二極管和三極管的入門基礎知識 圖解

二極管和三極管的入門基礎知識圖解5.1二極管5.2三極管5.3共射極放大電路5.4分壓式偏置電路5.5多級放大電路5.6放大電路中的負反響5.7差分放大電路5.8功率放大電路5.9絕緣柵型場效應晶體管及其放大電路背景知識第二頁，共72頁。二極管知識分布網(wǎng)絡二極管本征半導體與雜質半導體PN結及其導電特性二極管的結構和符號二極管的主要參數(shù)PN結二極管二極管的伏安特性第三頁，共72頁。結半導體是導電能力介于導體和絕緣體之間的物質。常用的半導體材料有硅和鍺。純潔的具有完整單晶體構造的半導體材料稱為本征半導體。本征半導體的導電能力很弱，其原子之間的共價鍵構造非常穩(wěn)定，如圖5-1，價電子不易脫離束縛而成為自由電子。但是當獲得足夠的能量后，一些價電子可能掙脫共價鍵的束縛游離出來，成為自由電子，當有外電場作用時這些自由電子就可以參與導電。另外，當價電子游離出來以后，會在原來位置上留下一個“空位〞，使得這個共價鍵不穩(wěn)定，能吸引其他電子來填充，這局部電子移動相當于“空位〞向相反方向移動，這些空位我們稱為空穴，空穴帶正電。1本征半導體和摻雜半導體第四頁，共72頁。圖5-1本征半導體的共價鍵構造和空穴電流的產(chǎn)生第五頁，共72頁。圖5-2N型半導體假設摻入五價元素，如磷(P),就形成了N型半導體。由于磷原子有5個價電子，其最外層的四個電子與相鄰的4個硅〔或鍺〕原子組成共價鍵構造，有1個價電子游離于共價鍵之外，成為自由電子，如圖5-2所示。每摻入一個磷原子就會產(chǎn)生一個自由電子，因此N型半導體中自由電子的濃度大大增加。與此同時，還存在因熱激發(fā)產(chǎn)生的少量自由電子和空穴。由于自由電子的數(shù)目遠大于空穴的數(shù)目，所以自由電子是多數(shù)載流子，空穴是少數(shù)載流子。第六頁，共72頁。圖5-3P型半導體同理，假設在硅〔或鍺〕晶體中摻入微量的三價元素，如硼〔B〕,就形成了P型半導體，如圖5-3。不難看出P型半導體多數(shù)載流子是空穴，少數(shù)載流子是自由電子。第七頁，共72頁。〔1〕PN結的形成：把P型半導體和N型半導體用特殊的工藝結合在一起時，N區(qū)中濃度較高的自由電子會擴散到P區(qū)，并與P型半導體中空穴復合，在N區(qū)一側留下帶正電的凈電荷區(qū)。同時，P區(qū)濃度較高的空穴會擴散到N區(qū)中并與自由電子復合，在P區(qū)形成帶負電的凈電荷區(qū)。從而在交界面處形成一個由N區(qū)指向P區(qū)的內電場。該內電場對多數(shù)載流子繼續(xù)擴散起阻礙作用，對雙方少數(shù)載流子的漂移運動起推動作用。當多數(shù)載流子擴散數(shù)量與少數(shù)載流子漂移數(shù)量一樣時，內電場寬度和強度保持穩(wěn)定。這種在P型半導體和N型半導體交界面處形成的穩(wěn)定的內電場稱為PN結。如圖5-4所示。2.PN結：結圖5-4PN結的形成第八頁，共72頁。〔二〕PN結的特性：PN結有一個非常重要的導電特性：單向導電性。1)PN結加正向電壓——正向導通如圖5-5a所示，電源正極接P區(qū)，負極接N區(qū)，稱為正向電壓，指示燈亮，說明PN結導通。2)PN結加反向電壓——反向截止如圖5-5b所示，電源負極接P區(qū)，正極接N區(qū)，稱為反向電壓，指示燈不亮，說明PN結截止。圖5-5aPN結外加正向電壓圖5-5bPN結外加反向電壓結第九頁，共72頁。5.1.2二極管1構造在一個PN結的P區(qū)和N區(qū)各接出一條引線，再封裝在管殼內，就制成一只二極管，如圖5-6a所示，N區(qū)引出端為陰極〔負極〕，P區(qū)引出端為陽極〔正極〕，其文字符號為VD，圖形符號如圖5-6b所示。圖5-7是幾種常見的二極管的外形。圖5-7幾種常見的二極管的外型圖5-6二極管的結構與符號第十頁，共72頁。5.1.2二極管2類型二極管的分類方法很多，根據(jù)不同的制造工藝及構造，二極管可分點接觸型、面接觸型及平面型二極管；根據(jù)材料不同，可分為硅二極管和鍺二極管兩類；根據(jù)用途不同，又可分為普通二極管、整流二極管、穩(wěn)壓二極管等。3型號按國家標準GB294-74規(guī)定，二極管的型號由五局部組成，如表5-1所示。常見的二極管有2AP7、2DZ54C等，根據(jù)表5-1可自行判斷它們的意義。第十一頁，共72頁。5.1.2二極管4伏安特性如圖5-8所示?！?〕正向特性位于圖中第一象限。當二極管承受很小的正向電壓時，二極管并不能導通，這是因為外電場太弱，缺乏以抑制內電場的阻擋作用，這段區(qū)域稱為死區(qū)，與此相對應的電壓叫死區(qū)電壓，一般硅二極管的死區(qū)電壓約伏，鍺二極管約伏。當正向電壓上升到大于死區(qū)電壓時，二極管開場導通，正向電流隨正向電壓上升很快。二極管導通后的正向電阻很小，其正向壓降很小，一般硅管約，鍺管約為伏。(2)反向特性位于圖中第三象限。當二極管承受反向電壓時，二極管中只有很小的反向電流，是由少數(shù)載流子漂移形成。受溫度影響敏感，反向電流越小，二極管溫度穩(wěn)定性越好。硅管反向電流比鍺管小。所以硅管溫度穩(wěn)定性好。當反向電壓增大到超過某個值時，反向電流急劇加大，二極管被擊穿，可能被損壞。所以一般二極管不允許工作在這個區(qū)域。第十二頁，共72頁。圖5-8二極管的電壓、電流特性曲線5.1.2二極管第十三頁，共72頁。5.1.2二極管5二極管的主要參數(shù)二極管的參數(shù)是選擇和使用二極管的重要依據(jù)?！?〕最大正向電流IFM：指在規(guī)定的散熱條件下,二極管長期平安運行時允許通過的最大正向電流的平均值。如果實際工作時正向電流的平均值超過此值,二極管可能會因過熱而損壞?！?〕最高反向工作電壓URM：指二極管允許承受的最高反向電壓。一般規(guī)定最高反向工作電壓為反向擊穿電壓的二分之一。第十四頁，共72頁。三極管知識分布網(wǎng)絡三極管三極管的電流放大作用三極管的構造、符號和型號三極管的特性曲線三極管的主要參數(shù)三極管的輸入特性三極管的輸出特性第十五頁，共72頁。三極管的構造、符號和型號1三極管的構造圖5-11是幾種常見的國產(chǎn)三極管的封裝和外形。在一塊極薄的硅或鍺基片上通過一定的工藝制做出兩個PN結就構成了三層半導體構造，從三層半導體各引出一根引線就是三極管的三個極，再封裝在管殼里，就構成晶體三極管。三個電極分別叫做發(fā)射極E、基極B、集電極C，與之對應的每層半導體分別稱為發(fā)射區(qū)、基區(qū)、集電區(qū)。發(fā)射區(qū)與基區(qū)之間的PN結為發(fā)射結，集電區(qū)和基區(qū)之間的PN結為集電結?；鶇^(qū)是P型半導體的稱為NPN型三極管，基區(qū)是N型半導體的稱為PNP型三極管。圖5-11幾種三極管的外形和封裝第十六頁，共72頁。三極管的構造、符號和型號三極管的構造和表示符號如圖5-12所示。

晶體三極管的內部構造特點是：①發(fā)射區(qū)的摻雜濃度大于集電區(qū)；②基區(qū)非常薄且摻雜很輕；③集電結面積較發(fā)射結大，它們并不對稱，所以集電極和發(fā)射極不能互換。圖5-12三極管的結構和符號第十七頁，共72頁。三極管的構造、符號和型號2三極管的型號按國家標準GB294-74規(guī)定，三極管的型號同二極管一樣也由五局部組成，如表5-3所示。表5-3三極管的型號組成及其意義第一部分（數(shù)字）第二部分（拼音）第三部分（拼音）第四部分（數(shù)字）第五部分（拼音）電極數(shù)材料和極性類型序號規(guī)格號符號意義符號意義符號意義3三極管APNP型鍺材料X普通管BNPN型鍺材料G整流管CPNP型硅材料D穩(wěn)壓管DNPN型硅材料A光電管K開關管常見的二極管有3DG130C、3AX52B等，根據(jù)表5-2可自行判斷它們的意義。第十八頁，共72頁。三極管的電流放大作用當給三極管的發(fā)射結加正向電壓，集電結加反向電壓時，三極管具有電流放大作用，電路形式如圖5-13所示。1、靜態(tài)電流放大作用集電極電流一般是基極電流30-100倍，稱為靜態(tài)電流放大系數(shù)。2、動態(tài)電流放大作用

β稱為動態(tài)電流放大系數(shù)，與靜態(tài)電流放大系數(shù)近似相等，一般取為一致。圖5-13

三極管電流放大作用電路第十九頁，共72頁。三極管的特性曲線表示三極管各極電流和極間電壓關系的曲線稱為晶體管的特性曲線，它是了解三極管外部性能和分析三極管工作狀態(tài)的重要依據(jù)。１、輸入特性輸入特性是指當三極管集電極－發(fā)射極之間的電壓UCE為定值，基極電流IB和基極-發(fā)射極之間電壓UBE之間的關系。其特性曲線如圖5-15所示。圖5-16三極管的輸出特性曲線圖5-15三極管的輸入特性曲線第二十頁，共72頁。三極管的特性曲線２、輸出特性輸出特性是指當三極管的基極電流IB為定值，集電極電流IC與集電極－發(fā)射極之間的電壓UCE之間的關系，其特性曲線如圖5-16所示。由圖可見，當基極電流不變時集電極電流根本不隨集－射極之間的電壓UCE變化而變化，所以說從三極管的集電極看進去具有恒流源特性。不同的基極電流IB對應不同的輸出特性曲線，從而形成一個曲線簇，可把輸出特性曲線簇分成三個區(qū)域，不同的區(qū)域對應著不同的工作狀態(tài)。第二十一頁，共72頁。三極管的主要參數(shù)晶體管的參數(shù)表示其性能優(yōu)劣和適用范圍，是合理選擇和正確使用的依據(jù)。１、共發(fā)射極電流放大系數(shù)ββ表示三極管的電流放大能力。不同型號的管子其β不同，范圍在20-200之間，可根據(jù)需要選用。２、集電極-發(fā)射極反向飽和電流ICE0：也叫穿透電流。是指基極開路時集電極和發(fā)射極間加規(guī)定反向電壓時的反向電流。該電流越小，三極管溫度穩(wěn)定性越好。３、極限參數(shù)1〕集電極最大允許電流ICＭ：集電極電流過大時三極管的β會下降，一般規(guī)定當β下降到β額定值2/3時的集電極電流稱為集電極最大允許電流ICＭ。2〕集電極－發(fā)射極反向擊穿電壓U〔BR〕CE0：指在基極開路的情況下加在集電極和發(fā)射極之間的最大允許工作電壓。3〕集電極最大允許耗散功率PCM：第二十二頁，共72頁。共射極放大電路知識分布網(wǎng)絡共射極放大電路共射極放大電路的組成電路的靜態(tài)分析電路的動態(tài)分析電阻分類及標識電阻分類及標識電阻分類及標識電阻分類及標識電阻分類及標識第二十三頁，共72頁。5.3.1電路組成共射極單管放大電路如圖5-18所示。為使電路簡化，發(fā)射結和集電結共用一個電源，電阻RB將電源引至發(fā)射結。為發(fā)射結提供正偏電壓。由于三極管的發(fā)射極為輸入和輸出端共用，所以稱為共射極放大電路。電路中各元件的作用見表5-6。圖5-18共射極根本放大電路第二十四頁，共72頁。5.3.1電路組成元件名稱作用V三極管放大電路的核心，具有電流放大作用，其集電極電流隨基極電流按比例變化。UCC直流電源一是為放大器提供能源；二是為三極管提供合適工作電壓。RB基極電阻提供合適的基極偏置電流，使三極管建立合適的靜態(tài)工作點，RB一般取幾十千歐到幾百千歐之間。RC集電極電阻將三極管的電流放大作用轉換為電壓放大作用。RC一般在幾千歐到幾十千歐之間。C1、C2耦合電容隔直流通交流，避免放大電路的直流成分影響到信號源和負載。通常C1和C2選用電解電容，一般為幾微法到幾十微法。表5-6

第二十五頁，共72頁。5.3.2電路分析

1、放大器中電壓、電流符號的規(guī)定由于放大電路既有直流電源作用又有交流信號源作用，所以在放大電路中既有直流分量，又有交流分量。為了清楚地表示不同的物理量，表5-7將電路中出現(xiàn)的有關電量的符號列了出來。表5-7電壓、電流符號的規(guī)定物理量表示符號直流量用大寫字母帶大寫下標，如：IB、IC、IE、UBE、UCE交流量用小寫字母帶小寫下標，如：ib、ic、ie、ube、uce、ui、u0交直流疊加量用小寫字母帶大寫下標，如：iB、iC、iE、uBE、uCE交流分量的有效值用大寫字母帶小寫下標，如：Ib、Ic、Ie、Ube、Uce第二十六頁，共72頁。5.3.2電路分析

2、靜態(tài)工作點的作用與估算1〕靜態(tài)工作點的作用所謂靜態(tài)指的是放大器在沒有交流信號輸入時的工作狀態(tài)。這時三極管的基極電流IB、集電極電流IC、基極與發(fā)射極間的電壓UBE和集電極與發(fā)射極間的電壓UCE的值叫靜態(tài)值。又稱為靜態(tài)工作點。2〕靜態(tài)工作點的估算在放大電路中僅有直流分量作用的等效電路稱為直流通路。如圖5-20。在直流通路中可近似估算靜態(tài)工作點。第二十七頁，共72頁。5.3.2電路分析

3放大電路的電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻放大電路的作用是放大交流小信號。電壓放大倍數(shù)是表示其放大能力的參數(shù)，輸入電阻和輸出電阻是表示放大電路性能的參數(shù)。1〕放大電路的電壓放大倍數(shù)Au的近似估算輸入電阻、輸出電阻和電壓放大倍數(shù)都反映的是交流分量的關系，所以需要通過交流通路來進展分析。所謂交流通路是指在有交流信號輸入〔動態(tài)〕時，放大電路的交流信號流通的路徑。因電容器通交流信號而直流電源的內阻又很小，因此在畫交流通路時，把電容器和直流電源都視為短路，如圖5-21(a)所示。圖5-21放大電路等效電路a)共射極放大電路交流通路b)放大電路微變等效電路（a）（b）第二十八頁，共72頁。

當三極管工作在小信號狀態(tài)時，三極管可用微變等效模型替代，這時的交流通路稱為微變等效電路，如圖5-21〔b〕所示，其輸入端可等效成一個電阻，由輸入特性曲線可看出，在靜態(tài)工作點附近的微小變化范圍內，輸入特性曲線可近似看作直線，其電壓變化量與電流變化量之比近似為常數(shù)，所以可等效為一個電阻rbe。rbe為三極管發(fā)射結動態(tài)等效電阻，其值可用經(jīng)歷公式計算〔5-4〕放大器的電壓放大倍數(shù)等于輸出電壓與輸入電壓的比值。

2〕放大電路輸出電阻的近似估算對負載來說，放大器相當于一個具有內阻的信號源，這個內阻就是放大電路的輸出電阻RO，從圖5-21可看出，R0≈RC〔5-9〕放大器的輸出電阻越小放大器內部消耗越?。划斬撦d變化時負載電壓變化越小，稱為放大器帶負載能力越強，所以輸出電阻越小越好。5.3.2電路分析第二十九頁，共72頁。5.4分壓式偏置放大電路知識分布網(wǎng)絡分壓式偏置放大電路

用近似估算法分析電路

分壓式偏置放大電路的組成穩(wěn)定靜態(tài)工作點的原理第三十頁，共72頁。圖5-22分壓式偏置放大電路（a）電路（b）直流通路（c）交流通路b)c)電路如圖5-22a所示。其特點是：第一、電阻RB1、RB2組成分壓電路，電源電壓UCC經(jīng)分壓后，加至晶體管的基極，所以這種放大電路稱為分壓式偏置放大電路。只要電源電壓UCC和RB1、RB2保持不變，基極電位UBQ就是固定值，不隨溫度變化。第二、晶體管的發(fā)射極經(jīng)過電阻RE接地，且與其并聯(lián)一個旁路電容CE。利用電容“隔直通交〞的特性，RE在靜態(tài)時起作用，而在動態(tài)時被CE短路，對交流信號來說，晶體管發(fā)射極相當于接地。1、分壓式偏置放大電路的組成第三十一頁，共72頁。2、穩(wěn)定靜態(tài)工作點的原理

圖5-22b是分壓式偏置放大電路的直流通路，由于UBQ與溫度參數(shù)無關，不受溫度影響；另有UBEQ=UBQ-UEQ，發(fā)射極電位UEQ=IEQRE。其穩(wěn)定工作點的過程如下：上述過程說明，分壓式偏置放大電路穩(wěn)定靜態(tài)工作點的關鍵是利用IE的微小變化，在電阻RE上產(chǎn)生電壓降，并反送回輸入回路，使UBE下降，使IB、IC向相反方向變化。這個過程實質上是利用了負反響作用，到達穩(wěn)定工作點的目的。有關負反響的概念將在下一節(jié)介紹。這種負反響在直流靜態(tài)條件下，起穩(wěn)定靜態(tài)工作點的作用，但在交流動態(tài)條件下，削弱了電壓放大倍數(shù)。為此，與電阻RE并聯(lián)了一個容量較大的電容器CE，使RE在交流通路中被短路，不起作用，防止了電壓放大倍數(shù)的損失。溫度ICQIEQUEQUBEQIBQICQ第三十二頁，共72頁。多級放大電路知識分布網(wǎng)絡多級放大電路多級放大電路的耦合方式多級放大電路的放大倍數(shù)估算多級放大電路的輸入輸出電阻第三十三頁，共72頁。多級放大電路的耦合方式

多級放大器級與級之間的連接方式稱為耦合方式。常見的耦合方式有：阻容耦合、變壓器耦合、直接耦合和光電耦合四種。1阻容耦合阻容耦合放大電路如圖5-23所示，這種方式的特點是通過電容將前后級的直流隔開，防止靜態(tài)工作點的相互影響；但對于頻率較低的信號電容阻抗較大，所以阻容耦合多級放大器不能用于放大緩慢變化信號，更不能放大直流信號；另外由于在集成電路中無法制作大容量電容器而使得這種電路無法集成化。2變壓器耦合變壓器耦合也有防止靜態(tài)工作點的相互影響的作用，而且利用變壓器的阻抗變換作用可實現(xiàn)阻抗匹配。但變壓器體積大，不方便集成；同樣它也不能放大直流信號。第三十四頁，共72頁。多級放大電路的耦合方式

第三十五頁，共72頁。多級放大電路的耦合方式

3直接耦合直接耦合可放大直流信號，方便集成，目前在集成電路中應用非常廣泛。但直接耦合的各級靜態(tài)工作點相互影響，不便于調試，且存在零點漂移現(xiàn)象，所謂零點漂移是當輸入信號為零時，在輸出端出現(xiàn)的不規(guī)那么信號。這種現(xiàn)象會使輸出信號產(chǎn)生失真。由于零點漂移信號通常是變化緩慢的信號，所以阻容耦合和變壓器耦合電路具有抑制零點漂移的作用。4光電耦合光電耦合以光電耦合器為媒介來實現(xiàn)電信號的耦合和傳輸，光電耦合既可傳輸交流信號又可傳輸直流信號，而且抗干擾能力強，易于集成化，廣泛應用在集成電路中。圖5-25直接耦合放大電路第三十六頁，共72頁。多級放大電路的放大倍數(shù)、輸入、輸出電阻

對于多級放大器，前一級的輸出信號是后一級的輸入信號。多級放大器的放大倍數(shù)應為：

總放大倍數(shù)等于各級放大倍數(shù)的乘積。但在計算各級放大倍數(shù)時要考慮前后級的相互影響。后級放大器的輸入電阻是前一級放大器負載的一局部。多級放大器的輸入電阻Ri等于第一級放大器的輸入電阻。多級放大器的輸出電阻R0等于最后一級放大器的輸出電阻。第三十七頁，共72頁。放大電路中的負反響知識分布網(wǎng)絡放大電路中的負反響反響的根本概念反響的類型和判斷負反響對放大電路的影響射極輸出器射極輸出器的特點射極輸出器的應用第三十八頁，共72頁。反響的類型和判斷1、反響的根本概念所謂反饋，就是將放大器的輸出信號（電壓或電流）的一部分或全部通過一定的電路環(huán)節(jié)，送回到放大器的輸入端，并與輸入信號（電壓或電流）相合成的過程。反饋放大電路由基本放大電路和反饋電路組成。如圖5-26所示為反饋放大電路的方框圖。圖中，表示一般信號量，表示輸出信號，表示輸入信號，表示反饋信號，表示凈輸入信號。

a）b）圖5-26反饋放大電路的一般框圖

a）反饋放大電路的組成b）反饋放大器的框圖第三十九頁，共72頁。2、反響的類型及判斷〔1〕直流反響和交流反響對直流量起反響作用的為直流反響，對交流量起反響作用的為交流反響。直、交流反響的判斷一般看反響環(huán)節(jié)中有、無電容，根據(jù)電容的“隔直通交〞作用來進展判斷?！?〕正反響和負反響如果反響信號與輸入信號極性一樣，反響信號與外加輸入信號疊加求和后，使凈輸入信號增強，叫做正反響。正反響使輸出信號和輸入信號相互促進不斷增強，一般用于振蕩電路中；假設反響信號與輸入信號極性相反，使凈輸入信號減小，叫做負反響。負反響使放大器電壓放大倍數(shù)降低但有改善放大電路性能的作用。正反響和負反響的判別一般采用瞬時極性法，具體步驟如下：①先假設輸入信號在某一瞬間對地為“+〞；②從輸入端到輸出端依次標出放大器各點的瞬時極性；三極管各電極的相位關系是：發(fā)射極信號與基極輸入信號瞬時極性一樣，集電極瞬時極性與基極瞬時極性相反。③將反響信號的極性與輸入信號進展比較，假設反響信號引在輸入端的基極，反響信號的極性與輸入信號極性一樣為正反響，反之，為負反響；假設反響信號引在輸入端的發(fā)射極，反響信號的極性與輸入信號極性一樣為負反響，反之，為正反響。反響的類型和判斷第四十頁，共72頁。2、反響的類型及判斷〔3〕電壓反響和電流反響按照反響電路在輸出端對輸出信號采樣的不同，可確定是電壓反響還是電流反響。反響信號與輸出電壓成正比的稱為電壓反響；反響信號與輸出電流成正比的稱為電流反響。一般反響電路接在電壓輸出端為電壓反響，不接在電壓輸出端為電流反響?！?〕串聯(lián)反響和并聯(lián)反響根據(jù)反響信號在放大器輸入端與輸入信號連接方式的不同，可確定是串聯(lián)反響還是并聯(lián)反響。對常用的共發(fā)射極放大器，通?？梢詮姆错懶盘栐谳斎攵耸欠裰苯咏拥饺龢O管基極來區(qū)分串、并聯(lián)反響。反響信號直接接到三極管基極的是并聯(lián)反響，反響信號直接接到三極管發(fā)射極的是串聯(lián)反響。反響的類型和判斷第四十一頁，共72頁。例圖5-27例5-6圖例5-6如圖5-27所示電路，試判斷電路的反響類型。解：這是一個兩級放大電路，通過RF、RE1把第二級和第一級放大電路聯(lián)系起來，這兩級放大電路之間存在反響。①判斷電壓反響或電流反響——看輸出。反響電路從電壓輸出端引回，所以是電壓反響。②判斷串聯(lián)反響或并聯(lián)反響——看輸入。反響電路接在輸入回路的發(fā)射極，所以是串聯(lián)反響。③判斷交流反響和直流反響——看電容。在反響電路中無電容，所以交、直流均存在反響。④判斷正反響或負反響——看極性。假設假設第一級基極輸入瞬間極性為“+〞，那么經(jīng)過第一級放大，集電極輸出信號為“-〞，再經(jīng)過第二級放大，集電極輸出信號為“+〞，經(jīng)RF、RE1送回第一級放大器發(fā)射極，反響電壓μf為“+〞，使凈輸入信號〔μbe=μi-μf〕減小，說明電路引入了負反響。綜上所述，放大電路通過RF、RE1為電路引入了電壓串聯(lián)交、直流負反響。第四十二頁，共72頁。負反響使電壓放大倍數(shù)降低，但卻可以改善放大器的性能。引入負反響后，它對放大器的工作性能主要產(chǎn)生以下幾個方面的影響。1〕降低放大倍數(shù)由于負反響使凈輸入信號減小，輸出信號減小，相對于原輸入信號的放大倍數(shù)〔又稱閉環(huán)放大倍數(shù)〕降低。2〕提高了放大倍數(shù)的穩(wěn)定性實際電路中由于環(huán)境溫度的變化、電源電壓和負載的波動使電壓放大倍數(shù)不穩(wěn)定，而負反響有穩(wěn)定輸出電壓的作用，可以使放大倍數(shù)的穩(wěn)定性提高。3〕減小非線性失真三極管的非線性特性使輸出信號的波形產(chǎn)生失真，負反響的補償作用可以有效改善波形失真。4〕影響輸入電阻和輸出電阻串聯(lián)負反響在輸入端使凈輸入電壓減小，輸入電流減小，相對于原輸入電壓，輸入電阻增大；并聯(lián)負反響在輸入端起分流作用，在原輸入電壓不變的情況下，由于輸入電流增大，使輸入電阻減小。負反響對放大電路性能的影響第四十三頁，共72頁。射極輸出器射極輸出器是典型的負反響放大器。其電路構造如圖5-28所示。圖5-28射極輸出器a）電路形式b)直流通路c）交流通路可以判斷出該電路是電壓串聯(lián)負反響放大電路。由于輸出信號是從發(fā)射極輸出的，故稱為射極輸出器。從交流通路可以看出，輸入回路和輸出回路的公共端為集電極c，因此，射極輸出器也稱為共集電極放大電路。第四十四頁，共72頁。1〕射極輸出器的特點1)電壓放大倍數(shù)近似等于1如圖5-28c所示，ui=ube+uf=ube+u0，忽略ube時，ui≈u0，故射極輸出器的電壓放大倍數(shù)近似為1〔略小于1〕，ui≈u0說明它沒有電壓放大作用，但是射極電流是基極電流的〔1+β〕倍，故它有電流放大作用。2〕輸出電壓和輸入電壓同相從圖5-28中可以看出，輸出電壓u0的瞬時極性和輸入電壓ui的瞬時極性一樣，為此，射極輸出器也叫射極跟隨器。3〕輸入電阻大、輸出電阻小由前面的討論可知，電壓串聯(lián)負反響使放大器的輸入電阻增大，輸出電阻減小，所以射極輸出器的輸入電阻比共發(fā)射極放大器的輸入電阻高幾十倍到幾百倍，2〕射極輸出器的應用射極輸出器具有輸入電阻很大、輸出電阻很小及電壓跟隨作用，有一定的電流和功率放大作用，因而它的應用十分廣泛。1〕用作多級放大電路的輸入級，因輸入電阻很大對信號源的影響很小。2〕用作多級放大電路的輸出級，因輸出電阻很小，可以提高帶負載能力。3〕用作多級放大電路的中間級，因其具有電壓跟隨作用，且輸入電阻很大，對前級的影響小；輸出電阻小，對后級的影響也小，所以，用作中間級起緩沖、隔離作用。射極輸出器第四十五頁，共72頁。放大電路中的負反響例5-6：在如圖5-28〔a〕所示的電路中，假設RB=120KΩ，RE=2KΩ，負載電阻RL=2KΩ，Ucc=12V，β=60，試用近似估算法求：1〕靜態(tài)工作點；2〕輸入電阻、輸出電阻。解:1〕根據(jù)圖5-28(b〕所示，靜態(tài)時的基極電流為：2〕求輸入電阻和輸出電阻：

例第四十六頁，共72頁。差分放大器知識分布網(wǎng)絡差分放大器典型差分電路抑制零點漂移原理共模抑制比共模信號差模輸入和共模輸入差模信號第四十七頁，共72頁。典型差分放大器電路及其抑制零點漂移原理

圖中左右兩邊電路構造對稱，且兩邊三極管特性、參數(shù)一樣，兩邊電阻阻值相等。該電路采用兩個措施抑制零點漂移。1、依靠電路對稱性零點漂移產(chǎn)生的主要原因是放大器靜態(tài)工作點隨溫度變化，在輸出端輸出不規(guī)那么的動態(tài)信號。差分放大器由于電路構造及元件參數(shù)對稱，兩邊產(chǎn)生零點漂移大小和方向一樣。從兩三極管集電極輸出信號時，兩零點漂移信號相互抵消，沒有零點漂移輸出。2、發(fā)射極公共電阻RE的負反響作用由于兩邊電路不可能完全對稱，兩邊零點漂移輸出不可能完全相等。電阻RE的負反響作用可以減小兩邊的零點漂移。起到抑制零點漂移的作用。第四十八頁，共72頁。差模輸入和共模輸入

1共模輸入信號兩個三級管輸入的動態(tài)信號，大小和極性完全一樣稱為共模輸入信號。兩個三極管集電極對地輸出信號大小、極性也一樣，從兩個三極管集電極向外輸出信號時，即雙端輸出，輸出為0。兩管的零點漂移信號就是共模輸入信號，差分放大器雙端輸出時對共模信號有抑制作用。共模放大倍數(shù)AC為0.2差模輸入信號兩個三級管輸入動態(tài)信號大小一樣、極性相反稱為差模輸入信號。圖5-29電路輸入動態(tài)信號即為差模輸入信號。對于差模輸入信號兩管集電極對地輸出信號大小相等，極性相反，輸出uo=2uo1,輸入ui=2ui1,那么差模電壓放大倍數(shù)Ad=2uo1/2ui1=uo1/ui1=Ad1=Ad2.即差分放大器對差模信號的放大作用與單管放大倍數(shù)一樣。3共模抑制比差模放大倍數(shù)與共模放大倍數(shù)之比稱為共模抑制比KCMR,共模抑制比越大差分放大器抑制零點漂移作用越強。第四十九頁，共72頁。功率放大電路知識分布網(wǎng)絡功率放大電路OTL電路電路工作原理集成功率放大器甲乙類互補對稱OTL電路第五十頁，共72頁。單電源互補對稱功率放大器(OTL)

圖5-30三極管組成的射極輸出器a)NPN型組成的射極輸出器b)PNP型組成的射極輸出器（b)（a)第五十一頁，共72頁。單電源互補對稱功率放大器(OTL)

1、電路工作原理圖5-30〔a〕是一個NPN型三極管組成的射極輸出器，由于三極管發(fā)射結靜態(tài)電壓為0，其靜態(tài)基極電流、集電極靜態(tài)電流均為0。當輸入交流信號處于正半波時，發(fā)射結導通，負載得到與輸入信號近似一樣的正半波信號。而當輸入交流信號處于負半波時，三極管截止，負載電壓為0。對應輸入信號的一個完整波形，負載只得到正半波。圖5-30〔b〕是一個PNP型三極管組成的射極輸出器,對應輸入信號一個完整波形，負載只得到負半波。第五十二頁，共72頁。單電源互補對稱功率放大器(OTL)

圖5-31乙類互補對稱OTL電路為使負載得到完整波形將圖〔a〕和圖〔b〕組合成圖5-31輸出端接了耦合電容C，其作用是當V1截止、V2導通時給V2充當電源。這個電容器C的容量較大。在靜態(tài)時，三極管V1、V2中有很小穿透電流通過，由于兩管特性一致，電路構造對稱，所以UK=UCC/2，電容C端電壓為UCC/2。當輸入信號ui為正半周時，V1處于正偏而導通，V2處于反偏而截止。輸出電流iC1如圖中實線所示。此時電源通過V1導通，對C充電。當輸入信號ui為負半周時，V2處于正偏而導通，V1處于反偏而截止，輸出電流iC2如圖中虛線所示，這時電容器C通過導通的V2放電。因為電容量足夠大〔大于200uF〕，在正半周充電或負半周放電時，電容兩端的電壓可根本保持不變，始終維持在1/2UCC，充當V2的供電電源。在輸入信號的一個周期內，兩個三極管輪流工作，負載得到完整波形。第五十三頁，共72頁。單電源互補對稱功率放大器(OTL)

2、甲乙類互補對稱OTL電路上述電路中設置靜態(tài)值為0，由于三極管發(fā)射結存在死區(qū)狀態(tài)，當輸入交流信號很小時，三極管仍處于截止狀態(tài)，使輸出信號在正負半波交界處產(chǎn)生失真，稱為交越失真。如圖5-32所示。解決這種失真的方法是給三極管設置很小靜態(tài)值。如圖5-33所示，二極管VD1、VD2給兩三極管提供微導通偏壓。圖5-32交越失真圖5-33單電源甲乙類互補功放電路第五十四頁，共72頁。集成功率放大器

隨著集成技術的不斷開展，集成功率放大器產(chǎn)品越來越多。集成功率放大器具有內部元件參數(shù)一致性好，失真小，安裝方便，適應大批量生產(chǎn)等特點，因此得到廣泛應用。在電視機的伴音、錄音機的功放等電路中一般采用集成功率放大器。下面簡單介紹目前應用較多的小功率音頻集成功放LM386。集成功放LM386為8腳雙列直插塑料封裝構造，圖5-34為其外形圖，其引腳如圖5-35所示。圖5-34LM386外形圖圖5-35LM386引腳圖第五十五頁，共72頁。集成功率放大器

集成功放LM386是一種通用型寬帶集成功率放大器，屬于OTL功放，使用的電源電壓為4至10V，常溫下功耗在660mW左右。圖5-36是LM386的應用接線圖，其中：①R1和C1接在引腳1和8之間可將電壓增益調為任意值②R2和C3串聯(lián)構成校正網(wǎng)絡用來補償揚聲器音量電感產(chǎn)生的附加相移，防止電路自激③C2為旁路電容④C4為去耦電容，濾掉電源的高次諧波分量。⑤C5為輸出耦合電容。圖5-36LM386的應用接線圖第五十六頁，共72頁。絕緣柵型場效應晶體管及其放大電路知識分布網(wǎng)絡絕緣柵型場效應管構造和工作原理放大電路第五十七頁，共72頁。絕緣柵型場效應晶體管及其放大電路1、絕緣柵場效應管的分類和符號絕緣柵場效應管的柵極與源極和漏極之間是完全絕緣的，因此稱為絕緣柵場效應管，目前應用最廣泛的是由金屬〔電極〕、氧化物〔絕緣層〕和半導體組成的金屬〔M〕-氧化物(O)-半導體(S)場效應管，簡稱MOS管，它有N溝道和P溝道兩類，每一類又分為增強型和耗盡型兩種。其中，N溝道的場效應晶體管稱NMOS管，P溝道的場效應晶體管稱PMOS管。四種場效應管的符號如圖5-37所示。圖5-37絕緣柵場效應管的種類和符號第五十八頁，共72頁。絕緣柵型場效應晶體管及其放大電路

2、構造和工作原理下面以N溝道增強型場效應晶體管為例，簡單介紹它的構造和工作原理?！?)構造：如圖5-38所示，它是在一塊P型硅片上擴散兩個N型區(qū)，并分別從兩個N型區(qū)引出兩個電極：漏極和源極。在源區(qū)和漏區(qū)之間的襯底外表覆蓋一層很薄的絕緣層，再在絕緣層上覆蓋一層金屬薄層，形成柵極。因此柵極和其他電極之間是絕緣的，故輸入電阻很高。另外，從襯底基片上引出一個電極，稱為襯底電極〔B〕〔在分立元件中，常將B與源極S相連，而在集成電路中，B與S一般不相連〕。

圖5-38N溝道MOS管的結構和符號a)N溝道MOS管的結構b)N溝道耗盡型MOS管的符號c)N溝道增強型MOS管的符號第五十九頁，共72頁。絕緣柵型場效應晶體管及其放大電路

2、構造和工作原理〔2〕工作原理：MOSFET的根本工作原理是柵—源極之間電壓對漏極電流的控制作用。如圖5-38所示，對于NMOS場效應晶體管，當UGS=0時，在源極-P襯底-漏極之間存在兩個反向連接的PN結，不管在漏極和源極之間參加何種極性的電壓UDS，都會使其中一個PN結反偏，所以漏極電流ID=0；當在柵-源極之間加上正向直流電壓UGS〔UGS＞0〕，由于源極與襯底是短路連接的，從而使柵極經(jīng)絕緣層至襯底之間形成電場，電場方向垂直指向襯底。由于絕緣層厚度極薄，僅是左右，UGS只需到達幾伏即可建立極強的電場，吸引襯底、源極和漏極中的大量電子至絕緣層外表，由于氧化膜的阻擋，使得電子聚集在兩個N溝道之間的P型半導體中,從而將源極和漏極連接起來，形成一個N型導電溝道。此時，假設在漏-源極之間參加正向電壓UDS，就會產(chǎn)生漏極電流ID。定義在UDS作用下，開場出現(xiàn)漏極電流ID的柵—源極電壓UGS稱為開啟電壓，用UT表示。當UGS＞UT之后，數(shù)值越大，導電溝道越厚，在一樣的UDS作用下，漏極電流ID就越大，實現(xiàn)了柵-源極電壓UGS對漏極電流ID的控制作用。表達了絕緣柵場效應晶體管的特點：電壓控制型器件。這種MOSFET在UGS=0時，不存在導電溝道，只有UGS到達某一確定值之后，才出現(xiàn)導電溝道，稱為增強型MOSFET。第六十頁，共72頁。絕緣柵型場效應晶體管及其放大電路

3、絕緣柵場效應管放大電路圖5-39場效應管放大電路圖5-39為共源極場效應管的根本放大電路。圖中各元件的作用與晶體管分壓式偏置放大電路相類似。靜態(tài)時，電源UDD經(jīng)RG1和RG2分壓后，為柵極提供電壓，這和晶體管放大電路在靜態(tài)時需要有一個適宜的偏流相類似。在此柵壓的作用下，場效應管有一定的ID和UDS使放大電路有一個適宜的靜態(tài)工作點。當放大電路有輸入信號時，場效應管的柵極電壓隨輸入信號而變化，其溝道隨之變化。漏源電流ID即隨之相應的變化。通過源極電阻將電流變化轉變?yōu)殡妷鹤兓?jīng)過耦合電容輸出給負載。RG用來提高圖5-39電路的輸入電阻。使放大電路的輸入電阻為

rig為場效應管的輸入電阻，RG一般為兆歐數(shù)量級。第六十一頁，共72頁。1.二極管、三極管檢測方法

2認識電路

3電路的安裝

4電路的調試任務操作指導第六十二頁，共72頁。1.二極管、三極管檢測方法

圖5-40二極管的測試1〕、晶體二極管的簡易測試由于二極管具有單向導電特性〔正向電阻小，反向電阻大〕，可用萬用表的電阻擋大致判斷出二極管的極性和好壞。見圖5-40所示。〔1〕二極管好壞的判斷將模擬萬用表置于電阻R×1K或R×100擋，分別測量二極管的正反向電阻，質量完好的二極管兩次測得的阻值應相差很大，且所測阻值小的為正向電阻，應為幾十到幾百歐，所測阻值大的為反向電阻，應在200KΩ以上?！?〕二極管極性的判斷用模擬萬用表測出二極管的阻值較小時，與黑表棒相接的為二極管的正極，與紅表棒相接的為二極管的負極。如圖a所示

第六十三頁，共72頁。2〕、晶體管三極管的簡易測試〔１〕三極管管腳極性的判別三極管的管腳除了可根據(jù)不同封裝的形式的三極管的管腳排列特點來識別以外，還可用萬用表的電阻擋來測量，測小功率管用R×1K擋或R×100擋，測大功率管用R×10擋，測試方法如下：①基極和管型的判斷假設三個管腳中的任意一個管腳為基極，然后判斷基極。把一表筆接在假設的基極上，另一表筆分別接另外兩根管腳，假設測得的阻值都很大或都很小，調換表筆重新測試。假設原來測得的阻值都很大，調換表筆后測得的阻值都很小;或原來測得的阻值