新教材-第2章-2345三極管

2.3

半導(dǎo)體三極管2.3.1

晶體三極管的基本結(jié)構(gòu)及類型2.3.2

晶體管的電流放大作用2.3.3

晶體三極管的共射伏安特性2.3.4晶體三極管的主要參數(shù)學(xué)習(xí)指導(dǎo):本章重點：1.掌握半導(dǎo)體三極管正常放大的外部條件、工作原理、伏安特性曲線及主要參數(shù)。3.熟練掌握晶體三極管基本應(yīng)用電路及其分析方法。

半導(dǎo)體三極管與二極管的主要區(qū)別是它具有電流放大作用，因而三極管應(yīng)用更加廣泛。2.掌握基本共射放大電路的組成及各元件的作用，靜態(tài)工作點的基本概念及近似估算。組成分析方法放大作用【小信號模型分析法(微變等效電路)】。本章難點：1.三極管內(nèi)部載流子的傳輸過程。2.靜態(tài)工作點概念的建立。3.動態(tài)圖解法及放大電路的非線性失真問題。4.小信號模型分析法(微變等效電路)。動態(tài)分析方法晶體管的幾種常見外形§2.3.1

晶體三極管的結(jié)構(gòu)及類型NNP發(fā)射極E基極B集電極C發(fā)射結(jié)集電結(jié)—發(fā)射區(qū)—集電區(qū)emitterbasecollectorNPN型ECB一.結(jié)構(gòu):基區(qū)三極、兩結(jié)、三區(qū)。PPNEBCECBPNP型集電極PPNEBC基極發(fā)射極ECBNPN型發(fā)射結(jié)集電結(jié)分類:按材料分：硅管、鍺管按結(jié)構(gòu)分：

NPN、PNP按使用頻率分：

低頻管、高頻管按功率分：小功率管<500mW

中功率管0.5

1W

大功率管>1W二.分類:2.3.2晶體管的電流放大作用

一、半導(dǎo)體三極管正常放大的條件NNPEC?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。(1)內(nèi)部條件:B管芯結(jié)構(gòu)剖面圖發(fā)射區(qū)摻雜濃度高基區(qū)薄且摻雜濃度低集電結(jié)面積大(2)外部條件:ECBuiuo

發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。二、三極管的三種連接方式

三極管在組成放大電路時，一般是組成兩端口網(wǎng)絡(luò)，

即一端是輸入端另一端是輸出端。①共發(fā)射極接法②共集電極接法③共基極接法信號源負(fù)載三種連接方式uiuoCEBECBuiuoECBuiuo共發(fā)射極共集電極共基極三、晶體管各電極電流的形成過程

發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入多子（電子），形成發(fā)射極電流

IE。IEIBN2.

注入電子在基區(qū)中的復(fù)合與擴(kuò)散

(1)注入電子中有極少部分與空穴復(fù)合。部分電子與基區(qū)空穴復(fù)合形成IBN。結(jié)果:ICNIEIBNI

CBOIBIC

3.集電區(qū)收集擴(kuò)散過來的電子形成集電極電流ICIC=ICN+ICBO

(2)其余電子擴(kuò)散到集電結(jié)邊沿。三極管的電流分配關(guān)系IB=I

BN

ICBOIC=ICN+ICBO(1)

當(dāng)管子制成后，發(fā)射區(qū)載流子濃度、基區(qū)寬度、集電結(jié)面積等確定，故電流的比例關(guān)系確定。(2)

電流放大系數(shù)

注入基區(qū)的電子在基區(qū)中擴(kuò)散的電子數(shù)與復(fù)合的電子數(shù)的比例關(guān)系就基本確定。將這個“比值”稱為:

共發(fā)射極電流放大系數(shù):一、共射輸入特性：與二極管特性相似特性曲線:是在伏安平面上作出的反映晶體管各極電流電壓關(guān)系的曲線。RCVCCiBIERB+uBE

+uCE

VBBCEBiC+

+

O2.3.3晶體三極管的共射伏安特性特性右移.特性基本重合(電流分配關(guān)系確定)iBRB+uBE

VBB+

OVBB+

RBBE二、共射輸出特性曲線截止區(qū)：條件：兩個結(jié)均反偏4321iC

/mAuCE

/V50μA40μA30μA20μA10μAIB=0O2468截止區(qū)IB

=0；IC

=IE

=ICEO

0iB2.放大區(qū)1)條件：截止區(qū)放大區(qū)發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)反偏iC

/mAuCE

/V50μA40μA30μA20μA10μAIB=0O2468飽和區(qū)2)特點:共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)反映在特性曲線上，為兩條不同iB曲線的間隔iCiB(1)基極電流iB對集電極電流iC有很強(qiáng)的控制作用

uCE在很大范圍內(nèi)變化時iC基本不變。因此，當(dāng)iB一定時，集電極電流具有恒流特性。(2)iC的恒流特性4321iC

/mAuCE

/V50μA40μA30μA20μA10μAIB=0O2468ICEO截止區(qū)放大區(qū)iCiB

=10μA3.飽和區(qū)：uCE

u

BEuCB=uCE

u

BE

0條件：

4321iC

/mAuCE

/V50μA40μA30μA20μA10μAIB=0O2468ICEO截止區(qū)放大區(qū)飽和區(qū)e結(jié)和c結(jié)均處于正偏的區(qū)域為飽和區(qū)。iC2iC1兩個結(jié)均正偏

通常把uCE=uBE(即c結(jié)零偏)的情況稱為臨界飽和，對應(yīng)點的軌跡為臨界飽和線。uCE=0.3VuCE=uBE深度飽和時：0.3V(硅管)UCE(SAT)=0.1V

(鍺管)2.3.4晶體管的主要參數(shù)1、電流放大系數(shù)1)共發(fā)射極電流放大系數(shù)iC

/mAuCE

/V50μA40μA30μA20μA10μAIB=0O24684321—直流電流放大系數(shù)

—交流電流放大系數(shù)一般為幾十

幾百2)共基極電流放大系數(shù)

1一般在0.98以上。

Q2.極間反向電流

1)ICBO

ICBO指發(fā)射極開路時，集電極—基極間的反向電流，稱為集電極反向飽和電流。

2)ICEO

ICEO指基極開路時，集電極—發(fā)射極間的反向電流，稱為集電極穿透電流。

3)IEBO

IEBO指集電極開路時，發(fā)射極—基極間的反向電流。ICEO3、極限參數(shù)1.ICM

—集電極最大允許電流，超過時

值明顯降低。U(BR)CBO

—發(fā)射極開路時C、B極間反向擊穿電壓。2.PCM—集電極最大允許功率損耗PC=iC

uCE。3.U(BR)CEO

—基極開路時C、E極間反向擊穿電壓。U(BR)EBO

—集電極極開路時E、B極間反向擊穿電壓。U(BR)CBO>U(BR)CEO>U(BR)EBOiCICMU(BR)CEOuCEPCMOICEO安全工作區(qū)4、溫度對特性曲線的影響1.溫度升高，輸入特性曲線向左移。溫度每升高1

C，UBE

(22.5)mV。溫度每升高10

C，ICBO

約增大1倍。2.溫度升高，輸出特性曲線向上移。OT1T2>iCuCET1iB

=0T2>iB

=0iB

=0溫度每升高1

C，

(0.51)%。輸出特性曲線間距增大。O1.Ui

的微小變化引起輸出Uo的很大的變化2.3.5三極管放大的本質(zhì)：電流放大

2.利用三極管的電流放大特性實現(xiàn)電壓放大作用。

三極管的放大是通過其電流控制作用，把電源的直流功率轉(zhuǎn)化為交流功率輸出，而不是輸入信號真的被三極管放大。工作狀態(tài)的判斷:(a)(b)晶體管損壞

NPN,放大,鍺管【例】NPN，截止(d)PNP，飽和(c)【例】:

試判斷:

（三極管處于正常放大狀態(tài)）①硅、鍺。②b、c、e極。③NPN管、PNP管。

ebcbeccbe電壓關(guān)系★

1.三極管在放大狀態(tài)：PNP管：UC＜UB＜UE或UCB﹤0，UBE﹤0（發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏）滿足下列電壓關(guān)系：

NPN管：UC＞UB

＞UE或UCB﹥0，UBE﹥0++2.4晶體管放大電路

基本放大器（電路）通常是指由一個三極管構(gòu)成的單級放大器。根據(jù)輸入、輸出回路公共端所接的電極不同，實際有共射極、共集電極和共基極三種基本(組態(tài))放大器。

下面以最常用的共射放大電路為例來說明放大器的一般組成原理。放大電路的概念

放大器的用途：將微弱的電信號（含有信息變化的電壓，電流，功率）放大到便于測量和利用的程度。

例如：從收音機(jī)天線接收的無線電信號或傳感器得的信號有時只有微伏或毫伏的數(shù)量級，必須經(jīng)過放大才能驅(qū)動揚聲器或者進(jìn)行觀察，記錄和控制。1.組成框圖:直流電源信號源放大電路負(fù)載+us–放大電路RS+ui–+uo–RLioii2.4.1

放大電路的組成及工作原理擴(kuò)音機(jī)組成方框圖2.多級放大電路信號輸入第一級第二級第三級信號輸出一、放大電路的四端網(wǎng)絡(luò)us

—信號源電壓Rs

—信號源內(nèi)阻RL—負(fù)載電阻ui

—輸入電壓uo

—輸出電壓ii—輸入電流io

—輸出電流2.4.2

放大電路主要性能指標(biāo)

+us–放大電路RS+ui–+uo–RLioii二、主要性能指標(biāo)1.電壓放大倍數(shù)Au

通常定義為：輸出電壓Uo與輸入電壓Ui之比為放大器的電壓放大倍數(shù)，記作Au：

+us–放大電路RS+ui–+uo–RLioii

考慮信號源內(nèi)阻時的電壓放大倍數(shù)。輸出電流Io與輸入電流Ii之比稱為電流放大倍數(shù)Ai+us–放大電路RS+ui–+uo–RLioii源電壓放大倍數(shù)Aus：

2.輸入電阻Ri

放大電路的輸入電阻定義為：從放大器輸入端看進(jìn)去的等效電阻，其值等于輸入電壓與輸入電流之比+us–RS+ui–+uo–RLRo+uot–RiRiRi越大，ui與us越接近１1

+us–RS+ui–iiRiRi放大器放大器Ri

≤

RSRi

≥RS3、輸出電阻

放大電路的輸出回路相當(dāng)于負(fù)載的信號源，該信號源的內(nèi)阻稱為放大電路的輸出電阻。計算：i22

11

usRS+u–放大電路us

=0Rouot

—負(fù)載開路時的輸出電壓；uo

—帶負(fù)載時的輸出電壓，Ro越小，uot

和

uo

越接近。+us–RS+ui–+uo–RLRo+uot–RiRo1.放大電路的組成及各元件的作用基本共發(fā)射極放大電路2.4.3

晶體管放大電路分析一、基本共射放大電路習(xí)慣畫法基本共發(fā)射極放大電路當(dāng)

VBB=VCC時：習(xí)慣畫法aa習(xí)慣畫法基本共發(fā)射極放大電路bec組成原則VCC(直流電源)：提供電源使e結(jié)正偏、c結(jié)反偏C1、C2(耦合電容)：隔直流、通交流Rb(基極偏置電阻)：提供合適的基極電流RC(集電極電阻)：將

iC

uC

，（電流放大

電壓放大）組成各元件的作用：轉(zhuǎn)換成2.工作原理電壓放大3.放大電路的兩種工作狀態(tài)

主要用于研究靜態(tài)工作點QIBQ、ICQ、IEQ

、UBEQ、

UCEQ1）靜態(tài)（直流工作狀態(tài)）

當(dāng)ui

＝0時，即在沒有輸入交流信號時的工作狀態(tài)。ui

＝0電容開路。阻容耦合(電容耦合）直流通路直流通路：直流電流所通過的路經(jīng)。

在特性曲線上所對應(yīng)的點稱為靜態(tài)工作Q。IBQQUBEQIBQICQUCEQQ保證放大電路在放大信號的過程中不失真IBQ

、UBEQ

、2）靜態(tài)工作點的概念輸入回路中：輸出回路中：ICQ、IEQ

、UCEQ｝a.Q點的實際意義：b.概念：c.為什么要靜態(tài)工作點Q。

對放大電路的最基本要求:一是能夠放大，二是不失真。如果輸出波形嚴(yán)重失真，放大就毫無疑義了。原因：(1)當(dāng)ui=0三極管處于截止?fàn)顟B(tài)。

三極管只能在信號的正半周大于Uon的時間間隔內(nèi)導(dǎo)通。ui

＝0(2)沒有設(shè)置合適的靜態(tài)工作點2)動態(tài)(交流工作狀態(tài))用于研究動態(tài)(交流)參數(shù)，如：Ro、Ri、Au等。交流通路：交流信號所經(jīng)過的路徑。交流通路當(dāng)ui

0

時,即輸入交流信號時的工作狀態(tài)。畫法：電容C短路，

直流電源對交流信號短路。4.放大電路的組成原則保證三極管工作在放大區(qū):e結(jié)正偏、c結(jié)反偏1)直流狀態(tài)：2)交流狀態(tài)：在輸入回路：△ui△iB

的變化引起在輸出回路：△iC轉(zhuǎn)換成△uCE

uO3)合理設(shè)置靜態(tài)工作點：在放大信號的過程中不失真。直流狀態(tài)交流狀態(tài)判斷下列放大電路能否對交流信號進(jìn)行放大。保證三極管工作在放大區(qū):e結(jié)正偏、c結(jié)反偏直流狀態(tài)：在輸入回路：△ui△iB

的變化引起在輸出回路：△ic轉(zhuǎn)換成△uCE

uO交流狀態(tài)：放大電路分析靜態(tài)分析動態(tài)分析估算法圖解法小信號模型(微變)分析法圖解法計算機(jī)仿真Q點，求：IBQ、ICQ、UCEQ研究動態(tài)(交流)參數(shù)：

Ro、Ri、Au等5.放大電路的分析方法1)靜態(tài)分析(直流分析)

直流分析,又稱為靜態(tài)分析,用于分析電路的直流工作狀態(tài)，其主要目的是合理設(shè)置靜態(tài)工作點。靜態(tài)工作點的近似估算：直流通路IBQ、ICQ

、UCEQ硅管：鍺管：IBQ(1)由基極回路求出靜態(tài)時基極電流

IBQ:

(2)根據(jù)三極管各極電流關(guān)系,可求出再根據(jù)集電極輸出回路可求出UCEQ

ICQ靜態(tài)工作點的集電極電流ICQ：倒相放大器倒相放大器估算放大電路的靜態(tài)工作點。設(shè)VCC=12V,Rc=3kΩ,

Rb=280kΩ,β＝50。

解：IBQICQ

(3)

【例】a.輸入回路圖解法求解靜態(tài)工作點輸入外電路方程為：VBBIBQUBEQQ(4)

圖解法確定靜態(tài)工作點

(直流負(fù)載線)

b.輸出回路圖解法求解靜態(tài)工作點iCuCE+外電路方程為：直流負(fù)載線直流負(fù)載線iCuCE+直流斜率:uCE與iC是線性關(guān)系,只需確定兩點(M,N)即可得到直流負(fù)載線

M=?N=?N:(0，）

M:（，0）直流負(fù)載線

找出iB=IBQ這一條輸出特性曲線,與直流負(fù)載線的交點即為Q點。讀出Q點坐標(biāo)的電流、電壓值即為所求。由基極回路求出IBQ

。

靜態(tài)分析其主要目的是合理設(shè)置靜態(tài)工作點(5)電路參數(shù)對靜態(tài)工作點的影響a.

Rb對Q點的影響改變Rb

(其他參數(shù)不變)Rb

iB

Q趨近截止區(qū)；Rb

iB

Q趨近飽和區(qū)。b.Rc對Q點的影響Rc的變化,僅改變直流負(fù)載線的N點,即僅改變直流負(fù)載線的斜率。Rc增大,N點下降,Rc減小,N點上升,。

N1c.VCC對Q點的影響VCC增大:

直流負(fù)載線M點和N點同時增大VCC減小:(M、N減小)IBQ直流負(fù)載線平移N:(0，）

M:（，0）

Vcc的變化不僅影響M,N點,還影響IBQ。因此,Vcc對Q點的影響較復(fù)雜。(直流負(fù)載線M點和N點同時增大)IBQ增大

實際調(diào)試中,主要通過改變電阻Rb來改變靜態(tài)工作點,而很少通過改變VCC來改變工作點。IBQVCC增大+VCCRb

Rb

(電路參數(shù)對靜態(tài)工作點的影響)實驗C2)放大電路的動態(tài)分析(1)圖解法分析動態(tài)特性VCC+–

RCui+–

iBiCRBVBBC1+

–

+uCE

+uBE–

UCEQMN直流負(fù)載線交流負(fù)載線:RL改為：交流負(fù)載線方程:()斜率(ui

0)UCEQA點坐標(biāo)(,0)AMN直流負(fù)載線輸入回路:線性非線性線性輸出回路:+–RBRC+uCE–+uBE

+–VCCVBBiBiCiBiC+uBE

+uCE–AB(2)動態(tài)圖解uBE/ViB/

A0.7V30QuituBE/VtiBIBQ(交流負(fù)載線)uCE/ViC/mA4123iB=10

A20304050605Q6直流負(fù)載線Q

Q

6tiCICQUCEQtuCE/VUcemibicuceOOOOOO342①

放大電路的動態(tài)范圍：小信號模型+–

iBiCRBVCCVBBRCC1ui+–

+

–

+uCE

+uBE–

IBQICQUCEQuiOt

iB

OtuCEOtuoOt

iC

Ot(3)放大電路的非線性失真問題因工作點不合適或者信號太大使放大電路的工作范圍超出了晶體管特性曲線上的線性范圍，從而引起非線性失真。1)“Q”過低引起截止失真NPN管：頂部失真為截止失真。PNP管：底部失真為截止失真。OQibOttOuBE/ViBuBE/ViBui

uCEiCictOOiCOtuCEQuce交流負(fù)載線原因：2.“Q”過高引起飽和失真ICSNPN管：

底部失真為飽和失真。PNP管：頂部失真為飽和失真。不接負(fù)載時，交、直流負(fù)載線重合:V

CC=VCCuCEiCtOOiCOtuCEQV

CC(2)

最大不失真輸出電壓——通過輸出回路交流負(fù)載線確定UCEQ-UCESICQR’LUcemUCEQ-UCESICQR’LUCEQ-UCES3)微變等效電路分析法(小信號模型分析法)bce+uce–+ube–

ibiccbe(1)微變等效電路(小信號模型分析法)從輸入端口看進(jìn)去相當(dāng)于電阻

rbe

(小信號或微小變化的信號)+uce–+ube–

ibiccbe微變rbb

—三極管基區(qū)體電阻+uce–+ube–

ibiccbe從輸出端口看進(jìn)去可等效為一個受ib

控制的電流源

ic

=

ib

2）基本共發(fā)射極放大電路的微變等效電路：

（1）畫出電路的交流通路。交流通路放大電路微變等效電路（2）在交流通路的基礎(chǔ)上畫出微變等效電路。

交流通路2.溫度上升,反向飽和電流ICBO增加,穿透電ICEO=(1+β)ICBO

也增加。

3.溫度上升,使三極管的電流放大倍數(shù)β增大,使特性曲線之間距增大。1.當(dāng)溫度升高時，UBE值將減小。一.溫度對靜態(tài)工作點的影響反映在輸出特性曲線上是使Q點上移(ICQ

增加)。溫度每升高1

C，UBE

(22.5)mV溫度每升高10

C，ICBO

約增大1倍。溫度每升高1

C，

(0.51)%。溫度變化引起三管子參數(shù)的改變都將集中反映到ICQ

的變化上。1.簡單偏置電路二、分壓偏置式穩(wěn)定靜態(tài)工作點共射放大電路基極偏流為:只要合理選擇RB,RC的阻值，晶體管將工作放大狀態(tài)。

工作點的穩(wěn)定性差這種偏置電路雖然簡單但主要缺點是：當(dāng)溫度變化或更換管子引起β或ICBO改變時,ICQ也變化

電流負(fù)反饋型偏置電路二.電流負(fù)反饋型偏置電路簡單偏置電路實現(xiàn)方法是：在管子的發(fā)射極串接電阻RE，由圖可知，當(dāng)溫度升高使ICQ有增大趨勢時，電路會產(chǎn)生如下自我調(diào)節(jié)過程：

電流負(fù)反饋型偏置電路使工作點穩(wěn)定的基本原理：引入自動調(diào)節(jié)機(jī)制：用IB的相反變化去自動抑制IC的變化，從而使ICQ穩(wěn)定,這種機(jī)制通常稱為負(fù)反饋。IBICQICQ↑→IEQ↑→UEQ↑

ICQ↓←IBQ↓UBEQ↓(UBEQ=UBQ-UEQ)UBQIBQICQIEQ靜態(tài)工作點的估算：UBQIBQICQIEQ回顧：3）性能指標(biāo)分析與計算：（1）電壓放大倍數(shù)源電壓放大倍數(shù)（2）輸入電阻當(dāng)us=0時,Ro=RC因此可得出:

ib=0ic=βib=0,（3）輸出電阻

求：(1)靜態(tài)工作點Q點

,（3）:（2）微變等效電路例:已知解：（1）（2）微變等效電路掌握:

三種組態(tài)放大電路的性能特點。本章重點：深刻理解與掌握：

共射（分壓偏置式電路）、共集電極放大電路靜態(tài)工作點的分析方法及利用小信號模型進(jìn)行動態(tài)參數(shù)的計算。分壓式2.4.4

晶體管放大電路分析三種組態(tài)三.典型的靜態(tài)工作點穩(wěn)定電

（分壓式偏置電路）分壓式偏置電路分壓式偏置電路電流負(fù)饋偏置電路。電流負(fù)饋型偏置電的改進(jìn)電路。

穩(wěn)定工作點的過程可表示如下:T

IC

UE

UBE

IB

IC

由圖可知:通過增加一個電阻RB2

可將基極電位UB固定。

這樣由ICQ引起UE變化就是UBE的變化，增強(qiáng)了UBE對ICQ的調(diào)節(jié)作用，有利于Q點的近一步穩(wěn)定。T(℃)↑→IC↑→UE↑→UBE↓（UB基本不變）→→IB↓→IC↓Re起直流負(fù)反饋作用，其值越大，反饋越強(qiáng)，Q點越穩(wěn)定。關(guān)于反饋的一些概念：將輸出量通過一定的方式引到回輸入回路影響輸入量的措施稱為反饋。反饋的結(jié)果使輸出量的變化減小的稱為負(fù)反饋，反之稱為正反饋。Re有上限值嗎？IC通過RE轉(zhuǎn)換為ΔUE影響

UBE溫度升高IC增大，反饋的結(jié)果使之減小Re的作用1.直流分析：+VCCRCRERB1RB2+UBEQ

IBQIEQ要求：I1≥

(5

10)IBQUBQ≥(5

10)UBEQI2I1UBQ+UCEQ

ICQI1=I2設(shè)：IBQ≈

0UBQ≥(5

10)UBEQ1）靜態(tài)工作點近似估算+VCCRCRERB1RB2+UBEQ

+UCEQ

IBQI1ICQIEQUBQIEQIBQUCEQ思路：方法1：方法2：利用戴維寧定理求：IBQVCCRCRERB1RB2+–+–VCCVCCRCRE+–+–V

CCR

BIBQ+VCCRCRERB1RB2微變等效電路RCRB1RB2+ui

+uo

RLibiciirbe

ibRE2.動態(tài)分析：1）電壓放大倍數(shù)RCRB1RB2+ui

+uo

RLibiciiRERCRB1RB2+ui

+uo

RLibiciirbe

ibRE2）源電壓放大倍數(shù)可以看出：增加RE

可以穩(wěn)定Q點，但電壓放大倍數(shù)下降考慮：如何才能既穩(wěn)定Q點又不降低電壓放大倍數(shù)微變等效電路3）輸入電阻RCRB1RB2+ui

+uo

RLibiciirbe

ibRERiR

iRo=RC4）輸出電阻Ro可見：加入RE后，Ri提高了(原Ri

rbe)電路改進(jìn)：(并聯(lián)電容)+VCCRCC1C2RLRE++RB1RB2RS+us

+uo

既穩(wěn)定“Q”，Au

又較大的電路RE2RE1CERo=RC2.動態(tài)：RE2(kΩ)

>>

RE1(百Ω)

較大等效電路RCRB1RB2+ui

+uo

RLibiciirbe

ib例3.2.1

=100，RS=1k，RB1=62k，RB2=20k,

RC=3k，RE=1.5k，RL=5.6k，VCC=15V。

求：“Q”，Au，Ri，Ro。[解]：+VCCRCC1C2RLRE+CE++RB1RB2RS+us

+uo

1)求“Q”點2)求Au，Ri，Ro，

AusRCRB1RB2+ui

+uo

RLibiciirbe

ibRo=RC=3k

去掉旁路電容CE時：1)靜態(tài)工作點“Q”不變+VCCRCC1C2RLRE++RB1RB2RS+us

+uo

RCRB1RB2+ui

+uo

RLibiciirbe

ibRE2)求Au、Aus、Ri、RoRo

=RC=3k

既穩(wěn)定“Q”，Au

又較大的電路+VCCRCC1C2RLRE+CE++RB1RB2RS+us

+uo

RCRB1RB2+ui

+uo

RLibiciirbe

ibRE1RE1RE2注意：一、電路結(jié)構(gòu)

+C1RS+ui

–RERB+VCCC2RL+–+uo–+us共集放大電路（射極輸出器）交流通路RsRB+

+uo

RLibiciiREieRsRB+

+uo

RLibiciiRE+ui

–2.4.5共集電極放大電路二、電路分析1.靜態(tài)分析：IBQ=(VCC

–UBEQ)/[RB+(1+

)

RE]ICQ=

IBQUCEQ=VCC–

IEQ

REVCC–

ICQ

RE≈

VCC=IBQ

RB+UBEQ+(1+

)IBQ

RE2.動態(tài)分析：電壓放大倍數(shù)故稱之為射極跟隨器輸入電阻的分析:Ri與負(fù)載有關(guān)！RL帶負(fù)載電阻后輸出電阻的分析3.特點

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！令Us為零，在輸出端加Uo，得：+VCCRCC2C3RLRE+++RB1RB2RS

+us

+uo

C1RCRERS+us

RL2.4.6共基極放大電路一、電路結(jié)構(gòu)

二、電路分析RCRERS+us

RL1.靜態(tài)分析交流通路2.動態(tài)參數(shù)分析：(1)電壓放大倍數(shù)RiR

iRo(2)輸入電阻(3)輸出電阻:Ro=RCRCRERS+us

RLebc交流通路+uo

RCRERS+us

RLioicieiiib

ib+ui

ecbe例:

=120，RB=300k，r

bb=200，UBEQ=0.7VRE=RL=Rs=1k，VCC=12V。求：“Q”，Au，Ri，Ro。IBQIEQ+C1RS+ui

–RERB+VCCC2RL+–+uo–+us[解]：1)求“Q”IBQ=(VCC–

UBE)/

[RB

+

(1+

)

RE]=(12

–

0.7)/[300+1211]

27(

A)IEQ

IBQ

=3.2(mA)UCEQ=VCC–

ICQ

RE

=12–3.21=8.8(V)

VCC=

IBQ

RB

+

UBE+(1+

)

IBQ

REIBQIEQ+C1RS+ui

–RERB+VCCC2RL+–+uo–+us2)求Au，Ri，Ro

=200+26/0.027

1.18(k

)Ri=300//(1.1860.5)=50(k

)RL

=

1

//

1

=0.5(k

)usRB+uo

RLibiciirbe

ibRERs+

u+

三種接法的比較：空載情況下

接法共射共集共基

Au大

小于1

大

Aiβ1＋βα

Ri

中

大

小

Ro

大

小

大

頻帶窄中寬2.4.7三種基本放大電路性能比較(P60)2.5場效應(yīng)晶體管

FET(FieldEffectTransistor)利用電場效應(yīng)來控制載流子運動的半導(dǎo)體器件。2.5.1概述電壓uGS控制電流iD半導(dǎo)體三極管:電流控制電流一、定義：二、場效應(yīng)晶體管分類：結(jié)型N溝道P溝道JFET絕緣柵型增強(qiáng)型EMOS耗盡型DMOSN溝道P溝道MOSFET增強(qiáng)型耗盡型DMOSEMOS場效應(yīng)管2.5.2結(jié)型場效應(yīng)晶體管(JFET)一、結(jié)構(gòu)與符號N溝道JFETP溝道JFETS—源極SourceG—柵極Gate

D—漏極

Drain﹣﹣﹢﹢

導(dǎo)電溝道：兩個PN結(jié)之間的區(qū)域稱為導(dǎo)電溝道。二.

工作原理漏極電流ID：

如果在柵極和源極之間加上負(fù)的電壓UGS，而在漏極和源極之間加上正的電壓UDS，那么，在UDS作用下，電子將源源不斷地由源極向漏極運動，形成漏極電ID。將電子發(fā)源端稱為源極(Source)、接收端稱為漏極(Drain)。在JFET中，源極和漏極是可以互換。﹣﹣﹢﹢

因為柵源電壓UGS為負(fù)，PN結(jié)反偏，在柵源間僅存在微弱的反向飽和電流，所以柵極電流IG≈0。這就是結(jié)型場效應(yīng)管輸入阻抗很大的原因。

﹢﹣

輸入阻抗：N1.柵源電壓UGS對導(dǎo)電溝道及ID的控制作用圖(a)

溝道最寬：UGS=0，ID最大。圖(b)

溝道變窄：UGS負(fù)壓增大，電阻變大,

ID減小。圖(c)

溝道夾斷：UGS負(fù)壓進(jìn)一步增大，ID≈0。

柵源電壓UGS的變化，將有效地控制漏極電流ID的變化。當(dāng)|UGS|加大到某一負(fù)壓值時，兩側(cè)PN結(jié)擴(kuò)張使溝道全部消失，此時，ID將變?yōu)榱?。我們稱此時的柵源電壓UGS為“夾斷電壓”，記為UGSoff。工作原理夾斷電壓：2.uDS

對

iD的影響iD

～uDS1)

uDS

電壓較小線性變化﹢﹣隨著uDS

溝道將變窄2）uDS

電壓較大AA1A2a.預(yù)夾斷：

此時

uGD

=UGS(off)；

b.隨著

uDS

繼續(xù)增加A點下移3）夾斷耗盡層剛相碰時預(yù)夾斷前iD與uDS呈近似線性關(guān)系R1R2電壓uGS控制電流iD預(yù)夾斷發(fā)生之后：uDS

變化，iD基本不變。iD不變iD具有恒流特性。1.只有多數(shù)載流子導(dǎo)電，F(xiàn)ET也稱為單極型三極管。2.PN結(jié)是反向偏置的，因此iG0，輸入電阻很高。3.JFET是電壓控制電流器件，iD受uGS控制4.預(yù)夾斷前iD與uDS呈近似線性關(guān)系；預(yù)夾斷后，iD趨于飽和。電壓uGS控制電流iD綜上分析可知：uGS/ViD/mA–5

OIDSS1.轉(zhuǎn)移特性曲線三、JFET的伏安特性2.輸出特性(2)恒流區(qū)(放大區(qū))FET可看作一個受uGS控制的可變電阻uGD=UGS(off)時稱為預(yù)夾斷(1)可變電阻區(qū)(4)擊穿區(qū)uDS

，iD

不變(3)截止區(qū)uGS<UGS(off)

，iD=0uGS＞UGS(off)（線性變化）四、P溝道JFET(1)空穴導(dǎo)電(2)

UGS(off)>0

偏置電壓：

VGS≥0VDS<05uGS/ViD/mA–5

OIDSS5V2V0VOuDS/ViD/mAuGS

=0V–2V–5V(3)P溝道特性曲線與N溝道的關(guān)縱軸對稱N溝道P溝道注意iD的實際方向2.5.3絕緣柵型效應(yīng)管(MOS管)一、增強(qiáng)型

N

溝道

MOSFET

(MentalOxideSemi—FET)1.結(jié)構(gòu)與符號P型襯底(摻雜濃度低)N+N+用擴(kuò)散的方法制作兩個N區(qū)在硅片表面生一層薄SiO2絕緣層SD用金屬鋁引出源極S和漏極DG在絕緣層上噴金屬鋁引出柵極GB耗盡層SGDB2.工作原理c.

當(dāng)uGS

UGS(th)

時，襯底中電子被吸引到表面，形成感應(yīng)導(dǎo)電溝道。uGS

越大溝道越厚。1)

導(dǎo)電溝道的形成(uGS

>0)a.

當(dāng)UGS=0

，DS間為兩個背對背的PN結(jié)；b.

當(dāng)0<UGS<UGS(th)(開啟電壓)時，GB間的垂直電場排斥

P區(qū)中空穴形成離子區(qū)(耗盡層)；2）UGS(th)(開啟電壓)：使導(dǎo)電溝道剛剛形成的柵源電壓。（1）當(dāng)UDS=0時，導(dǎo)電溝道的寬度由UGS控制。（2）UGS(th)(開啟電壓)＞0加上UDS(UDS

>0)時，形成電流iD。

DS間的電位差使溝道呈楔形，uDS

，靠近漏極端的溝道厚度變薄。（xie）(2)預(yù)夾斷(

UGD=

UGS(th))：

漏極附近反型層消失。(1)預(yù)夾斷前iD與uDS呈近似線性關(guān)系3)UDSuGS為大于UGS(th)的某一值時uDS對iD的影響3.轉(zhuǎn)移特性曲線4.輸出特性曲線2464321uGS/ViD/mAUDS=10VUGS(th)當(dāng)uGS

>UGS(th)

時：uGS

=2UGS(th)

時的

iD值可變電阻區(qū)uDS

iD

，直到預(yù)夾斷飽和(放大區(qū))uDS

，iD

不變

uDS

加在耗盡層上，溝道電阻不變截止區(qū)uGS

UGS(th)

全夾斷iD=0

開啟電壓iD/mAuDS/VuGS

=2V4V6V8V截止區(qū)飽和區(qū)可變電阻區(qū)放大區(qū)恒流區(qū)OO增強(qiáng)型P溝道MOSFET結(jié)構(gòu)與符號SGDB偏置電壓：VGS<0VDS<02uGS/ViD/mAUGS(th)O–2OuDS/ViD/mAuGS

=8V6V4V2V–2V–4V–6V–8VP溝道N溝道二、耗盡型N溝道

MOSFET

Sio2

絕緣層中摻入正離子在uGS

=0時已形成溝道；在DS間加正電壓時形成

iD，SGDBuGS

UGS(off)

時，全夾斷。輸出特性uGS/ViD/mA轉(zhuǎn)移特性IDSSUGS(off)夾斷電壓飽和漏極電流當(dāng)uGS

UGS(off)

時，uDS/ViD/mAuGS

=4V2V0V2VOO2.5.4功率型MOS場效應(yīng)晶體管

當(dāng)MOS管工作在恒流區(qū)時，管子的耗散功率主要消耗在漏極一端的夾斷區(qū)上，并且由于漏極所連接的區(qū)域(稱為漏區(qū))不大，無法散發(fā)很多的熱量，所以MOS管不能承受較大功率。功率型MOS場效應(yīng)管在結(jié)構(gòu)上較好地解決了散熱問題，故可承受較大功率。功率型MOS場效應(yīng)管可分為VMOS場效應(yīng)管和L-MOS場效應(yīng)管等類型。它們均采用垂直導(dǎo)電的雙擴(kuò)散結(jié)構(gòu)，具有很多優(yōu)點，應(yīng)用廣泛。一、VMOS場效應(yīng)管結(jié)構(gòu)特點:

1.傳統(tǒng)的MOS場效應(yīng)管的柵極、源極和漏極大大致處于同一水平面的芯片上，其工作電流基本上是沿水平方向流動2.VMOS場效應(yīng)管的兩大結(jié)構(gòu)特點:

第一，金屬柵極