长安大学考研《813电子技术基础》命题规分析及复习要点精讲

长安大学考研

《813电子技术基础》

命题规分析及复习要点精讲

主讲：尹其修老师

要点精讲和复习思路

第一章半导体二极管，半导体三极管，

基本放大电路，

1、本章考情分析

本章主要介绍了二极管和三极管的基本特性，以及三极管的基本放

大电路。每年都要出一至二道小题（填空，选择，问答）和一道大题，但

是小题考的知识点很简单，主要是二极管和三极管的基本概念题；大题方

面是三级管的基本放大电路或者是多级放大电路，题型简单，但是计算不

容易，因此考生要注意计算能力培养；本章是模电的四个重点之一，因此

掌握本章内容显得尤为重要。

2、本章框架结构

本章首先介绍了半导体的基本知识，然后PN结的形成和特性，半导

体三极管的基本结构；最后介绍基本放大电路。

3、本章考点预测

小题是写出二极管的特性，和三极管三个极的概念和电流的关系。

大题是基本放大电路或者是多级放大电路，差分放大电路在历年考研

中并未出现，但是还是要注意一下。

4、本章要点精讲

要点一：电子技术的发展与应用概况

第一代电子器件是电子管；第二代电子器件是晶体管；第三代电子器

件是集成电路；第四代电子器件是大规模集成电路；第五代电子器件是超

大规模集成电路。随着电子技术的发展，新的电子器件也在不断地出现。

课程的研究对象

电子技术就是应用电子元器件来达到某种特定目的或完成某项特定

任务的技术。电子技术研究的对象是电子元器件和由电子元器件构成的各

种基本功能电路，以及由某些基本功能电路所组成的有各种用途的装置或

系统。电子技术按照其处理信号的不同分为模拟电子技术和数字电子技术

两部分。

要点二：半导体的特性

1.导体：电阻率/?<104。•cm的物质。如铜、银、铝等金属材料。

2.绝缘体：电阻率p>109Q-cm物质。如橡胶、塑料等。

3.半导体：导电性能介于导体和半导体之间的物质。大多数半导体器件

所用的主要材料是硅(Si)和错(Ge)。

硅原子结构

最外层电子称价电子，最外层只有四个电子，不稳定。

褚原子也是4价元素

4价元素的原子常常用+4电荷的正离子和周围4个价电子表示。

要点三：本征半导体

概念：完全纯净的、不含其他杂质且具有晶体结构的半导体称为本征半导

体。

将硅或猪材料提纯便形成单晶体，它的原子结构为共价键结构。

当温度r=0K时，半导体不导电，如同绝缘体

若7T，将有少数价电子克服共价键的束缚成为自由电子，在原来的共

价键中留下一个空位——空穴。

自由电子和空穴使本征半导体具有导电能力，但很微弱。

空穴可看成带正电的载流子。

1.半导体中两种载流子带负电的自由电子和带正电的空穴

2.本征半导体中，自由电子和空穴总是成对出现，称为电子-空穴对。

3.本征半导体中自由电子和空穴的浓度用n.和p.表示，显然勺=用。

4.由于物质的运动，自由电子和空穴不断的产生又不断的复合。在一定

的温度下，产生与复合运动会达到平衡，载流子的浓度就一定了。

5.载流子的浓度与温度密切相关，它随着温度的升高，基本按指数规律

增加。

要点四：杂质半导体

杂质半导体有两种N型半导体P型半导体

一、N型半导体

在硅或错的晶体中掺入少量的5价杂质元素，如磷、睇、碑等，即构成N

型半导体（或称电子型半导体）。常用的5价杂质元素有磷、睇、珅等。

本征半导体掺入5价元素后，原来晶体中的某些硅原子将被杂质原

子代替。杂质原子最外层有5个价电子，其中4个与硅构成共价键，多

余一个电子只受自身原子核吸引，在室温下即可成为自由电子。

自由电子浓度远大于空穴的浓度，即〃>>夕。电子称为多数载流子（简

称多子），空穴称为少数载流子（简称少子）。

二、P型半导体

在硅或错的晶体中掺入少量的3价杂质元素，如硼、像、锢等，即构成P

型半导体。

3价杂质原子称为受主原子。空穴浓度多于电子浓度，即夕>>空

穴为多数载流子，电子为少数载流子。

说明：

L掺入杂质的浓度决定多数载流子浓度；温度决定少数载流子的浓度。

2.杂质半导体载流子的数目要远远高于本征半导体，因而其导电能力大

大改善。

3.杂质半导体总体上保持电中性。

要点五：半导体二极管

-PN结及其单向导电性

在一块半导体单晶上一侧掺杂成为P型半导体，另一侧掺杂成为N

型半导体，两个区域的交界处就形成了一个特殊的薄层，称为PN结。

ph㊀㊀PN结——N

㊀㊀

㊀㊀㊉㊉@6

㊉㊉@@

PN结的形成

二、PN结中载流子的运动

1.扩散运动

电子和空穴浓度差形成多数载流子的扩散运动。

2.扩散运动形成空间电荷区

——PN结，耗尽层。

3.空间电荷区产生内电场

空间电荷区正负离子之间电位差％——电位壁垒;

——内电场；内电场阻止多子的扩散—阻挡层。

4.漂移运动

内电场有利于少子运动一漂移。

5.扩散与漂移的动态平衡

扩散运动使空间电荷区增大，扩散电流逐渐减小；随着内电场的增强，漂

移运动逐渐增加；当扩散电流与漂移电流相等时尸N结总的电流等于零,

空间电荷区的宽度达到稳定。即扩散运动与漂移运动达到动态平衡。空间

电荷区的宽度约为几微米~几十微米；

电压壁垒UD,

硅材料约为(0.6~0.8)V,

错材料约为(0.2~0.3)V。

三.PN结的单向导电性

又称正向偏置，简称正偏

1.PN结外加正向电压(正偏)

空间电荷区变窄，有利于扩散运动,电路中有较大的正向电流。

在PN结加上一个很小的正向电压，即可得到较大的正向电流，为防止

电流过大，可接入电阻R。

2.PN结外加反向电压（反偏）

反向接法时，外电场与内电场的方向一致，增强了内电场的作用；

外电场使空间电荷区变宽；不利于扩散运动，有利于漂移运动，漂移电流

大于扩散电流，电路中产生反向电流/；

由于少数载流子浓度很低，反向电流数值非常小。

综上所述：

当PN结正向偏置时，回路中将产生一个较大的正向电流，PN结处于

导通状态；当PN结反向偏置时，回路中反向电流非常小，几乎等于零,

PN结处于截止状态。

可见，PN结具有单向导电性。

四.半导体二极管的类型

按半导体材料分：有硅二极管、错二极管等。

按PN结结构分：有点接触型和面接触型二极管。

点接触型管子中不允许通过较大的电流，因结电容小，可在高频下工作。

面接触型二极管PN结的面积大，允许流过的电流大，但只能在较低频

率下工作。

按用途划分：有整流二极管、检波二极管、稳压二极管、开关二极管、发

光二极管、变容二极管等。

五.二极管的伏安特性

在二极管的两端加上电压,测量流过管子的电流，/=打〃）之间的关系曲

线。

I/mA

7/mA

反

向

特

性

错管的伏安特性

硅管的伏安特性

1.正向特性

当正向电压比较小时，正向电流很小，几乎为零。

相应的电压叫死区电压。范围称死区。死区电压与材料和温度有关，硅管

约0.5V左右，错管约0.1V左右。

当正向电压超过死区电压后，随着电压的升高，正向电流迅速增大。

2.反向特性

二极管加反向电压，反向电流很小；

当电压超过零点几伏后，反向电流不随电压增加而增大，即饱和；如果反

向电压继续升高，大到一定数值时，反向电流会突然增大；

这种现象称击穿，对应电压叫反向击穿电压

击穿并不意味管子损坏，若控制击穿电流，电压降低后，还可恢复正常。

3.伏安特性表达式(二极管方程)

4:反向饱和电流

uT：温度的电压当量

在常温(300K)下,

UT。26mV

结论：

二极管具有单向导电性。加正向电压时导通，呈现很小的正向电阻,

如同开关闭合；加反向电压时截止，呈现很大的反向电阻，如同开关断开。

从二极管伏安特性曲线可以看出，二极管的电压与电流变化不呈线性关系,

其内阻不是常数，所以二极管属于非线性器件。

六，二极管的主要参数

1.最大整流电流IF

是指管子长期运行时，允许通过的最大正向平均电流。使用时正向平

均电流不能超过此值，否则会烧坏二极管。

.最大反向工作电压

2URM

最大反向工作电压是指二极管正常工作时，所承受的最高反向电

URM

压（峰值）。通常手册上给出的最高反向工作电压是击穿电压的一半左右

3.反向饱和电流IR

反向饱和电流IR是指在规定的反向电压和室温下所测得的反向电流值。

其值越小，说明管子的单向导电性能越好。

七，二极管的电容效应

当二极管上的电压发生变化时，PN结中储存的电荷量将随之发生变化,

使二极管具有电容效应。

电容效应包括两部分

势垒电容和扩散电容

1.势垒电容

是由PN结的空间电荷区变化形成的。

2.扩散电容的

是由多数载流子在扩散过程中积累而引起的。

稳压管

一种特殊的面接触型半导体硅二极管。

稳压管工作于反向击穿区。

要点六：三极

半导体三极管是具有电流放大功能的元件

三极管的结构如下

(b)

c

Q

LX

bo---------

K

o

(c)(d)

1.三极管的结构与电路符号

三极管的构成是在一块半导体上用掺入不同杂质的方法制成两个紧

挨着的PN结，并引出三个电极。三极管有三个区：发射区——它是发射

载流子的区域；基区一一载流子传输的区域；集电区——收集载流子的

区域。各区引出的电极依次为发射极（e极）.基极（b极）和集电极（c

极）。

为使三极管具有电流放大作用，在制造过程中必须满足实现放大的

内部结构条件，即：

(1泼射区掺杂浓度远大于基区的掺杂浓度，以便于有足够载流子供〃发

射〃。

(2)基区很薄，掺杂浓度很低，以减少载流子在基区的复合机会，这是

三极管具有放大作用的关键所在。

(3)集电区比发射区体积大且掺杂少，以利于收集载流子。

2.三极管的分类

三极管的种类很多，主要有下列5种分类形式：

(1)按其结构类型分为NPN型管和PNP型管；

(2)按其制作材料分为铸管和硅管；

(3)按工作频率分为高频管和低频管；

(4)按其工作频率分为大功率管、中功率管和小功率管;

(5)按其工作状态分为放大管和开关管。

3.三极管的电流分配关系

，E=[c+】B

[C=B【B

4=(1+优B

要点七：三极管的放大作用

1.具有放大作用的基本条件

三极管实现放大作用的外部条件是：''发射结正偏，集电结反偏〃。

通常给PN结加正向电压称作正向偏置，简称正偏；加反向电压称做反向

偏置，简称反偏。三极管放大电路不论采取哪种管型和哪种电路形式都要

满足这个基本条件。

2.电流放大作用及电流分配关系

三极管在一定的外界电压条件下所具有的〃受4控制且二者呈线性关

系的特性称为三极管的直流电流放大作用，而/〃受控制且二者呈线性

关系的特性称为三极管的交流电流放大作用。三极管三个电流在数值上的

关系称为三极管的电流分配关系。

3.三极管放大的概念和三种连接方式

-------Oo--

负

信A

放大器

号u载

---------O------

输入端输出端

(a)是共射极放大电路

(b)是共集电极放大电路

(c)是共基极放大电路

4三极管的特性曲线

1.输入特性曲线

当集电极与发射极之间的电压〃々一定时，输入回路中的基极电流）

与基-射电压u站之间的关系曲线被称为输入特性。

用函数式可表示为：

4二f("BE)沆原=常数

三极管的输入特性曲线是非线性的，输入电压小于某一开启值时，三

极管不导通，基极电流为零，这个开启电压叫死区电压或叫阈值电压。对

于硅管约为0.5V,对于诸管约为0.1~0.2V。当管子正常工作时，发射结

压降变化不大，对于硅管约为0.6~0.7V,对于错管约为0.2~0.3V。

5三极管的主要参数及温度的影响

1.主要参数

三极管的参数描述了三极管的性能，是评价三极管质量以及选择三极管的

依据。常用的主要参数有：

(1)电流放大系数

电流放大系数的大小反映了三极管放大能力的强弱。

(2)反向饱和电流ICB0

【CBO是指发射极开路时，集电极的反向饱和电流

(3)穿透电流［CEO

ICE。是指基极开路时，流过集电极的反向电流。

(4)集电极最大允许电流ICM

当集电极电流心过大时，用各明显下降，降为6下降到规定允许值时的集

电极电流。

(5)集电极最大耗散功率PCM

PCM是指三极管正常工作时最大允许消耗的功率。

要点八：基本放大电路注意的问题

-・放大电路遵循以下原则：

(1)必须有直流电源，而且电源的设置应使三极管的发射结正向偏置，

集电结反向偏置，以保证三极管工作在放大状态。

(2)元件的安排要保证信号的传输，即信号能够从放大电路的输入端加

到三极管的发射结上，经过放大后又能从输出端输出。简单的说就是应使

交流信号进得去出得来。

二.放大电路的主要技术指标

一、放大倍数

电压放大倍数（4）

A一4

电流放大倍数（4）

L

Rs1一

CZ3——0—

+!凡d

+放大

UsUi电路■[\RL

I

放大电路技术指标测试示意图

原理电路的缺点：1.双电源供电；2%、%不共地。

要点九：三极管的低频小信号模型分析法

。、c2:为隔直电容或耦合电容；%:为负载电阻。

该电路也称阻容耦合单管共射放大电路。

模型的建立

1）三极管可以用一个模型来代替。

2）对于低频模型可以不考虑结电容的影响。

3）小信号意味着三极管在线性条件下工作，微变也具有线性同样的含义。

AL

4KQ

⑴小信号等效电路

Zc「

--C

r^T--------+°----

7?si产

♦rbe令近40KL

迦。匕卷

e-

-----O-----------TT-1-------------0~

(2)电压增益

q

■7o

II

J

J

■79

II

qII

II

II

⑶输入电阻

a

三c

4-

芯Ombrbe令应b&H^L

e

---------------

⑷输出电阻

要点十.放大电路的非线性失真

所谓失真，是指输出信号的波形与输入信号的波形不一致。这种由于

三极管特性的非线性造成的失真称为非线性失真。

1.饱和失真

由于三极管进入饱和区所引起的，故称为饱和失真。

将输入回路中的基极偏置电阻J增大，以降低1CQ，从而使静态

工作点Q下降，进入三极管放大区的中间位置，便可解决饱和失真问题

o另外，还可以通过调节人的大小来改善饱和失真，

2.截止失真

由于三极管进入截止区所引起的，故称为截止失真。

将输入回路中的基极偏置电阻J减小，以增大&，从而使静态

工作点Q上移，保证在输入信号的整个周期内，三极管工作在输入特性

的线性部分，便可解决截止失真问题。

要点十一：放大电路的基本分析方法

-.放大电路的工作情况

1.静态（4=0）工作情况

静态分析的目的是通过直流通路分析放大电路中三极管的工作状态。

为了使放大电路能够正常工作，三极管必须处于放大状态。因此要求三极

管各极的直流电压、直流电流必须具有合适的静态工作参数心I。UB「

4尸

2.动态工作情况

当放大电路加入交流信号〃/时，电路中各极的电压、电流都是由直流

量和交流量叠加而成的。

二.基本分析方法两种

1图解法2微变等效电路法

三.放大电路的两条通路

直流通路

交流通路

例子:

Vcc

o

图

{=}

四.两种偏置电路

1.固定偏置式电路

|~0+“CC

I，CQ

L上+

T_I^"CEQ

°BEQLJ

_rEQ

静态工作点的近似计算

【BQ=（UCLUBEQ）/%

硅管LEQ=（°,6〜0-8）V

铐管4EQ=（°。〜°?）V

[CQ邛【BQ

II—II_TD

^CEQ-^CCtQ、C

2.分压式偏置电路

小一|。+“CC

R

C

“BEQJJ

_1EQ

与2

静态工作点的近似计算

UCCRb2

UBQ。

Rb\+Rb2

UBQ~UBEQ

[EQ"【CQ

Re

UcEQ-Ucc-ICQ(Rc+Re)

【例如】图示单管共射放大电路中，匕c=12V,

硅管的试估算静态工作点。

/?=3kQ,/?b=280kQ,NPN=50,

解：设以EQ=07v

280

二40JLLA

ICQ°pIBQ=(50x0.04)mA=2mA

UCEQ-VCC-ICQR=(12-2X3)V=6V

五、图解法的应用

（一）用图解法分析非线性失真

1.静态工作点过低，引起小M〃CE的波形失真

——截止失真

结论：4波形失真

2.Q点过高,引起（、4E的波形失真—饱和失真

要点十二.单管共射放大电路的等效电路

一・电路

三极管的简化h参数等效电路

注意：这里忽略了4E对4与输出特性的影响，在大多数情况下，简化

的微变等效电路对于工程计算来说误差很小。

电压放大倍数4;输入电阻隼输出电阻R。

二.单管共射放大电路的等效电路

单管共射放大电路的等效电路

而“i=A^be

0。=—ic《=Bi、£=《〃&)

所以用="=—幺8

“irbe

K=「be〃％，

R=R

oc

=.等效电路法的步骤（归纳）

1.首先利用图解法或近似估算法确定放大电路的静态工作点Q。

2.求出静态工作点处的微变等效电路参数用和展。

3.画出放大电路的微变等效电路可先画出三极管的等效电路，然后画

出放大电路其余部分的交流通路。

4.列出电路方程并求解。

要点十三.微变等效电路法的应用

例：接有发射极电阻的单管放大电路，计算电压放大倍数和输入、输出电

阻。

1.计算电压放大倍数4

bi

接有发射极电阻的放大电路

根据微变等效电路列方程

4=A4e+其中A=(1+PK

而口。=乜维=-“网

力-^0-_M

uU,小+(1+

引入发射极电阻后，Au降低了。

若满足（l+04>>4e

iR'L

《

AU与三极管的参数A无关。

2.放大电路的输入电阻

&=b=[4+(1+4XJ//〃b

,i

引入4后，输入电阻增大了。

3.放大电路的输出电阻

将放大电路的输入端短路，负载电阻力开路，忽略。e之间的内电

阻。。

。

RO.RC.

要点十四：放大电路性能指标的估算

放大电路的性能指标

放大电路的性能指标是为了衡量它的性能优劣而引入的。放大电路放

大的对象是变化量，研究放大电路除了要保证放大电路具有合适的静态

工作点外，更重要的是还要研究其放大性能。对于放大电路放大性能有

以下几个方面的要求：

⑴应有较强的放大能力，即放大倍数要高。

(2)输出信号与输入信号变化规律应一致，即失真要小。

(3)在一定的频率范围内要有尽可能相同的放大能力，即有一定的频带宽度

(4)工作稳定可靠，噪声小。

1.放大倍数是指输出信号与相应的输入信号之比，有时也称为增益。常

用的有电压放大倍数和电流放大倍数。

Au二u。/”

Ai=i0/l

2.输入电阻r.

『Uj/ij

/;•是衡量放大电路对信号源影响程度的重要参数。其值越大，放大电路从

信号源索取的电流越少，信号源对放大电路的影响越小。

3.输出电阻ro

r0=

可以看出，输出电阻越大，表明接入负载后输出电压的幅值下降越多，因

此希望々小一些。G的大小反映了放大器带负载能力的强弱。

2放大电路的交流通路及微变等效电路

1.放大电路的交流通路

有输入信号作用时，放大电路中的电流、电压的大小随输入信号发生相应

变化，称放大器处于交流工作状态或动态。放大器交流信号的流经途径叫

放大器的交流通路，它的画法是将容量较大的电容视为短路，将直流电源

（内阻较小可忽略不计）视作短路，其余元件按原连接关系画出。

2.放大电路的微变等效电路

三极管的输入回路可用一个等效电阻Qe来等效，弓e称做三极管的等效输

入电阻，

26（勿修）

rbe=%+(1+0

品（四）

三极管的输出回路可用一个大/」'为46的理想受控的电流源来等效。

1.当4Q一定时，p愈大则展也愈大，选用P值较大的三极管

其力〃并不能按比例地提高；

2.当4值一定时，缶愈大则展愈小，可以得到较大的4，这种方

法比较有效。

要点十五.放大电路性能指标的估算(再次讲解)

1.共发射极放大电路性能指标的估算

(1)电压放大倍数(不考虑信号源内阻)

(a)有载电压放大倍数Z"

Au=uo/Ui=-pibRL7ibrbe=-pRL7rbe

(b)空载电压放大倍数Au'(即t-8)

RL=RC//RL=RC

Au「限/喉

(2)输入电阻r

『哂二%(%=〃%)

当网时，ri=RbIIrbeKrbe

(3)输出电阻/;

r『Rc

2.共集电极放大电路性能指标的估算

+v^c

-.静态分析

(b)等效电能

二.动态分析

1.电压放大倍数

u。=IX=（1+B）i〃e

"i='bWe+ieR'e='bWe++而£

48

o

II

II

结论：电压放大倍数恒小于1,而接近1,且输出电压与输入电压同相,

又称射极跟随器。

2.输入电阻

*

〃i=4We+44

R[=?=小+(1+B)R'e

JL•

输入电阻较大。

3.输出电阻

求射极输出器R。的等效电路

0。=-人（%+用）

式中R：=RS//Rb

而=-(1+PK

4e+R's

所以

1+A

输出电阻低，故带载能力比较强。

※具体公式

(1)电压放大倍数

A=%=Q+优凡'

"%展+（1+夕）七’

2）输入电阻r.

ri=风〃9

Uihrbe+(1+B)ibR：

^=—=+(1+B)RL

ib

则十人/人&+(1+0)61

(3)输出电阻q

3.共基极放大电路的动态性能

根据微变等效电路，可分析的共基极放大电路的动态参数：

Au=uo/u^=(3RL7rbe

要点十六.三种基本组态的比较

共集组态共基组态

大-。+小）小一以