單元4晶體管放大電路

1、單元四 晶體管放大電路（一）半導(dǎo)體簡(jiǎn)介 1、半導(dǎo)體的特性（1）熱敏性（2）光敏性（3）摻雜性2、半導(dǎo)體的原子結(jié)構(gòu)（以硅晶體為例） 在硅的晶體中，原子在空間排列成規(guī)則的晶格，且它們?cè)雍说淖钔鈱榆壍郎隙贾挥?個(gè)價(jià)電子，每個(gè)價(jià)電子都與其相鄰原子核的一個(gè)價(jià)電子組成一對(duì)共價(jià)鍵。 硅晶體中的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)3、半導(dǎo)體類型及簡(jiǎn)介(1) 半導(dǎo)體類型半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體P型半導(dǎo)體(2) 半導(dǎo)體類型簡(jiǎn)介本征半導(dǎo)體 純凈的、不含其它雜質(zhì)的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。本征半導(dǎo)體在熱力學(xué)溫度零度時(shí)（即T=0K，相當(dāng)于-273），晶體中沒(méi)有自由電子，它沒(méi)有導(dǎo)電能力。 本征半導(dǎo)體在獲得一定的能量（如光照、溫升等）之后

2、，部分電子受到激發(fā)成為自由電子，此時(shí)半導(dǎo)體具有一定的導(dǎo)電能力，但導(dǎo)電能力較弱。 在本征半導(dǎo)體中存在兩種粒子：帶負(fù)電的自由電子和帶正電的空穴。雜質(zhì)半導(dǎo)體 a、N型半導(dǎo)體 在本征半導(dǎo)體中摻入少量的5價(jià)元素（如磷、銻、砷等）所形成的雜質(zhì)半導(dǎo)體稱為N型半導(dǎo)體。 N型半導(dǎo)體中存在大量自由電子，使其導(dǎo)電能力大大增強(qiáng)。 N型半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)b、P型半導(dǎo)體 在本征半導(dǎo)體中摻入少量的3價(jià)元素（如硼、鎵、銦等）所形成的雜質(zhì)半導(dǎo)體稱為P型半導(dǎo)體。 P型半導(dǎo)體中因存在大量帶正電的空穴，使其導(dǎo)電能力大大增強(qiáng)。 P型半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)（二）PN結(jié)的單向?qū)щ娦?、PN結(jié)的形成 在同一片半導(dǎo)體材料的一側(cè)摻入5價(jià)元素，使之形成N

3、型半導(dǎo)體，在另一側(cè)摻入3價(jià)元素，使之形成P型半導(dǎo)體，此時(shí)，在交界面兩側(cè)形成一個(gè)由不能移動(dòng)的正、負(fù)離子組成的空間電荷區(qū)，即PN結(jié)。 PN結(jié)2、PN結(jié)的單向?qū)щ姡?） 正向偏置：PN結(jié)的P區(qū)接電源的正極，N區(qū)接電源的 負(fù)極。（2）反向偏置：PN結(jié)的P區(qū)接電源的負(fù)極，N區(qū)接電源的正 極。（3）單向?qū)щ娦?PN結(jié)正向偏置時(shí)，其正向電阻值較小，導(dǎo)通；反向偏置時(shí)，其反向電阻值較大，截止。即PN結(jié)具有單向?qū)щ娦浴?第二節(jié)第二節(jié) 晶體二極管及應(yīng)用晶體二極管及應(yīng)用（一）晶體二極管的結(jié)構(gòu)和分類1、晶體二極管的結(jié)構(gòu) 晶體二極管是在 PN 結(jié)兩端加上相應(yīng)的電極引線和管殼做成的一種半導(dǎo)體器件。從P區(qū)引出的電極引線稱正極

4、或陽(yáng)極；從N區(qū)引出的電極引線稱負(fù)極或陰極。 二極管的外形和電路符號(hào)2、晶體二極管的分類 按所用材料分按管子的結(jié)構(gòu)分按管子的用途分二極管硅二極管鍺二極管點(diǎn)接觸型面接觸型發(fā)光二極管穩(wěn)壓二極管光電二極管整流二極管等(二) 晶體二極管的伏安特性 二極管兩端所加電壓與流過(guò)二極管電流二者之間的關(guān)系稱二極管的伏安特性。 正向特性正向特性死區(qū)電壓死區(qū)電壓反向特性反向特性 二極管的伏安特性曲線1、正向特性 正向電壓較小，二極管不導(dǎo)通超過(guò)死區(qū)電壓，二極管導(dǎo)通繼續(xù)增大正向電壓，電流隨電壓急劇增大。2、反向特性 反向電壓較小，二極管內(nèi)部產(chǎn)生較小反向電流反向電壓超過(guò)零點(diǎn)幾伏，反向電流飽和反向電壓增大到反向擊穿電壓，反向

5、電流突然增大，二極管擊穿。（三）晶體二極管的主要參數(shù)1、最大整流電流IFM 二極管長(zhǎng)期工作時(shí)，允許通過(guò)的最大正向平均電流。2、反向電流IR 在室溫條件下，二極管兩端加規(guī)定的反向電壓時(shí)，流過(guò)二極管的電流。3、最高反向工作電壓URM 二極管正常工作時(shí)，允許加在二極管兩端反向電壓的最大值.（四） 晶體二極管的應(yīng)用 1、穩(wěn)壓二極管 穩(wěn)壓二極管具有穩(wěn)定電壓的作用。它工作于反向工作區(qū)，所以，當(dāng)把它接到電路中時(shí)，應(yīng)反接，即穩(wěn)壓管的正極接電源的負(fù)極，穩(wěn)壓管的負(fù)極接電源的正極。+- 穩(wěn)壓二極管的外形和電路符號(hào)2、發(fā)光二極管 發(fā)光二極管可將電能轉(zhuǎn)化為光能。它工作于正向狀態(tài)，只要在發(fā)光二極管兩端加一合適的正向電壓，

6、其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生一 正向電流使二極管發(fā)光。 發(fā)光二極管3、光電二極管 光電二極管可以將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。當(dāng)光電二極管的玻璃窗口受光照時(shí)，期內(nèi)部產(chǎn)生一反向電流，且光照越強(qiáng)反向電流越大。 光電二極管4、整流二極管 整流二極管作用是將方向不斷變化的交流電轉(zhuǎn)變成單一方向脈動(dòng)直流電。 整流二極管（五）晶體二極管的識(shí)別和檢測(cè)1、二極管極性的識(shí)別和檢測(cè)（1）通過(guò)外形特征和引腳極性標(biāo)記識(shí)別極性 色帶標(biāo)志識(shí)別(如圖a所示) 。色點(diǎn)標(biāo)志識(shí)別(如圖b所示) 。電路符號(hào)識(shí)別(如圖c所示) 。二極管引腳示意圖第三節(jié)第三節(jié) 晶體三極管及應(yīng)用晶體三極管及應(yīng)用三、講授新課三、講授新課（一）晶體三極管的結(jié)構(gòu)和類型1、晶體三極管的

7、類型三極管按材料分硅管（按PN結(jié)的組合方式分）鍺管（按PN結(jié)的組合方式分）NPN型PNP型NPN型PNP型2、晶體三極管的結(jié)構(gòu) 三極管是由三個(gè)區(qū)、兩個(gè)結(jié)和三個(gè)電極構(gòu)成的。（1）三個(gè)區(qū)分別為：發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)。（2） 三個(gè)電極分別為：發(fā)射極e、基極b和集電極c。（3）兩個(gè)結(jié)為：發(fā)射結(jié)和集電結(jié)。 三極管的結(jié)構(gòu)及電路符號(hào)（二）晶體三極管的主要參數(shù)1、共發(fā)射極電流放大系數(shù)(1)直流電流放大系 當(dāng)三極管的c、e兩端加規(guī)定的直流電壓時(shí)，集電極電流與基極電流的比值(2)交流電流放大系數(shù) 當(dāng)三極管的c、e兩端加規(guī)定的交流電壓時(shí)，集電極電流的變化量與基極電流的變化量之比。2.集電極和基極間反向飽和電流ICB

8、O 當(dāng)發(fā)射極e開(kāi)路時(shí)，集電極c和基極b之間的反向電流。3.集電極和發(fā)射極之間的穿透電流ICEO 當(dāng)基極開(kāi)路時(shí)，集電極與發(fā)射極之間的反向漏電流。（三）晶體三極管的電流放大作用1、三極管具有電流分配的作用 發(fā)射極電流等于基極電流和集電極電流之和，即 Ie=Ic+Ib2、三極管具有電流放大作用 三極管基極電流的微小變化，會(huì)引起集電極電流的較大變化，且二者之間存在以下關(guān)系： Ic=Ib 三極管電流放大的實(shí)質(zhì)：用小電流的變化去控制大電流的變化。（四）晶體三極管的特性曲線1、輸入特性曲線 當(dāng)集電極和發(fā)射極之間所加電壓Uce為常數(shù)時(shí)，輸入回路中的電流Ib和電壓Ube之間的關(guān)系曲線。I Ib b/ /AAU

9、Ubebe/V/V0 三極管輸入特性曲線U Ucece=1V U=1V Ucece=2V=2V輸入特性曲線特點(diǎn)：（1）三極管的輸入特性也有一死區(qū)，只有當(dāng)Ube超過(guò)死區(qū)電 壓后基極才有電流。（2）Uce增大時(shí)，特性曲線右移。（3）常用Uce=2V時(shí)的特性曲線來(lái)代表Uce1V后的一簇曲 線。2、輸出特性曲線 輸出特性曲線是指當(dāng)基極電流不變時(shí)，輸出回路中的電流Ic 與電壓Uce之間的關(guān)系曲線。 三極管輸出特性曲線（1）截止區(qū) 各電極都無(wú)電流，三極管無(wú)電流放大作用。 兩PN結(jié)工作狀態(tài)：發(fā)射結(jié)反偏；集電結(jié)反偏。（2）放大區(qū) Ic的值與Uce無(wú)關(guān)，只隨Ib的增加而增大。三極管 導(dǎo)通，具有電流放大作用。 兩

10、PN結(jié)工作狀態(tài)：發(fā)射結(jié)正偏；集電結(jié)反偏。（3）飽和區(qū) Ic不隨Ib的變化而變化，即Ic達(dá)到飽和。三極管失去 放大作用。 兩PN結(jié)工作狀態(tài)：發(fā)射結(jié)正偏；集電結(jié)正偏。（五）三極管的應(yīng)用三極管開(kāi)關(guān)電路 三極管開(kāi)關(guān)電路的基本原理就是控制三極管工作在不 同的工作區(qū)域,通過(guò)三極管的飽和或截止，來(lái)實(shí)現(xiàn)三極管開(kāi) 關(guān)電路的開(kāi)啟或關(guān)閉。 三極管開(kāi)關(guān)電路+ V VCCCCU Ui i1、三極管開(kāi)關(guān)電路的開(kāi)啟狀態(tài) 當(dāng)輸入電壓Ui為高電平時(shí)，三極管工作于飽和狀態(tài)，此時(shí)c、e間的電壓很小，可認(rèn)為c、e間接通，即相當(dāng)于開(kāi)關(guān)閉合。2、三極管開(kāi)關(guān)電路的關(guān)閉狀態(tài) 當(dāng)輸入電壓Ui為低電平時(shí)，晶體三極管截止，各電極無(wú)電流，此時(shí)可認(rèn)為

11、c、e間斷路，即相當(dāng)于開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。 （六）晶體三極管的識(shí)別和檢測(cè)1、三極管引腳的識(shí)別和檢測(cè)（1）晶體三極管的引腳分布和識(shí)別方法 塑料封裝形式三極管引腳識(shí)別金屬封裝形式三極管引腳識(shí)別（2）使用萬(wàn)用表判別引腳基極的判別集電極和發(fā)射極的判別2、三極管類型的判別 用萬(wàn)用表的黑表棒接三極管的基極，紅表棒分別接其它兩電極，測(cè)兩電阻值。若測(cè)得兩電阻值都較小，則為NPN型；若測(cè)得兩電阻值都很大，則為PNP型。3、三極管質(zhì)量的判別（1）PN結(jié)單向?qū)щ娦詸z測(cè)。（2）漏電檢測(cè)。第四節(jié)第四節(jié) 三極管放大電路及三極管放大電路及集成集成運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器三、講授新課三、講授新課（一）單管共發(fā)射極放大電路1.單管共發(fā)射極放

12、大電路的組成 單管共發(fā)射極放大電路主要由三極管、電容、電阻和交直流電源組成。E Ec c 單管共發(fā)射極放大電路2、單管共發(fā)射極放大電路的工作原理 ui變化ube變化iB變化ic變化(ic=iB)uc變化uo變化。3.放大電路的分析（1）靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置 靜態(tài)時(shí)基極電流、集電極電流和集-射極電壓的值稱為靜態(tài)值，這些靜態(tài)值在輸入、輸出特性曲線上對(duì)應(yīng)的點(diǎn)稱為靜態(tài)工作點(diǎn)，用符號(hào)Q表示。Q點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的三個(gè)量分別用IBQ、ICQ和UCEQ來(lái)表示（2）靜態(tài)工作點(diǎn)的估算 R Rc cE Ec c共射放大電路直流通路RbCBEQBQbEUIRICQ=IBQUCEQ= Ec- ICQRc（二）多級(jí)放大電路 多級(jí)放大

13、電路中常用的耦合方式主要有阻容耦合、直接耦合和變壓器耦合。1、阻容耦合 阻容耦合是指將放大電路的前一級(jí)輸出端通過(guò)電阻和電容接到后一級(jí)的輸入端。2.直接耦合 直接耦合方式是指將前級(jí)放大電路的輸出端直接接在后級(jí)放大電路的輸入端。3.變壓器耦合 變壓器耦合是指將放大器前級(jí)的輸出端通過(guò)變壓器接到后級(jí)的輸入端。（三） 集成運(yùn)算放大器1、集成運(yùn)算放大器的組成 集成運(yùn)算放大器主要由輸入級(jí)、中間級(jí)、輸出級(jí)和偏置電路四 部分組成。集成運(yùn)算放大器組成原理框圖（1）輸入級(jí) 一般采用差分式放大電路組成，該放大電路可以提高整個(gè)電路的輸入阻抗。（2）中間級(jí) 主要由一級(jí)或多級(jí)共發(fā)射極放大電路組成，它的主要作用是用來(lái)提高電壓

14、的放大倍數(shù)。（3）輸出級(jí) 一般由電壓跟隨器組成，它主要是用來(lái)減小輸出電阻，以增大集成運(yùn)放帶負(fù)載的能力。（4）偏置電路 主要是為上述各電路提供穩(wěn)定合適的偏置電流，設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。 2、理想集成運(yùn)算放大器 uou-u+ 集成運(yùn)放的電路符號(hào)(1)理想運(yùn)放工作于線性區(qū) 理想運(yùn)放的差模輸入電壓等于零（“虛短”）即 u+ = u- 理想運(yùn)放的輸入電流等于零（“虛斷”）即 i+ = i-=0 (2)理想運(yùn)放工作于非線性區(qū) 理想運(yùn)放工作于非線性區(qū)時(shí)，其”虛短”現(xiàn)象不再存在即 u+ u- 理想運(yùn)放工作于非線性區(qū)時(shí)，其”虛斷”現(xiàn)象仍存在即仍有 i+ = i-=0 第五節(jié)第五節(jié) 晶閘管晶閘管一、學(xué)習(xí)目標(biāo)一、學(xué)

15、習(xí)目標(biāo)1、了解晶閘管的結(jié)構(gòu)及工作原理。2、掌握晶閘管的伏安特性。3、了解晶閘管管腳的識(shí)別及性能測(cè)試方法。二、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)1、重點(diǎn) 晶閘管的伏安特性。2、難點(diǎn) 晶閘管的工作原理。三、講授新課三、講授新課（一）晶閘管的結(jié)構(gòu)和符號(hào)1、晶閘管的外形晶閘管的外形有塑封式、螺旋式和平板式。 a)塑封式 b）螺旋式 c）平板式 晶閘管的外形2、晶閘管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和電路符號(hào) 晶閘管是由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體交替構(gòu)成的一個(gè)四層三端的元件。（1）四層半導(dǎo)體材料為：P1、N1、P2和N2。（2）三端為三個(gè)電極：陽(yáng)極A、陰極K和門(mén)極G，分別從P1、 P2和N2引出。（3）接觸面形成三個(gè)PN結(jié)分別為：P1N1、N1P2

16、和P2N2。 a)內(nèi)部結(jié)構(gòu) b）圖形符號(hào) 晶閘管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和圖形符號(hào)（二）晶閘管的工作原理1、晶閘管的關(guān)斷（1）晶閘管具有正向阻斷能力。（2）晶閘管具有反向阻斷能力。2、晶閘管的導(dǎo)通 晶閘管導(dǎo)通的條件為：在陽(yáng)極和陰極間加正向電壓，同時(shí)在門(mén)極和陰極間加正向觸發(fā)電壓。3、晶閘管導(dǎo)通后的關(guān)斷 晶閘管導(dǎo)通后門(mén)極就失去了控制作用，此時(shí)要關(guān)斷晶閘管，必須減小陽(yáng)極電流。 （三）晶閘管的伏安特性 晶閘管的陽(yáng)極、陰極間的電壓u和陽(yáng)極電流i以及門(mén)極電流IG之間的關(guān)系稱為晶閘管的伏安特性。 晶閘管的伏安特性1、正向特性（1）晶閘管的“硬導(dǎo)通” 當(dāng)陽(yáng)、陰極間加正向電壓，門(mén)極不加電壓時(shí)，晶閘管處于關(guān)斷狀態(tài)，此時(shí)只有很小的正向漏電流，增大正向電壓到正轉(zhuǎn)折電壓UBO時(shí)，晶閘管突然導(dǎo)通，晶閘管通過(guò)較大電流，此時(shí)晶閘管為“硬導(dǎo)通”。（2）晶閘管的正常導(dǎo)通 若在門(mén)