模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)華成英（課堂PPT）

1、華成英 .1清華大學(xué) 華成英華成英 .2緒 論一、電子技術(shù)的發(fā)展一、電子技術(shù)的發(fā)展二、模擬信號(hào)與模擬電路二、模擬信號(hào)與模擬電路三、電子信息系統(tǒng)的組成三、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)四、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課的特點(diǎn)五、如何學(xué)習(xí)這門課程五、如何學(xué)習(xí)這門課程六、課程的目的六、課程的目的七、考查方法七、考查方法華成英 .3一、電子技術(shù)的發(fā)展 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“無無孔不入孔不入”，應(yīng)用廣泛！，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)話、手機(jī)

2、 網(wǎng)絡(luò)：路由器、網(wǎng)絡(luò)：路由器、ATMATM交換機(jī)、收發(fā)器、調(diào)制解調(diào)器交換機(jī)、收發(fā)器、調(diào)制解調(diào)器 工業(yè)：鋼鐵、石油化工、機(jī)加工、數(shù)控機(jī)床工業(yè)：鋼鐵、石油化工、機(jī)加工、數(shù)控機(jī)床 交通：飛機(jī)、火車、輪船、汽車交通：飛機(jī)、火車、輪船、汽車 軍事：雷達(dá)、電子導(dǎo)航軍事：雷達(dá)、電子導(dǎo)航 航空航天：衛(wèi)星定位、監(jiān)測(cè)航空航天：衛(wèi)星定位、監(jiān)測(cè) 醫(yī)學(xué)：醫(yī)學(xué)：刀、刀、CTCT、B B超、微創(chuàng)手術(shù)超、微創(chuàng)手術(shù) 消費(fèi)類電子：家電（空調(diào)、冰箱、電視、音響、攝像機(jī)、照消費(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)相機(jī)、電子表）、電子玩具、各類報(bào)警器、保安系統(tǒng)華成英 .4 電子

3、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年年電子管問世電子管問世1947年年晶體管誕生晶體管誕生1958年集成電年集成電路研制成功路研制成功電子管、晶體管、集成電路比較電子管、晶體管、集成電路比較華成英 .5半導(dǎo)體元器件的發(fā)展 1947年年 貝爾實(shí)驗(yàn)室制成第一只晶體管貝爾實(shí)驗(yàn)室制成第一只晶體管 1958年年 集成電路集成電路 1969年年 大規(guī)模集成電路大規(guī)模集成電路 1975年年 超大規(guī)模集成電路超大規(guī)模集成電路 第一片集成電路只有第一片集成電路只有4個(gè)晶體管，而個(gè)晶體管，而1997年一片集成電路年一片集成電路中有中有40億個(gè)晶體管。有科學(xué)家預(yù)測(cè)，集成度還將

4、按億個(gè)晶體管。有科學(xué)家預(yù)測(cè)，集成度還將按10倍倍/6年年的速度增長(zhǎng)，到的速度增長(zhǎng)，到2015或或2020年達(dá)到飽和。年達(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！華成英 .6第一只晶體管的發(fā)明者第一只晶體管的發(fā)明者（by John Bardeen , William Schockley and Walter Brattain in Bell Lab）第一個(gè)集成電路及其發(fā)明者第一個(gè)集成電路及其發(fā)明者（ Jack Kilby from TI ） 1958年年9月月12日，在德州儀器公司日，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

5、的構(gòu)想。在一塊半導(dǎo)體材料上的構(gòu)想。42年以年以后，后， 2000年獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。年獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 “為為現(xiàn)代信息技術(shù)奠定了基礎(chǔ)現(xiàn)代信息技術(shù)奠定了基礎(chǔ)”。 他們?cè)谒麄冊(cè)?947年年11月底發(fā)明了晶月底發(fā)明了晶體管，并在體管，并在12月月16日正式宣布日正式宣布“晶晶體管體管”誕生。誕生。1956年獲諾貝爾物理年獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。巴因所做的超導(dǎo)研究于學(xué)獎(jiǎng)。巴因所做的超導(dǎo)研究于1972年第二次獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。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！華成英 .7二、模擬信號(hào)與模擬電路1. 電子電路中信號(hào)的分類電子電路中信號(hào)的分類數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)：離散性：離散性模擬信號(hào)：連續(xù)性。模

6、擬信號(hào)：連續(xù)性。大多數(shù)物理量為模擬信號(hào)。大多數(shù)物理量為模擬信號(hào)。 2. 模擬電路模擬電路 模擬電路模擬電路是對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行處理的電路。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。大電路。 其它模擬電路多以放大電路為基礎(chǔ)。其它模擬電路多以放大電路為基礎(chǔ)?！?”的電的電壓當(dāng)量壓當(dāng)量“1”的倍數(shù)的倍數(shù)介于介于K與與K+1之之間時(shí)需根據(jù)閾值間時(shí)需根據(jù)閾值確定為確定為K或或K+1任何瞬間的任何任何瞬間的任何值均是有意義的值均是有意義的華成英 .8三、電子信息系統(tǒng)的組成模擬電子電路模擬電子電路數(shù)字電子電路（系統(tǒng)）數(shù)字

7、電子電路（系統(tǒng)）傳感器傳感器接收器接收器隔離、濾隔離、濾波、放大波、放大運(yùn)算、轉(zhuǎn)運(yùn)算、轉(zhuǎn)換、比較換、比較功放功放模擬模擬- -數(shù)字混合電子電路數(shù)字混合電子電路模擬電子系統(tǒng)模擬電子系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)華成英 .9四、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課的特點(diǎn) 1、工程性工程性 實(shí)際工程需要證明其可行性。實(shí)際工程需要證明其可行性。強(qiáng)調(diào)定性分析。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。在一定的誤差范圍的。 定量分析為定量分析為“估算估算”。 近似分析要近似分析要“合理合理”。 抓主要矛盾和矛盾的主要方面。抓主要矛盾和矛盾的主要方面。

8、 電子電路歸根結(jié)底是電路。電子電路歸根結(jié)底是電路。不同條件下構(gòu)造不同模型。不同條件下構(gòu)造不同模型。2. 實(shí)踐性實(shí)踐性 常用電子儀器的使用方法常用電子儀器的使用方法 電子電路的測(cè)試方法電子電路的測(cè)試方法 故障的判斷與排除方法故障的判斷與排除方法 EDA軟件的應(yīng)用方法軟件的應(yīng)用方法華成英 .10五、如何學(xué)習(xí)這門課程1. 掌握掌握基本概念、基本電路和基本分析方法基本概念、基本電路和基本分析方法 基本概念：基本概念：概念是不變的，應(yīng)用是靈活的，概念是不變的，應(yīng)用是靈活的， “萬萬變不離其宗變不離其宗”。 基本電路：基本電路：構(gòu)成的原則是不變的，具體電路是多種構(gòu)成的原則是不變的，具體電路是多種多樣的。多

9、樣的。 基本分析方法：基本分析方法：不同類型的電路有不同的性能指標(biāo)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。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。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，通常要研究利弊關(guān)系，通?！坝幸焕赜幸槐子幸焕赜幸槐住?。4. 注意電路中常用定理在電子電路中的應(yīng)用注意電路中常用定理在電子電路中的應(yīng)用華成英 .11六、課程的目的1. 掌握基本概念、基本電路、

10、基本方法和基本實(shí)驗(yàn)技能。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，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。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)。業(yè)中的應(yīng)用打下基礎(chǔ)。 注重培養(yǎng)系統(tǒng)的觀念、工

11、程的觀念、科技進(jìn)步注重培養(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)！快樂學(xué)習(xí)！華成英 .12七、考查方法1. 會(huì)看：讀圖，定性分析會(huì)看：讀圖，定性分析2. 會(huì)算：定量計(jì)算會(huì)算：定量計(jì)算考查分析問題的能力考查分析問題的能力3. 會(huì)選：電路形式、器件、參數(shù)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、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設(shè)計(jì)能力考查解決問題的能力實(shí)踐能力考查解決問題的能力實(shí)踐能力綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的能力綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的能力華成英

12、 .13第一章 半導(dǎo)體二極管和三極管華成英 .14第一章 半導(dǎo)體二極管和三極管1.1 1.1 半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)1.2 1.2 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管1.3 1.3 晶體三極管晶體三極管華成英 .151 半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)一、本征半導(dǎo)體一、本征半導(dǎo)體二、雜質(zhì)半導(dǎo)體二、雜質(zhì)半導(dǎo)體三、三、PNPN結(jié)的形成及其單向?qū)щ娦越Y(jié)的形成及其單向?qū)щ娦运?、四、PNPN結(jié)的電容效應(yīng)結(jié)的電容效應(yīng)華成英 .16一、本征半導(dǎo)體 導(dǎo)電性介于導(dǎo)體與絕緣體之間的物質(zhì)稱為半導(dǎo)體。導(dǎo)電性介于導(dǎo)體與絕緣體之間的物質(zhì)稱為半導(dǎo)體。本征半導(dǎo)體是純凈的晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體。本征半導(dǎo)體是純凈的晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體。1 1、什么是半導(dǎo)體？什

13、么是本征半導(dǎo)體？、什么是半導(dǎo)體？什么是本征半導(dǎo)體？ 導(dǎo)體鐵、鋁、銅等金屬元素等低價(jià)元素，其最外層電導(dǎo)體鐵、鋁、銅等金屬元素等低價(jià)元素，其最外層電子在外電場(chǎng)作用下很容易產(chǎn)生定向移動(dòng)，形成電流。子在外電場(chǎng)作用下很容易產(chǎn)生定向移動(dòng)，形成電流。 絕緣體惰性氣體、橡膠等，其原子的最外層電子受原絕緣體惰性氣體、橡膠等，其原子的最外層電子受原子核的束縛力很強(qiáng)，只有在外電場(chǎng)強(qiáng)到一定程度時(shí)才可能導(dǎo)子核的束縛力很強(qiáng)，只有在外電場(chǎng)強(qiáng)到一定程度時(shí)才可能導(dǎo)電。電。 半導(dǎo)體硅（半導(dǎo)體硅（Si）、鍺（）、鍺（Ge），均為四價(jià)元素，它們?cè)?，均為四價(jià)元素，它們?cè)拥淖钔鈱与娮邮茉雍说氖`力介于導(dǎo)體與絕緣體之間。子的最外層電

14、子受原子核的束縛力介于導(dǎo)體與絕緣體之間。無雜質(zhì)無雜質(zhì)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)華成英 .172、本征半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)由于熱運(yùn)動(dòng)，具有足夠能量由于熱運(yùn)動(dòng)，具有足夠能量的價(jià)電子掙脫共價(jià)鍵的束縛的價(jià)電子掙脫共價(jià)鍵的束縛而成為自由電子而成為自由電子自由電子的產(chǎn)生使共價(jià)鍵中自由電子的產(chǎn)生使共價(jià)鍵中留有一個(gè)空位置，稱為空穴留有一個(gè)空位置，稱為空穴 自由電子與空穴相碰同時(shí)消失，稱為復(fù)合。自由電子與空穴相碰同時(shí)消失，稱為復(fù)合。共價(jià)鍵共價(jià)鍵 一定溫度下，自由電子與空穴對(duì)的濃度一定；溫度升高，一定溫度下，自由電子與空穴對(duì)的濃度一定；溫度升高，熱運(yùn)動(dòng)加劇，掙脫共價(jià)鍵的電子增多，自由電子與空穴對(duì)熱運(yùn)動(dòng)加劇，掙脫共價(jià)鍵的電子增多

15、，自由電子與空穴對(duì)的濃度加大。的濃度加大。動(dòng)態(tài)平衡動(dòng)態(tài)平衡華成英 .18兩種載流子兩種載流子 外加電場(chǎng)時(shí)，帶負(fù)電的自由電外加電場(chǎng)時(shí)，帶負(fù)電的自由電子和帶正電的空穴均參與導(dǎo)電，子和帶正電的空穴均參與導(dǎo)電，且運(yùn)動(dòng)方向相反。由于載流子數(shù)且運(yùn)動(dòng)方向相反。由于載流子數(shù)目很少，故導(dǎo)電性很差。目很少，故導(dǎo)電性很差。為什么要將半導(dǎo)體變成導(dǎo)電性很差的本征半導(dǎo)體？3、本征半導(dǎo)體中的兩種載流子運(yùn)載電荷的粒子稱為載流子。運(yùn)載電荷的粒子稱為載流子。 溫度升高，熱運(yùn)動(dòng)加劇，載溫度升高，熱運(yùn)動(dòng)加劇，載流子濃度增大，導(dǎo)電性增強(qiáng)。流子濃度增大，導(dǎo)電性增強(qiáng)。 熱力學(xué)溫度熱力學(xué)溫度0K時(shí)不導(dǎo)電。時(shí)不導(dǎo)電。華成英 .19二、雜質(zhì)半導(dǎo)

16、體 1. N N型半導(dǎo)體5磷（磷（P） 雜質(zhì)半導(dǎo)體主要靠多數(shù)載流雜質(zhì)半導(dǎo)體主要靠多數(shù)載流子導(dǎo)電。摻入雜質(zhì)越多，多子子導(dǎo)電。摻入雜質(zhì)越多，多子濃度越高，導(dǎo)電性越強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)濃度越高，導(dǎo)電性越強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電性可控。導(dǎo)電性可控。多數(shù)載流子多數(shù)載流子 空穴比未加雜質(zhì)時(shí)的數(shù)目多空穴比未加雜質(zhì)時(shí)的數(shù)目多了？少了？為什么？了？少了？為什么？華成英 .202. 2. P型半導(dǎo)體3硼（硼（B）多數(shù)載流子多數(shù)載流子 P型半導(dǎo)體主要靠空穴導(dǎo)電，型半導(dǎo)體主要靠空穴導(dǎo)電，摻入雜質(zhì)越多，空穴濃度越高，摻入雜質(zhì)越多，空穴濃度越高，導(dǎo)電性越強(qiáng)，導(dǎo)電性越強(qiáng)， 在雜質(zhì)半導(dǎo)體中，溫度變化時(shí)，在雜質(zhì)半導(dǎo)體中，溫度變化時(shí)，載流子的數(shù)目變化嗎

17、？少子與多載流子的數(shù)目變化嗎？少子與多子變化的數(shù)目相同嗎？少子與多子變化的數(shù)目相同嗎？少子與多子濃度的變化相同嗎？子濃度的變化相同嗎？華成英 .21三、PN結(jié)的形成及其單向?qū)щ娦?物質(zhì)因濃度差而產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)稱為擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。氣物質(zhì)因濃度差而產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)稱為擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。氣體、液體、固體均有之。體、液體、固體均有之。擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)P區(qū)空穴區(qū)空穴濃度遠(yuǎn)高濃度遠(yuǎn)高于于N區(qū)。區(qū)。N區(qū)自由電區(qū)自由電子濃度遠(yuǎn)高子濃度遠(yuǎn)高于于P區(qū)。區(qū)。 擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)使靠近接觸面擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)使靠近接觸面P區(qū)的空穴濃度降低、靠近接觸面區(qū)的空穴濃度降低、靠近接觸面N區(qū)的自由電子濃度降低，產(chǎn)生內(nèi)電場(chǎng)。區(qū)的自由電子濃度降低，產(chǎn)生內(nèi)電場(chǎng)。華成英 .22

18、PN 結(jié)的形成 因電場(chǎng)作用所產(chǎn)因電場(chǎng)作用所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)稱為漂移生的運(yùn)動(dòng)稱為漂移運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)。 參與擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和漂移運(yùn)動(dòng)的載流子數(shù)目相同，達(dá)到動(dòng)態(tài)參與擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和漂移運(yùn)動(dòng)的載流子數(shù)目相同，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，就形成了平衡，就形成了PN結(jié)。結(jié)。漂移運(yùn)動(dòng)漂移運(yùn)動(dòng) 由于擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)使由于擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)使P區(qū)與區(qū)與N區(qū)的交界面缺少多數(shù)載流子，形成區(qū)的交界面缺少多數(shù)載流子，形成內(nèi)電場(chǎng)，從而阻止擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行。內(nèi)電場(chǎng)使空穴從內(nèi)電場(chǎng)，從而阻止擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行。內(nèi)電場(chǎng)使空穴從N區(qū)向區(qū)向P區(qū)、自由電子從區(qū)、自由電子從P區(qū)向區(qū)向N 區(qū)運(yùn)動(dòng)。區(qū)運(yùn)動(dòng)。華成英 .23PN結(jié)加正向電壓導(dǎo)通：結(jié)加正向電壓導(dǎo)通： 耗盡層變窄，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)加耗盡層變窄，擴(kuò)散

19、運(yùn)動(dòng)加劇，由于外電源的作用，形劇，由于外電源的作用，形成擴(kuò)散電流，成擴(kuò)散電流，PNPN結(jié)處于導(dǎo)通結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)。狀態(tài)。PN結(jié)加反向電壓截止：結(jié)加反向電壓截止： 耗盡層變寬，阻止擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，耗盡層變寬，阻止擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，有利于漂移運(yùn)動(dòng)，形成漂移電有利于漂移運(yùn)動(dòng)，形成漂移電流。由于電流很小，故可近似流。由于電流很小，故可近似認(rèn)為其截止。認(rèn)為其截止。PN 結(jié)的單向?qū)щ娦员匾獑幔勘匾獑?？華成英 .24四、PN 結(jié)的電容效應(yīng)1. 勢(shì)壘電容 PN結(jié)外加電壓變化時(shí)，空間電荷區(qū)的寬度將發(fā)生變結(jié)外加電壓變化時(shí)，空間電荷區(qū)的寬度將發(fā)生變化，有電荷的積累和釋放的過程，與電容的充放電相化，有電荷的積累和釋放的過程，與電容的

20、充放電相同，其等效電容稱為勢(shì)壘電容同，其等效電容稱為勢(shì)壘電容Cb。2. 擴(kuò)散電容 PN結(jié)外加的正向電壓變化時(shí)，在擴(kuò)散路程中載流子結(jié)外加的正向電壓變化時(shí)，在擴(kuò)散路程中載流子的濃度及其梯度均有變化，也有電荷的積累和釋放的的濃度及其梯度均有變化，也有電荷的積累和釋放的過程，其等效電容稱為擴(kuò)散電容過程，其等效電容稱為擴(kuò)散電容Cd。dbjCCC結(jié)電容：結(jié)電容： 結(jié)電容不是常量！若結(jié)電容不是常量！若PN結(jié)外加電壓頻率高到一定程度，結(jié)外加電壓頻率高到一定程度，則失去單向?qū)щ娦裕t失去單向?qū)щ娦?！華成英 .25問題 為什么將自然界導(dǎo)電性能中等的半導(dǎo)體材料制為什么將自然界導(dǎo)電性能中等的半導(dǎo)體材料制成本征半導(dǎo)體，

21、導(dǎo)電性能極差，又將其摻雜，成本征半導(dǎo)體，導(dǎo)電性能極差，又將其摻雜，改善導(dǎo)電性能？改善導(dǎo)電性能？ 為什么半導(dǎo)體器件的溫度穩(wěn)定性差？是多子還為什么半導(dǎo)體器件的溫度穩(wěn)定性差？是多子還是少子是影響溫度穩(wěn)定性的主要因素？是少子是影響溫度穩(wěn)定性的主要因素？ 為什么半導(dǎo)體器件有最高工作頻率？為什么半導(dǎo)體器件有最高工作頻率？華成英 262 半導(dǎo)體二極管一、二極管的組成一、二極管的組成二、二極管的伏安特性及電流方程二、二極管的伏安特性及電流方程三、二極管的等效電路三、二極管的等效電路四、二極管的主要參數(shù)四、二極管的主要參數(shù)五、穩(wěn)壓二極管五、穩(wěn)壓二極管華成英 .27 一、二極管的組成將將PN結(jié)封裝，引出兩個(gè)電極，

22、就構(gòu)成了二極管。結(jié)封裝，引出兩個(gè)電極，就構(gòu)成了二極管。小功率小功率二極管二極管大功率大功率二極管二極管穩(wěn)壓穩(wěn)壓二極管二極管發(fā)光發(fā)光二極管二極管華成英 .28 一、二極管的組成點(diǎn)接觸型：結(jié)面積小，點(diǎn)接觸型：結(jié)面積小，結(jié)電容小，故結(jié)允許結(jié)電容小，故結(jié)允許的電流小，最高工作的電流小，最高工作頻率高。頻率高。面接觸型：結(jié)面積大，面接觸型：結(jié)面積大，結(jié)電容大，故結(jié)允許結(jié)電容大，故結(jié)允許的電流大，最高工作的電流大，最高工作頻率低。頻率低。平面型：結(jié)面積可小、平面型：結(jié)面積可小、可大，小的工作頻率可大，小的工作頻率高，大的結(jié)允許的電高，大的結(jié)允許的電流大。流大。華成英 .29 二、二極管的伏安特性及電流方程

23、材料材料開啟電壓開啟電壓導(dǎo)通電壓導(dǎo)通電壓反向飽和電流反向飽和電流硅硅Si0.5V0.50.8V1A以下鍺鍺Ge0.1V0.10.3V幾十A)(ufi 開啟開啟電壓電壓反向飽反向飽和電流和電流擊穿擊穿電壓電壓mV)26( ) 1e (TSTUIiUu常溫下溫度的溫度的電壓當(dāng)量電壓當(dāng)量二極管的電流與其端電壓的關(guān)系稱為伏安特性。二極管的電流與其端電壓的關(guān)系稱為伏安特性。華成英 .30華成英 .31利用Multisim測(cè)試二極管伏安特性華成英 .32從二極管的伏安特性可以反映出：從二極管的伏安特性可以反映出： 1. 單向?qū)щ娦詥蜗驅(qū)щ娦訲eSTUuIiUu，則若正向電壓) 1e (TSUuIi2. 伏

24、安特性受溫度影響伏安特性受溫度影響T（）在電流不變情況下管壓降在電流不變情況下管壓降u 反向飽和電流反向飽和電流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為正向特性為指數(shù)曲線指數(shù)曲線反向特性為橫軸的平行線反向特性為橫軸的平行線增大增大1倍倍/10STIiUu，則若反向電壓華成英 .33三、二極管的等效電路理想理想二極管二極管近似分析近似分析中最常用中最常用理想開關(guān)理想開關(guān)導(dǎo)通時(shí)導(dǎo)通時(shí) UD0截止時(shí)截止時(shí)IS0導(dǎo)通時(shí)導(dǎo)通時(shí)UDUon截止時(shí)截止時(shí)IS0導(dǎo)通時(shí)導(dǎo)通時(shí)i與與u成線性關(guān)系成線性關(guān)系應(yīng)根據(jù)不同情況選擇不同的等效電路！應(yīng)根據(jù)不同情況選擇不同的等效電路

25、！1. 將伏安特性折線化？100V？5V？1V？華成英 .342. 微變等效電路DTDDdIUiur根據(jù)電流方程，Q越高，越高，rd越小。越小。 當(dāng)二極管在靜態(tài)基礎(chǔ)上有一動(dòng)態(tài)信號(hào)作用時(shí)，則可將二極當(dāng)二極管在靜態(tài)基礎(chǔ)上有一動(dòng)態(tài)信號(hào)作用時(shí)，則可將二極管等效為一個(gè)電阻，稱為動(dòng)態(tài)電阻，也就是微變等效電路。管等效為一個(gè)電阻，稱為動(dòng)態(tài)電阻，也就是微變等效電路。ui=0時(shí)直流電源作用時(shí)直流電源作用小信號(hào)作用小信號(hào)作用靜態(tài)電流靜態(tài)電流華成英 .35四、二極管的主要參數(shù) 最大整流電流最大整流電流IF：最大平均值：最大平均值 最大反向工作電壓最大反向工作電壓UR：最大瞬時(shí)值：最大瞬時(shí)值 反向電流反向電流 IR：即

26、：即IS 最高工作頻率最高工作頻率fM：因：因PN結(jié)有電容效應(yīng)結(jié)有電容效應(yīng)第四版第四版P20華成英 .36討論：解決兩個(gè)問題解決兩個(gè)問題 如何判斷二極管的工作狀態(tài)？如何判斷二極管的工作狀態(tài)？ 什么情況下應(yīng)選用二極管的什么等效電路？什么情況下應(yīng)選用二極管的什么等效電路？uD=ViRQIDUDRuViDDV與與uD可比，則需圖解：可比，則需圖解：實(shí)測(cè)特性實(shí)測(cè)特性 對(duì)對(duì)V和和Ui二極管二極管的模的模型有什么不同？型有什么不同？華成英 .37五、穩(wěn)壓二極管1. 伏安特性進(jìn)入穩(wěn)壓區(qū)的最小電流進(jìn)入穩(wěn)壓區(qū)的最小電流不至于損壞的最大電流不至于損壞的最大電流 由一個(gè)由一個(gè)PN結(jié)組結(jié)組成，反向擊穿后成，反向擊穿后

27、在一定的電流范在一定的電流范圍內(nèi)端電壓基本圍內(nèi)端電壓基本不變，為穩(wěn)定電不變，為穩(wěn)定電壓。壓。2. 主要參數(shù)穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電壓UZ、穩(wěn)定電流、穩(wěn)定電流IZ最大功耗最大功耗PZM IZM UZ動(dòng)態(tài)電阻動(dòng)態(tài)電阻rzUZ /IZ 若穩(wěn)壓管的電流太小則不穩(wěn)壓，若穩(wěn)壓管的電流太大則會(huì)若穩(wěn)壓管的電流太小則不穩(wěn)壓，若穩(wěn)壓管的電流太大則會(huì)因功耗過大而損壞，因而穩(wěn)壓管電路中必需有限制穩(wěn)壓管電因功耗過大而損壞，因而穩(wěn)壓管電路中必需有限制穩(wěn)壓管電流的限流電阻！流的限流電阻！限流電阻限流電阻斜率？斜率？華成英 .381.3 1.3 晶體三極管一、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)二、晶體管的放大原理二、晶體管的放大

28、原理三、晶體管的共射輸入特性和輸出特性三、晶體管的共射輸入特性和輸出特性四、溫度對(duì)晶體管特性的影響四、溫度對(duì)晶體管特性的影響五、主要參數(shù)五、主要參數(shù)華成英 .39一、晶體管的結(jié)構(gòu)和符號(hào)多子濃度高多子濃度高多子濃度很多子濃度很低，且很薄低，且很薄面積大面積大晶體管有三個(gè)極、三個(gè)區(qū)、兩個(gè)晶體管有三個(gè)極、三個(gè)區(qū)、兩個(gè)PN結(jié)。結(jié)。小功率管小功率管中功率管中功率管大功率管大功率管為什么有孔？為什么有孔？華成英 .40二、晶體管的放大原理（集電結(jié)反偏），即（發(fā)射結(jié)正偏）放大的條件BECECBonBE0uuuUu 擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成發(fā)射極電流擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成發(fā)射極電流IE，復(fù)合運(yùn)動(dòng)形成基極電，復(fù)合運(yùn)動(dòng)形成基極電流流I

29、B，漂移運(yùn)動(dòng)形成集電極電流，漂移運(yùn)動(dòng)形成集電極電流IC。少數(shù)載流少數(shù)載流子的運(yùn)動(dòng)子的運(yùn)動(dòng)因發(fā)射區(qū)多子濃度高使大量因發(fā)射區(qū)多子濃度高使大量電子從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)電子從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)因基區(qū)薄且多子濃度低，使極少因基區(qū)薄且多子濃度低，使極少數(shù)擴(kuò)散到基區(qū)的電子與空穴復(fù)合數(shù)擴(kuò)散到基區(qū)的電子與空穴復(fù)合因集電區(qū)面積大，在外電場(chǎng)作用下大因集電區(qū)面積大，在外電場(chǎng)作用下大部分?jǐn)U散到基區(qū)的電子漂移到集電區(qū)部分?jǐn)U散到基區(qū)的電子漂移到集電區(qū)基區(qū)空穴基區(qū)空穴的擴(kuò)散的擴(kuò)散華成英 .41 電流分配：電流分配： I IE EI IB BI IC C I IE E擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成的電流擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成的電流 I IB B復(fù)合運(yùn)動(dòng)形成的

30、電流復(fù)合運(yùn)動(dòng)形成的電流 I IC C漂移運(yùn)動(dòng)形成的電流漂移運(yùn)動(dòng)形成的電流CBOCEOBCBC)(1 IIiiII穿透電流穿透電流集電結(jié)反向電流集電結(jié)反向電流直流電流直流電流放大系數(shù)放大系數(shù)交流電流放大系數(shù)交流電流放大系數(shù)為什么基極開路集電極回為什么基極開路集電極回路會(huì)有穿透電流？路會(huì)有穿透電流？華成英 .42三、晶體管的共射輸入特性和輸出特性CE)(BEBUufi 為什么為什么UCE增大曲線右移？增大曲線右移？ 對(duì)于小功率晶體管，對(duì)于小功率晶體管，UCE大于大于1V的一條輸入特性曲線的一條輸入特性曲線可以取代可以取代UCE大于大于1V的所有輸入特性曲線。的所有輸入特性曲線。為什么像為什么像PN

31、結(jié)的伏安特性？結(jié)的伏安特性？為什么為什么UCE增大到一定值曲線增大到一定值曲線右移就不明顯了？右移就不明顯了？1. 輸入特性華成英 .432. 輸出特性B)(CECIufi 是常數(shù)嗎？什么是理想晶體管？什么情況下是常數(shù)嗎？什么是理想晶體管？什么情況下 ?對(duì)應(yīng)于一個(gè)對(duì)應(yīng)于一個(gè)IB就有一條就有一條iC隨隨uCE變化的曲線。變化的曲線。 為什么為什么uCE較小時(shí)較小時(shí)iC隨隨uCE變變化很大？為什么進(jìn)入放大狀態(tài)化很大？為什么進(jìn)入放大狀態(tài)曲線幾乎是橫軸的平行線？曲線幾乎是橫軸的平行線？飽和區(qū)飽和區(qū)放大區(qū)放大區(qū)截止區(qū)截止區(qū)BiCi常量CEBCUii華成英 .44晶體管的三個(gè)工作區(qū)域 晶體管工作在放大狀態(tài)

32、時(shí)，輸出回路的電流晶體管工作在放大狀態(tài)時(shí)，輸出回路的電流 iC幾乎僅僅幾乎僅僅決定于輸入回路的電流決定于輸入回路的電流 iB，即可將輸出回路等效為電流，即可將輸出回路等效為電流 iB 控制的電流源控制的電流源iC 。狀態(tài)狀態(tài)uBEiCuCE截止截止UonICEOVCC放大放大 UoniB uBE飽和飽和 UoniB uBE華成英 .45四、溫度對(duì)晶體管特性的影響B(tài)EBBBECEO )(uiiuIT不變時(shí)，即不變時(shí)華成英 .46五、主要參數(shù) 直流參數(shù)直流參數(shù)： 、 、ICBO、 ICEOc-e間擊穿電壓間擊穿電壓最大集電最大集電極電流極電流最大集電極耗散功最大集電極耗散功率，率，PCMiCuCE

33、安全工作區(qū)安全工作區(qū) 交流參數(shù)：交流參數(shù)：、fT（使1的信號(hào)頻率） 極限參數(shù)極限參數(shù)：ICM、PCM、U（BR）CEOECII1ECii華成英 .47討論一由圖示特性求出由圖示特性求出PCM、ICM、U （BR）CEO 、。CECCMuiP2.7CEBCUiiuCE=1V時(shí)的時(shí)的iC就是就是ICMU（BR）CEO華成英 .48討論二：利用利用Multisim測(cè)試晶體管的輸出特性測(cè)試晶體管的輸出特性華成英 .49 利用利用Multisim分析圖示分析圖示電路在電路在V2小于何值時(shí)晶小于何值時(shí)晶體管截止、大于何值時(shí)體管截止、大于何值時(shí)晶體管飽和。晶體管飽和。討論三 以以V2作為輸入、以節(jié)作為輸入、

34、以節(jié)點(diǎn)點(diǎn)1作為輸出，采用直流作為輸出，采用直流掃描的方法可得！掃描的方法可得！約小于約小于0.5V時(shí)時(shí)截止截止約大于約大于1V時(shí)時(shí)飽和飽和 描述輸出電壓與輸出電描述輸出電壓與輸出電壓之間函數(shù)關(guān)系的曲線，壓之間函數(shù)關(guān)系的曲線，稱為電壓傳輸特性。稱為電壓傳輸特性。華成英 .50第二章 基本放大電路華成英 .51第二章第二章 基本放大電路基本放大電路2.1 2.1 放大的概念與放大電路的性能指標(biāo)放大的概念與放大電路的性能指標(biāo)2.2 2.2 基本共射放大電路的工作原理基本共射放大電路的工作原理2.3 2.3 放大電路的分析方法放大電路的分析方法2.4 2.4 靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定2.5 2

35、.5 晶體管放大電路的三種接法晶體管放大電路的三種接法2.6 2.6 場(chǎng)效應(yīng)管及其基本放大電路場(chǎng)效應(yīng)管及其基本放大電路2.7 2.7 基本放大電路的派生電路基本放大電路的派生電路華成英 .522.1 放大的概念與放大電路的性能指標(biāo)一、放大的概念一、放大的概念二、放大電路的性能指標(biāo)二、放大電路的性能指標(biāo)華成英 .53一、放大的概念u放大的對(duì)象：變化量放大的對(duì)象：變化量u放大的本質(zhì)：能量的控制放大的本質(zhì)：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斷電路能否放判斷電路能否放大的基本出發(fā)點(diǎn)大的基本出發(fā)點(diǎn)VCC至少一路直流至少

36、一路直流電源供電電源供電華成英 .54二、性能指標(biāo)ioUUAAuuuioIIAAiiiioIUAuiioUIAiu1. 放大倍數(shù)：輸出量與輸入量之比：輸出量與輸入量之比電壓放大倍數(shù)是最常被研究和測(cè)試的參數(shù)電壓放大倍數(shù)是最常被研究和測(cè)試的參數(shù)信號(hào)源信號(hào)源信號(hào)源信號(hào)源內(nèi)阻內(nèi)阻輸入電壓輸入電壓輸入電流輸入電流輸出電壓輸出電壓輸出電流輸出電流對(duì)信號(hào)而言，任何放大電路均可看成二端口網(wǎng)絡(luò)。對(duì)信號(hào)而言，任何放大電路均可看成二端口網(wǎng)絡(luò)。華成英 .552. 輸入電阻和輸出電阻 將輸出等效將輸出等效成有內(nèi)阻的電成有內(nèi)阻的電壓源，內(nèi)阻就壓源，內(nèi)阻就是輸出電阻。是輸出電阻。LooLoooo) 1(RUURUUUR空載

37、時(shí)輸出空載時(shí)輸出電壓有效值電壓有效值帶帶RL時(shí)的輸出電時(shí)的輸出電壓有效值壓有效值iiiIUR 輸入電壓與輸入電壓與輸入電流有輸入電流有效值之比。效值之比。從輸入端看進(jìn)去的從輸入端看進(jìn)去的等效電阻等效電阻華成英 .563. 通頻帶4. 最大不失真輸出電壓Uom：交流有效值。交流有效值。 由于電容、電感及放大管由于電容、電感及放大管PN結(jié)的電容效應(yīng)，使放大電路在信結(jié)的電容效應(yīng)，使放大電路在信號(hào)頻率較低和較高時(shí)電壓放大倍數(shù)數(shù)值下降，并產(chǎn)生相移。號(hào)頻率較低和較高時(shí)電壓放大倍數(shù)數(shù)值下降，并產(chǎn)生相移。衡量放大電路對(duì)不同頻率信號(hào)的適應(yīng)能力。衡量放大電路對(duì)不同頻率信號(hào)的適應(yīng)能力。下限頻率下限頻率上限頻率上限頻

38、率LHbwfff5. 最大輸出功率Pom和效率：功率放大電路的參數(shù)：功率放大電路的參數(shù)華成英 .572.2 基本共射放大電路的工作原理一、電路的組成及各元件的作用一、電路的組成及各元件的作用二、設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)的必要性二、設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)的必要性三、波形分析三、波形分析四、放大電路的組成原則四、放大電路的組成原則華成英 .58一、電路的組成及各元件的作用VBB、Rb：使：使UBE Uon，且有，且有合適的合適的IB。VCC：使：使UCEUBE，同時(shí)作為負(fù)，同時(shí)作為負(fù)載的能源。載的能源。Rc：將：將iC轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換成uCE(uo) 。)( oCEcbIcuuuiiuR動(dòng)態(tài)信號(hào)作用時(shí)：動(dòng)態(tài)信號(hào)作用時(shí)：

39、輸入電壓輸入電壓ui為零時(shí)，晶體管各極的電流、為零時(shí)，晶體管各極的電流、b-e間的電壓、間的電壓、管壓降稱為靜態(tài)工作點(diǎn)管壓降稱為靜態(tài)工作點(diǎn)Q，記作，記作IBQ、 ICQ（IEQ）、）、 UBEQ、 UCEQ。共射共射華成英 .59二、設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)的必要性 輸出電壓必然失真！輸出電壓必然失真！ 設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，首先要解決失真問題，但設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，首先要解決失真問題，但Q點(diǎn)點(diǎn)幾乎影響著所有的動(dòng)態(tài)參數(shù)！幾乎影響著所有的動(dòng)態(tài)參數(shù)！ 為什么放大的對(duì)象是動(dòng)態(tài)信號(hào)，卻要晶體管在信號(hào)為零為什么放大的對(duì)象是動(dòng)態(tài)信號(hào)，卻要晶體管在信號(hào)為零時(shí)有合適的直流電流和極間電壓？時(shí)有合適的直流電流和極間電壓？

40、華成英 .60三、基本共射放大電路的波形分析t tuCEUCEQVCCOt tuCEUCEQVCCO飽和失真飽和失真底部失真底部失真截止失真截止失真頂部失真頂部失真輸出和輸入反相！輸出和輸入反相！動(dòng)態(tài)信號(hào)動(dòng)態(tài)信號(hào)馱載在靜馱載在靜態(tài)之上態(tài)之上與與iC變化變化方向相反方向相反 要想不失真，就要要想不失真，就要在信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)在信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)保證晶體管始終工作保證晶體管始終工作在放大區(qū)！在放大區(qū)！華成英 .61四、放大電路的組成原則 靜態(tài)工作點(diǎn)合適：合適的直流電源、合適的電靜態(tài)工作點(diǎn)合適：合適的直流電源、合適的電路參數(shù)。路參數(shù)。 動(dòng)態(tài)信號(hào)能夠作用于晶體管的輸入回路，在負(fù)動(dòng)態(tài)信號(hào)能夠作用于晶體管的

41、輸入回路，在負(fù)載上能夠獲得放大了的動(dòng)態(tài)信號(hào)。載上能夠獲得放大了的動(dòng)態(tài)信號(hào)。 對(duì)實(shí)用放大電路的要求：共地、直流電源種類對(duì)實(shí)用放大電路的要求：共地、直流電源種類盡可能少、負(fù)載上無直流分量。盡可能少、負(fù)載上無直流分量。華成英 .62兩種實(shí)用放大電路：（1 1）直接耦合放大電路直接耦合放大電路問題：?jiǎn)栴}：1. 兩種電源兩種電源2. 信號(hào)源與放大電路不信號(hào)源與放大電路不“共地共地”共地，且要使信號(hào)共地，且要使信號(hào)馱載在靜態(tài)之上馱載在靜態(tài)之上靜態(tài)時(shí)，靜態(tài)時(shí)，b1BEQRUU動(dòng)態(tài)時(shí)，動(dòng)態(tài)時(shí)，VCC和和uI同時(shí)作用同時(shí)作用于晶體管的輸入回路。于晶體管的輸入回路。將兩個(gè)電源將兩個(gè)電源合二為一合二為一有直流分量有

42、直流分量有交流損失有交流損失 UBEQ華成英 .63兩種實(shí)用放大電路：（2 2）阻容耦合放大電路阻容耦合放大電路 耦合電容的容量應(yīng)足夠耦合電容的容量應(yīng)足夠大，即對(duì)于交流信號(hào)近似大，即對(duì)于交流信號(hào)近似為短路。其作用是為短路。其作用是“隔離隔離直流、通過交流直流、通過交流”。靜態(tài)時(shí)，靜態(tài)時(shí)，C1、C2上電壓？上電壓？CEQC2BEQC1UUUU，動(dòng)態(tài)時(shí)，動(dòng)態(tài)時(shí)，C1、C2為耦合電容！為耦合電容！UBEQUCEQuBEuIUBEQ，信號(hào)馱載在靜態(tài)之上。，信號(hào)馱載在靜態(tài)之上。負(fù)載上只有交流信號(hào)。負(fù)載上只有交流信號(hào)。華成英 .642.3 2.3 放大電路的分析方法一、放大電路的直流通路和交流通路一、放大

43、電路的直流通路和交流通路二、圖解法二、圖解法三、等效電路法三、等效電路法華成英 .65一、放大電路的直流通路和交流通路1. 直流通路： Us=0，保留，保留Rs；電容開路；電容開路； 電感相當(dāng)于短路（線圈電阻近似為電感相當(dāng)于短路（線圈電阻近似為0）。）。2. 交流通路：大容量電容相當(dāng)于短路；直流：大容量電容相當(dāng)于短路；直流電源相當(dāng)于短路（內(nèi)阻為電源相當(dāng)于短路（內(nèi)阻為0）。）。 通常，放大電路中直流電源的作用和交流信號(hào)通常，放大電路中直流電源的作用和交流信號(hào)的作用共存，這使得電路的分析復(fù)雜化。為簡(jiǎn)化的作用共存，這使得電路的分析復(fù)雜化。為簡(jiǎn)化分析，將它們分開作用，引入直流通路和交流通分析，將它們分

44、開作用，引入直流通路和交流通路的概念。路的概念。華成英 .66cCQCCCEQBQCQbBEQBBBQ RIVUIIRUVI基本共射放大電路的直流通路和交流通路 列晶體管輸入、輸出回路方程，將列晶體管輸入、輸出回路方程，將UBEQ作為已知條件，作為已知條件，令令I(lǐng)CQIBQ，可估算出靜態(tài)工作點(diǎn)。，可估算出靜態(tài)工作點(diǎn)。 VBB越大，越大，UBEQ取不同的取不同的值所引起的值所引起的IBQ的誤差越小。的誤差越小。華成英 .67cCQCCCEQBQCQbBEQCCBQ RIVUIIRUVI當(dāng)當(dāng)VCCUBEQ時(shí)，時(shí)，bCCBQRVI已知：已知：VCC12V， Rb600k， Rc3k ， 100。 Q

45、？直流通路直流通路阻容耦合單管共射放大電路的直流通路和交流通路華成英 .68二、圖解法bBBBBERiVucCCCCERiVu輸入回路輸入回路負(fù)載線負(fù)載線QIBQUBEQIBQQICQUCEQ負(fù)載線負(fù)載線1. 靜態(tài)分析：圖解二元方程：圖解二元方程華成英 .692. 電壓放大倍數(shù)的分析符號(hào)為“”。反相，與給定uuAuuuuAuuiiuIOIOOCECBI)(bBIBBBERiuVuIuBBQBiIICiCEu斜率不變斜率不變?nèi)A成英 .703. 失真分析 截止失真截止失真消除方法：增大消除方法：增大VBB，即向上平移輸入回路負(fù)載線。，即向上平移輸入回路負(fù)載線。t截止失真是在輸入回路首先產(chǎn)生失真！截

46、止失真是在輸入回路首先產(chǎn)生失真！減小減小Rb能消除截止失真嗎？能消除截止失真嗎？華成英 .71 飽和失真飽和失真 消除方法：消除方法：增大增大Rb，減小，減小Rc，減小，減小，減小，減小VBB，增大，增大VCC。 Q QRb或或或或VBB Rc或或VCC：飽和失真是輸出回路產(chǎn)生失真。：飽和失真是輸出回路產(chǎn)生失真。2 最大不失真輸出電壓最大不失真輸出電壓Uom ：比較：比較UCEQ與（與（ VCC UCEQ ），?。?，取其小者，除以其小者，除以 。這可不是這可不是好辦法！好辦法！華成英 .72討論一1. 用用NPN型晶體管組成一個(gè)在本節(jié)課中未見型晶體管組成一個(gè)在本節(jié)課中未見過的共射放大電路。過的

47、共射放大電路。2. 用用PNP型晶體管組成一個(gè)共射放大電路。型晶體管組成一個(gè)共射放大電路。3.畫出圖示電路的直流通路和交流通路。畫出圖示電路的直流通路和交流通路。華成英 .73三、等效電路法 半導(dǎo)體器件的非線性特性使放大電路的分析復(fù)雜化。半導(dǎo)體器件的非線性特性使放大電路的分析復(fù)雜化。利用線性元件建立模型，來描述非線性器件的特性。利用線性元件建立模型，來描述非線性器件的特性。1. 直流模型：適于：適于Q點(diǎn)的分析點(diǎn)的分析理想二極管理想二極管利用估算法求解靜態(tài)工作點(diǎn)，實(shí)質(zhì)上利用了直流模型。利用估算法求解靜態(tài)工作點(diǎn)，實(shí)質(zhì)上利用了直流模型。cCQCEQBQCQbBEQBBBQ RIVUIIRUVICC輸

48、入回路等效為輸入回路等效為恒壓源恒壓源輸出回路等效為電流控制的電流源輸出回路等效為電流控制的電流源華成英 .742. 晶體管的h參數(shù)等效模型（交流等效模型） 在交流通路中可將晶體管看成在交流通路中可將晶體管看成為一個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò)，輸入回路、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。輸出回路各為一個(gè)端口。)()(CEBCCEBBEuifiuifu，低頻小信號(hào)模型低頻小信號(hào)模型華成英 .75ce22b21cce12b11be UhIhIUhIhU在低頻、小信號(hào)作用下的關(guān)系式在低頻、小信號(hào)作用下的關(guān)系式CECECBBCCCECEBEBBBEBEddddddBCEBCEuuiiiiiuuuiiu

49、uIUIU交流等效模型（按式子畫模型）交流等效模型（按式子畫模型）電阻電阻無量綱無量綱無量綱無量綱電導(dǎo)電導(dǎo)華成英 .76h參數(shù)的物理意義參數(shù)的物理意義beBBE11CEriuhUBCEBE12IuuhCEBC21UiihceCEC221Bruihib-e間的間的動(dòng)態(tài)電阻動(dòng)態(tài)電阻內(nèi)反饋內(nèi)反饋系數(shù)系數(shù)電流放大系數(shù)電流放大系數(shù)c-e間的電導(dǎo)間的電導(dǎo)分清主次，合理近似！什么情況下分清主次，合理近似！什么情況下h12和和h22的作用可忽略不計(jì)？的作用可忽略不計(jì)？華成英 .77簡(jiǎn)化的簡(jiǎn)化的h h參數(shù)等效電路交流等效模型參數(shù)等效電路交流等效模型EQTbbebbbbbebe)1 ( IUrrrIUr查閱手冊(cè)查

50、閱手冊(cè)基區(qū)體電阻基區(qū)體電阻發(fā)射結(jié)電阻發(fā)射結(jié)電阻發(fā)射區(qū)體電阻發(fā)射區(qū)體電阻數(shù)值小可忽略數(shù)值小可忽略利用利用PN結(jié)的電流方程可求得結(jié)的電流方程可求得由由IEQ算出算出在輸入特性曲線上，在輸入特性曲線上，Q點(diǎn)越高，點(diǎn)越高，rbe越??！越??！華成英 .783. 放大電路的動(dòng)態(tài)分析)()(bebbbebiirRIrRIUccoRIUbebcio rRRUUAubebiiirRIURcoRR 放大電路的放大電路的交流等效電路交流等效電路華成英 .79阻容耦合共射放大電路的動(dòng)態(tài)分析阻容耦合共射放大電路的動(dòng)態(tài)分析beLbebLcio )(rRrIRRIUUAcubebebirrRRuuARRRUUUUUUAis

51、iiosisoscoRR 輸入電輸入電阻中不阻中不應(yīng)含有應(yīng)含有Rs!輸出電輸出電阻中不阻中不應(yīng)含有應(yīng)含有RL!華成英 .80討論一1. 在什么參數(shù)、如何變化時(shí)在什么參數(shù)、如何變化時(shí)Q1 Q2 Q3 Q4？2. 從輸出電壓上看，哪個(gè)從輸出電壓上看，哪個(gè)Q點(diǎn)下最易產(chǎn)生截止失真？哪點(diǎn)下最易產(chǎn)生截止失真？哪個(gè)個(gè)Q點(diǎn)下最易產(chǎn)生飽和失真？哪個(gè)點(diǎn)下最易產(chǎn)生飽和失真？哪個(gè)Q點(diǎn)下點(diǎn)下Uom最大？最大？3. 設(shè)計(jì)放大電路時(shí)，應(yīng)根據(jù)什么選擇設(shè)計(jì)放大電路時(shí)，應(yīng)根據(jù)什么選擇VCC？華成英 .812. 空載和帶載兩種情況下空載和帶載兩種情況下Uom分別為多少？分別為多少？在圖示電路中，有無可能在空載時(shí)輸出電壓失真，而在圖

52、示電路中，有無可能在空載時(shí)輸出電壓失真，而帶上負(fù)載后這種失真消除？帶上負(fù)載后這種失真消除？3. 增強(qiáng)電壓放大能力的方法？增強(qiáng)電壓放大能力的方法？討論二beLc )( rRRAu 已知已知ICQ2mA，UCES0.7V。 1. 在空載情況下，當(dāng)輸在空載情況下，當(dāng)輸入信號(hào)增大時(shí)，電路首先出入信號(hào)增大時(shí)，電路首先出現(xiàn)飽和失真還是截止失真？現(xiàn)飽和失真還是截止失真？若帶負(fù)載的情況下呢？若帶負(fù)載的情況下呢？EQTbbbe)1 (IUrr華成英 .82討論三：基本共射放大電路的靜態(tài)分析和動(dòng)態(tài)分析：基本共射放大電路的靜態(tài)分析和動(dòng)態(tài)分析11)(bebLcrRRRAuk3coRR20080bbrQIBQ35AUB

53、EQ0.65VV8 . 3mA8 . 2cCQCCCEQBQCQRIVUII 為什么用為什么用圖解法求解圖解法求解IBQ和和UBEQ？k11bebirRR952)1 (EQTbbbeIUrr華成英 .8360)( 120)(beLcisiiosisosbeLcrRRRRRUUUUUUArRRAuu討論四：阻容耦合共射放大電路的靜態(tài)分析和動(dòng)態(tài)分析：阻容耦合共射放大電路的靜態(tài)分析和動(dòng)態(tài)分析k180ber，V2 . 7mA6 . 1A20cCQCCCEQBQCQbCCbBEQCCBQRIVUIIRVRUVI3k 1kcobebebiRRrrRR華成英 .84討論五：波形分析波形分析 失真了嗎？如何判

54、失真了嗎？如何判斷？原因？斷？原因？飽和飽和失真失真華成英 .852.4 靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定一、溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響一、溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響二、靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的典型電路二、靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的典型電路三、穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的方法三、穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的方法華成英 .86一、溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響 所謂所謂Q點(diǎn)穩(wěn)定，是指點(diǎn)穩(wěn)定，是指ICQ和和UCEQ在溫度變化時(shí)基本不變，在溫度變化時(shí)基本不變，這是靠這是靠IBQ的變化得來的。的變化得來的。 若溫度升高時(shí)要若溫度升高時(shí)要Q回到回到Q，則只有減小則只有減小IBQT（ ）ICQQICEO若若UBEQ不變不變IBQQ華成英 .87二、靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的典型電路 直流

55、通路？直流通路？Ce為旁路電容，在交流為旁路電容，在交流通路中可視為短路通路中可視為短路1. 電路組成華成英 .88CCb21b1bBQVRRRUeBEQBQEQ RUUI2. 穩(wěn)定原理 為了穩(wěn)定為了穩(wěn)定Q點(diǎn)，通常點(diǎn)，通常I1 IB，即，即I1 I2；因此；因此基本不隨溫度變化?；静浑S溫度變化。設(shè)設(shè)UBEQ UBEUBE，若，若UBQ UBEUBE，則，則IEQ穩(wěn)定。穩(wěn)定。華成英 .89Re 的的作用作用T()ICUE UBE（UB基本不變）基本不變） IB IC Re起直流負(fù)反饋?zhàn)饔?，其值越大，反饋越?qiáng)，起直流負(fù)反饋?zhàn)饔?，其值越大，反饋越?qiáng)，Q點(diǎn)越穩(wěn)定。點(diǎn)越穩(wěn)定。關(guān)于反饋的一些概念：關(guān)于反

56、饋的一些概念： 將輸出量通過一定的方式引回輸入回路影響輸入量的措將輸出量通過一定的方式引回輸入回路影響輸入量的措施稱為反饋。施稱為反饋。 直流通路中的反饋稱為直流反饋。直流通路中的反饋稱為直流反饋。 反饋的結(jié)果使輸出量的變化減小的稱為負(fù)反饋，反之稱反饋的結(jié)果使輸出量的變化減小的稱為負(fù)反饋，反之稱為正反饋。為正反饋。Re有上限值嗎？有上限值嗎？IC通過通過Re轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換為UE影響影響UBE溫度升高溫度升高IC增大，反饋的結(jié)果使之減小增大，反饋的結(jié)果使之減小華成英 .903. Q 點(diǎn)分析b21bbCCb21b1bBBRRRVRRRVeBEQBQEQCCb21b1bBQRUUIVRRRU)( ecE

57、QCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVU1EQBQII分壓式電流負(fù)反饋工作點(diǎn)穩(wěn)定電路分壓式電流負(fù)反饋工作點(diǎn)穩(wěn)定電路Rb上靜態(tài)電壓是上靜態(tài)電壓是否可忽略不計(jì)？否可忽略不計(jì)？eEQBEQbBQBBRIURIV?)1 (eb2b1RRR判斷方法：判斷方法：華成英 .914. 動(dòng)態(tài)分析beLio rRUUAubeb2b1irRRRcoRR ee)1 ( )( beLebebLcbioRrRRIrIRRIUUAu)1 (ebeb2b1iRrRRR利利?弊弊?eLbee)1 (RRArRu，則若無旁路電容無旁路電容Ce時(shí)：時(shí)：如何提高電壓如何提高電壓放大能力？放大能力？華成英 .92三、穩(wěn)定靜態(tài)工

58、作點(diǎn)的方法 引入直流負(fù)反饋引入直流負(fù)反饋 溫度補(bǔ)償：利用對(duì)溫度敏溫度補(bǔ)償：利用對(duì)溫度敏感的元件，在溫度變化時(shí)感的元件，在溫度變化時(shí)直接影響輸入回路。直接影響輸入回路。 例如，例如，Rb1或或Rb2采用熱敏采用熱敏電阻。電阻。 它們的溫度系數(shù)？它們的溫度系數(shù)？Bb1CBBEEC )(URIIUUIT 華成英 .93討論一圖示兩個(gè)電路中是否采用了措施來穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)？圖示兩個(gè)電路中是否采用了措施來穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)？若采用了措施，則是什么措施？若采用了措施，則是什么措施？SI華成英 .942.5 2.5 晶體管放大電路的三種接法一、基本共集放大電路一、基本共集放大電路二、基本共基放大電路二、基本共基放

59、大電路三、三種接法放大電路的比較三、三種接法放大電路的比較華成英 .95一、基本共集放大電路eEQCEQCCeEQBEQbBQBBRIUVRIURIVeEQCCCEQBQEQebBEQBBBQ)1 ()1 (RIVUIIRRUVI1. 靜態(tài)分析華成英 .962. 動(dòng)態(tài)分析：電壓放大倍數(shù)：電壓放大倍數(shù)ebebeeebebbeeio)1 ()1 ( )(RrRRRIrRIRIUUAu。，即，則）若（ 1 1iobebeUUArRRu故稱之為射故稱之為射極跟隨器極跟隨器Uo Ui華成英 .972. 動(dòng)態(tài)分析：輸入電阻的分析：輸入電阻的分析ebebbiiii)1 (RrRIUIURRi與負(fù)載有關(guān)！與負(fù)

60、載有關(guān)！RL)/)(1 (LebebiRRrRR帶負(fù)載電阻后帶負(fù)載電阻后從基極看從基極看Re，被增，被增大到（大到（1+）倍）倍華成英 .982. 動(dòng)態(tài)分析：輸出電阻的分析：輸出電阻的分析1 )1 (bebebeboeooeooooerRRrRURUUIIUIURRRo與信號(hào)源內(nèi)阻有關(guān)！與信號(hào)源內(nèi)阻有關(guān)！3. 特點(diǎn)：特點(diǎn)：輸入電阻大，輸出電阻小；只放大電流，不放大電輸入電阻大，輸出電阻??；只放大電流，不放大電壓；在一定條件下有電壓跟隨作用！壓；在一定條件下有電壓跟隨作用！ oU令令Us為零，保留為零，保留Rs，在輸出端加，在輸出端加Uo，產(chǎn)生，產(chǎn)生Io, 。oooIUR 從射極看基極回路電阻，