第11章模擬電子(3)

1、111.1 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管11.2 半導(dǎo)體三極管半導(dǎo)體三極管11.3 基本放大電路基本放大電路11.4 集成運算放大器集成運算放大器及其應(yīng)用及其應(yīng)用11.5 直流電源直流電源2 ) 一、半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性一、半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性1.什么是半導(dǎo)體？什么是半導(dǎo)體？顧名思義，其導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間。顧名思義，其導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間。 自然界中很容易導(dǎo)電的物質(zhì)稱為自然界中很容易導(dǎo)電的物質(zhì)稱為導(dǎo)體導(dǎo)體，金屬一般，金屬一般都是導(dǎo)體。都是導(dǎo)體。 有的物質(zhì)幾乎不導(dǎo)電，稱為有的物質(zhì)幾乎不導(dǎo)電，稱為絕緣體絕緣體，如橡皮、陶，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。瓷、塑料和石英。 另有一類物質(zhì)的導(dǎo)電特性處于

2、導(dǎo)體和絕緣體之間，另有一類物質(zhì)的導(dǎo)電特性處于導(dǎo)體和絕緣體之間，稱為稱為半導(dǎo)體半導(dǎo)體，如鍺，如鍺Ge、硅、硅Si、砷化鎵和一些硫化物、砷化鎵和一些硫化物、氧化物等。氧化物等。3 2.半導(dǎo)體的三個導(dǎo)電特性半導(dǎo)體的三個導(dǎo)電特性 半導(dǎo)體的導(dǎo)電機理不同于其它物質(zhì)，所以它具有不半導(dǎo)體的導(dǎo)電機理不同于其它物質(zhì)，所以它具有不同于其它物質(zhì)的特點。比如：同于其它物質(zhì)的特點。比如：對溫度的反映靈敏。對溫度的反映靈敏。 當(dāng)環(huán)境溫度升高時，金屬的電阻率略有增加。而當(dāng)環(huán)境溫度升高時，金屬的電阻率略有增加。而半導(dǎo)體對溫半導(dǎo)體對溫度反映靈敏，且隨溫度增加，電阻率是減小的度反映靈敏，且隨溫度增加，電阻率是減小的，例如純鍺，溫，

3、例如純鍺，溫度從度從200C升高到升高到300C，電阻率就要降低一半，也就是導(dǎo)電能力，電阻率就要降低一半，也就是導(dǎo)電能力增強了很多。利用這種特性制成了各種增強了很多。利用這種特性制成了各種熱敏電阻熱敏電阻。光照影響導(dǎo)電能力光照影響導(dǎo)電能力 金屬導(dǎo)體放在陽光下或者放在暗處，它的導(dǎo)電能力是看不出金屬導(dǎo)體放在陽光下或者放在暗處，它的導(dǎo)電能力是看不出什么變化的。半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能和光照有很大關(guān)系。例如硫化什么變化的。半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能和光照有很大關(guān)系。例如硫化鎘（鎘（CdS）半導(dǎo)體，在一般燈光照射下，它的導(dǎo)電能力比移去）半導(dǎo)體，在一般燈光照射下，它的導(dǎo)電能力比移去燈光后要大幾十到幾百倍。利用這種特性制成了

4、各種光敏器件燈光后要大幾十到幾百倍。利用這種特性制成了各種光敏器件。4雜質(zhì)對半導(dǎo)體導(dǎo)電能力的影響顯著雜質(zhì)對半導(dǎo)體導(dǎo)電能力的影響顯著 金屬中含有少量雜質(zhì)時，看不出導(dǎo)電性能有什么顯著的變金屬中含有少量雜質(zhì)時，看不出導(dǎo)電性能有什么顯著的變化。在純凈的半導(dǎo)體中摻入微量的有用雜質(zhì)后，它的導(dǎo)電能化。在純凈的半導(dǎo)體中摻入微量的有用雜質(zhì)后，它的導(dǎo)電能力會大大增強。例在純凈的硅中摻入百萬分之一的硼后，硅力會大大增強。例在純凈的硅中摻入百萬分之一的硼后，硅的電阻率就從的電阻率就從 減小到減小到 ，導(dǎo)電能力，導(dǎo)電能力增加了幾十萬倍。這也是半導(dǎo)體最顯著最突出的性質(zhì)。增加了幾十萬倍。這也是半導(dǎo)體最顯著最突出的性質(zhì)。m1

5、023m1043利用這種特性就做成了各種不同用途的半導(dǎo)利用這種特性就做成了各種不同用途的半導(dǎo)體器件，如二極管三極管體器件，如二極管三極管 、場效應(yīng)管及晶閘、場效應(yīng)管及晶閘管。管。 5 二、半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)二、半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu) 完全純凈的、具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體，稱為本征半導(dǎo)體。完全純凈的、具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體，稱為本征半導(dǎo)體。 現(xiàn)代電子學(xué)中用的最多的本征半導(dǎo)體是硅（現(xiàn)代電子學(xué)中用的最多的本征半導(dǎo)體是硅（si）和鍺）和鍺（Ge），它們在結(jié)構(gòu)上有一個共同點，它們都有四個），它們在結(jié)構(gòu)上有一個共同點，它們都有四個價電子，都是四價元素。價電子，都是四價元素。 SiGe6自然界里的硅和鍺都含有許多的雜質(zhì)，

6、首先必須自然界里的硅和鍺都含有許多的雜質(zhì)，首先必須去掉這些無用的雜質(zhì)，即把硅和鍺提純，然后設(shè)去掉這些無用的雜質(zhì)，即把硅和鍺提純，然后設(shè)法使它們的原子整齊的排列起來，形成單晶體。法使它們的原子整齊的排列起來，形成單晶體。在硅和鍺晶體中，原子按四角形系統(tǒng)組成晶體在硅和鍺晶體中，原子按四角形系統(tǒng)組成晶體點陣，每個原子都處在正四面體的中心，而四個點陣，每個原子都處在正四面體的中心，而四個其它原子位于四面體的頂點，每個原子與其相臨其它原子位于四面體的頂點，每個原子與其相臨的原子之間形成的原子之間形成共價鍵共價鍵，共用一對價電子。，共用一對價電子。7硅和鍺的晶體結(jié)構(gòu)硅和鍺的晶體結(jié)構(gòu)絕大多數(shù)半導(dǎo)體都具有這種

7、晶體結(jié)構(gòu)，所以絕大多數(shù)半導(dǎo)體都具有這種晶體結(jié)構(gòu)，所以半導(dǎo)體也稱為晶體，這就是晶體管名稱的由半導(dǎo)體也稱為晶體，這就是晶體管名稱的由來。來。8硅和鍺的共價鍵結(jié)構(gòu)硅和鍺的共價鍵結(jié)構(gòu)共價鍵共共價鍵共用電子對用電子對+4+4+4+4+4+4表示除表示除去價電子去價電子后的原子后的原子9共價鍵中的兩個電子被緊緊束縛在共價共價鍵中的兩個電子被緊緊束縛在共價鍵中，稱為鍵中，稱為束縛電子束縛電子，常溫下束縛電子很難，常溫下束縛電子很難脫離共價鍵成為脫離共價鍵成為自由電子自由電子，因此本征半導(dǎo)體，因此本征半導(dǎo)體中的自由電子很少，所以本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電中的自由電子很少，所以本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很弱。能力很弱。形成共價

8、鍵后，每個原子的最外層電子是八形成共價鍵后，每個原子的最外層電子是八個，構(gòu)成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。個，構(gòu)成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。共價鍵有很強的結(jié)合力，共價鍵有很強的結(jié)合力，使原子規(guī)則排列，形成晶體。使原子規(guī)則排列，形成晶體。+4+4+4+4（二）導(dǎo)電方式的特點（二）導(dǎo)電方式的特點10當(dāng)溫度升高或受到光的照射時，價電子能量增當(dāng)溫度升高或受到光的照射時，價電子能量增高，有的價電子可以掙脫原子核的束縛，而參高，有的價電子可以掙脫原子核的束縛，而參與導(dǎo)電，成為與導(dǎo)電，成為自由電子自由電子。 自由電子產(chǎn)生的同時，在其原來的共價自由電子產(chǎn)生的同時，在其原來的共價鍵中就出現(xiàn)了一個空位，原子的電中性被破鍵中就出現(xiàn)了一個空位，原子的電

9、中性被破壞，呈現(xiàn)出正電性，其正電量與電子的負(fù)電壞，呈現(xiàn)出正電性，其正電量與電子的負(fù)電量相等，人們常稱呈現(xiàn)正電性的這個空位為量相等，人們常稱呈現(xiàn)正電性的這個空位為空穴空穴?？昭ㄟ\動相當(dāng)于正電荷的運動?？昭ㄟ\動相當(dāng)于正電荷的運動 這一現(xiàn)象稱為這一現(xiàn)象稱為本征激發(fā)，本征激發(fā)，也稱也稱熱激發(fā)熱激發(fā)。11+4+4+4+4本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機理本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機理自由電子自由電子空穴空穴束縛電子束縛電子 可見因熱激發(fā)而出現(xiàn)的自由電子和空穴是可見因熱激發(fā)而出現(xiàn)的自由電子和空穴是同時成對出現(xiàn)的，稱為同時成對出現(xiàn)的，稱為電子空穴對電子空穴對。游離的部。游離的部分自由電子也可能回到空穴中去，稱為分自由電子也可能回到

10、空穴中去，稱為復(fù)合，復(fù)合，如圖所示。如圖所示。激發(fā)復(fù)合本征激發(fā)和復(fù)合的過程本征激發(fā)和復(fù)合的過程12 當(dāng)半導(dǎo)體兩端加上外電壓時當(dāng)半導(dǎo)體兩端加上外電壓時,半導(dǎo)體中將出半導(dǎo)體中將出現(xiàn)兩部分電流現(xiàn)兩部分電流:一是自由電子作定向運動所形一是自由電子作定向運動所形成的成的電子電流電子電流,一是應(yīng)被原子核束縛的價電子一是應(yīng)被原子核束縛的價電子(注意注意,不是自由電子）遞補空穴所形成的不是自由電子）遞補空穴所形成的空穴空穴電流。電流。 在半導(dǎo)體中，同時存在著電子導(dǎo)電和空穴在半導(dǎo)體中，同時存在著電子導(dǎo)電和空穴導(dǎo)電，這是半導(dǎo)體導(dǎo)電方式的最大特點，也導(dǎo)電，這是半導(dǎo)體導(dǎo)電方式的最大特點，也是半導(dǎo)體和金屬在導(dǎo)電原理上的

11、本質(zhì)差別。是半導(dǎo)體和金屬在導(dǎo)電原理上的本質(zhì)差別。自由電子和空穴都成為載流子。自由電子和空穴都成為載流子。本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機理本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機理13 本征半導(dǎo)體中的自由電子和空穴總是本征半導(dǎo)體中的自由電子和空穴總是成對出現(xiàn)的，同時又不斷地復(fù)合。在一成對出現(xiàn)的，同時又不斷地復(fù)合。在一定溫度下，載流子的產(chǎn)生和復(fù)合達(dá)到動定溫度下，載流子的產(chǎn)生和復(fù)合達(dá)到動態(tài)平衡，于是半導(dǎo)體中的載流子（自由態(tài)平衡，于是半導(dǎo)體中的載流子（自由電子和空穴）便維持一定數(shù)目。溫度越電子和空穴）便維持一定數(shù)目。溫度越高，載流子數(shù)目越多，導(dǎo)電性能也就越高，載流子數(shù)目越多，導(dǎo)電性能也就越好。所以，好。所以，溫度對半導(dǎo)體器件性能的影溫

12、度對半導(dǎo)體器件性能的影響很大。響很大。本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機理本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機理14在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量的雜質(zhì)，在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量的雜質(zhì)，就會使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著變化。就會使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著變化。其原因是摻雜半導(dǎo)體的某種載流子濃度其原因是摻雜半導(dǎo)體的某種載流子濃度大大增加。大大增加。使自由電子濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體使自由電子濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體稱為稱為 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體（電子半導(dǎo)體），使空穴濃（電子半導(dǎo)體），使空穴濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體稱為度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體稱為 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體（空穴半導(dǎo)體）。（空穴半導(dǎo)體）。N(Negative) P(Positive)

13、15在硅或鍺晶體中摻入少量的五價元素磷在硅或鍺晶體中摻入少量的五價元素磷（或銻），晶體點陣中的某些半導(dǎo)體原子被（或銻），晶體點陣中的某些半導(dǎo)體原子被雜質(zhì)取代，磷原子的最外層有五個價電子，雜質(zhì)取代，磷原子的最外層有五個價電子，其中四個與相臨的半導(dǎo)體原子形成共價鍵，其中四個與相臨的半導(dǎo)體原子形成共價鍵，必定多出一個電子，這個電子幾乎不受束縛，必定多出一個電子，這個電子幾乎不受束縛，很容易被激發(fā)而成為自由電子，這樣磷原子很容易被激發(fā)而成為自由電子，這樣磷原子就成了不能移動的帶正電的離子。每個磷原就成了不能移動的帶正電的離子。每個磷原子給出一個電子，稱為子給出一個電子，稱為施主原子施主原子。16+4+

14、4+5+4N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體多余電子多余電子磷原子磷原子17N型半導(dǎo)體中的載流子是什么？型半導(dǎo)體中的載流子是什么？1、由施主原子提供的電子，濃度與施主原子、由施主原子提供的電子，濃度與施主原子相同相同。2、本征半導(dǎo)體中成對產(chǎn)生的電子和空穴。、本征半導(dǎo)體中成對產(chǎn)生的電子和空穴。3、摻雜濃度遠(yuǎn)大于本征半導(dǎo)體中載流子濃度，、摻雜濃度遠(yuǎn)大于本征半導(dǎo)體中載流子濃度，所以，自由電子濃度遠(yuǎn)大于空穴濃度。自由電所以，自由電子濃度遠(yuǎn)大于空穴濃度。自由電子稱為子稱為多數(shù)載流子（多子）多數(shù)載流子（多子），空穴稱為，空穴稱為少數(shù)載少數(shù)載流子（少子）。流子（少子）。18在硅或鍺晶體中摻入少量的三價元素，如在硅或鍺晶體中

15、摻入少量的三價元素，如硼（或銦），晶體點陣中的某些半導(dǎo)體原子被硼（或銦），晶體點陣中的某些半導(dǎo)體原子被雜質(zhì)取代，硼原子的最外層有三個價電子，與雜質(zhì)取代，硼原子的最外層有三個價電子，與相臨的半導(dǎo)體原子形成共價鍵時，產(chǎn)生一個空相臨的半導(dǎo)體原子形成共價鍵時，產(chǎn)生一個空穴。這個空穴可能吸引束縛電子來填補，使得穴。這個空穴可能吸引束縛電子來填補，使得硼原子成為不能移動的帶負(fù)電的離子。由于硼硼原子成為不能移動的帶負(fù)電的離子。由于硼原子接受電子，所以稱為原子接受電子，所以稱為受主原子受主原子。19P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體+4+4+3+4空穴空穴硼原子硼原子20總總 結(jié)結(jié)1、N型半導(dǎo)體中電子是多子，其中大部分是摻雜

16、提型半導(dǎo)體中電子是多子，其中大部分是摻雜提供的電子，本征半導(dǎo)體中受激產(chǎn)生的電子只占少供的電子，本征半導(dǎo)體中受激產(chǎn)生的電子只占少數(shù)。數(shù)。 N型半導(dǎo)體中空穴是少子，少子的遷移也能型半導(dǎo)體中空穴是少子，少子的遷移也能形成電流，由于數(shù)量的關(guān)系，起導(dǎo)電作用的主要形成電流，由于數(shù)量的關(guān)系，起導(dǎo)電作用的主要是多子是多子。近似認(rèn)為多子與雜質(zhì)濃度相等。近似認(rèn)為多子與雜質(zhì)濃度相等。2、P型半導(dǎo)體中空穴是多子，電子是少子型半導(dǎo)體中空穴是多子，電子是少子。21雜質(zhì)半導(dǎo)體的示意表示法雜質(zhì)半導(dǎo)體的示意表示法P P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體+N N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體22（一）（一） PN 結(jié)的形成結(jié)的形成在同一片半導(dǎo)體基片上，分別制造

17、在同一片半導(dǎo)體基片上，分別制造P型型半導(dǎo)體和半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體，經(jīng)過載流子的擴散，型半導(dǎo)體，經(jīng)過載流子的擴散，在它們的在它們的結(jié)合面上形成如下物理過程結(jié)合面上形成如下物理過程: 23P P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體N N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體+擴散運動內(nèi)電場E漂移運動空間電荷區(qū)空間電荷區(qū)PN結(jié)處載流子的運動結(jié)處載流子的運動24擴散的結(jié)果是使空間電擴散的結(jié)果是使空間電荷區(qū)逐漸加寬，空間電荷區(qū)逐漸加寬，空間電荷區(qū)越寬。荷區(qū)越寬。漂移運動P P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體N N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體+擴散運動內(nèi)電場EPN結(jié)處載流子的運動結(jié)處載流子的運動內(nèi)電場越強，就使漂內(nèi)電場越強，就使漂移運動越強，而漂移移運動越強，而漂移使空間電荷

18、區(qū)變薄。使空間電荷區(qū)變薄。25 最后最后, ,多子的多子的擴散擴散和少子的和少子的漂移漂移達(dá)到達(dá)到動態(tài)平衡動態(tài)平衡。對于。對于P P型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體和N N型半導(dǎo)體結(jié)合面，離子薄層形成的型半導(dǎo)體結(jié)合面，離子薄層形成的空間電空間電荷區(qū)荷區(qū)稱為稱為PNPN結(jié)結(jié)。在空間電荷區(qū)，由于缺少多子，所以也。在空間電荷區(qū)，由于缺少多子，所以也稱稱耗盡層耗盡層。 26 PN結(jié)的形成過程結(jié)的形成過程當(dāng)漂移運動與擴散運動達(dá)到動態(tài)平衡時，當(dāng)漂移運動與擴散運動達(dá)到動態(tài)平衡時，空間電荷區(qū)便穩(wěn)定下來，空間電荷區(qū)便穩(wěn)定下來，PN結(jié)形成結(jié)形成271、空間電荷區(qū)中沒有載流子，、空間電荷區(qū)中沒有載流子， 所以電阻率很高。所以電阻

19、率很高?！啊?、空間電荷區(qū)中內(nèi)電場、空間電荷區(qū)中內(nèi)電場阻礙阻礙P中的空穴、中的空穴、N中的電子（中的電子（都是都是多子多子）向?qū)Ψ竭\動）向?qū)Ψ竭\動（擴散運動擴散運動）。）?！啊?、空間電荷區(qū)中內(nèi)電場、空間電荷區(qū)中內(nèi)電場推動推動P中的電子和中的電子和N中的空穴（中的空穴（都是都是少子少子）向?qū)Ψ竭\動）向?qū)Ψ竭\動（漂移運動）（漂移運動） 。請注意請注意28 如果外加電壓使如果外加電壓使PNPN結(jié)中：結(jié)中： P P區(qū)的電位高于區(qū)的電位高于N N區(qū)的電位，稱為加區(qū)的電位，稱為加正向電壓正向電壓，簡稱簡稱正偏正偏； PNPN結(jié)具有單向?qū)щ娦越Y(jié)具有單向?qū)щ娦裕敉饧与妷菏闺娏鲝?，若外加電壓使電流從P P區(qū)

20、流到區(qū)流到N N區(qū)，區(qū)， PNPN結(jié)呈低阻性，所以電流大；反之是結(jié)呈低阻性，所以電流大；反之是高阻性，電流小。高阻性，電流小。 P P區(qū)的電位低于區(qū)的電位低于N N區(qū)的電位，稱為加區(qū)的電位，稱為加反向電壓反向電壓，簡稱簡稱反偏反偏。 29+RE1.1.PN 結(jié)正向偏置結(jié)正向偏置內(nèi)電場內(nèi)電場外電場外電場變薄變薄PN+_內(nèi)電場被削弱，多子內(nèi)電場被削弱，多子的擴散加強能夠形成的擴散加強能夠形成較大的擴散電流。較大的擴散電流。IF302.2.PN 結(jié)反向偏置結(jié)反向偏置+內(nèi)電場內(nèi)電場外電場外電場變厚變厚NP+_內(nèi)電場被被加強，多子內(nèi)電場被被加強，多子的擴散受抑制。少子漂的擴散受抑制。少子漂移加強，但少子

21、數(shù)量有移加強，但少子數(shù)量有限，只能形成較小的反限，只能形成較小的反向電流。向電流。REIR31結(jié)論結(jié)論PN結(jié)具有單向?qū)щ娦越Y(jié)具有單向?qū)щ娦?. 在在PN結(jié)外加正向電壓時，結(jié)外加正向電壓時，PN結(jié)電阻低，結(jié)電阻低，正向電流正向電流IF大，大，PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)；結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)；2. 在在PN結(jié)外加反向電壓時，結(jié)外加反向電壓時，PN結(jié)電阻大，結(jié)電阻大，反向電流反向電流IR小，小，PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)；結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)；32 在在PNPN結(jié)上加上引線和封裝，就成為一個二極管。結(jié)上加上引線和封裝，就成為一個二極管。其符號如圖其符號如圖 1 1 所示。二極管按結(jié)構(gòu)分所示。二極管按結(jié)構(gòu)分有點接觸型、有點接觸型

22、、面接觸型和平面型面接觸型和平面型三大類。三大類。(1) 1) 點接觸型二極管點接觸型二極管PNPN結(jié)面積小，結(jié)電容小，結(jié)面積小，結(jié)電容小，用于小電流整流等高頻電路用于小電流整流等高頻電路。(a)(a)點接觸型點接觸型 圖圖 2 2 二極管的結(jié)構(gòu)示意圖二極管的結(jié)構(gòu)示意圖（一）結(jié)構(gòu)與參數(shù)（一）結(jié)構(gòu)與參數(shù)圖圖 1 133 圖圖 01.11 01.11 二極管的結(jié)構(gòu)示意圖二極管的結(jié)構(gòu)示意圖(c)(c)平面型平面型(3) (3) 平面型二極管平面型二極管 往往用于集成電路制造工往往用于集成電路制造工藝中。藝中。PN PN 結(jié)面積可大可小，用結(jié)面積可大可小，用于高頻整流和開關(guān)電路中。于高頻整流和開關(guān)電路

23、中。(2) (2) 面接觸型二極管面接觸型二極管 PNPN結(jié)面積大，用結(jié)面積大，用于工頻大電流整流電路于工頻大電流整流電路。(b)面接觸型34(二二) 伏安特性伏安特性 UI死區(qū)電壓死區(qū)電壓 硅硅管管0.5V,鍺管鍺管0.1V。導(dǎo)通壓降導(dǎo)通壓降: : 硅管硅管0.60.7V,鍺管鍺管0.20.3V。反向擊穿電反向擊穿電壓壓U(BR) 死區(qū)死區(qū)電壓電壓外電場不足以克服外電場不足以克服內(nèi)電場內(nèi)電場,電流很小電流很小外電場不足以克服外電場不足以克服內(nèi)電場內(nèi)電場,電流很小電流很小35(二二) 伏安特性伏安特性UI死區(qū)電壓死區(qū)電壓 硅管硅管0.5V,鍺管鍺管0.1V。導(dǎo)通壓降導(dǎo)通壓降: : 硅硅管管0.

24、60.7V,鍺鍺管管0.20.3V。反向擊穿電反向擊穿電壓壓U(BR) 死區(qū)死區(qū)電壓電壓正向正向反向反向當(dāng)外加電壓大于當(dāng)外加電壓大于死區(qū)電壓內(nèi)電場死區(qū)電壓內(nèi)電場被大大減削弱被大大減削弱,電電流增加很快流增加很快。36(二二) 伏安特性伏安特性UI死區(qū)電壓死區(qū)電壓 硅管硅管0.5V,鍺管鍺管0.1V。導(dǎo)通壓降導(dǎo)通壓降: : 硅硅管管0.60.7V,鍺鍺管管0.20.3V。反向擊穿電反向擊穿電壓壓U(BR) 死區(qū)死區(qū)電壓電壓反向反向 由于少子的漂移運動形成很由于少子的漂移運動形成很小的反向流小的反向流,且且U U(BR)時時,其反向電其反向電流突然增大流突然增大,反向擊穿。反向擊穿。38(三三)

25、主要參數(shù)主要參數(shù)1）最大整流電流）最大整流電流 IOM二極管長期使用時，允許流過二極管的最大正二極管長期使用時，允許流過二極管的最大正向平均電流。向平均電流。2）最高反向工作電壓）最高反向工作電壓URMURM是指是指二極管在使用時允許加的最高反向二極管在使用時允許加的最高反向電壓，一般是反向擊穿電壓電壓，一般是反向擊穿電壓UBR的一半或三分之二。的一半或三分之二。393）反向電流）反向電流 IR指二極管加反向峰值工作電壓指二極管加反向峰值工作電壓URM時的反向時的反向電流。反向電流大，說明管子的單向?qū)щ娦圆?，電流。反向電流大，說明管子的單向?qū)щ娦圆?，因此反向電流越小越好。反向電流受溫度的影響?/p>

26、因此反向電流越小越好。反向電流受溫度的影響，溫度越高反向電流越大。硅管的反向電流較小溫度越高反向電流越大。硅管的反向電流較?。ㄒ话銥閹讉€微安以下），鍺管的反向電流要大（一般為幾個微安以下），鍺管的反向電流要大幾十到幾百倍。幾十到幾百倍。以上均是二極管的直流參數(shù)，二極管的應(yīng)用主以上均是二極管的直流參數(shù)，二極管的應(yīng)用主要利用它的單向?qū)щ娦?，包括整流、限幅、保護等。要利用它的單向?qū)щ娦?，包括整流、限幅、保護等。40【例【例11-1】 分析圖分析圖11-9(a)電路電路的輸出電壓波形。設(shè)為理想的輸出電壓波形。設(shè)為理想二極管，電源變壓器副邊電二極管，電源變壓器副邊電壓壓 。tUusin222【解】【解】

27、 在在 的正半周（上正下的正半周（上正下負(fù)），二極管正偏導(dǎo)通，此時二負(fù)），二極管正偏導(dǎo)通，此時二極管相當(dāng)于一個閉合的開關(guān)極管相當(dāng)于一個閉合的開關(guān)u uu在在 的負(fù)半周（下正上負(fù)），的負(fù)半周（下正上負(fù)），二極管反偏截止，此時二極管相二極管反偏截止，此時二極管相當(dāng)于一個斷開的開關(guān)當(dāng)于一個斷開的開關(guān)uVu圖圖119二極管反偏時承受的最高反向工二極管反偏時承受的最高反向工作電壓為作電壓為 。22U為半波整流電路為半波整流電路 41Vsintuiou【例【例11-2】 在圖在圖11-10(a)中，中，設(shè)為理想二極設(shè)為理想二極管，管， ，畫出輸，畫出輸出電壓出電壓 的波形。的波形。Du【解】首先斷開二極管

28、，如圖【解】首先斷開二極管，如圖11-10(b)所示，然后求出二極管的開路所示，然后求出二極管的開路電壓，由開路電壓判斷二極管在何電壓，由開路電壓判斷二極管在何時正偏導(dǎo)通，何時反偏截止，即可時正偏導(dǎo)通，何時反偏截止，即可畫出輸出波形。根據(jù)圖中的參考方畫出輸出波形。根據(jù)圖中的參考方向二極管的開路電壓向二極管的開路電壓 。顯然當(dāng)顯然當(dāng) 時，時， ，二極管正，二極管正向?qū)?，向?qū)ǎ?；當(dāng)；當(dāng) 時，時， ，二極管截止，二極管截止， 。由上面的分。由上面的分析畫出輸出波形如圖析畫出輸出波形如圖11-10(c)所示。所示。由于該電路的輸出電壓幅值不超過由于該電路的輸出電壓幅值不超過，所以該電路是限幅器，

29、所以該電路是限幅器。iDuu 5Viu0Duiuu ViuVu圖圖111042 穩(wěn)壓管是特殊的面接觸型半導(dǎo)體硅二極管穩(wěn)壓管是特殊的面接觸型半導(dǎo)體硅二極管,其反向擊穿是可逆的其反向擊穿是可逆的,且反向電壓較穩(wěn)定且反向電壓較穩(wěn)定.1. 伏安特性曲線伏安特性曲線UIUZIZIZmax UZ IZ穩(wěn)壓誤差穩(wěn)壓誤差曲線越曲線越陡，電陡，電壓越穩(wěn)壓越穩(wěn)定。定。-+432. 穩(wěn)壓過程：穩(wěn)壓過程：RLIZ+uCCUOuRRLUOIZURUO443. 穩(wěn)壓二極管的參數(shù)穩(wěn)壓二極管的參數(shù)（1）穩(wěn)定電壓）穩(wěn)定電壓 UZ 是指在正常工作電流下是指在正常工作電流下管子兩端的電壓。管子兩端的電壓。（2）電壓溫度系數(shù)）電壓溫

30、度系數(shù) U（%/）穩(wěn)壓值受溫度變化影響的系數(shù)。穩(wěn)壓值受溫度變化影響的系數(shù)。（3）動態(tài)電阻）動態(tài)電阻ZZIUZr （4）穩(wěn)定電流）穩(wěn)定電流IZ （工作在穩(wěn)壓狀態(tài)時的電流）（工作在穩(wěn)壓狀態(tài)時的電流）（5）最大允許功耗）最大允許功耗maxZZZMIUP 45一、一、 結(jié)構(gòu)和特點結(jié)構(gòu)和特點(Semiconductor triode )三區(qū)、兩結(jié)、三電極三區(qū)、兩結(jié)、三電極BECNNP基極基極發(fā)射極發(fā)射極集電極集電極NPN型型PNP集電極集電極基極基極發(fā)射極發(fā)射極BCEPNP型型46BECNNP基極基極發(fā)射極發(fā)射極集電極集電極基區(qū)：較薄，基區(qū)：較薄，摻雜濃度低摻雜濃度低集電區(qū)：集電區(qū)：面積較大面積較大發(fā)射

31、區(qū)：摻發(fā)射區(qū)：摻雜濃度較高雜濃度較高47BECNNP基極基極發(fā)射極發(fā)射極集電極集電極發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)集電結(jié)集電結(jié)48ICmA AVVUCEUBERBIBECEB 1. 實驗線路實驗線路IEmA為了了解晶體管的放大原理和其中的電流分配規(guī)為了了解晶體管的放大原理和其中的電流分配規(guī)律，先做一個實驗。律，先做一個實驗。49ICIBIE2.實驗數(shù)據(jù)實驗數(shù)據(jù)50(1) IE = IB+IC(2) IC (或或IE )IB 3 .3806. 03 . 2BCII4004. 006. 05 . 13 . 2BCII5 .3704. 05 . 1BCII這就是晶體管的這就是晶體管的電流放大作用電流放大作用3。四個結(jié)

32、論。四個結(jié)論：(3)當(dāng)當(dāng)IB=0時時, IC =ICEOIC，UCE 0.3V稱為飽和區(qū)。稱為飽和區(qū)。60IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A此區(qū)域中此區(qū)域中 : IB=0,IC=ICEO,UBE 死區(qū)電死區(qū)電壓，稱為截壓，稱為截止區(qū)。止區(qū)。6162前面的電路中，三極管的發(fā)射極是輸前面的電路中，三極管的發(fā)射極是輸入輸出的公共點，稱為共射接法，相應(yīng)地入輸出的公共點，稱為共射接法，相應(yīng)地還有共基、共集接法。還有共基、共集接法。共射共射直流電流放大倍數(shù)直流電流放大倍數(shù)：_BCII_1.電流放大倍數(shù)電流放大倍數(shù) 和和 63工作于動態(tài)的三極管，真

33、正的信號工作于動態(tài)的三極管，真正的信號是疊加在直流上的交流信號?；鶚O電流是疊加在直流上的交流信號。基極電流的變化量為的變化量為 IB，相應(yīng)的集電極電流變，相應(yīng)的集電極電流變化為化為 IC，則，則交流電流放大倍數(shù)交流電流放大倍數(shù)為：為：BIIC 64例：例：UCE=6V時時：IB=40 A, IC=1.5mA； IB=60 A, IC=2.3mA。5 .3704. 05 . 1IIBC_ 4004. 006. 05 . 13 . 2IIBC 值與溫度有關(guān)，溫度每升高值與溫度有關(guān)，溫度每升高10C， 約增大約增大0.5%1%。在以后的計算中，一般作近似處理：在以后的計算中，一般作近似處理：652.

34、集集-基極反向截止電流基極反向截止電流ICBO AICBO表示發(fā)射極開路時，集電極與基極間的反向電流。室溫下，表示發(fā)射極開路時，集電極與基極間的反向電流。室溫下，小功率小功率鍺管是微安數(shù)量級鍺管是微安數(shù)量級，硅管是鈉安數(shù)量級硅管是鈉安數(shù)量級。由于反向。由于反向漏電流是少子形成的，所以受溫度的影響大，造成管子的漏電流是少子形成的，所以受溫度的影響大，造成管子的穩(wěn)定性差。實驗表明，溫度每升高穩(wěn)定性差。實驗表明，溫度每升高10， 約增加一倍，約增加一倍，故使用中最好選用硅管。故使用中最好選用硅管。CBOICBOI663.集集-射極反向截止電流射極反向截止電流ICEO AICEO 表示基極開路時，表示

35、基極開路時，流過集電極與發(fā)射極間流過集電極與發(fā)射極間的電流。因為它是從集的電流。因為它是從集電極直接穿過三極管到電極直接穿過三極管到達(dá)發(fā)射極的，所以又稱達(dá)發(fā)射極的，所以又稱為穿透電流。令式為穿透電流。令式11114 4中中IB=0可得可得 CEOICBOCEOCIII)1 ( 隨溫度的變化規(guī)律和隨溫度的變化規(guī)律和 類似。類似。 CEOICBOI674.集電極最大電流集電極最大電流ICM所以集電極電流應(yīng)為：所以集電極電流應(yīng)為：IC= IB+ICEO而而ICEO受溫度影響很大，當(dāng)溫度上升受溫度影響很大，當(dāng)溫度上升時，時，ICEO增加很快，所以增加很快，所以IC也相應(yīng)增加。也相應(yīng)增加。三極管的溫度特

36、性較差三極管的溫度特性較差。集電極電流集電極電流 超過一定值時，超過一定值時， 會會隨隨 的增大而下降。的增大而下降。當(dāng)當(dāng) 值下降到正常值下降到正常值的三分之二時的集電極電流即為值的三分之二時的集電極電流即為ICM。CICI當(dāng)當(dāng) 時，三極管的參數(shù)變壞，甚至可能燒毀。時，三極管的參數(shù)變壞，甚至可能燒毀。 CMCII685.集集-射極反向擊穿電壓射極反向擊穿電壓當(dāng)集當(dāng)集-射極之間的電壓射極之間的電壓UCE超過一超過一定的數(shù)值時，三極管就會被擊穿。手定的數(shù)值時，三極管就會被擊穿。手冊上給出的數(shù)值是冊上給出的數(shù)值是25 C C、基極開路時基極開路時的擊穿電壓的擊穿電壓U(BR)CEO。696.集電極最

37、大允許功耗集電極最大允許功耗PCM集電極電流集電極電流IC流過集電結(jié)將產(chǎn)生熱量，流過集電結(jié)將產(chǎn)生熱量，使結(jié)溫升高，結(jié)溫過高將導(dǎo)致管子性能使結(jié)溫升高，結(jié)溫過高將導(dǎo)致管子性能變壞，甚至燒毀。因此必須限制集電結(jié)變壞，甚至燒毀。因此必須限制集電結(jié)耗散功率，該限定值就稱為集電極最大耗散功率，該限定值就稱為集電極最大耗散功率耗散功率PCM所以對所以對PC有限制。有限制。PC PCM70ICUCEICUCE IB ，則基極電壓則基極電壓近似為常數(shù)。發(fā)射極電流近似為常數(shù)。發(fā)射極電流2121BBCCRRUII若設(shè)計電路參數(shù)，使若設(shè)計電路參數(shù)，使（2） UB UBE , 則則EBECRUII此式說明，此式說明，I

38、C與三極管與三極管的參數(shù)無關(guān)，也就說基的參數(shù)無關(guān)，也就說基本不受溫度影響。本不受溫度影響。似乎似乎I2越大越好，越大越好，但是但是RB1、RB2太小，太小，將增加損耗，降低輸將增加損耗，降低輸入電阻。因此一般取入電阻。因此一般取幾十幾十k 。116TUBEIBICUEIC本電路穩(wěn)定工本電路穩(wěn)定工作點的過程實作點的過程實際是由于加了際是由于加了RE形成了形成了負(fù)反負(fù)反饋饋過程過程分壓式偏置電路分壓式偏置電路uiI1I2IBRB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuo117問題：問題：如果去掉如果去掉CE，放大倍數(shù)怎樣？放大倍數(shù)怎樣？I1I2IBRB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiu

39、oCE的作用：交流通路中，的作用：交流通路中， CE將將RE短路，短路，RE對交流不起作用，放大倍數(shù)不受影響。對交流不起作用，放大倍數(shù)不受影響。118去掉去掉 CE 后的微變等效電路后的微變等效電路)1 (/EbeBiRrRrCoRr rbeRCRLoUREiUiIbIcIbIRB將將RE折算到基極折算到基極EbbebiRIrIU)1 (LboRIUEbeLuRrRA)1 (119kRB151 kRB52 kRE1kRRCL2【例【例11-5】 在圖在圖11-25中，已知中，已知： 60，VUCC12，電容對交流可視為短路。電容對交流可視為短路。 ，（1 1）估算放大電路的靜態(tài)工作點。）估算放

40、大電路的靜態(tài)工作點。 （2 2）求電壓放大倍數(shù)和輸入輸出電阻。）求電壓放大倍數(shù)和輸入輸出電阻。 （3 3） 開路時對放大電路會產(chǎn)生什么影響？開路時對放大電路會產(chǎn)生什么影響？ EC【解】【解】 （1）估算靜態(tài)值）估算靜態(tài)值 V32060515125212CCBBBBVRRRUmA3 . 217 . 03EBEBERUUImA.ECIIV1 . 533 . 212)(ECCCCEECCCCCERRIVRIRIVUA.CBII120（2 2）畫出微變等效電路如圖）畫出微變等效電路如圖11-27(a)所示，先求所示，先求 ber9903 . 2266130026)1 (300EQbeIrk12222L

41、CLCLRRRRR6 .609901600beLiurRUUA有有 時時 的表達(dá)式與固定式偏置電路相同。的表達(dá)式與固定式偏置電路相同。 ECuA78399. 0/5/15/21beBBirRRRk20CRR121（3 3） 開路對放大電路的靜態(tài)沒有影響，其微變等效電路如圖開路對放大電路的靜態(tài)沒有影響，其微變等效電路如圖11-27(b)所示。由圖可知所示。由圖可知EC.)()(.EbeLEbbebLbiuRrRRIrIRIUUAk.)./(/)(/EbeBBiBBiRrRRRRRRkCORR可見接了可見接了 后，如果后，如果 開路，將使電壓放大倍數(shù)開路，將使電壓放大倍數(shù) 減小，輸入電阻減小，輸入

42、電阻 增大。因此增大。因此 的作用是旁路的作用是旁路 上的信號壓降，消除上的信號壓降，消除 對對 的影響，的影響， 稱為旁路電容。稱為旁路電容。ERECuAERERuAEC122RB+UCCRE圖圖(b)RB+UCCC1C2RERLuiuo圖圖(a)圖（圖（a a）為共集電極單管放大電路。圖（）為共集電極單管放大電路。圖（b b）為其直流通路。為其直流通路。 123 其交流通路如下圖所示。其交流通路如下圖所示。RBRERLoUiUT由交流通路可知：集電極是輸入信號和輸出信號由交流通路可知：集電極是輸入信號和輸出信號的公共端，所以稱為的公共端，所以稱為共集電極電路。共集電極電路。又由于輸出又由于

43、輸出信號從發(fā)射極引出，所以又稱為信號從發(fā)射極引出，所以又稱為射極輸出器射極輸出器。1241、靜態(tài)工作點的計算、靜態(tài)工作點的計算IBICEBBECCBRRUUI)1 (RB+UCCRE直流通道直流通道BCIIECCCCERIUUBEBBCCURIUEBRI )1 (IE125RBUSRERLRSUiUOrbeiUbIRERLRBoUcIbIiIRSUSIERB+UCCC1C2RERLuiuo圖圖(a)126LELRRR/LeoRIULbRI）（1LebebiRIrIULbbebRIrI)1 (2. 電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)rbeiUbIRERLRBoUcIbIiI由交流通路畫出微變等效電路，如下

44、圖所示。由交流通路畫出微變等效電路，如下圖所示。.0.)1 ()1 (LbbebLbiuRIrIRIUUA)1 ()1 (LbeLRrR1271.,)1 (LbeRr所以所以，1uA但是，輸出電流但是，輸出電流Ie增加了。增加了。2. 輸入輸出同相，輸出電壓跟隨輸入電壓，輸入輸出同相，輸出電壓跟隨輸入電壓，故稱故稱電壓跟隨器電壓跟隨器。結(jié)論：結(jié)論：LbeLuRrRA)1 (1）（1283. 輸入電阻輸入電阻)1 (/LbeBiRrRR輸入電阻較大，作為前一級的負(fù)載，對前輸入電阻較大，作為前一級的負(fù)載，對前一級的放大倍數(shù)影響較小。一級的放大倍數(shù)影響較小。rbeiUbIRERLRBoUcIbIiI

45、微變等效電路微變等效電路由由微變等效電路微變等效電路可知，射極輸出器的輸入電阻為可知，射極輸出器的輸入電阻為 iBiRRR/bLbebbiIRrIIUR)1 (iLbeRr)1 (1294. 輸出電阻輸出電阻用加壓求流法求輸出電阻。用加壓求流法求輸出電阻。robIiIrbeRERBcIbISURSrbeRERBRSbIcIbIiIeIoUoIBssRRR/:設(shè)電源置電源置0EoSbeoRURrU)1 (ebebbIIIIII.0.)1 (130ESbeRRrIUR/1000一般：1sbeERrR所以：1sbeoRrr射極輸出器的輸出電阻很小，射極輸出器的輸出電阻很小，一般為幾十歐一般為幾十歐幾

46、百歐幾百歐, ,比共射放大電路的輸出電阻小得多比共射放大電路的輸出電阻小得多, ,帶帶負(fù)載能力強。負(fù)載能力強。131共集電極電路的特點是：共集電極電路的特點是：射極輸出器的使用射極輸出器的使用1. 將射極輸出器放在電路的首級，可以提高將射極輸出器放在電路的首級，可以提高輸入電阻輸入電阻2. 將射極輸出器放在電路的末級，可以降將射極輸出器放在電路的末級，可以降 低低輸出電阻，提高帶負(fù)載能力。輸出電阻，提高帶負(fù)載能力。3. 將射極輸出器放在電路的兩級之間，可以將射極輸出器放在電路的兩級之間，可以起到電路的匹配作用。起到電路的匹配作用。 3. 3.輸出電壓與輸入電壓近似相等，相位相同輸出電壓與輸入電

47、壓近似相等，相位相同 1.輸入電阻大2.輸出電阻小132幾乎在所有情況下，放大電路的輸入信號都幾乎在所有情況下，放大電路的輸入信號都很微弱，一般為毫伏級或微伏級，輸入功率很微弱，一般為毫伏級或微伏級，輸入功率在在1mW以下，為推動負(fù)載工作，必須由多級以下，為推動負(fù)載工作，必須由多級放大電路對微弱信號進(jìn)行連續(xù)放大，方可在放大電路對微弱信號進(jìn)行連續(xù)放大，方可在輸出端獲得必要的電壓幅值或足夠的功率。輸出端獲得必要的電壓幅值或足夠的功率。133五、多級放大電路及耦合方式多級放大電路及耦合方式 耦合方式：耦合方式：直接耦合；阻容耦合；變壓器耦合。直接耦合；阻容耦合；變壓器耦合。第一級第一級放大電路放大電

48、路輸輸 入入 輸輸 出出第二級第二級放大電路放大電路第第 n 級級放大電路放大電路 第第 n-1 級級放大電路放大電路耦合：耦合：多級放大電路級與級之間的連接方式多級放大電路級與級之間的連接方式 功放級功放級134（一）阻容耦合（一）阻容耦合在多級放大電路中，級與級之間通過電容和電阻在多級放大電路中，級與級之間通過電容和電阻相連接的方式，稱為相連接的方式，稱為阻容耦合阻容耦合。 右圖由兩個共右圖由兩個共射基本放大電射基本放大電路組成，第一路組成，第一級與第二級通級與第二級通過電容和電阻過電容和電阻相連接，所以相連接，所以稱為阻容耦合稱為阻容耦合放大電路放大電路。 1132 兩級阻容耦合放大電路

49、兩級阻容耦合放大電路 1351.1.靜態(tài)分析靜態(tài)分析 由于電容器的隔直作用，各級的靜態(tài)工作點互由于電容器的隔直作用，各級的靜態(tài)工作點互不影響，所以可以由各級的直流通路分別計算不影響，所以可以由各級的直流通路分別計算靜態(tài)工作點。靜態(tài)工作點。 2.2.動態(tài)分析動態(tài)分析 以前面的圖為例，討論多級放大電路的動態(tài)以前面的圖為例，討論多級放大電路的動態(tài)指標(biāo)。該電路的微變等效電路如下圖所示。指標(biāo)。該電路的微變等效電路如下圖所示。 136關(guān)鍵關(guān)鍵: :考慮級間影響?？紤]級間影響。方法方法:Ri2 = RL121ioUU（1 1）電壓放大倍數(shù)）電壓放大倍數(shù) .2.1.01.0.01.0.uuiiuAAUUUUU

50、UA圖中第一級的電壓放大倍數(shù)為圖中第一級的電壓放大倍數(shù)為 Ri2 是第二級的輸是第二級的輸入電阻入電阻222212/beBBirRRR第二級的電壓放大倍第二級的電壓放大倍數(shù)為數(shù)為 beLCurRRA)/(.1211.1)/(beiCurRRA137（2 2）輸入電阻和輸出電阻）輸入電阻和輸出電阻 多級放大電路的輸入電阻多級放大電路的輸入電阻Ri就是第一級的輸入電阻。就是第一級的輸入電阻。輸出電阻輸出電阻RO就是最后一級的輸出電阻。就是最后一級的輸出電阻。 Ro = RC2 說明：計算多級放大電路的說明：計算多級放大電路的 、Ri、 Ro可以畫出可以畫出整個電路的微變等效電路計算；也可以將多級放

51、整個電路的微變等效電路計算；也可以將多級放大電路分解為單級放大電路，將后級的輸入電阻大電路分解為單級放大電路，將后級的輸入電阻作為前級的負(fù)載電阻，分別畫出每一級的微變等作為前級的負(fù)載電阻，分別畫出每一級的微變等效電路計算。效電路計算。 uA11211/beBBirRRR 輸出電阻為輸出電阻為138將前級的輸出端直接通過電阻或?qū)Ь€連將前級的輸出端直接通過電阻或?qū)Ь€連接到下一級的輸入端的連接方式。接到下一級的輸入端的連接方式。 直接耦合：直接耦合：左圖是兩級左圖是兩級直接耦合放直接耦合放大電路。圖大電路。圖中采用正負(fù)中采用正負(fù)電源，可以電源，可以實現(xiàn)零輸入實現(xiàn)零輸入時輸出為零。時輸出為零。 139

52、由于沒有隔直電容，所以直接耦合放大電路能由于沒有隔直電容，所以直接耦合放大電路能放大緩慢變化的信號，也適于集成化。放大緩慢變化的信號，也適于集成化。 直接耦合放大電路的優(yōu)點：直接耦合放大電路的優(yōu)點：直接耦合放大電路的兩個特殊問題：直接耦合放大電路的兩個特殊問題：問題問題 1 :各級的靜態(tài)工作點互相影響各級的靜態(tài)工作點互相影響 。 問題問題 2 :零點漂移零點漂移。是指輸入信號為零時，輸出電壓偏離靜態(tài)值隨時間和溫度出現(xiàn)忽大忽小的不規(guī)則變化。 140產(chǎn)生零漂的原因產(chǎn)生零漂的原因 : 元件參數(shù)的老化元件參數(shù)的老化 電源電壓的波動電源電壓的波動 三極管的參數(shù)隨溫度的變化三極管的參數(shù)隨溫度的變化減小零漂

53、的減小零漂的措施措施 : 對元器件進(jìn)行老化處理和篩選對元器件進(jìn)行老化處理和篩選 高穩(wěn)定度的穩(wěn)壓電源高穩(wěn)定度的穩(wěn)壓電源 采用差動式放大電路采用差動式放大電路 141uo+UCCRCT1RB2RCT2RB2ui1ui2RB1RB1下圖所示為下圖所示為基本差動放大電路原理圖?；静顒臃糯箅娐吩韴D。 它是由兩個左右它是由兩個左右完全對稱完全對稱的單管共射放大電路組成的單管共射放大電路組成。 三極管三極管T1，T2的特性相同的特性相同 集電極和基極對應(yīng)的電阻也相等集電極和基極對應(yīng)的電阻也相等 142（1）靜態(tài)時，靜態(tài)時，ui1=ui2=0, 即輸入端接地。即輸入端接地。 uo= uC1 - uC2 =

54、 0iC1=iC2 uC1=uC2uo= uC1-uC2 =0（2）加加共模輸入信號共模輸入信號，即，即iciiuuu21共模電壓共模電壓放大倍數(shù)放大倍數(shù): icucuuA0結(jié)論：結(jié)論：在完全對稱的理在完全對稱的理想情況下，電路對共模想情況下，電路對共模信號沒有放大能力。信號沒有放大能力。icucuAu 00ucA143（3）加加差模輸入信號差模輸入信號，即，即ui1 = - ui2 ，如下圖所示。如下圖所示。 +UCCuoRCT1RB2RCT2RB2ui1RB1RB1ui2uiRRiiuu211iiuu212Au1=Au2=Au iiuu211iiuu212Au1=Au2=Au iiuAuA

55、Uu1u1c121iiuAuAUu2u2c221iuCCouAUUu21結(jié)論：結(jié)論：差動放大電路對差差動放大電路對差模信號具有放大作用，其差模信號具有放大作用，其差模放大倍數(shù)等于單管共射放模放大倍數(shù)等于單管共射放大電路的電壓放大倍數(shù)。大電路的電壓放大倍數(shù)。 uiudAuuA0（3）共模抑制比共模抑制比 顯然顯然, , CMRR越大，放大電路受共模信號越大，放大電路受共模信號的影響就越小，電路的性能越好的影響就越小，電路的性能越好， 定義定義ucudAACMRR 輸入端輸入端 接法接法雙端雙端單端單端輸出端輸出端 接法接法雙端雙端單端單端雙入雙出雙入雙出雙入單出雙入單出單入雙出單入雙出單入單出單

56、入單出147 圖示為圖示為單端輸入單端輸出的差放電路單端輸入單端輸出的差放電路 148雙端輸出雙端輸出靠電路的左右靠電路的左右對稱性對稱性來抑制零漂移。來抑制零漂移。 單端輸出單端輸出時零漂未被抑制時零漂未被抑制 。主要是集電極電流主要是集電極電流I IC C是溫度的函數(shù)，是溫度的函數(shù)，導(dǎo)致導(dǎo)致Q Q點變化點變化 原因：原因：1.1.電路接入了恒流源來穩(wěn)定工作點電路接入了恒流源來穩(wěn)定工作點 措施：措施：2.2.負(fù)電源負(fù)電源UEE來抵消恒流源上的直來抵消恒流源上的直流電壓，使得三極管發(fā)射極電位流電壓，使得三極管發(fā)射極電位近似為地電位。近似為地電位。問題：問題： 在前圖所示的單端輸入單端輸出的在前

57、圖所示的單端輸入單端輸出的差放電路信號從差放電路信號從T1管單端輸入，管單端輸入，T2管還能否得到信號管還能否得到信號 149把前面圖中的把前面圖中的ui分解成一對共模信號和一對差分解成一對共模信號和一對差模信號，其等效電路如下圖所示模信號，其等效電路如下圖所示 150T T1 1管得到的輸入信號仍為：管得到的輸入信號仍為：iiiuuu2121T T2 2的輸入仍如同接地的輸入仍如同接地 ： 02121iiuu當(dāng)當(dāng)共模信號共模信號單獨作用時，單獨作用時，uo=0=0； 當(dāng)差模信號當(dāng)差模信號單獨作用時，此時的單端輸入和雙單獨作用時，此時的單端輸入和雙端輸入時的情況完全相同。端輸入時的情況完全相同

58、。 經(jīng)過這樣變換后，可由疊加原理分析經(jīng)過這樣變換后，可由疊加原理分析: : 單端輸出的電壓放大倍數(shù)只有雙端輸出時電單端輸出的電壓放大倍數(shù)只有雙端輸出時電壓放大倍數(shù)的一半，即壓放大倍數(shù)的一半，即 udAA21151小結(jié)小結(jié)1.1.差動放大電路能放大差模信號，抑制共模信差動放大電路能放大差模信號，抑制共模信號和零點漂移。號和零點漂移。 2.2.差模放大倍數(shù)只與輸出方式有關(guān)，而與輸入差模放大倍數(shù)只與輸出方式有關(guān)，而與輸入方式無關(guān)。方式無關(guān)。 雙端輸出雙端輸出時，電壓放大倍數(shù)就和單管電時，電壓放大倍數(shù)就和單管電壓放大倍數(shù)壓放大倍數(shù)相同相同 。 單端輸出單端輸出時，電壓放大倍數(shù)就是單管電時，電壓放大倍數(shù)

59、就是單管電壓放大倍數(shù)的壓放大倍數(shù)的一半一半 。 3.3.選擇不同的輸入端輸入信號，可實現(xiàn)反相放選擇不同的輸入端輸入信號，可實現(xiàn)反相放大或同相放大大或同相放大 15211.4集成運算放大器及其應(yīng)用集成運算放大器及其應(yīng)用(integrated operational amplifier and Application )153集成電路集成電路: 將整個電路的各個元件做在同一個半導(dǎo)將整個電路的各個元件做在同一個半導(dǎo)體基片上。體基片上。集成電路的優(yōu)點：集成電路的優(yōu)點：體積小、重量輕、功耗小、體積小、重量輕、功耗小、可靠性高、價格低可靠性高、價格低 。集成電路的分類：集成電路的分類：模擬集成電路、數(shù)字集

60、成電路；模擬集成電路、數(shù)字集成電路；小、中、大、超大規(guī)模集成電路；小、中、大、超大規(guī)模集成電路； 常用集成功能塊：常用集成功能塊：運算放大器、電壓比較器、功率放大器、運算放大器、電壓比較器、功率放大器、模擬乘法器、穩(wěn)壓器、數(shù)模、模數(shù)轉(zhuǎn)器等模擬乘法器、穩(wěn)壓器、數(shù)模、模數(shù)轉(zhuǎn)器等 154（一）什么是集成運算放大器？（一）什么是集成運算放大器？是一種具有高開環(huán)放大倍數(shù)，高輸入電是一種具有高開環(huán)放大倍數(shù)，高輸入電阻，低輸出電阻并帶有深度負(fù)反饋的多阻，低輸出電阻并帶有深度負(fù)反饋的多級直接耦合放大電路，最早應(yīng)用在模擬級直接耦合放大電路，最早應(yīng)用在模擬電子計算機上，完成對模擬信號的比例、電子計算機上，完成對模