第四章半导体器件

1、1Chapter 42/22半导体的基本知识半导体的基本知识PN结及其单向导电特性结及其单向导电特性3/224.1 半导体的基本知识与半导体的基本知识与PN结结4.1.1 半导体的基本知识半导体的基本知识1. 本征半导体本征半导体 ：自然界中很容易导电的物质。金属一般都是自然界中很容易导电的物质。金属一般都是 导体。导体。：几乎不导电的物质。如橡胶、陶瓷、塑料几乎不导电的物质。如橡胶、陶瓷、塑料和石英。和石英。：导电特性处于导体和绝缘体之间的物质。导电特性处于导体和绝缘体之间的物质。如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。4/22完全纯净的、结构完整完全

2、纯净的、结构完整的半导体晶体，称为的半导体晶体，称为本本征半导体征半导体。 +4+4+4+4+4+4+4+4共价键共价键通过一定的工艺过程，可通过一定的工艺过程，可以将半导体制成以将半导体制成晶体晶体。有。有时把半导体叫做晶体。时把半导体叫做晶体。在硅和锗晶体中，每个原子在硅和锗晶体中，每个原子与其相临的原子之间形成与其相临的原子之间形成共共价键价键，共用一对价电子。，共用一对价电子。5/22本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理6/22本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理共价键中的两个电子被紧紧束缚共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为束缚电子，常温在共价键中，称为束缚电子，常温

3、下束缚电子很难脱离共价键成为自下束缚电子很难脱离共价键成为自由电子，因此本征半导体中的自由由电子，因此本征半导体中的自由电子很少，因此本征半导体的导电电子很少，因此本征半导体的导电能力很弱。能力很弱。7/22本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理在绝对零度（在绝对零度（T=0K）和没有外）和没有外界激发时，价电子完全被共价键束界激发时，价电子完全被共价键束缚着，本征半导体中没有可以运动缚着，本征半导体中没有可以运动的带电粒子（即的带电粒子（即载流子载流子），它的导），它的导电能力为电能力为0，相当于绝缘体。，相当于绝缘体。8/22本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理在常温下，由于热激发，

4、使一些价电子获得在常温下，由于热激发，使一些价电子获得足够的能量而脱离共价键的束缚，成为足够的能量而脱离共价键的束缚，成为自由电子自由电子，同时共价键上留下一个空位，称为同时共价键上留下一个空位，称为空穴空穴。这种现。这种现象称为象称为本征激发本征激发。自由电子和空穴的数量是一样。自由电子和空穴的数量是一样多的。多的。9/22本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理在其它力的作用下，空穴吸在其它力的作用下，空穴吸引邻近的电子来填补，这样引邻近的电子来填补，这样的结果相当于空穴的迁移，的结果相当于空穴的迁移，而空穴的迁移相当于正电荷而空穴的迁移相当于正电荷的移动，因此可以认为空穴的移动，因此可以

5、认为空穴是载流子。是载流子。10/22本征半导体中存在数量相等的两种载流子，本征半导体中存在数量相等的两种载流子，即即自由电子自由电子和和空穴空穴。温度越高，载流子的浓度越高，本征半导体的温度越高，载流子的浓度越高，本征半导体的导电能力越强。因此，导电能力越强。因此，温度温度是影响半导体性能的是影响半导体性能的一个重要的外部因素，这是半导体的一大特点。一个重要的外部因素，这是半导体的一大特点。本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理11/22半导体的导电机理不同于导体，所以它具有不同半导体的导电机理不同于导体，所以

6、它具有不同于导体的特点。比如：于导体的特点。比如：当受外界热和光的作用时，它的导电能力当受外界热和光的作用时，它的导电能力明显变化。明显变化。往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使它的导电能力明显改变。它的导电能力明显改变。本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理12/222. 杂质半导体杂质半导体半导体的基本知识与半导体的基本知识与PN结结在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会使半导体的导电性能发生显著变化。使半导体的导电性能发生显著变化。其原因是掺杂使半导体的某种载流子浓度大其原因是掺杂使半导体的某种载流子浓度大大增加。大

7、增加。使自由电子浓度大大增加的杂质半导体称为使自由电子浓度大大增加的杂质半导体称为N型半导体型半导体（电子半导体），使空穴浓度大大增加（电子半导体），使空穴浓度大大增加的杂质半导体称为的杂质半导体称为P型半导体型半导体（空穴半导体）。（空穴半导体）。13/22N型半导体型半导体在硅或锗晶体中掺入少量的五在硅或锗晶体中掺入少量的五价元素磷（或锑），晶体点阵中的价元素磷（或锑），晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代，磷原某些半导体原子被杂质取代，磷原子的最外层有五个价电子，其中四子的最外层有五个价电子，其中四个与相临的半导体原子形成共价键，个与相临的半导体原子形成共价键，必定多出一个电子，这个电子

8、很容必定多出一个电子，这个电子很容易被激发而成为自由电子，这样磷易被激发而成为自由电子，这样磷原子就成了不能移动的带正电的离原子就成了不能移动的带正电的离子。每个磷原子因给出一个电子，子。每个磷原子因给出一个电子，被称为被称为施主原子施主原子。+4+4+4+4+4+4+4+5+5自由电子自由电子正离子正离子14/22N型半导体中的载流子是什么？型半导体中的载流子是什么？1、由施主原子提供的自由电子，浓度与施主、由施主原子提供的自由电子，浓度与施主原子相同。原子相同。2、本征半导体中成对产生的自由电子和空穴。、本征半导体中成对产生的自由电子和空穴。3、掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度。、掺杂

9、浓度远大于本征半导体中载流子浓度。所以，自由电子的浓度远大于空穴的浓度。所以，自由电子的浓度远大于空穴的浓度。自自由电子由电子称为称为多数载流子多数载流子（多子多子），），空穴空穴称为称为少少数载流子数载流子（少子少子）。）。15/22P型半导体型半导体在硅或锗晶体中掺入少量的三在硅或锗晶体中掺入少量的三价元素，如硼。晶体点阵中的某些价元素，如硼。晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代，硼原子的半导体原子被杂质取代，硼原子的最外层有三个价电子，与相临的半最外层有三个价电子，与相临的半导体原子形成共价键时，产生一个导体原子形成共价键时，产生一个空穴。这个空穴可能吸引束缚电子空穴。这个空穴可能吸引束

10、缚电子来填补，使得硼原子成为不能移动来填补，使得硼原子成为不能移动的带负电的离子。硼原子因接受电的带负电的离子。硼原子因接受电子，被称为子，被称为受主原子受主原子。+4+4+4+4+4+4+4+3+3空穴空穴负离子负离子16/22P型半导体中的载流子是什么？型半导体中的载流子是什么？1、由受主原子提供的空穴，浓度与受主原子、由受主原子提供的空穴，浓度与受主原子相同。相同。2、本征半导体中成对产生的自由电子和空穴。、本征半导体中成对产生的自由电子和空穴。3、掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度。、掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度。所以，空穴的浓度远大于自由电子的浓度。所以，空穴的浓度远大于自

11、由电子的浓度。空空穴穴称为称为多数载流子多数载流子（多子多子），），自由电子自由电子称为称为少少数载流子数载流子（少子少子）。）。17/22杂质半导体的示意表示法杂质半导体的示意表示法P P型半导体型半导体+N N型半导体型半导体18/224.1.2 PN结结半导体的基本知识与半导体的基本知识与PN结结1. PN结的形成结的形成 在一块完整的硅片上，用不同的掺杂工艺使在一块完整的硅片上，用不同的掺杂工艺使其一边形成其一边形成N型半导体，另一边形成型半导体，另一边形成P型半导型半导体。在两种半导体交界面，体。在两种半导体交界面，离子薄层形成的空离子薄层形成的空间电荷区称为间电荷区称为PN结结。1

12、9/22P P型半导体型半导体N N型半导体型半导体+扩散运动内电场E漂移运动空间电荷区空间电荷区PN结处载流子的运动结处载流子的运动20/22漂移运动P P型半导体型半导体N N型半导体型半导体+扩散运动内电场E内电场越强，就使漂内电场越强，就使漂移运动越强，而漂移移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。使空间电荷区变薄。扩散的结果是使空间电扩散的结果是使空间电荷区逐渐加宽，空间电荷区逐渐加宽，空间电荷区越宽。荷区越宽。21/22漂移运动P P型半导体型半导体N N型半导体型半导体+扩散运动内电场E所以扩散和漂所以扩散和漂移这一对相反移这一对相反的运动最终达的运动最终达到平衡，相当到平衡，相当于

13、两个区之间于两个区之间没有电荷运动，没有电荷运动，空间电荷区的空间电荷区的厚度固定不变。厚度固定不变。22/221、空间电荷区中没有载流子。、空间电荷区中没有载流子。2、空间电荷区中内电场阻碍、空间电荷区中内电场阻碍P区中的空穴、区中的空穴、N区中的自由电子（区中的自由电子（都是多子都是多子）向对）向对方运动（方运动（扩散运动扩散运动）。）。3、P区中的自由电子和区中的自由电子和N区中的空穴区中的空穴（都是少子都是少子），数量有限，因此由），数量有限，因此由它们形成的电流很小。它们形成的电流很小。23/222 . PN结的单向导电性结的单向导电性半导体的基本知识与半导体的基本知识与PN结结 P

14、N结结加上正向电压加上正向电压、正向偏置正向偏置的意思都是：的意思都是： 当当PN结加外电压时，外电压的正极接结加外电压时，外电压的正极接P区、负区、负极接极接N区。区。 PN结结加上反向电压加上反向电压、反向偏置反向偏置的意思都是：的意思都是：当当PN结加外电压时，外电压的负极接结加外电压时，外电压的负极接P区、正区、正极接极接N区。区。常用术语：常用术语：24/22PN结正向偏置结正向偏置+内电场内电场外电场外电场变薄变薄PN+_内电场被削弱内电场被削弱,多子的扩散加多子的扩散加强能够形成较强能够形成较大的扩散电流大的扩散电流25/22+内电场内电场外电场外电场变厚变厚NP_内电场被加强内

15、电场被加强,多多子的扩散受抑制。子的扩散受抑制。少子漂移加强少子漂移加强,但但少子数量有限少子数量有限,只只能形成较小的反能形成较小的反向电流。向电流。PN结反向偏置结反向偏置26/22PN结的特性结的特性当当PN结外加正向电压时，有较结外加正向电压时，有较大的正向电流，大的正向电流，PN结导通，呈结导通，呈现一低电阻。现一低电阻。当当PN结外加反向电压时，电流很结外加反向电压时，电流很小，小，PN结截止，呈现一高电阻。结截止，呈现一高电阻。PN结是组成各结是组成各种半导体器件种半导体器件的基础单元的基础单元27/17半导体二极管及其应用电路半导体二极管及其应用电路28/174.2 半导体二极

16、管及其应用电路半导体二极管及其应用电路4.2.1 半导体二极管半导体二极管 将将 PN 结加上相应的电极引线和管壳，就成为结加上相应的电极引线和管壳，就成为半导体二极管。半导体二极管。+iDuD电路符号电路符号1、二极管的符号、二极管的符号29/17(2) 面接触型二极管面接触型二极管(1)点接触型二极管点接触型二极管PN结面积大，用于工结面积大，用于工频大电流整流电路。频大电流整流电路。PN结面积小，结电容小，结面积小，结电容小，用于检波和变频等高频用于检波和变频等高频路。路。二极管按结构可分为：二极管按结构可分为：30/222 、二极管伏安特性二极管伏安特性(1)正向特性正向特性当当V0即

17、处于正向特性区域，即处于正向特性区域，正向区又分为两段正向区又分为两段当当0VVth时，开始出现正向电流，并按指数规律增长。时，开始出现正向电流，并按指数规律增长。604020 0.02 0.0400.4 0.82550I / mAU / V正向特性正向特性死区电压死区电压31/17604020 0.02 0.0400.4 0.82550I / mAU / V死区电压死区电压 硅管：硅管：0.5V，锗管：，锗管：0.1V。导通时的正向压降导通时的正向压降硅管：硅管：0.6 0.7V，锗管：锗管：0.2 0.3V。(1)正向特性正向特性2 、二极管伏安特性二极管伏安特性正向特性正向特性死区电压死

18、区电压第一象限是毫安级的，第三象限是微安级。第一象限是毫安级的，第三象限是微安级。正向导通压降是在管子正向导通的时候，二极管两正向导通压降是在管子正向导通的时候，二极管两端的电压，也就是它引起的压降；端的电压，也就是它引起的压降；32/222 、二极管伏安特性二极管伏安特性(2)反向特性反向特性当当V0时，即处于反向特性区域，反向区也分为两个区时，即处于反向特性区域，反向区也分为两个区域域当当VBRVVBR时，反向电流急剧增加，时，反向电流急剧增加，VBR称为反向击穿电称为反向击穿电压。压。33/17 当反向电压增大至当反向电压增大至U(BR)时，时，反向电流将突然增大。反向电流将突然增大。

19、二极管失去单向导电性。二极管失去单向导电性。(3)反向击穿特性反向击穿特性604020 0.02 0.0400.4 0.82550I / mAU / V(2)反向特性反向特性小功率硅管：小功率硅管：1 A小功率锗管：小功率锗管：10100 A当当u0时，时，i= Is（反向饱和电流反向饱和电流）击穿电压击穿电压U(BR)反向特性反向特性反向击穿反向击穿34/173、主要参数、主要参数 (2)最高反向工作电压最高反向工作电压 UDRM 保证二极管不被击穿而给出的最高反向电压，一保证二极管不被击穿而给出的最高反向电压，一般是击穿电压的一半。般是击穿电压的一半。(1)最大整流电流最大整流电流 IFM

20、 二极管长时间使用时允许流过的最大正向平均电流。二极管长时间使用时允许流过的最大正向平均电流。(3)最大反向电流最大反向电流 IRM指二极管在常温下承受最高反向工作电压时的指二极管在常温下承受最高反向工作电压时的反向饱和电流。反向电流大，说明管子的单向导电反向饱和电流。反向电流大，说明管子的单向导电性差，因此反向电流越小越好。反向电流受温度的性差，因此反向电流越小越好。反向电流受温度的影响，影响，温度越高反向电流越大温度越高反向电流越大。所以在使用二极管。所以在使用二极管时要注意温度的影响。硅二极管在时要注意温度的影响。硅二极管在nA级，锗二极级，锗二极管在管在uA级。级。35/174、二极管

21、的电路模型、二极管的电路模型 二极管是一种非线性器件，一般采用非线性电二极管是一种非线性器件，一般采用非线性电路的路的分析法。分析法。+iDuD在正向偏置时，其管在正向偏置时，其管压降为零，相当于开压降为零，相当于开关的闭合。当反向偏关的闭合。当反向偏置时，其电流为零，置时，其电流为零，阻抗为无穷，相当于阻抗为无穷，相当于开关的断开。具有这开关的断开。具有这种理想特性的二极管种理想特性的二极管也称为理想二极管也称为理想二极管(1)理想模型理想模型+iDuD在实际电路中，当电在实际电路中，当电源电压远大于二极管源电压远大于二极管管压降时，利用此模管压降时，利用此模型分析是可行的。型分析是可行的。

22、36/174、二极管的电路模型、二极管的电路模型 二极管是一种非线性器件，一般采用非线性电二极管是一种非线性器件，一般采用非线性电路的路的分析法。分析法。oiDuD二极管导通后，二极管导通后，硅管：硅管： uD0.7V，锗管：锗管： uD0.3V。(2)恒压降模型恒压降模型是指二极管正向导通是指二极管正向导通时，其管压降为恒定时，其管压降为恒定值，且不随电流而变值，且不随电流而变化。只有当二极管的化。只有当二极管的电流电流ID大于等于大于等于1mA时才是正确的。反偏时才是正确的。反偏时与理想模型是一样时与理想模型是一样的。的。37/174.2.2 二极管应用电路二极管应用电路 利用二极管的利用

23、二极管的，可组成整流、检，可组成整流、检波、限幅、保护等电路。波、限幅、保护等电路。例例图示电路是一限幅电路。当图示电路是一限幅电路。当tui/VVsin6tui 画出输出电压波形画出输出电压波形(用理用理想模型想模型)。uiuOUREFRDR=1k ，UREF=3V时，时，38/17 首先假设二极管断开，然后求得二极首先假设二极管断开，然后求得二极管阳极与阴极之间将承受的电压管阳极与阴极之间将承受的电压U 理想二极管的导通电压理想二极管的导通电压0 判断二极管在电路中的判断二极管在电路中的状态：导通还是截止。阳极状态：导通还是截止。阳极电位和阴极电位做比较。电位和阴极电位做比较。uiuOUR

24、EFRD39/17uABui3二极管导通二极管导通当当ui3时，时， uAB0uiR3Vuo当当ui3时，时，uAB3时，时，uo3V当当ui3时，时，uouiuiuOUREFRDR=1k ，UREF=3VVsin6tui 41/174.2.3 特殊二极管特殊二极管 是应用在反向击穿区的特是应用在反向击穿区的特殊硅二极管。稳压二极管的殊硅二极管。稳压二极管的伏安特性曲线与硅二极管的伏安特性曲线与硅二极管的伏安特性曲线完全一样。伏安特性曲线完全一样。I/mAOUZIZIZM+ 正向正向 +反向反向 UZ IZU/V1. 稳压管稳压管 稳压管反向击穿后，稳压管反向击穿后，电流虽在很大范围内变电流虽

25、在很大范围内变化，但其两端的电压变化，但其两端的电压变化很小。化很小。42/17 电阻电阻R的作用的作用: 起限流作用，以保护稳压管；起限流作用，以保护稳压管； 当输入电压或负载电流变化时，通过该电当输入电压或负载电流变化时，通过该电阻上电压降的变化，取出误差信号以调节稳压管阻上电压降的变化，取出误差信号以调节稳压管的工作电流，从而起到稳压作用。的工作电流，从而起到稳压作用。稳压二极管在工作时应稳压二极管在工作时应反接反接，并串入一个调节电阻，并串入一个调节电阻R。稳压二极管稳压二极管稳压电路稳压电路43/17稳压原理分析：稳压原理分析：UI UO IZ I UR UO电阻电阻R上电压上电压的

26、增加量与输的增加量与输入电压入电压UI的增的增加量差不多加量差不多44/172.发光二极管发光二极管 当电流流过时，发光二极管当电流流过时，发光二极管发光。光的颜色由二极管材料发光。光的颜色由二极管材料（如砷化镓、磷化镓）决定。（如砷化镓、磷化镓）决定。 发光二极管通常用作显示器发光二极管通常用作显示器件，工作电流一般在几件，工作电流一般在几mA至几十至几十mA之间。之间。 另一重要作用：将电信号变为另一重要作用：将电信号变为光信号，通过光缆传输，然后用光信号，通过光缆传输，然后用光电二极管接收，再现电信号。光电二极管接收，再现电信号。发光二极管的符号发光二极管的符号45/173.光电二极管光

27、电二极管 光电二极管工作于光电二极管工作于反向运用状态反向运用状态，可将光信号转变，可将光信号转变为电信号。其特点是它的反向电流与照度成正比。为电信号。其特点是它的反向电流与照度成正比。IV照度增加照度增加I光电二极管的符号光电二极管的符号46/20半导体三极管半导体三极管47/204.4.1 半导体三极管半导体三极管1、 三极管的结构和符号三极管的结构和符号NNPBEC基极基极发射极发射极集电极集电极NPNPPNBEC基极基极发射极发射极集电极集电极PNP按结构可分为：按结构可分为：NPN型和型和PNP型。型。48/20BECNNP基极基极发射极发射极集电极集电极基区：较薄，基区：较薄，掺杂

28、浓度低掺杂浓度低集电区：集电区：面积较大面积较大发射区：掺发射区：掺杂浓度较高杂浓度较高49/20BECNNP基极基极发射极发射极集电极集电极发射结发射结集电结集电结50/20BECNPN型三极管型三极管BECPNP型三极管型三极管三极管的符号三极管的符号 发射极的箭头代表发射结正向偏置时发射极电发射极的箭头代表发射结正向偏置时发射极电流的实际方向。流的实际方向。51/202、 三极管的电流分配与放大作用三极管的电流分配与放大作用 用实验说明三极管用实验说明三极管的电流分配与放大作用。的电流分配与放大作用。 为了使三极管具有放大作用，电源为了使三极管具有放大作用，电源 UB 和和 UC 必须必

29、须使使发射结加正向电压，集电结加反向电压。发射结加正向电压，集电结加反向电压。 改变可变电阻改变可变电阻 RB，则基极电流，则基极电流 IB、集电极电流、集电极电流 IC 和发射极电流和发射极电流 IE 都发生变化，都发生变化，52/20IB/mA 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10IC/mA 0.001 0.70 1.50 2.30 3.10 3.95IE/mAIC，UCE 0.3V称为称为。发射结、集发射结、集电结均正偏电结均正偏58/20iC(mA )1234uCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A此区域中此区域中 : IB=0,IC=I

30、CEOUBEVBVE， PNP型有型有VCVBVE。可见基极电位总是居中，据此。可见基极电位总是居中，据此可确定基极。可确定基极。2）硅管）硅管|UBE|=0.60.8V，锗管，锗管 |UBE|=0.20.4V，则与基极电位相差此值的电极为发射极，并可判则与基极电位相差此值的电极为发射极，并可判断是硅管还是锗管。断是硅管还是锗管。3）余下一电极为集电极。）余下一电极为集电极。4）集电极电位为最高的是）集电极电位为最高的是NPN型管，集电极电型管，集电极电位为最低的是位为最低的是PNP型管。型管。62/20（a）NPN型硅管，型硅管，-发射极，发射极，-基极，基极，-集电极集电极（b）PNP型锗

31、管，型锗管，-集电极，集电极，-基极，基极，-发射极发射极（a）3V3.7V8V-3V2V2.3V（b）63/20 测得电路中三极管测得电路中三极管3个电极的电位如图所个电极的电位如图所示。问哪些管子工作于放大状态，哪些处于示。问哪些管子工作于放大状态，哪些处于截止、饱和状态，哪些已损坏？截止、饱和状态，哪些已损坏？硅管硅管-3V0V-2.7V发射结、集电结均反偏，发射结、集电结均反偏，管子工作于截止状态。管子工作于截止状态。硅管硅管2.8V1.4V3.5V发射结正偏、集电结反偏，发射结正偏、集电结反偏，管子工作于放大状态。管子工作于放大状态。64/20锗管锗管1.2V1.3V1.5V发射结、

32、集电结均正偏，发射结、集电结均正偏，管子工作于饱和状态。管子工作于饱和状态。锗管锗管0.3V3V0V发射结正偏、集电结反偏，发射结正偏、集电结反偏，管子工作于放大状态。管子工作于放大状态。硅管硅管2V12V0.7VUBE=2.7V，远大于发射结正偏，远大于发射结正偏时的电压，故管子已损坏。时的电压，故管子已损坏。65/23放大电路的基本概念放大电路的基本概念共发射极放大电路共发射极放大电路66/234.3.1 放大电路的基本概念放大电路的基本概念电子学中放大的目的是将微弱的电子学中放大的目的是将微弱的变化信号变化信号放大放大成较大的信号。成较大的信号。放大电路放大电路RL+ Rs+ iUoUs

33、UiIoI信号源信号源负载负载u放大的对象：输入信号（电压或电流）放大的对象：输入信号（电压或电流）u放大的本质：能量的控制放大的本质：能量的控制u放大的特征：功率放大放大的特征：功率放大u放大的基本要求：不失真放大放大的基本要求：不失真放大67/234.3.2 放大电路的性能指标放大电路的性能指标1. 放大倍数放大倍数 电压增益（电压放大倍数）电压增益（电压放大倍数）iouUUA 电流增益电流增益ioIIAI 表征放大电路对微弱信号的放大能力，又称增益。表征放大电路对微弱信号的放大能力，又称增益。 放大电路放大电路RL+ Rs+ iUoUsUiIoI68/232. 输入电阻输入电阻ri放大电

34、路一定要有前级（信号源）为其提放大电路一定要有前级（信号源）为其提供信号，那么就要从信号源取电流。供信号，那么就要从信号源取电流。是衡量放大电路从其前级取电流大小的参数。是衡量放大电路从其前级取电流大小的参数。输入电阻越大，从其前级取得的电流越小，对输入电阻越大，从其前级取得的电流越小，对前级的影响越小。前级的影响越小。放大电路放大电路RL+ Rs+ iUoUsUiIoI69/23放大放大电路电路iiiIUr 输入电阻：输入电阻：SURSIi.Ui.70/233. 输出电阻输出电阻ro放大电路对其放大电路对其负载负载而言，相当于信号源，我们而言，相当于信号源，我们可以将它等效为戴维宁等效电路，

35、这个戴维宁等效可以将它等效为戴维宁等效电路，这个戴维宁等效电路的内阻就是电路的内阻就是。ro是衡量放大电路带负是衡量放大电路带负载能力的指标。载能力的指标。ARSUS.rosU 71/231、所有的电源置零。、所有的电源置零。2、加压求流法。、加压求流法。IUro 将独立源置零，将独立源置零，保留受控源。保留受控源。ARS+-U.I.72/23以共发射极以共发射极放大电路为放大电路为例讲解放大例讲解放大电路的分析电路的分析方法方法 利用三极管组成的放大电路，其中一个利用三极管组成的放大电路，其中一个电极作为信号输入端，另一个电极作为信号电极作为信号输入端，另一个电极作为信号输出端，第三个电极作

36、为输入、输出回路的输出端，第三个电极作为输入、输出回路的公共端。根据公共端的不同，三极管放大电公共端。根据公共端的不同，三极管放大电路有三种形式路有三种形式BEC共发射极放大电路共发射极放大电路共基极放大电路共基极放大电路共集电极放大电路共集电极放大电路73/23RB+ECEBRCC1C2T共发射放大电路的组成共发射放大电路的组成放大元件放大元件iC= iB，工作在工作在，条件条件。uiuo输入输入输出输出参考点参考点74/23集电极电源，集电极电源，为电路提供能为电路提供能量。并保证集量。并保证集电结反偏。电结反偏。RB+ECEBRCC1C2T75/23集电极电阻，集电极电阻，将变化的电流将

37、变化的电流转变为变化的转变为变化的电压。电压。RB+ECEBRCC1C2T76/23使发射结正偏，使发射结正偏，并提供合适的基并提供合适的基极电流。极电流。RB+ECEBRCC1C2T基极电源与基极电源与基极电阻基极电阻77/23耦合电容耦合电容RB+ECEBRCC1C2T隔离输入输出与隔离输入输出与电路直流的联系电路直流的联系,同时能使信号顺同时能使信号顺利输入输出。利输入输出。78/23单电源供电单电源供电可以省去可以省去RB+ECEBRCC1C2T79/23RB+ECRCC1C2T80/23uiuoRB+ECRCC1C2T放大电路工放大电路工作时交、直作时交、直流共存流共存共发射放大电路

38、的工作原理共发射放大电路的工作原理iBuCEiC81/23符号规定符号规定：直流量直流量：字母大写，下标大写。：字母大写，下标大写。交流量交流量：字母小写，下标小写。：字母小写，下标小写。瞬时量瞬时量：字母小写，下标大写。：字母小写，下标大写。82/232. 静态分析静态分析 当输入信号当输入信号ui=0时，电路中各电压、电流均为时，电路中各电压、电流均为直流，故称直流，故称。 静态分析：确定电路静态时的静态分析：确定电路静态时的IB、IC、UCE即即静静态工作点态工作点Q。（1）用估算法确定静态工作点）用估算法确定静态工作点QC开路开路83/23BCII bCCbBECCBRVRUVI CC

39、CCCEIRVU 输入回路输入回路输出回路输出回路由直流通路由直流通路85/23电路如图所示。电路如图所示。已知已知 三极管的三极管的UBE=0.7V，=50，Rb=377k， Rc=6k， RL=3k， Rs=100， VCC=12V。试计算：电路的静态工作点试计算：电路的静态工作点Q。例例86/23bBEQCCBQRUVI 根据直流通路，有根据直流通路，有则则 ICQ=IBQ = 50 0.03 =1.5（mA） UCEQ= VCCICQRc =121.5 6 =3VA303777 . 012 解：解：IBQICQ87/18共发射极放大电路的分析共发射极放大电路的分析88/18动态动态 当

40、放大电路输入信号当放大电路输入信号ui后，电路中各电压、后，电路中各电压、电流在其静态值附近随信号变化的工作状态。电流在其静态值附近随信号变化的工作状态。动态分析动态分析 分析信号的传输情况，即分析信号的传输情况，即计算放大电路计算放大电路的性能指标如的性能指标如Au、ri、ro等。等。89/18（1）三极管的三极管的首先考察输入回路首先考察输入回路iBuBE 当信号很小时，将当信号很小时，将输入特性在小范围内输入特性在小范围内近似线性。近似线性。 uBE iBbbeBBEbeiuiur 对输入的小交流信号对输入的小交流信号而言，三极管相当于而言，三极管相当于电阻电阻rbe。90/18对于小功

41、率三极管：对于小功率三极管： )mA()mV(26)1(300200EIrbe ）（rbe的数量级从几百欧到几千欧。的数量级从几百欧到几千欧。91/18考察输出回路考察输出回路iCuCE)(bBcCCiIiIi bBiI 所以：所以：bcii 输出端相当于一个受输出端相当于一个受 ib控制的电流源。控制的电流源。近似平行近似平行输出端还要并联一个输出端还要并联一个大电阻大电阻rce。92/18iCuCE iC uCECCEceiur rce的含义的含义数百数百k93/18ubeibuceicuberbe ibib rceuceicrce很大，一般忽略很大，一般忽略94/18弄清楚等效的概念：弄

42、清楚等效的概念：1、对谁等效。、对谁等效。2、怎么等效。、怎么等效。+ibicubeucebeec ib+uceiccerbeubeib+be)mA(mV)(26)1()300200(EbeIr 95/18（2）放大电路的）放大电路的小信号等效电路小信号等效电路将交流通道中的三极管用小信号模型代替将交流通道中的三极管用小信号模型代替a. 画交流通路画交流通路规则：规则：C短路短路VCC对地短路对地短路整理得整理得交流通路交流通路96/18b. 画出小信号等效电路画出小信号等效电路三极管用小信三极管用小信号模型代替号模型代替放大电路的小信放大电路的小信号等效电路号等效电路97/18（3）计算放大

43、电路的性能指标）计算放大电路的性能指标电压放大倍数电压放大倍数Au由输入回路：由输入回路：bbeiIrU LbRIRIU LcoLcL/ RRR iouUUA beLrR 由输出回路：由输出回路：负号表示负号表示uo与与ui反相反相98/18输入电阻输入电阻ribebebiii/rrRIUr iI电路的输入电阻越大，从信号源取得的电电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，因此一般总是希望得到较大的的输入流越小，因此一般总是希望得到较大的的输入电阻。共发射极放大电路的输入电阻低。电阻。共发射极放大电路的输入电阻低。99/18输出电阻输出电阻rocoRr 000bcbi IIIU 时，时，受控

44、电流源相当于开路，受控电流源相当于开路，ro100/18(4) riC1C2RB+VCCRCT-+uiRL+-uO(1) 静态值静态值IB、IC、UCE例例已知：已知：VCC=12V，RC=3k ，RB=300k ， =50。试求：。试求：(2)输出端开路时的电压输出端开路时的电压放大倍数；放大倍数；(3)输出端接上输出端接上RL时的电压放大倍数；时的电压放大倍数；(5) ro101/18(1)ARVIBCCB 4030012 mAIIBC24050 VRIVUCCCCCE63212 解：解：直流通路直流通路RB+VCCRCTIBIC102/18rbeibic ibRBuiRCuO k96.

45、0226)501(30026)1()300200(EbeIr 15895. 0350 beCurRA （2）画出小信号等效电路）画出小信号等效电路103/18rbeibic ibRBuiRCRLuO7995. 05 . 150/ beLCurRRA （3）画出小信号等效电路）画出小信号等效电路 k96. 0/bebeBirrRr KRrCO3(4)(5)104/17放大电路的失真分析放大电路的失真分析射极偏置电路射极偏置电路射极输出器射极输出器105/174. 放大电路失真分析放大电路失真分析为了得到尽量大的输出信号，要把为了得到尽量大的输出信号，要把Q设设置在交流负载线的中间部分。如果置在交

46、流负载线的中间部分。如果Q设置设置不合适，信号进入截止区或饱和区，造成不合适，信号进入截止区或饱和区，造成。106/17iCuCEuo可输出可输出的最大的最大不失真不失真信号信号合适的静态工作点合适的静态工作点ib107/17Q点过低，信号进入截止区点过低，信号进入截止区iCuCEuouiuo108/17Q点过高，信号进入饱和区点过高，信号进入饱和区iCuCEuouiuo109/175.射极偏置（分压偏置）电路射极偏置（分压偏置）电路为了保证放大电路的稳定工作，必须有合适的、为了保证放大电路的稳定工作，必须有合适的、稳定的静态工作点。但是，温度的变化严重影响稳定的静态工作点。但是，温度的变化严重影响静态工