電路與電子技術基礎第八章

本章目錄8.1雙極型晶體三極管8.2晶體管放大電路

8.3多級放大電路8.4放大電路中的負反饋8.5功率放大電路8.6場效應晶體管8.7場效應管放大電路返回總目錄18.1雙極型晶體三極管雙極型晶體三極管(BJT)結構BJT由兩個PN構成，有兩種類型:NPN型和PNP型。NNPNPN型EBCNPPPNP型EBC發(fā)射結(Je)

集電結(Jc)基極，用B或b表示（Base）發(fā)射極，用E或e表示（Emitter）集電極，用C或c表示（Collector）。發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)BECBECBJT的電路符號常用BJT的外形28.1雙極型晶體三極管（續(xù)1）

BJT結構特點：發(fā)射區(qū)的摻雜濃度最高；集電區(qū)摻雜濃度低于發(fā)射區(qū)，且面積大；基區(qū)很薄，一般在幾個微米至幾十個微米，且摻雜濃度最低。BJT管芯結構剖面圖38.1雙極型晶體三極管（續(xù)2）BECNNPEBRBUC發(fā)射結正偏，發(fā)射區(qū)電子不斷向基區(qū)擴散，形成發(fā)射極電流IE。IE基區(qū)空穴向發(fā)射區(qū)的擴散可忽略。IBE進入P區(qū)的電子少部分與基區(qū)的空穴復合，形成電流IBE，多數擴散到集電結。集電結反偏，有少子形成的反向電流ICBO。ICBO從基區(qū)擴散來的電子作為集電結的少子，漂移進入集電結而被收集，形成ICE。IC=ICE+ICBOICEICEIB=IBE-ICBOIBEIBICE與IBE之比稱為直流電流放大倍數要使三極管能放大電流，必須使發(fā)射結正偏，集電結反偏。兩者變化之比稱為交流電流放大倍數48.1雙極型晶體三極管（續(xù)3）1.輸入特性曲線：輸入特性曲線是指當集—射極之間的電壓UCE為某一常數時，輸入回路中的基極電流iB與加在基—射極間的電壓uBE之間的關系曲線。OuBEiBUBEUBE0.7V(硅)0.3V(鍺)0V1V10VUCE當UCE=0，晶體管相當于兩個二極管的正向并聯(lián)，其特性曲線與二極管的正向伏安特性曲線相似。當UCE1時，特性曲線的形狀并不改變，曲線僅僅右移一段距離。只要uBE不變，無論怎樣增大UCE，iB都基本不變，曲線基本重合。因此，通常將UCE=1的特性曲線作為晶體管的輸入特性曲線。晶體三極管的特性曲線58.1雙極型晶體三極管（續(xù)4）利用MultiSim觀察BJT輸入特性68.1雙極型晶體三極管（續(xù)5）2.輸出特性曲線OuCEiCNPNIB=0IB3IB2IB1IB3>IB2>IB1>0從輸出特性上，可將三極管分為三個工作區(qū)（工作狀態(tài)）：截止(Cutoff)、飽和(Saturation)、放大(Active)。截止飽和放大集電極電流受基極電流控制，所以晶體三極管又稱為電流控制器件。輸出特性曲線是指當基極電流IB為常數時，輸出電路中集電極電流iC與集—射極間的電壓uCE之間的關系曲線。uCE=uBE78.1雙極型晶體三極管（續(xù)6）1）截止區(qū)IB=0曲線以下的區(qū)域。條件：發(fā)射結零偏或反偏集電結反偏RCUCCTRBUBBIB=0ICIEIB=0,IC=IE=ICEO(穿透電流)

ICEO受溫度影響很大,溫度升高,

ICEO增大。由于ICEO很小，此時UCE近似等于UCC，C與E之間相當于斷路。OuCEiCIB=0IB3IB2IB1IB3>IB2>IB1>0截止飽和放大NPN88.1雙極型晶體三極管（續(xù)7）2）飽和區(qū)條件：發(fā)射結正偏，集電結正偏。即：UBE>0，UBE>UCE,UC<UB。飽和時UCE電壓記為UCES，硅管UCES=0.3~0.5V，鍺管UCES=0.1~0.2V。C與E之間相當于短路。RCUCCTRBUBBIBICIEOuCEiCIB=0IB3IB2IB1IB3>IB2>IB1>0截止飽和放大NPN此時IB對IC失去了控制作用，管子處于飽和導通狀態(tài)。特性曲線左邊uCE很小的區(qū)域。98.1雙極型晶體三極管（續(xù)8）3）放大區(qū)條件：發(fā)射結正偏；集電結反偏。特點：②UCE變化時，IC基本不變。這就是晶體管的恒流特性。改變IC的惟一途徑就是改變IB,而這正是IB對IC的控制作用。特性曲線中，接近水平的部分。RCUCCTRBUBBIBICIEOuCEiCIB=0IB3IB2IB1IB3>IB2>IB1>0截止飽和放大NPN①IC=

IB，集電極電流與基極電流成正比。因此放大區(qū)又稱為線性區(qū)。③特性曲線的均勻間隔反映了晶體管電流放大作用的能力，間隔大，即△IC大，因而放大能力（

）也大。108.1雙極型晶體三極管（續(xù)9）利用MultiSim觀察BJT輸出特性118.1雙極型晶體三極管（續(xù)10）雙極型三極管的主要參數（1）電流放大系數(a)直流(靜態(tài))(b)交流(動態(tài))

(hfe)和

含義不同，但在輸出特性放大區(qū)內，曲線接近于平行等距，器件手冊上給出的是使用時也作為

。由于制造工藝的分散性，同一型號的晶體管，

值也有很大差別。常用的晶體管的

值一般在20~200之間。128.1雙極型晶體三極管（續(xù)11）（2）極間反向電流(a)集—基反向飽和電流ICBO(b)集—射穿透電流

ICEO

ICBO是發(fā)射極開路時，集—基反向飽和電流。通常希望ICBO越小越好。在溫度穩(wěn)定性方面，硅管比鍺管好。ICEO是基極開路時，從集電極直接穿透三極管到達發(fā)射極的電流。雙極型三極管的主要參數138.1雙極型晶體三極管（續(xù)12）（3）集—射反向擊穿電壓U(BR)CEO當基極開路時，加在集電極和發(fā)射極之間的最大允許電壓。集—射極之間電壓超過U(BR)CEO時，集電極電流會大幅度上升，此時，三極管被擊穿而損壞。U(BR)CEOOuCEiC（NPN）（4）集電極最大允許電流ICM集電極電流IC超過一定值時，

值要下降，當

降到原來值的2/3時，對應的IC稱為ICM雙極型三極管的主要參數ICM148.1雙極型晶體三極管（續(xù)13）雙極型三極管的主要參數（5）集電極最大允許耗散功率PCM兩個PN結上消耗的功率分

別等于通過結的電流乘以加在

結上的電壓，一般集電結上消

耗的功率比發(fā)射結大得多，用

PCM表示，這個功率將導致集電結發(fā)熱，結溫上升，當結溫超過最高工作溫度時，管子性能下降，甚至被燒壞。因此集電結的最高工作溫度決定了三極管的最大集電極耗散功率。由U(BR)CEO、PCM、ICM共同確定三極管的安全工作區(qū)，如圖所示。U(BR)CEOOuCEiC（NPN）ICM安全工作區(qū)UCEIC=PCM過損耗區(qū)158.2晶體管放大電路放大的概念

放大實際上是一種能量轉換，即將直流電源的能量轉換為信號能量，實現(xiàn)信號功率的增強。放大電路輸入信號輸出信號信號源負載直流電源+_uiii+_uoio信號功率增大信號功率小輸入、輸出信號表現(xiàn)為電壓或電流，因此，放大電路具有兩個端口。168.2晶體管放大電路（續(xù)1）放大電路的主要技術指標放大倍數：電壓放大倍數Au，電流放大倍數Ai輸入電阻：接負載后的放大電路在輸入端口體現(xiàn)的等效電阻，它反映放大電路對信號源的負載影響程度，輸入電阻越大，放大電路對信號源影響越小。輸出電阻：接信號源的放大電路在輸出端口體現(xiàn)的戴維寧等效電阻，它反映放大電路的帶負載能力，輸出電阻越小，放大電路帶負載能力越強。頻率響應：反映放大電路放大能力隨信號頻率變化的特性。最大輸出范圍與非線性失真。178.2.1晶體管放大電路的組成和工作原理放大電路的組成1.放大器件2.偏置電路：使放大器件工作在放大狀態(tài)+VCCRBRC基極偏置電阻，為三極管提供適當的偏置電流IB直流電源為放大電路提供能源，并為放大器件提供正確的偏置集電極直流負載電阻將集電極電流的變化轉化為電壓輸出。3.輸入耦合電路：使信號源的信號順利進入放大電路。C1信號源RSuS4.輸出耦合電路：使放大后的信號有效加載到負載。輸入耦合電容C2RL負載輸出耦合電容188.2.1晶體管放大電路的組成和工作原理(2)放大電路的工作原理+VCCRBRCC1信號源RSuSRL負載uSuBE=UBEQ+ubeVCCRBiB=IBQ+ibic=

ibuCE=UCEQ+uceuo=uceUCEQ=VCC

RCICQiC=ICQ+icuce=

RL||RCic19放大電路的工作波形uBEUBEQiBIBQiCICQuCEUCEQibicuce反相放大208.2.1晶體管放大電路的組成和工作原理(3)放大電路的靜態(tài)工作點的設置為了確保輸出波形不失真，要求放大電路中晶體管始終工作在放大區(qū)。因此，需要設置合適的靜態(tài)工作點。如果靜態(tài)工作點設置得過高(ICQ過大)，靠近飽和區(qū)，則加入信號后，晶體管將在輸入信號正半周進入飽和，產生飽和失真（上述電路表現(xiàn)為輸出波形底部失真）。如果靜態(tài)工作點設置得過低(UCEQ過大)，靠近截止區(qū)，則加入信號后，晶體管將在輸入信號負半周進入截止，產生截止失真（上述電路表現(xiàn)為輸出波形頂部失真）。218.2.2放大電路的基本分析方法放大電路的分析放大電路分析靜態(tài)分析（確定放大

器件工作狀態(tài)）圖解分析等效電路分析動態(tài)分析（分析放

大電路性能）圖解分析等效電路分析計算機仿真IB、IC、UCE、UBEAu、ri、ro

等228.2.2放大電路的基本分析方法(2)放大電路的靜態(tài)分析（1）靜態(tài)的概念——無信號輸入，電路中只有直流電源作用。（2）靜態(tài)等效電路——直流通路：耦合電容開路。+VCCRBRCC1信號源RSuSRL負載+VCCRBRCIBQICQ+_UBE+_UCE（3）靜態(tài)分析的目的——確定三極管的靜態(tài)工作點

（IB、IC、UCE、UBE

）（4）靜態(tài)分析的方法——圖解法、近似估算法（等效電路法）238.2.2放大電路的基本分析方法(3)放大電路靜態(tài)分析的圖解法+VCCRBRCIBIC+_UBE+_UCEVCCRBRCIBIC+_UBE+_UCE+_VCC+_（1）把輸入輸出回路分開處理（2）輸入回路分析VCCUBEIBOUBEQIBQ晶體管輸入特性偏置電路伏安特性直流負載線（3）輸出回路分析UCEICOIBQVCCVCC—RCUCEQICQ晶體管輸出特性靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點偏置電路伏安特性直流負載線248.2.2放大電路的基本分析方法(4)放大電路靜態(tài)分析的等效電路法（1）晶體管的靜態(tài)等效電路（放大狀態(tài)）BCEUBE

·IBIBBCE（2）放大電路靜態(tài)等效電路VCCRBRCIBIC+_UBE+_UCE+_VCC+_VCCRBRCIC+_UCE+_VCC+_UBE

·IBIB258.2.2放大電路的基本分析方法(5)放大電路靜態(tài)分析的等效電路法(續(xù))（3）近似條件：UBE

0.7V(硅管)，或0.3V(鍺管)（4）近似估算（5）檢驗三極管是否處于放大狀態(tài)VCCRBRCIC+_UCE+_VCC+_UBE

·IBIB268.2.2放大電路的基本分析方法(6)放大電路的動態(tài)分析動態(tài)分析的目的：確定放大電路的性能指標。耦合電容容量很大，信號變化一周期電容兩端電壓保持恒定：+VCCRBRCC1RSuSRLC2UBEQUCEQ278.2.2放大電路的基本分析方法(7)UCEQUBEQRLRCRBRSusVCCVCC輸入、輸出回路作戴維寧等效：其中，iBiCU’CCU’BBR’LR’Su’s288.2.2放大電路的基本分析方法(8)放大電路動態(tài)分析的圖解法U’CCU’BBR’LR’Su’sU’BBuBEiBOUBEQIBQuCEiCOIBQU’CCU’CC—R’LUCEQICQtuBEiBttuCE電路實現(xiàn)了反相放大。可分析指標：1.放大倍數;2.最大不失真輸出非線性失真：1.飽和失真（輸出平底）2.截止失真（頂端變形）為獲得最大不失真輸出，靜態(tài)工作點應設置在交流負載線的中點。輸入電壓幅度不能太大，否則輸入特性非線性嚴重，要求Ubem<5mV298.2.2放大電路的基本分析方法(9)放大電路動態(tài)分析的等效電路法(1)放大電路的交流等效電路RLRCRBRSusuiuo直流電源置零(接地)、耦合電容短路308.2.2放大電路的基本分析方法(10)放大電路動態(tài)分析的等效電路法(續(xù))（2）晶體管的小信號(微變)等效電路bceuceubeicibrberbb’:三極管基區(qū)體電阻，十幾~幾百歐姆（常取50

）VT:溫度電壓當量.常溫(27oC),VT=25.8mVK:玻耳茲曼常數1.38066210-23JK-1T:絕對溫度值q:電子電量1.602189210-19C318.2.2放大電路的基本分析方法(11)放大電路動態(tài)分析的等效電路法(續(xù))（3）放大電路的的小信號(微變)等效電路RLRCRBRSusuiuorbeib電壓放大倍數：輸入電阻輸出電阻328.2.2放大電路的基本分析方法(12)放大電路動態(tài)分析的等效電路法(續(xù))（4）放大器的電壓放大等效電路+-rouiriRLuoRS放大電路源電壓放大倍數：338.2.2放大電路的基本分析方法(13)放大電路分析舉例+VCCRBRCC1RSuSRLC2910k

6.8k

600

4.7k

12V=100rbb’=50

1.靜態(tài)工作點分析采用近似估算法說明晶體管確實工作在放大區(qū)348.2.2放大電路的基本分析方法(14)2.動態(tài)分析：畫出小信號等效電路RLRCRBRSusuiuorbeib輸入電阻：輸出電阻：電壓放大倍數：源電壓放大倍數：最大不失真輸出幅度：358.2.2放大電路的基本分析方法(15)利用MultiSim觀察放大電路工作情況36放大電路分析舉例28.2.2放大電路的基本分析方法(16)-VCCRL3k

RC4.3k

RBC1C2uiuo-6V圖示電路，PNP管的參數為：

=100,rbb’=50(1)欲使靜態(tài)工作點集電極電流為1mA,RB=?(2)計算放大電路的電壓放大倍數靜態(tài)分析根據要求，集電極靜態(tài)電流為1mA,因此，基極電流378.2.2放大電路的基本分析方法(17)動態(tài)分析畫出放大電路的微變等效電路RLRCRBuiuorbeib電壓放大倍數：388.2.2放大電路的基本分析方法(18)利用MultiSim觀察放大電路工作情況398.2.3靜態(tài)工作點穩(wěn)定電路為了保證放大電路的穩(wěn)定工作，必須有合適的、穩(wěn)定的靜態(tài)工作點。但是，溫度的變化嚴重影響靜態(tài)工作點。對于固定偏置放大電路，靜態(tài)工作點與UBE、

和ICEO有關，而這三個參數對溫度敏感，它們隨著溫度的變化將影響靜態(tài)工作點穩(wěn)定。T↑UBE↓β↑ICEO↑IC

↑Au

↓BW↓為穩(wěn)定電路的靜態(tài)工作點，需要改進偏置電路，當溫度升高、IC增加時，能夠自動減少IB，從而抑制靜態(tài)工作點的變化，保持靜態(tài)工作點基本穩(wěn)定。408.2.3靜態(tài)工作點穩(wěn)定電路(2)可采用的穩(wěn)定靜態(tài)工作點的方法：IC

↑UE↑(不再固定)IB=(VCC-UBE-UE)/RB↓IC

↑VBB

↓

(不再固定)IB=(VBB-UBE)/RB↓418.2.3靜態(tài)工作點穩(wěn)定電路(3)分壓偏置工作點穩(wěn)定電路IC

↑UE↑(不再固定)IB=(VCC-UBE-UE)/RB↓VCCRLRCRBC1C2uiuo增加發(fā)射極電阻（IC流過時產生壓降）RE計算靜態(tài)工作點：VBBRBREIBIE輸入回路KVL(V=BBVCC)如果RB<<(1+

)RE

>>1基本與晶體管參數無關，具有穩(wěn)定的靜態(tài)工作點。428.2.3靜態(tài)工作點穩(wěn)定電路(4)現(xiàn)在我們來計算電路的放大倍數uirbeR’LuoRERB由微變等效電路可以容易分析得到：因此，(1+

)RE

越大放大倍數越小。為了穩(wěn)定工作點，要求(1+

)RE>>RB，但(1+

)RE太大將損失放大能力，因此，為保證放大倍數必須RB

很小。但是RB

的減小將使放大電路輸入電阻下降，致使源電壓放大倍數降低。折中的方法是選用較小的RE

。為了保持集電極工作點電流不太大，需要降低VBB438.2.3靜態(tài)工作點穩(wěn)定電路(5)采用電阻分壓方式降低VBB：VCCRLRCRB1C1C2uiuoRERB2VBB不能太小，否則UBE

隨溫度變化影響增大。通常選擇：分壓電阻的選?。?48.2.3靜態(tài)工作點穩(wěn)定電路(6)uirbeR’LuoRERB發(fā)射極電阻RE

降低放大電路的放大倍數如果給發(fā)射極電阻RE

設置旁路電容（幾十

F）交流工作時，旁路電容等效為短路：VCCRLRCRB1C1C2uiuoRERB2CE放大倍數與未加發(fā)射極電阻時相同。458.2.3靜態(tài)工作點穩(wěn)定電路(7)但是，發(fā)射極電阻的存在對提高輸入電阻有好處：VCCRLRCRB1C1C2uiuoRERB2CE實際組成電路時常在交流通路中保留部分發(fā)射極電阻：CERE2RE1通常，RE1=10~100,RE2=1~10k

468.2.3靜態(tài)工作點穩(wěn)定電路(8)例：共發(fā)射極放大電路如圖，分析該電路的特性。VCCRLRCRB1C1C2uiuoRE2RB2CERE1+12V4.7k

6.8k

160k

51k

2k

51

=100680

RSuS1.靜態(tài)分析：478.2.3靜態(tài)工作點穩(wěn)定電路(9)2.動態(tài)分析：uirbeR’LuoRE2RB最大不失真輸出幅度：488.2.3靜態(tài)工作點穩(wěn)定電路(10)分壓偏置電路MultiSim仿真分析498.2.3靜態(tài)工作點穩(wěn)定電路(11)電壓反饋偏置電路IC↑VBB↓

(不再固定)IB=(VBB-UBE)/RB↓VCCRLRCRBC1C2uiuo將集電極電壓反饋作為基極偏置電源電壓：VBB=VCEQ↓IC↑IB=(VBB-UBE)/RB↓計算靜態(tài)工作點：根據KVL如果RB<<(1+

)RC

>>1基本與晶體管參數無關，具有穩(wěn)定的靜態(tài)工作點。VCCRCRB508.2.3靜態(tài)工作點穩(wěn)定電路(12)動態(tài)分析RLRCRBuiuo交流通路RLRCRBuiuoibrbe微變等效電路用節(jié)點法求解：這個電路的輸入電阻和輸出電阻作為練習留給同學分析518.2.3靜態(tài)工作點穩(wěn)定電路(13)電壓反饋偏置電路MultiSim仿真分析528.2.4

射極輸出器電路構成集電極交流接地——共集電極電路發(fā)射極輸出——射極輸出器+VCCRsC1TC2RB1RB2RERLusuiuo靜態(tài)分析+VCCTRB1RB2REIC直流通路538.2.4

射極輸出器(2)動態(tài)分析將耦合電容短路、直流電源置零畫出交流通路RSRBRERLusuiuo交流通路RB=RB1//RB2作出微變等效電路如圖RSrbeRBRERLriro輸入電阻：非常高輸出電阻：非常低548.2.4

射極輸出器(3)電壓放大倍數：小于1，(1電壓跟隨)源電壓放大倍數：最大不失真輸出幅度：射極輸出器特點：高輸入電阻低輸出電阻電壓跟隨、電流放大。共集電極放大電路又稱電壓跟隨器，主要用途：1.多級放大電路的第一級，減小對信號源的影響；2.多級放大電路的輸出級，隔離負載對放大電路的影響，特別適用于低阻值負載的情況（如揚聲器）；3.用于多級放大的中間級，隔離前后級，實現(xiàn)電路的阻抗匹配。558.2.4

射極輸出器(4)例：電路及參數如圖，計算放大電路的源電壓放大倍數。+VCCRsRB1RB2RERLusuiuo620

51k

120k

1.8k

4.7k30F30F12V

=100靜態(tài)工作點分析568.2.4

射極輸出器(5)+VCCRsRB1RB2RERLusuiuo620

51k

120k

1.8k

4.7k30F30F12V

=100動態(tài)分析578.2.4

射極輸出器(6)射極輸出器MultiSim仿真分析588.2.5放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性放大電路的主要任務是對信號的放大，但是，由于電路中包含耦合等電容性元件以及放大器件內部的分布參數影響，電路對不同頻率的信號具有的放大能力也有所差別。頻率特性就是放大電路對不同頻率信號放大能力的衡量。頻率特性——放大倍數（增益）隨頻率的變化關系。包含幅頻特性——電壓放大倍數模隨頻率變化的關系。相頻特性——輸出電壓與輸入電壓的相位差與頻率的關系。598.2.5放大電路的頻率特性(2)頻率特性常用圖形曲線表示，橫軸為頻率，采用對數坐標，縱軸表示放大倍數的模（常用分貝定標）或相位差（角度或弧度），這種曲線稱為波特圖（Bode）f20log|Au|3dBfLfh

f180o-90o-135o90o135ofLfh典型頻率特性中頻段上限頻率下限頻率把上、下限頻率的差：BW=fh-fL

定義為放大電路的帶寬。帶寬范圍內，放大電路的放大能力基本保持恒定。608.2.5放大電路的頻率特性(3)影響放大電路頻率特性的主要因素1.三極管的高頻等效模型根據半導體物理分析，晶體管極間存在分布電容，這些分布電容數值約為幾~幾十pF，在頻率較低時，容抗很大，可認為開路而忽略，但當信號頻率很高時，分布電容容抗不能忽略，造成放大電路放大能力的下降。cebb’cebb’rbb’rc

re

為體電阻很大(一般忽略)發(fā)射結電容，擴散電容為主（正向導通）集電結電容，勢壘電容為主（反向截止）61b’bceeb’bcee由手冊查，一般約為幾~十幾pF為等效電阻，其值約100k

8.2.5放大電路的頻率特性(4)密勒（Miller）等效628.2.5放大電路的頻率特性(5)CETuiRB1RCC1C2RL+VCCuoRB2RE交流等效電路TRBRCRLuiC1C2uoCEREb’e全頻率微變等效電路638.2.5放大電路的頻率特性(6)低頻段等效電路由于取值為十幾~幾十pF取值為幾~十幾pF在低頻段（<100Hz）容抗與串、并聯(lián)電阻相比，晶體管容抗可以忽略，而耦合、旁路電容卻不能忽略。因此，低頻率段等效電路可只考慮耦合電容和旁路電容的影響。而耦合、旁路電容取值為幾十

F容抗b’eb’648.2.5放大電路的頻率特性(7)容抗與串、并聯(lián)電阻相比，晶體管容抗、耦合、旁路電容都可以忽略。因此，中頻率段等效電路可不考慮電容的影響。這就是我們分析放大電路動態(tài)性能時的等效電路。耦合、旁路電容取值為幾十

F容抗中頻段等效電路b’e由于取值為十幾~幾十pF取值為幾~十幾pF在中頻段（1~100kHz）b’65b’e8.2.5放大電路的頻率特性(8)容抗與串、并聯(lián)電阻相比，耦合、旁路電容可以忽略，而晶體管容抗卻不能忽略。因此，高頻段等效電路可只考慮晶體管容抗的影響。耦合、旁路電容取值為幾十

F高頻段等效電路由于取值為十幾~幾十pF取值為幾~十幾pF在高頻段（>1MHz）668.2.5放大電路的頻率特性(9)頻率特性的近似計算由于存在多個影響電容，如果直接進行計算（求傳遞函數）采用近似分析的方法，分別計算每個電容（一階電路）的影響。1.低頻特性eb’則將很復雜。678.2.5放大電路的頻率特性(10)(1)C1產生的低頻截止頻率(2)C2產生的低頻截止頻率(3)CE產生的低頻截止頻率如果三個頻率大小相近，則其中，n為相近截止頻率個數。三個頻率中存在一個最大值

fmax，如果比其它頻率大5倍以上，則取其為總的下限頻率

fL688.2.5放大電路的頻率特性(11)2.高頻特性b’e由于存在2個影響電容，如果直接進行計算（求傳遞函數）采用近似分析的方法，分別計算每個電容（一階電路）的影響。也將很復雜。698.2.5放大電路的頻率特性(12)C

產生的高頻截止頻率C

產生的高頻截止頻率存在一個最小值

fmin，如果比另一頻率小5倍以上，則取其為總的上限頻率

fh，如果2個頻率大小相近，則一般情況下，fh

<<fh

708.2.5放大電路的頻率特性(13)頻率特性圖f20log|Au|(dB)fLfh中頻增益3dB通頻帶BW-20dB/十倍頻20dB/十倍頻

-45o/十倍頻-180o-90o-45o-225o-270of718.3多級放大電路多級放大的概念單管放大電路的電壓放大能力有限，電壓放大倍數通常只能達到十幾至一百多倍，但是，在許多場合，待放大信號很微弱，如1mV，如果要輸出較大信號，如2V，那么，靠單管放大電路是難以實現(xiàn)放大的，需要采用多級放大電路，對信號進行逐級放大。第1級放大第2級放大第N級放大輸入信號輸出信號為了將信號從上一級放大輸出端有效地傳送到下一級放大的輸入端，在兩級放大之間需要考慮信號的耦合問題。728.3多級放大電路（續(xù)1）多級放大電路的級間耦合阻容耦合：高、低頻特性差，要求電容容量大，電路結構簡單，前后級靜態(tài)無影響，適用于中低頻放大。變壓器耦合：電路笨重，高、低頻特性差，具有阻抗變換作用，適用于中低頻放大。直接耦合：電路結構簡單，低頻特性很好，前后級靜態(tài)互相影響存在零點漂移。適用于集成電路。光電耦合：抗干擾能力強，前后級電隔離，高頻特性較差。738.3多級放大電路（續(xù)2）多級放大電路的性能分析多級放大電路的等效模型+-rO1ui1ri1uO1RS+-rONuiNriNuONRL…………總放大倍數：A=A1·A2·····AN總輸入電阻：ri=ri1總輸出電阻：ro=roN748.3多級放大電路（續(xù)3）總頻率特性對于多級放大電路，頻率特性的上、下限頻率可分別計算每個電容所引起的截止頻率，再進行適當調整。如果每級放大電路上、下限頻率相同，則可按下式近似計算總的上、下限頻率：758.3.1阻容耦合多級放大電路多級放大電路的靜態(tài)和動態(tài)分析由于采用阻容耦合，各級放大電路的靜態(tài)工作互相獨立，因此，靜態(tài)分析可分別針對每級單管放大電路進行。768.3.1阻容耦合多級放大電路(2)靜態(tài)分析第一級：778.3.1阻容耦合多級放大電路(3)靜態(tài)分析第二級：788.3.1阻容耦合多級放大電路(4)動態(tài)分析中頻段分析798.3.1阻容耦合多級放大電路(5)動態(tài)分析低頻段分析C1：C2：CE1:C3：CE2:808.3.1阻容耦合多級放大電路(6)動態(tài)分析高頻段分析C1C1C2C2818.3.1阻容耦合多級放大電路(7)，，，，，。求放大電路的靜態(tài)值和電壓放大倍數、輸入電阻、輸出電阻。信號源內阻忽略不計。828.3.1阻容耦合多級放大電路(8)838.3.1阻容耦合多級放大電路(9)中頻段分析848.3.1阻容耦合多級放大電路(10)低頻段分析C1：C2：CE1:C3：CE2:858.3.1阻容耦合多級放大電路(11)高頻段分析C1C1C2C2868.3.1阻容耦合多級放大電路(12)阻容耦合多級放大電路MultiSim仿真分析878.3.2直接耦合放大電路靜態(tài)工作點的相互影響，由于沒有隔離直流的電容，因而前后級放大電路之間的直流電位互相影響，這給調試電路帶來不變。零點漂移，當環(huán)境（特別是溫度）變化引起晶體管參數發(fā)生變化導致工作點偏離，后級放大將會把這種偏移作為虛假信號進行放大。顯然第一級放大的漂移影響最大。直接耦合放大電路不使用電抗性耦合元件，不會引入放大電路低頻段的損失，因此，可以放大極低頻率（甚至直流）信號，但是，正因為這一性能的獲得，也給電路工作引入了兩個主要問題：888.3.2直接耦合放大電路(2)靜態(tài)工作點相互影響的克服1.當us

=0時（靜態(tài)）若RS<<RB1,UBE1<0.5~0.7VT1管工作在死區(qū),IB0解決的方法：在基極串接一個電阻RB22.UCE1=UBE2=0.5~0.7VT1管接近飽和區(qū)。解決的方法：a)

在T2管發(fā)射極加一個電阻RE2RS

usT2RB1RC1RC2T1

ECuORB2RE2b)

在T2管發(fā)射極加一個二極管D或穩(wěn)壓管DZ，因為二極管動態(tài)電阻極小，所以產生的負反饋作用很微弱。而穩(wěn)壓管的電壓幾乎基本不隨IE2改變，幾乎不會引起負反饋。DZ898.3.2直接耦合放大電路(3)3.若RC1過小，則IC1和IB2過大，使T2管飽和解決方法：取RC1>RC2908.3.2直接耦合放大電路(4)4.采用NPN-PNP耦合方式即使采用串入穩(wěn)壓管提高后級晶體管的發(fā)射極電位，也會使后級集電極的有效電壓變化范圍減小；同時，當級數進一步增多時，集電極電位也逐級上升，電源電壓將無法承受。采用NPN-PNP的耦合方式可有效解決集電極電位逐級升高的問題。由于PNP管的集電極電位比基極電位低，因此，即使耦合的級數增多，也不會使集電極電位逐級升高，而使各級均能獲得合適的靜態(tài)工作點。918.3.2直接耦合放大電路(5)零點漂移問題當輸入信號為零時，輸出電壓不保持恒定，而是在某個范圍隨時間、溫度不斷地緩慢變化，稱這種現(xiàn)象為零點漂移或“零漂”。1.產生零漂的原因：2.衡量零漂的指標A）溫度對晶體管參數的影響B(tài)）電源EC的波動輸出端漂移電壓折合到輸入端的等效漂移電壓只有輸入端等效漂移電壓比輸入信號小許多時，放大后的有用信號才能很好地區(qū)分出來。因此抑制零點漂移成為制作高質量直接耦合放大電路的一個重要問題。928.3.2直接耦合放大電路(6)克服零點漂移的途徑靜態(tài)工作點之間的互相影響零點漂移——可以通過調節(jié)解決——直接耦合固有缺點，原電路中無法解決。漂移是由于環(huán)境而引起的，如果兩個同樣的電路，在相同的環(huán)境下工作，產生的漂移也相同。當兩個放大電路構成差動輸出，則相同的漂移將互相抵消，達到抑制漂移的目的，這就是差動放大電路。差動電路是抑制零漂最有效的電路。938.3.2直接耦合放大電路(7)+VCCRCRCRB1RB1T1T2uoui1ui2uo1uo2

RB2RB2

差動放大原理電路2.零點漂移的抑制差動電路的工作特點：輸入：T1、T2的基極輸出：T1、T2的集電極零點漂移被完全抑制∵電路的對稱性，∴uCE1=uCE2則uo=uCE1

–uCE2=0對稱結構、差動輸出1.電路特點948.3.2直接耦合放大電路(8)差動放大電路對共模信號有抑制作用。a)共模（信號）輸入兩輸入信號大小相等極性相同，稱為共模信號，ui1=ui23.輸入信號的情況電路中零漂表現(xiàn)為共模信號，差動放大電路對其有抑制作用。b)差模（信號）輸入在差模輸入信號的作用下，差動放大電路的輸出電壓為單管放大輸出電壓的兩倍。兩輸入信號大小相等極性相反，稱為差模信號，ui1=-ui2958.3.2直接耦合放大電路(9)共模差模c)任意信號輸入（即非差模，也非共模）ui1、ui2。分析差動放大電路時，只需考慮共模輸入與差模輸入即可。對于任意信號可以分解成這兩種輸入信號來分析。+VCCRCRCRB1RB1T1T2uoui1ui2uo1uo2

RB2RB2

968.3.2直接耦合放大電路(10)典型的差動放大電路1.長尾電路+VCC-EERC2RC1RB1RB2RET1T2uoui1ui2RP平衡兩個晶體管，使得輸入信號為零時，輸出也為零。長尾電阻，穩(wěn)定靜態(tài)工作點。同時限制每個管子的漂移范圍，進一步減小零點漂移。對于共模信號，ui1=ui2

長尾電阻RE對共模信號有強烈的抑制作用。對提高漂移抑制能力有益。978.3.2直接耦合放大電路(11)+VCC-EERC2RC1RB1RB2RET1T2uoui1ui2RP對于共模信號，ui1=

ui2

在發(fā)射極長尾電阻上既沒有信號電流，也沒有信號電壓！RE對差模信號不起反饋作用，此時發(fā)射極電阻等效為短路。發(fā)射極電阻上電流iE=iE1+iE2

=(IE1+ie1)+(IE2-ie2)=IE1+IE2為了消除RE所產生的較大壓降，使兩管射極電位基本上接近地電位，獲得合適的靜態(tài)工作點，需要較大數值輔助電源EE。不隨信號變化！988.3.2直接耦合放大電路(12)2.恒流型差動放大電路+VCC-EERC2RC1RB1RB2RET1T2uoui1ui2RP在基本電路中，發(fā)射極電阻RE對共模抑制起重要作用，它對共模信號構成電流串聯(lián)負反饋，因此，為了提高共模抑制比，電阻值應取得越大越好，但對較大阻值的RE，要求很高的發(fā)射極電源（EE），給電路構造帶來困難。實際上，我們已經分析過，在差模工作時，發(fā)射極電阻不起作用，而共模工作時，發(fā)射極電阻的作用是通過深度電流負反饋，穩(wěn)定電流（IO），如果將“長尾”改用恒流源，則能夠利用恒流源的高輸出電阻、電流恒定特性，獲得良好的共模抑制效果，且免去對發(fā)射極電源的過高要求。Io恒流源99+VCC-EERC2RC1RB1RB2RET1T2uoui1ui2RP8.3.2直接耦合放大電路(13)rce3

1M

T3:放大區(qū)恒流源實際恒流源一般采用晶體管構成。IB3Uce3UCE3IC3QuCEiCRB1RB2RE3T3+VCC-VEE恒流源相當于阻值很大的電阻。恒流源不影響差模放大倍數。但使共模放大倍數減小，從而增加共模抑制比，理想的恒流源相當于阻值為無窮的電阻，所以共模抑制比是無窮。1008.3.2直接耦合放大電路(14)恒流源差動放大電路仿真實驗1018.4放大電路中的負反饋反饋的概念基本放大電路中，有源器件（晶體管）具有信號單向傳遞性，被放大信號從輸入端輸入，放大以后輸出，只有輸入信號對輸出信號的控制；如果在電路中存在一些通路，將輸出信號的一部分饋送到放大器的輸入端，與外部輸入信號疊加，產生基本放大電路的凈輸入信號，實現(xiàn)輸出信號對輸入的控制，即稱構成了反饋。反饋的組成基本放大電路反饋電路外輸入輸出凈輸入反饋信號+-XiXf=FXoXdXo=AXd1028.4放大電路中的負反饋（續(xù)1）沒有反饋時，凈輸入就是外部輸入；有反饋時，Xd=Xi-Xf如果加反饋后Xd<Xi

則稱此反饋為負反饋，輸出將穩(wěn)定在某一值。如果加反饋后Xd>Xi

則稱此反饋為正反饋，輸出將越來越大，因此放大電路將出現(xiàn)不穩(wěn)定，在放大電路中，不希望出現(xiàn)正反饋。1038.4放大電路中的負反饋（續(xù)2）反饋放大電路的類型在反饋放大電路中，輸入、輸出可分別取電壓或電流，因此共有四種反饋放大電路組態(tài)：A=uo/udF=uf

/uououiuduf1.電壓串聯(lián)反饋2.電壓并聯(lián)反饋3.電流串聯(lián)反饋4.電流并聯(lián)反饋A=io/udF=uf

/ioiouiudufRLA=uo/idF=if

/uouoiiidifA=io/idF=if/ioioRLiiidif1048.4放大電路中的負反饋（續(xù)3）放大電路中反饋的判斷(1)反饋存在的判別

如果在輸入（回路）和輸出（回路）之間存在除有源器件以外的其它支路，則該支路構成放大電路的反饋，稱為反饋支路。交流反饋與直流反饋的判別

如果在直流通路中反饋消失，則反饋僅為交流反饋，這種情況一般在反饋通路中接有隔直或旁路電容；

如果反饋在交流通路中消失，則反饋僅為直流反饋，這種情況一般在反饋通路中接有旁路電容；

如果反饋在交流、直流通路均存在，則反饋為交直流反饋（反饋系數可能不同）。1058.4放大電路中的負反饋（續(xù)4）放大電路中反饋的判斷(2)反饋組態(tài)的判別（開路短路法）如果負載短路后反饋消失——電壓反饋，如果負載開路后反饋消失——電流反饋；如果輸入端開路反饋消失——串聯(lián)反饋，如果輸入端短路反饋消失——并聯(lián)反饋。反饋組態(tài)的判別（連接位置判別法）反饋支路與電壓輸出端(負載端)在同一位置——電壓反饋，反饋支路與電壓輸出端(負載端)不在同一位置——電流反饋；反饋支路與信號電壓輸入在同一位置——并聯(lián)反饋，反饋支路與信號電壓輸入不在同一位置——串聯(lián)反饋。1068.4放大電路中的負反饋（續(xù)5）放大電路中反饋的判斷(3)反饋極性的判別（瞬時極性法）

如果反饋使輸入得到加強——正反饋；

如果反饋使輸入受到削弱——負反饋。瞬時極性法：

找到反饋環(huán)在輸入端的連接點，從輸入端注入某一極性（增大或減小）的信號，按照放大電路的工作特性，沿反饋環(huán)一周標出各點信號的瞬時極性，直至反饋支路在輸入端的連接點，比較注入信號極性和反饋回的信號極性，根據反饋組態(tài)判別反饋的極性。1078.4放大電路中的負反饋（續(xù)6）放大電路中反饋的判斷(4)對于串聯(lián)反饋，

如果注入極性與反饋極性相同——負反饋

如果注入極性與反饋極性相反——正反饋對于并聯(lián)反饋，

如果注入極性與反饋極性相同——正反饋

如果注入極性與反饋極性相反——負反饋108反饋判斷舉例1反饋支路電壓反饋串聯(lián)反饋電壓串聯(lián)負反饋負反饋109反饋判斷舉例2反饋支路電壓反饋并聯(lián)反饋電壓并聯(lián)負反饋負反饋110反饋判斷舉例3反饋支路電流反饋串聯(lián)反饋電流串聯(lián)負反饋負反饋111反饋判斷舉例4反饋支路電流反饋并聯(lián)反饋電流并聯(lián)負反饋負反饋1128.4放大電路中的負反饋（續(xù)7）反饋放大電路的性能分析AF+-XiXf=FXoXo=AXdXd基本放大電路的放大特性Xo=AXd反饋網絡的反饋特性Xf=FXo反饋放大電路的輸入疊加關系Xd=Xi-Xf反饋放大電路的閉環(huán)增益放大環(huán)路增益由于反饋放大電路中，輸入輸出變量的不同，上面各量的量綱也隨之變化，對放大電路的性能影響也將不一樣。1138.4放大電路中的負反饋（續(xù)8）負反饋對放大電路性能的影響負反饋以降低放大電路的放大倍數為代價，放大倍數的穩(wěn)定性提高了1+AF倍放大器其它各項性能都得到改善。電壓負反饋穩(wěn)定輸出電壓；電流負反饋穩(wěn)定輸出電流。1148.4放大電路中的負反饋（續(xù)9）負反饋類型放大倍數輸入電阻輸出電阻頻帶非線性失真電壓串聯(lián)降低1+AF倍增大減小展寬減小電壓并聯(lián)降低1+AF倍增大減小展寬減小減小電流串聯(lián)電流并聯(lián)降低1+AF倍降低1+AF倍增大增大減小展寬減小展寬減小實際上，負反饋通過降低凈輸入來壓縮非線性器件的工作范圍達到改善線性的目的，但同時輸出幅度也降低了。注意，負反饋只能改善放大器自身非線性器件引入的非線性失真。1158.4放大電路中的負反饋（續(xù)10）典型反饋放大電路仿真實驗電壓串聯(lián)負反饋電壓并聯(lián)負反饋電流串聯(lián)負反饋電流并聯(lián)負反饋1168.5功率放大電路功率放大概述功率放大電路的作用：作為放大電路的輸出級驅動執(zhí)行機構。如使揚聲器發(fā)聲、繼電器動作、儀表指針偏轉等。電壓放大電路與功率放大電路的比較主要任務

電壓放大電路：放大電壓。

功率放大電路：放大電流。分析方法

電壓放大電路：工作在小信號狀態(tài)，動態(tài)分析主要采用小信號模型等效電路分析法。

功率放大電路：工作在大信號狀態(tài)，分析時主要使用的方法是圖解法。1178.5.1功率放大電路的特點（1）主要性能指標

電壓放大電路：放大倍數；輸入電阻；輸出電阻；頻帶

功率放大電路：不失真輸出功率；效率功率放大電路的基本要求在不失真的前提下盡可能的輸出較大的功率；具有較高的效率。分析功放電路應注意的問題功放電路中電流、電壓要求都比較大，必須注意電路參數不能超過晶體管的極限值:ICM

、UCEM、PCM

。信號幅度比較大，必須注意防止波形的非線性失真。電源提供的能量盡可能轉換給負載，減少晶體管及線路上的損失。即注意提高電路的效率。1188.5.1功率放大電路的特點（2）功率放大電路的核心問題不失真輸出功率盡可能大放大器效率盡可能高放大器的工作狀態(tài)A(甲)類：晶體管在整個周期內均處于放大區(qū)；B(乙)類：晶體管只有半個信號周期處于放大區(qū)，另半個周期處于截止區(qū)，管子導通角等于180°；AB(甲乙)類：晶體管處于放大區(qū)超過半個信號周期，管子導通角大于180°。1198.5.1功率放大電路的特點（3）A類放大電路的輸出功率與效率電源提供功率PE=VCCICQ最大不失真輸出功率最大效率R1R2RCRERL+VCCuiuo與信號無關，電源提供功率恒定。uCEiC0UCEQQICQV’CCuoio1208.5.1功率放大電路的特點（4）A(甲)類放大電路仿真實驗1218.5.1功率放大電路的特點（5）為得到大輸出功率，A類功率放大電路常采用變壓器耦合方式uCEiCOVCCQICQ電源功率PE=VCCICQ最大輸出功率POM=12VCCICQ最大效率

max=50%電路中RE較小，所以直流負載線近似為一條垂直線，而經過變壓器的阻抗變換，交流負載電阻則較大。A(甲)類放大電路最大效率只能達到50%，要想進一步提高效率，必須改進電路采用新的電路結構。RLVCCRER2R1N:11228.5.1功率放大電路的特點（6）提高功率放大電路效率的途徑減小放大電路靜態(tài)輸入功率提高放大電路輸出功率

關鍵在于減小晶體管的損耗功率——在集電極電流大時，集-射電壓減至0，在集—射電壓大時，集電極電流減至0。采用B(乙)類放大。1238.5.1功率放大電路的特點（7）變壓器耦合推挽B(乙)類功率放大靜態(tài)兩管設成零偏置正半周期：

T1導通T2截止負半周期：

T2導通T1截止乙類放大電路電源輸出功率最大輸出功率最大效率N:1R’L=N2RL選擇功率管：U(BR)CEO>2.2VCCPCM>0.2POM+VCCT1T2RLui1248.5.2互補對稱功率放大電路(1)

B(乙)類互補對稱功率放大電路——OTL無輸出變壓器+VCCT1T2CRLuiuo+靜態(tài)時兩晶體管零偏置，兩管對稱，電容上有VCC/2直流電壓。輸入信號正半周期，T1導通構成電壓跟隨向負載輸出電流；T2截止。輸入信號負半周期，T2導通構成電壓跟隨向負載輸出電流；T1截止。兩管交替工作，在負載上得到完整的信號波形，但每個管的電流波形都只有半個周期。1258.5.2互補對稱功率放大電路(2)輸出信號電壓的最大不失真幅值UOM受晶體管不進入“飽和”狀態(tài)的限制。其值為：負載的最大功率：電源提供的功率uCE1iC10-uCE2iC20UOMuo1268.5.2互補對稱功率放大電路(3)電源輸出功率最大輸出功率最大效率選擇功率管：U(BR)CEO>VCCPCM>0.2POMOTL電路仿真實驗對于靜態(tài)零偏置的電路，當輸入信號接近0電平時，不足以使任一管導通，從而產生交越失真。1278.5.2互補對稱功率放大電路(4)甲乙類OTL放大電路R1R2T1T2RLC+VCCD1D2ui+電阻R1、R2和D1、D2串聯(lián)接在電源與“地”之間，D1、D2導通，兩二極管導通電壓恰好為晶體管提供了一定的偏置，使兩晶體管在靜態(tài)時處于弱導通狀態(tài)，從而克服信號過零電平時的交越失真。功率管的選擇：U(BR)CEO>VCCPCM>0.2POMICM>VCC/2RL1288.5.2互補對稱功率放大電路(5)甲乙類OTL放大電路仿真實驗1298.5.2互補對稱功率放大電路(6)無輸出電容互補對稱功率放大電路——OCL輸出電容在OTL電路中實際上起到了在信號負半周為T2管供電的作用，如果我們能夠使用正負兩個電源，那么就可以不接輸出電容，進一步改善放大電路的頻率響應。這樣構成的電路稱為OCL（無輸出電容）電路。R1R2T1T2RL+VCCD1D2ui-VCC電源電壓減半功率管的選擇：U(BR)CEO>2VCCPCM>0.2POMICM>VCC/RLR1R2T1T2RLC+VCCD1D2ui1308.5.2互補對稱功率放大電路(7)OCL電路仿真實驗1318.6場效應晶體管場效應晶體管的分類場效應晶體管(FieldEffectTransistor)與雙極性晶體管不同，導電過程中只有一種載流子參與，所以又稱為單極型晶體管。場效應晶體管(FET)按結構分為兩類，EFT結型(JFET)絕緣柵型(JGFET)金屬氧化物場效應管(MOSFET)按導電載流子類型分為N溝道N溝道P溝道P溝道對于MOSFET按溝道的變化，還分為增強型和耗盡型兩種。耗盡型增強型耗盡型增強型1328.6.1絕緣柵場效應管MOS(1)1.N溝道增強型絕緣柵場效應管（1）結構及電路符號N+N+S源極G柵極D漏極P型硅襯底二氧化硅絕緣層金屬鋁B鋁N溝道增強型絕緣柵場效應管（2）工作原理UGS=0時，ID=0GDSB電路符號1338.6.1絕緣柵場效應管MOS(2)

當UGS≠0時，在柵極下面的二氧化硅中將產生一個指向P型襯底、且垂直襯底表面的電場。N+N+SGDP型硅襯底BUGSEG耗盡層繼續(xù)增大UGS反型層UGS越大，反型層中的自由電子濃度越大，溝道越寬，導電能力越強。將開始形成反型層所需的UGS值稱為開啟電壓UGS(th)，其值約為2~10V之間。在漏源之間加上正向電壓UDS便會產生漏極電流IDUDSIDEDID的大小受UGS控制。利用N型溝道（P型襯底）導電，其導電能力依靠柵極正偏電壓來增強，故稱N溝道增強型絕緣柵場效應管1348.6.1絕緣柵場效應管MOS(3)溝道形成后，在UDS作用下，ID沿溝道從漏極流向源極，并產生電壓降，使柵極與溝道內各點的電壓不再相等，于是溝道不再均勻，靠近源極端寬，靠近漏極端窄。增大UDS到一定數值后，在近漏極端溝道被預夾斷。N+N+SGDP型硅襯底BUGSEG耗盡層UDSIDED繼續(xù)增大UDS，加在夾斷點與源極之間的電壓不再改變，ID基本上維持不變，趨于飽和。1358.6.1絕緣柵場效應管MOS(4)特性曲線：轉移特性uGSiD0UGS(th)輸出特性uDSiD0uGS=7V3V5VUGS(th)線性區(qū)夾斷區(qū)飽和區(qū)場效應管的特性曲線有轉移特性和輸出特性兩組。在恒流區(qū)內，NMOS管的ID近似地表示為式中IDO是UGS=2UGS(th)時ID的值，UGS(th)為開啟電壓。1368.6.1絕緣柵場效應管MOS(5)2.N溝道耗盡型絕緣柵場效應晶體管耗盡型絕緣柵場效應管在制造時已在二氧化硅絕緣層中摻入了大量的正離子。在UGS=0時就已經在P襯底表面感應出反型層。N+N+S源極G柵極D漏極P型硅襯底二氧化硅絕緣層金屬鋁B鋁N溝道耗盡型絕緣柵場效應管

N溝道（1）結構及電路符號電路符號GDSB(襯底)1378.6.1絕緣柵場效應管MOS(6)當UGS負到一定程度，UGS=UGS(OFF)后，N型溝道中的電子耗盡，ID＝0，管子截止，UGS(OFF)稱為管子的夾斷電壓。N+N+SGDP型硅襯底BN溝道耗盡型絕緣柵場效應管

UGSEGUDSEDID（2）工作原理當UGS=0時，只要UDS≠0，ID≠0；這時的ID=IDSS當UGS>0時，N溝道變寬，ID增大；當UGS<0時，N溝道變窄，ID減小1388.6.1絕緣柵場效應管MOS(7)轉移特性uGSiD0UGS(off)uDS輸出特性iD0UGS=4V0V2V-2V（3）特性曲線實驗表明，在UGS(OFF)

UGS0的范圍內，耗盡型絕緣柵場效應管的轉移特性可以近似表示為：（UGS(off)

UGS0)IDSS為UGS=0時的漏極電流ID。1398.6.1絕緣柵場效應管MOS(8)P溝道MOS管和N溝道MOS管的主要區(qū)別在于作為襯底的材料不同，PMOS管的反型層為P型，相應的溝道為P溝道。P+P+S源極G柵極D漏極N型硅襯底二氧化硅絕緣層金屬鋁B鋁P溝道增強型絕緣柵場效應管3.P溝道MOS場效應晶體管對耗盡型PMOS管，在二氧化硅絕緣層中摻入的是負離子。使用時，UGS，UDS的極性與NMOS管相反，增強型PMOS管的開啟電壓為負值，而耗盡型的PMOS管的夾斷電壓為正值。1408.6.1絕緣柵場效應管MOS(9)電壓極性uGS<UGS(th)<0uDS<0轉移特性uGSiD0UGS(th)iD+-uDS+-uGS輸出特性uDSiD0UGS=-7v-5V-3VUGS(th)線性區(qū)夾斷區(qū)飽和區(qū)增強型P-MOSFET電路符號特性曲線1418.6.1絕緣柵場效應管MOS(10)耗盡型P-MOSFETiD+-uDS+-uGS電壓極性UGS(off)>uGS

UGS(off)>0uDS<0轉移特性uGSiD0UGS(off)輸出特性uDSiD0uGS=-3v-2V0VUGS(off)線性區(qū)夾斷區(qū)飽和區(qū)電路符號特性曲線1428.6.2結型場效應晶體管JEFT(1)NN型半導體為襯底G(柵極)S源極D漏極結構及電路符號耗盡層PP兩邊是高濃度P型區(qū)導電溝道DGS電路符號1438.6.2結型場效應晶體管JEFT(2)G(柵極)S源極D漏極PP工作原理當uGS=0、uDS>0時，N溝道中多子從S流向D，形成漏極電流iD。此時的iD稱為漏極飽和電流，計作IDSSID沿溝道產生的電壓降使得柵極與溝道內部各點的電壓不等越靠近漏極電壓越大。uDSPPiD當uGS<0時，N溝道變窄，漏極電流減小，即iD<IDSS

。PP當uGS減小到一定值時，兩邊耗盡區(qū)合攏，導電溝道被夾斷iD0。此時的uGS稱為夾斷電壓，記為UGS(off)繼續(xù)減小uGS耗盡區(qū)不再明顯變化。1448.6.2結型場效應晶體管JEFT(3)特性曲線轉移特性曲線uGS0iDIDSSUGS(0ff)輸出特性曲線iD(mA)uDS(V)0uGS=0V-1V-3V-4V-5V-2V可變電阻區(qū)恒流區(qū)夾斷區(qū)iD+-uDS+-uGS電壓極性UGS(off)<uGS<0uDS>0N-JFET1458.6.2結型場效應晶體管JEFT(4)P溝道結型場效應晶體管（JEFT）電壓極性UGS(off)>uGS>0uDS<0轉移特性uGSiD0UGS(off)-IDSS電路符號iD+-uDS+-uGS輸出特性uDSiD0uGS=01V2VUGS(off)線性區(qū)夾斷區(qū)飽和區(qū)1468.6.3場效應晶體管的主要參數（1）直流參數開啟電壓UGS(th)——增強型MOSFET

夾斷電壓UGS(off)——耗盡型MOSFET和JFET飽和電流IDSS——耗盡型管參數，對應uGS=0時的漏極電流直流輸入電阻RGS(DC)交流參數低頻跨導gm極間電容：CGS、CGD(1~3pF)、CDS(0.1~1pF)低頻噪聲系數NF1478.6.3場效應晶體管的主要參數（2）極限參數最大漏極電流IDM最大耗散功率PDM漏源擊穿電壓UDS(BR)柵源擊穿電壓UGS(BR)148場效應晶體管與雙極型晶體管比較器件比較項目雙極型晶體管場效應晶體管載流子既有多子又有少子兩種極性的載流子同時參與導電，故稱雙極型晶體管只有多子一種極性的載流子參與導電，故稱單極型晶體管溫度穩(wěn)定性較差好控制方式電流控制電壓控制主要類型NPN和PNP兩種N溝道和P溝道兩種放大參數β＝20～200gm=1～20mS輸入電阻102～104Ω107～1014Ω輸出電阻rce很高rds很高制造工藝較復雜簡單、成本低對應電極基極－柵極，發(fā)射極－源極，集電極－漏極1498.7場效應管放大電路場效應管的三個電極源極、柵極和漏極與雙極型晶體管的三個電極發(fā)射極、基極