穿透電流 為基極開

25、路時(shí)，由集電區(qū)穿過基區(qū)為基極開路時(shí)，由集電區(qū)穿過基區(qū) 流入發(fā)射區(qū)的穿透電流，它是流入發(fā)射區(qū)的穿透電流，它是 的（的（1+ ）倍，即）倍，即 CEO I CEO I CBO I CBOCEO 1I )(I 而集電極電流而集電極電流 為為 C I CEOBC III 的測量電路如的測量電路如圖圖5-21b所示。所示。 CEO I 圖圖5-21 極間反向電流的測量電路極間反向電流的測量電路 的測量電路的測量電路 CBO I 的測量電路的測量電路CEO I 3極限參數(shù)極限參數(shù) （1）集電極最大允許電流）集電極最大允許電流 當(dāng)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(shí)的集電極電流，稱為之二時(shí)的

26、集電極電流，稱為 。使用時(shí)，。使用時(shí)， 超過超過 時(shí)晶時(shí)晶 體管并不一定會(huì)損壞，但體管并不一定會(huì)損壞，但 值將降低。值將降低。 CM I CM I C I CM I （2）集電極發(fā)射極反向擊穿電壓）集電極發(fā)射極反向擊穿電壓 指基極開路指基極開路 時(shí)，加于集電極與發(fā)射極間的反向擊穿電壓，一般為幾十伏時(shí)，加于集電極與發(fā)射極間的反向擊穿電壓，一般為幾十伏 至幾百伏以上。至幾百伏以上。 (BR)CEO U （3）發(fā)射極基極反向擊穿電壓）發(fā)射極基極反向擊穿電壓 指集電極開路指集電極開路 時(shí)，允許加在發(fā)射極基極之間的最高反向電壓，一般為幾時(shí)，允許加在發(fā)射極基極之間的最高反向電壓，一般為幾 伏至幾十伏。伏至

27、幾十伏。 (BR)EBO U （4）集電極最大允許功耗）集電極最大允許功耗 使用中應(yīng)使使用中應(yīng)使 b R be r i r輸入電阻輸入電阻 輸出電阻越小，帶負(fù)載能力越強(qiáng)。輸出電阻越小，帶負(fù)載能力越強(qiáng)。 I U r o 放大電路對(duì)負(fù)載（或后一級(jí)放大電路）而放大電路對(duì)負(fù)載（或后一級(jí)放大電路）而 言，是一個(gè)信號(hào)源，其內(nèi)阻即為放大電路的輸出電阻言，是一個(gè)信號(hào)源，其內(nèi)阻即為放大電路的輸出電阻 。它。它 是一個(gè)動(dòng)態(tài)電阻。在輸入信號(hào)短路（是一個(gè)動(dòng)態(tài)電阻。在輸入信號(hào)短路（ =0）和輸出端開路）和輸出端開路 （ = ）的條件下，在輸出端加上電壓）的條件下，在輸出端加上電壓 ，若產(chǎn)生的電，若產(chǎn)生的電 流為流為 ，

28、則，則 o r I U L R i U I 0 i U 因?yàn)橐驗(yàn)?0 b I 0 c I 所以所以 o r C R = (5-15)故故 o r輸出電阻輸出電阻 U 三、分壓式偏置電路三、分壓式偏置電路 基本共射極放大電路的特點(diǎn)基本共射極放大電路的特點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，電壓和電流放大作用都比較大，：結(jié)構(gòu)簡單，電壓和電流放大作用都比較大， 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：靜態(tài)工作點(diǎn)不穩(wěn)定。：靜態(tài)工作點(diǎn)不穩(wěn)定。 靜態(tài)工作點(diǎn)不穩(wěn)定原因靜態(tài)工作點(diǎn)不穩(wěn)定原因：電源電壓波動(dòng)、電路參數(shù)變化、：電源電壓波動(dòng)、電路參數(shù)變化、 晶體管老化等，但主要原因是晶體管特性參數(shù)（晶體管老化等，但主要原因是晶體管特性參數(shù)（ 、 、 ）隨溫度

29、變化造成的。）隨溫度變化造成的。 BE U CBO I 例例如，當(dāng)溫度升高時(shí)，對(duì)于同樣的如，當(dāng)溫度升高時(shí)，對(duì)于同樣的 ，輸出特性曲線，輸出特性曲線 將上移。嚴(yán)重時(shí)，將使晶體管進(jìn)入飽和區(qū)而失去放大能力。實(shí)將上移。嚴(yán)重時(shí)，將使晶體管進(jìn)入飽和區(qū)而失去放大能力。實(shí) 用的分壓式偏置電路如圖用的分壓式偏置電路如圖5-14。 BQ I 圖圖5-30 分壓式偏置電路分壓式偏置電路 分壓偏置電路的特點(diǎn)分壓偏置電路的特點(diǎn) （1）基極電位穩(wěn)定。）基極電位穩(wěn)定。一般一般 很小，很小， ， ， BQ I 1 I BQ I 21 II b2b1 CCb2 B RR UR V （2）工作點(diǎn)穩(wěn)定：）工作點(diǎn)穩(wěn)定：利用發(fā)射極電阻

30、來獲得反映電流變化的信利用發(fā)射極電阻來獲得反映電流變化的信 號(hào)，反饋到輸入端，實(shí)現(xiàn)工作點(diǎn)的穩(wěn)定。其過程為號(hào)，反饋到輸入端，實(shí)現(xiàn)工作點(diǎn)的穩(wěn)定。其過程為 ( C) T CQ I E V BE U BQ I CQ I 通常通常 ，所以發(fā)射極電流，所以發(fā)射極電流 B V BE U e B e BEB E R V R UV I 電路電路 在圖在圖5-30中，已知中，已知 ， ， ， ， ，晶體管，晶體管 ， 試計(jì)算：試計(jì)算： （1） 靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn) （2）輸入電阻）輸入電阻 、輸出電阻、輸出電阻 和電壓放大倍數(shù)和電壓放大倍數(shù) 。 V12 CC U k2 ec RR k20 1b R k10 b2

31、R k2 L R40 i r o r u A 例例5-2 圖圖5-31 直流通路直流通路 （1）畫直流通路如圖）畫直流通路如圖5-31a所示。所示。 mA2mA 2)2010( 1210 )( V eb2b1 CCb2 e B EQ RRR UR R I mA2 EQCQ II mA05. 0mA 40 2 CQ BQ I I V4V)22(2V12)( eCCQCCCEQ RRIUU 解解 電路電路 （2）畫微變等效電路如圖）畫微變等效電路如圖5-31b， 圖圖5-31 微變等效電路微變等效電路 820 05. 0 26 300 mV26 300 BQ be I r 820/ bebeb2b

32、1i rrRRr k2 Co Rr k1 k 22 22 / LC L RRR 49 820 101 40 3 be L r R Au 電路電路 四、射極輸出器四、射極輸出器 圖圖5-32 射極輸出器射極輸出器 圖圖5-32 是共集電極放大電路。該電路從發(fā)射極輸出信號(hào)，是共集電極放大電路。該電路從發(fā)射極輸出信號(hào)， 故又稱為射極輸出器。故又稱為射極輸出器。 1電路分析電路分析 通過靜態(tài)分析得出通過靜態(tài)分析得出:射極輸出器中的電阻射極輸出器中的電阻 同樣具有穩(wěn)定工同樣具有穩(wěn)定工 作點(diǎn)的作用作點(diǎn)的作用 e R 通過動(dòng)態(tài)分析得出通過動(dòng)態(tài)分析得出: Lbe L i o )1( )1( Rr R U U

33、Au 1 Lbebi )1(/RrRr 1 )/( / / bbe e oeo RRr R rRr S Le L / RRR 3射極輸出器的射極輸出器的應(yīng)用應(yīng)用 （1）用于高輸入電阻的輸入級(jí)）用于高輸入電阻的輸入級(jí) （2）用于低輸出電阻的輸出級(jí)）用于低輸出電阻的輸出級(jí) （3）用于兩級(jí)共射放大電路之間的隔離級(jí)）用于兩級(jí)共射放大電路之間的隔離級(jí) 2 射極輸出器的特點(diǎn)射極輸出器的特點(diǎn) 靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定。靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定。 輸出電壓與輸入電壓同相且略小于輸入電壓，即電壓放輸出電壓與輸入電壓同相且略小于輸入電壓，即電壓放 大倍數(shù)略小于大倍數(shù)略小于1。 輸入電阻高，可達(dá)幾十千歐到幾百千歐。輸入電阻高，可達(dá)幾十

34、千歐到幾百千歐。 輸出電阻低，一般為幾歐至幾百歐。輸出電阻低，一般為幾歐至幾百歐。 第四節(jié)第四節(jié) 多級(jí)放大器多級(jí)放大器 圖圖5-33 用作音頻功放的多級(jí)放大器組成方框圖用作音頻功放的多級(jí)放大器組成方框圖 一、級(jí)間耦合方式及特點(diǎn)一、級(jí)間耦合方式及特點(diǎn) 1阻容耦合阻容耦合 圖圖5-34 兩級(jí)阻容耦合放大器兩級(jí)阻容耦合放大器 特點(diǎn)：靜態(tài)工作點(diǎn)特點(diǎn)：靜態(tài)工作點(diǎn) 相互沒有影響相互沒有影響 優(yōu)點(diǎn)：體積小、重量輕優(yōu)點(diǎn)：體積小、重量輕 缺點(diǎn)：不能傳送直流信號(hào)，不缺點(diǎn)：不能傳送直流信號(hào)，不 適合傳送變化緩慢的信號(hào)適合傳送變化緩慢的信號(hào) 2直接耦合直接耦合 圖圖5-35 兩級(jí)直接耦合方式兩級(jí)直接耦合方式 特點(diǎn)特點(diǎn)

35、：既能放大交流信號(hào)，：既能放大交流信號(hào)， 還能放大直流信號(hào)或變化緩還能放大直流信號(hào)或變化緩 慢的信號(hào)慢的信號(hào) 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：各級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)各級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn) 互相影響，溫度造成的直互相影響，溫度造成的直 流工作點(diǎn)的漂移會(huì)被逐級(jí)流工作點(diǎn)的漂移會(huì)被逐級(jí) 放大，溫漂較大。放大，溫漂較大。 圖圖5-36 變壓器耦合方式變壓器耦合方式 3變壓器耦合方式變壓器耦合方式 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：阻抗、電壓和：阻抗、電壓和 電流的變換電流的變換 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：體積和重量都：體積和重量都 較大，高頻性能差、較大，高頻性能差、 價(jià)格高，不能傳送變價(jià)格高，不能傳送變 化緩慢的或直流信號(hào)?；徛幕蛑绷餍盘?hào)。 4光電耦合光電耦合 圖圖5-

36、37 光電耦合光電耦合 特點(diǎn)特點(diǎn)：既可傳輸交流信：既可傳輸交流信 號(hào)又可傳輸直流信號(hào)，號(hào)又可傳輸直流信號(hào)， 既可實(shí)現(xiàn)前后級(jí)的電隔既可實(shí)現(xiàn)前后級(jí)的電隔 離，又便于集成化。離，又便于集成化。 二、多級(jí)放大器的分析二、多級(jí)放大器的分析 1電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù) 多級(jí)放大器對(duì)被放大的信號(hào)而言，屬串聯(lián)關(guān)系。前一多級(jí)放大器對(duì)被放大的信號(hào)而言，屬串聯(lián)關(guān)系。前一 級(jí)的輸出信號(hào)就是后一級(jí)的輸入信號(hào)。設(shè)各級(jí)放大器放大級(jí)的輸出信號(hào)就是后一級(jí)的輸入信號(hào)。設(shè)各級(jí)放大器放大 倍數(shù)依次為倍數(shù)依次為 、 、 ，所以多級(jí)放大器總的電壓放，所以多級(jí)放大器總的電壓放 大倍數(shù)為各級(jí)電壓放大倍數(shù)之積，即大倍數(shù)為各級(jí)電壓放大倍數(shù)之積，

37、即 1u A 2u A un A unuuu AAAA 21 （5-20） 式中，式中， 、 、 為為有負(fù)載時(shí)有負(fù)載時(shí)的電壓放大倍數(shù)，其負(fù)載的電壓放大倍數(shù)，其負(fù)載 為相應(yīng)后級(jí)的輸入電阻，為相應(yīng)后級(jí)的輸入電阻， 則視具體電路而定。則視具體電路而定。 1u A 2u A 1 un A un A 電壓放大倍數(shù)在工程中常用對(duì)數(shù)形式來表示，稱為電電壓放大倍數(shù)在工程中常用對(duì)數(shù)形式來表示，稱為電 壓增益，用字母壓增益，用字母 表示，單位為分貝（表示，單位為分貝（dB），定義為），定義為 u G dB)(lg20 u u AG （5-21） unuu unuuu AAA AAAG lg20lg20lg20 l

38、g20dB)( 21 21 unuuu GGGG 21 dB) （5-22） 若用分貝表示，則總增益為各級(jí)增益的代數(shù)和，即若用分貝表示，則總增益為各級(jí)增益的代數(shù)和，即 所以所以 2輸入電阻和輸出電阻輸入電阻和輸出電阻 多級(jí)放大器的輸入電阻，多級(jí)放大器的輸入電阻，是從輸入端看進(jìn)去的等效電阻，是從輸入端看進(jìn)去的等效電阻， 就是第一級(jí)的輸入電阻，即就是第一級(jí)的輸入電阻，即 i1i rr n rr oo 多級(jí)放大器多級(jí)放大器輸出電阻是從輸出端看進(jìn)去的等效電阻，即輸出電阻是從輸出端看進(jìn)去的等效電阻，即 最后一級(jí)的輸出電阻。最后一級(jí)的輸出電阻。 圖圖5-38 單管共射極放大單管共射極放大 器非線性失真波形器非線性失真波形 3非線性失真非線性失真 輸出信號(hào)波形與輸入信號(hào)波輸出信號(hào)波形與輸入信號(hào)波 形之間的變異，稱為波形失形之間的變異，稱為波形失 真（非線性失真）。真（非線性失真）。 放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)選得放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)選得 不恰當(dāng)或輸入信號(hào)幅度過大，不恰當(dāng)或輸入信號(hào)幅度過大， 使信號(hào)進(jìn)入晶體管的截止區(qū)使信號(hào)進(jìn)入晶體管的截止區(qū) 或飽和區(qū)而造成的