电子技术基础(第2版)PPT完整全套教学课件

第1章半导体器件第2章3极管放大电路第3章集成运算放大器及正弦波振荡电路第4章功率放大器第5章直流稳压电源第6章数字电路基础第7章组合逻辑电路第8章触发器第9章时序逻辑电路第10章其他常用电路全套PPT课件第1章半导体器件

本章首先介绍二极管的结构及单向导电性、二极管的主要参数、特殊二极管的应用，然后介绍三极管的结构及电流放大作用、三极管的特性和主要参数，最后介绍场效应管的分类、特性以及晶闸管的结构和导电特性。

知识目标熟识二极管器件的外形和电路符号。掌握二极管的单向导电性和主要参数，了解伏安特性。了解稳压二极管的功能及使用常识。了解特殊二极管及应用。了解三极管的结构，掌握三极管符号、电流分配关系及放大作用。了解三极管的输入/输出特性、主要参数，掌握三极管的3种工作状态。了解场效应管的分类、主要参数和工作特点。了解晶闸管的结构、导电特性及主要参数。技能目标会使用万用表检测二极管的好坏和判别极性。会测量三极管的引脚及检测质量好坏。会查阅半导体器件手册，能按要求选用二极管、三极管。学会使用信号发生器、万用表和示波器。

科学技术的发展使我们的生活越来越丰富多彩，也越来越方便。

图1.1所示的生活情景体现了计算机、手机、MP3等电子产品的广泛使用。

而这些产品都离不开电子元器件，下面我们一起来学习讨论构成这些产品的基本半导体器件—二极管、三极管等。图1.1生活情景1.1二极管

人们根据物质导电性能，通常将其分为导体、绝缘体和半导体3大类。

导电性能良好的物质称为导体，如金、银、铜、铝等。几乎不导电的物质称为绝缘体，如陶瓷、橡胶、塑料等。

导电性能介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体，如硅（Si）、锗（Ge）等。

图1.2所示为用于制造半导体器件的硅单晶材料。图1.2硅单晶材料

纯净半导体也叫做本征半导体，这种半导体只含有一种原子，且原子按一定规律整齐排列。

在常温下，半导体的导电能力很弱；在环境温度升高或有光照时，其导电能力随之增强。知识拓展——杂质半导体和半导体的奇妙特性1．在硅或锗这些本征半导体中，掺入微量的杂质元素后所得的半导体称为杂质半导体，它有N型半导体和P型半导体两种类型。

在硅本征半导体中，掺入微量的五价元素（磷或砷），就形成N型半导体。N型半导体中的自由电子数量多，空穴数量少，参与导电的主要是带负电的自由电子，如图1.3（a）所示。

在硅本征半导体中，掺入微量的三价的元素（铟或硼），就形成P型半导体。P型半导体中的空穴数量多，自由电子数量少，参与导电的主要是带正电的空穴，如图1.3（b）所示。

（a）N型半导体

（b）P型半导体

图1.3杂质型半导体 2．半导体之所以得到广泛的应用，主要在于它具有以下特性。（1）热敏性。（2）掺杂性。（3）光敏性。

应用半导体的掺杂技术可在一块硅片上形成P型半导体和N型半导体，在二者的交界面上会形成一个具有特殊导电性能的薄层，这个薄层被称为PN结，如图1.4所示，二极管的核心正是PN结。图1.4PN结1.1.1二极管的结构及符号 1．二极管的结构

图1.5所示为用于家用电器、稳压电源等电子产品中的各种不同外形的二极管。图1.5二极管的外形

二极管是由一个PN结构成的，从P区引出的电极为二极管正极，从N区引出的电极为二极管负极，然后用管壳将其封装起来。

二极管通常用塑料、玻璃或金属材料作为封装外壳，外壳上印有标记以便区分正负电极。2．二极管的图形符号

在电路图中并不需要画出二极管的结构，而是用统一规定的图形符号和文字符号来表示。

二极管的图形符号如图1.6所示，箭头的一边代表正极，另一边代表负极，而箭头所指方向是正向电流的方向。二极管的文字符号通常用VD表示。图1.6二极管的图形符号3．二极管分类①按材料分，有锗材料二极管和硅材料二极管两大类。②按结构分，有点接触型和面接触型结构。③按功能分，有整流管、变容管、开关管、雪崩管、光敏二极管等。1.1.2二极管的单向导电性

我们熟悉的电阻器是没有导电极性的，电流流过电阻器没有方向的限制，而图1.7所示二极管又是如何导电的呢？下面我们来学习二极管的导电特性。图1.7二极管导电特性示意图

按图1.8所示连接电路，观察指示灯的变化情况。（建议采用仿真演示）（a）加正向电压导通

（b）加反向电压截止

图1.8二极管导电性实验知识探究（1）加正向电压导通

在二极管的两端加电压是为给二极管以偏置。如果将电源高电位与二极管的正极相连，电源低电位与二极管的负极相连，称为正向偏置，简称正偏，如图1.8（a）所示。此时，二极管内部呈现较小的电阻，有较大的电流通过，二极管的这种状态为正向导通状态。实验表明在电源给二极管外加正向电压的情况下，二极管的电阻很小容易导电，此时灯亮，即二极管正向导通。（2）加反向电压截止

如果将电源低电位与二极管的正极相连，电源高电位与二极管的负极相连，称为给二极管外加反向偏置，简称反偏，如图1.8（b）所示。此时，二极管内部呈现较大的电阻，几乎没有电流通过，二极管的这种状态称为反向截止状态。实验表明在电源给二极管外加反向电压的情况下，二极管的电阻很大，与绝缘体相似几乎不导电，此时灯不亮，即二极管反向截止。归纳

二极管具有外加正向电压导通，外加反向电压截止的导电特性，即单向导电性。1.1.3二极管的伏安特性、主要参数1．二极管的伏安特性

加在二极管两端的电压与通过二极管的电流之间的关系称为伏安特性，由此得到的曲线即为伏安特性曲线，该曲线可通过实验的方法得到，也可利用晶体管图示仪十分方便地观测出。知识探究（1）正向特性（见图1.9中OAB段）。①当二极管两端所加的正向电压由零开始增大时，在正向电压比较小的范围内，正向电流很小，二极管呈现很大的电阻，如图中OA段，通常把这个范围称为死区，相应的电压叫做死区电压。硅二极管的死区电压约为0.5V，锗二极管的死区电压为0.1～0.2V。图1.9二极管的伏安特性曲线②外加正向电压超过死区电压以后，二极管呈现很小的电阻，正向电流ID迅速增加，这时二极管处于正向导通状态，如图中AB段为导通区，此时二极管两端电压降变化不大，该电压值称为正向压降（或管压降）。常温下硅二极管的正向压降为0.6～0.7V，锗二极管的正向压降为0.2～0.3V。（2）反向特性（见图1.9中OCD段）。①当给二极管加反向电压时，所形成的反向电流是很小的，而且在很大范围内基本不随反向电压的变化而变化，即保持恒定，如曲线OC段，称其为反向截止区，此处的IR称为反向饱和电流。②当反向电压大到一定数值（UBR）时，反向电流会急剧增大，如图中CD段，这种现象称为反向击穿，相应的电压叫做反向击穿电压。正常使用二极管时（稳压二极管除外），是不允许出现这种现象的，因为击穿后电流过大将会损坏二极管。2．二极管的主要参数

二极管有很多的参数，这些参数可以用来表示二极管的工作性能，以整流二极管为例，最主要的参数有以下两个。（1）最大整流电流（IFM）。IFM是指二极管长期工作时，允许通过二极管的最大正向平均电流，通常称做额定工作电流。不同型号的二极管其IFM差异很大，如果电路中实际工作电流超过了IFM，那么二极管发热过多就可能烧坏PN结，使二极管永久损坏。

（2）最高反向工作电压（URM）。二极管在使用时允许加上的URM通常称做额定工作电压。为了确保二极管安全工作，半导体器件手册中规定最高反向工作电压为反向击穿电压的1/2～1/3。3．二极管的开关特性

二极管在应用时，为简化分析，常将其理想化，即二极管导通时，两端压降很小，可视为短路，相当于开关闭合；二极管反向截止时，反向电流很小，相当于开关断开。具有这种理想特性的二极管称为理想二极管，它在电路中的作用类似于一个开关，因此在开关电路中有广泛的应用。4．二极管应用

二极管因具有单向导电性，所以成为整流电路（详见第5章）的主要元器件，而整流电路是组成直流稳压电源的一部分。此外，二极管还有其他应用，如钳位、限幅等。

在电子设备中较常用的二极管如下。①普通二极管：如2AP等系列，主要用于高频检波。②整流二极管：如2CZ、2DZ等系列，主要用于整流电路。③开关二极管：如2AK、2CK等系列，用于开关电路。④稳压二极管：如2CW、2DW等系列，用于各种稳压电路。5．二极管的简易测量

用万用表来检查二极管的质量或判别正、负极。1.1.4稳压二极管1．稳压二极管的结构

稳压二极管是一种用特殊工艺制造的面接触硅材料二极管，由于它具有稳定电压的功能，所以把这种类型的二极管称为稳压管，在稳压设备和一些电子电路中经常用到。

小型稳压管与二极管外型相似，其图形符号和实物图如图1.11所示。图1.11稳压管的图形符号与实物图2．稳压二极管的作用及其伏安特性知识探究

由稳压二极管伏安特性曲线可知，其正向特性与普通二极管相同，反向特性曲线在击穿区域比普通二极管更陡直。当反向电压增加到一定数值时（如增加到图1.12中所示的电压值UZ），反向电流急剧上升。

此后，反向电压只要稍有增加（如增加了ΔUZ），反向电流就会增加很快（如图中的ΔIZ），这种现象就是电击穿，电压UZ称为击穿电压。图1.12稳压管伏安特性曲线

通过稳压二极管的反向电流在很大范围内变化（IZmin～IZmax），而稳压二极管两端电压变化则很小，仅为图中的ΔUZ。据此，我们可以认为，稳压二极管两端的电压基本保持不变。可见，稳压二极管能稳定电压正是利用其反向击穿后电流剧变，而两端电压几乎不变的特性来实现的。归纳

稳压二极管工作在特性曲线的反向击穿区。这表明稳压二极管在击穿状态下，流过稳压二极管的电流在较大范围内变化（ΔIZ）时，而稳压二极管两端电压（ΔUZ）几乎不变，这就是稳压二极管的稳压作用。3．稳压二极管的主要参数（1）稳定电压（UZ）。该参数是指稳压二极管正常工作时其两端具有的电压值。每个稳压二极管只有一个稳定电压，但即使同一型号的稳压管，由于制造上的原因，难以使稳定电压为同一数值，而是有一定的分散性，在使用时要注意。（2）稳定电流（IZ）。该参数是指稳压二极管正常工作时稳定电流的参考值。（3）最大稳定电流（IZM）。该参数是指稳压二极管允许长期通过的最大工作电流。（4）额定功耗。该参数是由稳压二极管允许温升决定的。1.1.5其他特殊二极管1．发光二极管

发光二极管（LED）是将电信号变成光信号的一种半导体器件，工作在正向偏置状态，它具有功耗低、体积小、工作可靠等特点。

图1.13（a）所示为发光二极管的图形符号，图1.13（b）所示为实物图。

图1.13发光二极管LED在日常生活中无处不在，广泛应用在家用电器、照明、显示屏等领域，如图1.14所示。

LED能够发光，有红色、绿色、黄色等。它是由磷化镓、砷化镓半导体材料制成的，通过正向电流时，电子与空穴直接复合放出能量而发光，发光颜色主要取决于所用材料。材料不同，其正向压降也有较大差别（为1.5～3V）。与普通二极管一样，LED也具有单向导电性，即只有极性接对了才能发光。（a）洗衣机LED数码显示

（b）LED夜景照明

（c）室外显示屏

图1.14LED的典型应用

判别LED的好坏可用万用表的R10k挡，当正向电阻小于50k，反向电阻大于200k为正常；如果正向、反向电阻均为无穷大，表明此管已坏。2．光电二极管

光电二极管又称为光敏二极管，其PN结工作在反向偏置状态。目前使用最多的是硅（Si）光电二极管。以下简介PN结型光电二极管，其图形符号如图1.15（a）所示，图1.15（b）所示为其实物图。图1.15光电二极管PN结型光电二极管同普通二极管一样，也是PN结构造，只是结面积较大，工作时加反向电压，在光照下产生光电流，光电流随光照强度的增加而上升。

管壳上有光窗，从而使入射光容易注入PN结的耗尽区中进行光电转换，结面积大增加了有效光面积，提高了光电转换效率。

在有光照时，光敏二极管在一定的反偏电压范围内（UR≥5V），其反向电流将随光照强度的增加而线性增加，这时的反向电流又叫做光电流。

在无光照射时，光敏二极管的伏安特性和普通二极管一样，此时的反向饱和电流叫做暗电流，一般在几微安到几百微安之间，其值随反向偏压的增大和环境温度的升高而增大。在检测弱光电信号时，必须考虑用暗电流小的管子。3．变容二极管

变容二极管用半导体材料硅或锗制成，利用PN结结电容随反向电压的增加而减小的原理工作。

变容二极管通常替代可变电容器，应用在电调谐器、锁相环频率合成器中。1.2三极管

三极管是具有电流放大作用的半导体器件，三极管组成的放大电路在实际电子设备中得到广泛应用，如收音机、电视机、扩音机、测量仪器、自动控制装置等。

图1.18所示为三极管放大作用的应用示意图。本节重点学习三极管的放大作用。图1.18三极管作用示意图1.2.1三极管的结构及符号1．三极管的结构

图1.19所示为常见三极管实物图及其外形。

三极管常采用塑料、金属或玻璃封装。图1.19常见三极管的实物图和外形

三极管是由两个PN结构成的，两个PN结将整个半导体基片分为3个区—发射区、基区和集电区。由3个区各引出一个电极，分别为基极b、发射极e和集电极c。

发射区与基区之间的PN结称为发射结，集电区与基区之间的PN结称为集电结。

三极管按结构可分为NPN型和PNP型两类，它们的结构及图形符号如图1.20所示，三极管文字符号为VT。（a）PNP型

（b）NPN型图1.20三极管结构及图形符号知识拓展——三极管内部结构的特点

三极管内部结构的特点是基区薄，掺杂浓度低；发射区掺杂的浓度比集电区、基区大得多；集电结面积比发射结的面积大，所以使用时，发射极和集电极一般不能互换。

三极管中两个PN结是通过很薄的基区联系起来的，因此，如果将两个二极管用导线串联起来是不能起到三极管的作用的。2．三极管的分类

三极管的种类很多，通常按以下方法进行分类。①按半导体材料分，可分为硅管和锗管。硅管工作稳定性优于锗管，因此当前生产和使用的多为硅管。②按内部基本结构分，可分为NPN型和PNP型两类。目前我国制造的硅管多为NPN型（也有少量PNP型），锗管多为PNP型。③按结构工艺分，可分为合金管和平面管。④按用途分，可分为普通放大管、开关管等。⑤按功率大小分，可分为小功率管、中功率管和大功率管。⑥按工作频率分，可分为超高频管、高频管和低频管。1.2.2三极管电流放大作用1．三极管的电流放大作用

在给三极管两个PN结加电压时，流过三极管各电极的电流分别用IB、IC、IE表示。

按图1.21所示连接电路，观察各极电流的大小及其关系。（建议采用仿真演示）图1.21三极管各极上的电流分配关系

实验中电流表显示三极管3个电极的电流值如表1.1所示。序

号1234IB/mA0.010.020.030.04IC/mA0.561.141.742.33IE/mA0.571.161.772.37表1.1 三极管各极电流知识探究（1）三极管电流分配关系

由表1.1中数据可见，3个电极电流在取值上满足下列关系式： IE=IB+IC（2）三极管电流放大作用

对表1.1中的数据进行分析可以得到以下几点结论。①IB变化时IC也跟着变化，IC受IB控制。例如，IB=0.02mA时，IC=1.14mA；IB=0.03mA时，IC=1.74mA。②IC与IB之间的比值几乎是一个常数，用

表示，称为共发射极直流电流放大系数。③ΔIC与ΔIB的比值几乎是一个常数，用

表示，

称为共发射极交流电流放大系数。IB的微小变化引起IC的较大变化，IC的变化量ΔIC受IB的变化量ΔIB的控制。归纳

三极管在一定的外界电压条件下所具有的IC受IB控制且二者成线性关系的特性，称为三极管的直流电流放大作用。而ΔIC受ΔIB控制且二者成线性关系的特性，称为三极管的交流电流放大作用。2．具有电流放大作用的条件

只有给三极管的发射结加正向电压、集电结加反向电压时，它才具有上述电流放大作用和电流分配关系。所以三极管具有电流放大作用的外部条件是：发射结正偏，集电结反偏，即对于NPN管的3个电极上的电位分布是UC＞UB＞UE。

对于PNP管，同样要求发射结加正向偏置，集电结加反向偏置，即3个电极上的电位分布是UC＜UB＜UE。只是应注意，因PNP管的导电极性与NPN管不同，所以PNP管接电源时极性与NPN管相反。3．三极管的连接方式（组态）

三极管的主要用途之一是构成放大器，简单地说，放大器的工作过程是从外界接收弱小信号，经放大后送给用电设备。放大器方框图如图1.22所示，其中接收外界信号的一边叫做输入端，有两个端钮（1、2）；送出信号的一边叫做输出端，该端也有两个端钮（3、4）。图1.22放大器方框图

因三极管只有3个电极，构成放大器时只能提供3个端，所以一定有一个电极要作为输入和输出的公共端。当把三极管的发射极作为公共端时，称三极管为共发射极连接方式或组态。相应的还有共基极组态、共集电极组态。

三极管的3种组态如图1.23所示。（a）共射组态

（b）共基组态

（c）共集组态

图1.23三极管的3种组态1.2.3三极管的特性曲线及主要参数1．三极管的伏安特性曲线（以共射组态为例）

同二极管一样，我们也可以通过伏安特性曲线描述三极管各极电流与极间电压之间的关系。

只是三极管伏安特性曲线分为输入特性曲线和输出特性曲线。（1）三极管输入特性曲线。反映输入电流IB与输入电压UBE之间关系的曲线叫做输入特性曲线，它以输出电压UCE一定值作参考量。当UCE≥1V之后，输入特性曲线基本重合，如图1.24所示。

通常把三极管电流开始明显增长的发射结电压称为导通电压。在室温下，硅管的导通电压约为0.6～0.7V，锗管的导通电压约为0.2～0.3V。图1.24三极管输入特性曲线（2）三极管输出特性曲线。反映输出电流IC与输出电压UCE之间关系的曲线叫做输出特性曲线，它以输入电流IB一定值作参考量，如图1.25所示。它表明了在一组输入电流IB作用下，IC与UCE之间的变化关系。也就是说，三极管特性曲线是具有相近特性的所有曲线构成一个曲线族，通常把它分成截止区、饱和区和放大区。每个区域对应PN结的不同偏置状态，各有不同特点。①截止区：IB=0那条输出特性曲线以下的区域为截止区。在这个区域内的三极管两个PN结均处于反向偏置状态，此时因不满足放大条件所以没有电流放大作用，各电极电流几乎全为零，相当于三极管内部各极开路，即相当于开关断开，此时管压降UCE近似等于电源电压。②放大区：每条曲线的平直部分所构成的区域为放大区。在该区域三极管满足发射结正偏、集电结反偏的放大条件，具有电流放大作用。在放大区的三极管IC只受IB控制，与UCE几乎无关。

当IB一定时，IC不随UCE而变化，即IC保持恒定，所以说三极管具有恒流特性。图1.25三极管输出特性曲线③饱和区：每条曲线拐点连线左侧的区域为饱和区。在这个区域内的三极管两个PN结均处于正向偏置状态，此时三极管因不满足放大条件也没有电流放大作用，当UCE减小到UCE<UBE时，此时IC已不再受IB控制。三极管饱和时的UCE值称为饱和压降，记作UCES，小功率硅管的UCES约为0.3V，锗管约为0.1V，此时三极管的集电极、发射极间呈现低电阻，相当于开关闭合。归纳

三极管具有“放大”和“开关”两大功能。当三极管工作在放大区时，它有电流放大的作用，可应用于模拟电路中；当三极管工作在饱和与截止区时，相当于开关的闭合与断开，即有开关的特性，可应用于脉冲数字电路中。2．三极管的主要参数

三极管的性能可用参数表示。三极管的参数可作为设计电路、合理使用器件的参考。

三极管的参数很多，主要参数如下。（1）电流放大系数。①共发直流电流放大系数

。它是反映三极管直流电流放大能力强弱的参数，它的定义是式中Ｃ为常数。②共发交流电流放大系数。它是反映三极管交流电流放大能力强弱的参数，它的定义是式中Ｃ为常数。当三极管工作频率不太高时，

和

近似相等。（2）反向饱和电流。①集—基反向饱和电流ICBO。它是指三极管发射极开路时，流过集电结的反向漏电电流。通常锗管的ICBO为微安数量级，而硅管比锗管小一至两个数量级。反向电流ICBO会随温度上升而增大，ICBO大的三极管工作稳定性较差。②集—射反向饱和电流ICEO。它是指三极管基极开路时，集电极与发射极之间加上一定的电压时集电极的电流。ICEO与ICBO的关系为ICEO=(1+

)ICBOICEO是ICBO的（1+）倍，所以它受温度影响不可忽视。（3）极限参数。极限参数是三极管正常工作时所不能超越的数值界限。①集电极最大允许电流ICM。若三极管的IC超过此值，其

值将下降到正常值的2/3以下。

②集电极最大允许耗散功率PCM。它是三极管的最大允许功率损耗。③集—射反向击穿电压U(BR)CEO。它是基极开路时，加在集电极和发射极之间的最大允许电压，下标中“B”表示击穿，“R”表示反向。若三极管的UCE超过U(BR)CEO，会引起击穿致使三极管损坏。3．三极管的简易测量

在实际的应用中，常用万用表来判断三极管引脚及类型。1.3场效应管

场效应三极管简称场效应管，它也是一种具有PN结的半导体器件。我们知道，三极管是利用输入电流控制输出电流的器件，称之为电流控制器件，而场效应管则是利用输入电压产生电场效应来控制输出电流的器件，称为电压控制器件。

与三极管相比，它具有输入阻抗高、噪声低、热稳定性好、耗电省、制造工艺简单等优点，便于实现集成化，目前已广泛应用于各种电子电路中。1.3.1场效应管的类型、结构及符号1．场效应管的类型

场效应管按其结构的不同分为结型场效应管和绝缘栅型场效应管，其外形如图1.27所示。

而结型场效应管又分为N沟道、P沟道两类；绝缘栅型场效应管分为增强型和耗尽型两类，每类又有P沟道和N沟道两种。图1.27场效应管外形2．场效应管的结构及图形符号

以N沟道增强型绝缘栅场效应管为例做一简单介绍。

图1.28（a）所示为N沟道增强型绝缘栅场效应管结构示意图，它是用一块杂质浓度较低的P型硅片作衬底，在上面扩散两个相距很近，掺杂浓度高的N型区（图中N+区），并用金属线引出两个电极，分别称为源极S和漏极D，在硅片表面生成一层薄薄的绝缘层（SiO2），绝缘层上再制作一层铝金属膜作为栅极G。

图1.28（b）所示为图形符号，D极与S极之间是3段断续线，表示为增强型；若是连续线表示为耗尽型。B为衬底引线，一般与源极S相连，箭头向内表示为N沟道，反之为P沟道。

因为栅极与其他电极及硅片之间是绝缘的，所以称为绝缘栅型场效应管。又由于它是由金属、氧化物、半导体所组成的，简称MOS场效应管。（a）结构示意图

（b）图形符号

图1.28N沟道增强型绝缘栅场效应管1.3.2绝缘栅型场效应管的伏安特性及主要参数1．特性曲线

以N沟道增强型绝缘栅型场效应管为例，场效应管的基本特性可以用它的转移特性曲线和输出特性曲线来描述。（1）转移特性曲线。由于场效应管的输入电流IG几乎为零，所以不需要输入特性。通常，把漏极电流ID与栅源电压UGS之间的关系称为转移特性。

转移特性曲线是指在UDS为一定值时，漏极电流ID与栅源电压UGS之间的关系曲线，如图1.29（a）所示。由转移特性曲线可以清楚地看出栅源电压对漏极电流的控制作用。（2）输出特性曲线。输出特性曲线是指在UGS为一定值时，漏极电流ID与漏源电压UDS之间的关系曲线，如图1.29（b）所示，输出特性曲线是一族曲线。可将输出特性分为3个区域，I区为可变电阻区，Ⅱ区为恒流区，Ⅲ区为击穿区。图1.29绝缘栅型场效应管特性曲线2．主要参数

场效应管的技术参数从不同侧面反映了它的一些特性，是选用器件的依据。（1）开启电压UGS(th)。UGS(th)是指UDS为定值（测试条件）、增强型场效应管开始产生ID电流时的栅源电压UGS。UGS(th)是增强型场效应管的重要参数，对于N沟道场效应管，UGS(th)为正值；对于P沟道场效应管，UGS(th)为负值。（2）夹断电压UGS(off)。UGS(off)是指UDS为定值（测试条件）、耗尽型场效应管处于刚开始夹断时的栅源电压UGS，属耗尽型场效应管的参数，N沟道场效应管的UGS(off)为负值。（3）饱和漏电流IDSS。IDSS是指在UGS=0的条件下，且UDS>UGS(off)时所对应的漏极电流。（4）跨导gm。gm是指UDS为定值时，栅源输入信号UGS与由它引起的漏极电流ID之比，即gm=

它是表明栅源电压UGS对漏极电流ID控制作用大小的一个重要参数。（5）漏极击穿电压U(BR)DS。U(BR)DS是指漏源极之间允许加的最大电压，实际电压值超过该参数时会使PN结反向击穿。1.4晶闸管

晶闸管全称硅晶体闸流管，又称可控硅整流元件。它是一种大功率半导体器件，是目前半导体器件从弱电进入强电领域，制造技术最成熟、应用最广泛的器件之一。

随着大功率电子器件的迅速发展，电力电子技术这门新兴的学科也逐步形成，并将广泛应用于生产和日常生活各领域中。

晶闸管品种很多，普通类型有单向晶闸管和双向晶闸管，特种类型有快速晶闸管、可关断晶闸管等，这里介绍普通晶闸管。1.4.1单向晶闸管结构及导电特性1．结构

晶闸管是用硅材料制成的半导体器件。单向晶闸管是由P型和N型半导体交替叠合而成的P-N-P-N4层半导体元件，具有3个PN结和3个电极。

图1.30（a）所示为晶闸管的外形，有螺栓式、平板式和塑封式3种，图1.30（b）所示为晶闸管的结构，图1.30（c）所示为其图形符号，晶闸管的文字符号为VS。图1.30晶闸管的外形结构和图形符号

单向晶闸管的结构图中，P1引出的电极为阳极（A），N2引出的电极为阴极（K），P2引出的电极为控制极（G）。3个PN结分别为J1、J2和J3。

单向晶闸管的图形符号与二极管相似，只是在其阴极处增加一个控制极，表明其导通的条件除了和二极管一样需要正向偏置的电压外，还需另外增加一个条件，那就是要有控制信号。2．导电特性

单向晶闸管可以理解为一个受控制的二极管，由其图形符号可见，它也具有单向导电性，不同之处是除了应具有阳极与阴极之间的正向偏置电压外，还必须给控制极加一个足够大的控制电压，在这个控制电压作用下，晶闸管就会像二极管一样导通了。一旦晶闸管导通，控制电压即使取消，也不会影响其正向导通的工作状态。

晶闸管单向导电性可用图1.31所示实验电路验证。图1.31晶闸管导电性实验图知识探究

实验说明无控制信号时，指示灯均不亮，即晶闸管不导通（阻断）；当阳极、控制极均正偏时，指示灯亮，即晶闸管导通；若二者有一个反偏时指示灯不亮，即晶闸管不导通；指示灯亮后，如果撤掉控制电压，指示灯仍亮，即晶闸管仍然导通。归纳

要使晶闸管由阻断状态变为导通状态，必须在晶闸管上加正向电压的同时，在控制极上加一定大小的正向电压（这个电压称为触发电压），这样才能使晶闸管导通，一旦晶闸管导通，控制极就失去控制作用。3．主要参数

①额定通态平均电流IF。指晶闸管允许通过的工频正弦半波电流的平均值。②通态平均管压降UF。指晶闸管正向导通状态下阳极和阴极两端的平均电压降，一般为0.6～1.2V。③维持电流IH。维持晶闸管导通状态所需的最小阳极电流。④最小触发电压UG。指晶闸管正向偏置情况下，为使其导通而要求控制极所加的最小触发电压，一般为1～5V。1.4.2双向晶闸管

1．结构

双向晶闸管是一种新型的半导体三端器件，它具有相当于两个单向晶闸管反向并联工作的作用。

图1.32所示为双向晶闸管的实物图和图形符号。

符号中的T1、T2称为两个主电极，无所谓阳极和阴极之分，G仍为控制极。（a）实物图

（b）图形符号

图1.32双向晶闸管的外形和符号2．导电特性

双向晶闸管具有比较对称的正、反向伏安特性。若控制极加正极性触发信号，双向晶闸管导通，电流方向是从T2流向T1；若控制极加负极性触发信号，双向晶闸管导通，电流方向是从T1流向T2。

由此可见，双向晶闸管只用一个控制极，就可以控制它的正向导通和反向导通。归纳

双向晶闸管不管它的控制极电压极性如何，它都可能被触发导通。1.5技能训练1.5.1常用电子仪器仪表的使用学习目标认识实验室中常用的电子仪器，理解其功能、面板标识、换挡开关与显示。学会万用表的使用方法，会用万用表测量直流电流、直流电压、电阻等参数。学会示波器的使用方法，会用示波器观察波形、测量参数。学会信号发生器的使用方法，会用信号发生器为实验电路提供输入信号。做简单的测量练习，了解仪器的操作要领与注意事项。情景模拟

日常生活中常用的家用电器，如彩色电视机、电饭煲、收音机等在使用过程中出现故障时，需要使用相应的仪器仪表进行检测维修，如图1.33所示。

检测维修家用电器要用到最基本的仪器仪表—万用表、示波器、信号发生器，这些仪器仪表如何使用，将是本小节要解决的问题。图1.33小电器检修示意图基础知识1．实验箱的使用

下面以ELB型电子实验箱为例，介绍它的使用方法。

实验箱如图1.34所示，其中图（a）为实验箱外形，图（b）为实验箱内部结构。打开实验箱，其内部有稳压电源、信号发生器及连接电路使用的面包接线板。（a）外形

（b）内部结构

图1.34实验箱

实验箱内部左上方部分为信号发生器，调节其幅度旋钮、频率旋钮，从红、黑两个插孔即可引出实验中需要的正弦波交流输出信号。

实验箱内部左下方部分为直流稳压电源，从红、黑两个插孔即可引出实验中需要的+12V直流稳压电源。

实验箱内部右边中部为连接电路使用的面包板。2．万用表的使用

随着电子技术的发展，数字式万用表得到了广泛应用。但是在许多电路及仪器的检测中，还离不开指针式万用表。特别是在实验中，仍要经常使用指针式万用表。下面以常用的MF—47型指针式万用表为例，介绍其使用方法。MF—47型指针式万用表实物图如图1.35所示。图1.35指针式万用表MF—47型指针式万用表面板结构有表盘、转换开关、表头指针、机械调零旋钮、零欧姆调零旋钮和表笔插孔。（1）调零。（2）直流电流的测量方法。①选量程。将转换开关调至所需电流挡，如待测电流约为5mA以下，则可调至直流电流5mA挡。②连接法。将万用表串联于电路中，红表笔接电流流入端，黑表笔接电流流出端，如图1.36所示。图1.36表串联于电路中③读数据。依据第2条刻度线中的第2组数据来读取。因为量程转换开关选择在5mA挡，意味着此时满刻度为5mA，即以10当1，以50当5来读数，读取的每个数据除以10即可，如图1.37所示，此时所测电流为1mA。图1.37读数（3）直流电压的测量方法。①选量程。将转换开关调至所需电压挡，如待测电压约为5V以下，则可调至直流电压5V挡。②连接法。将表并联于电路中，红表笔接元件一端，黑表笔接元件的另一端，如图1.38所示。图1.38用万用表测电压③读数据。依据第2条刻度线中的第3组数据来读取。因为选择10V挡，意味着此时满刻度为10V，所以这种情况下可直接读取。如图1.39所示，此时所测电压为3V。图1.39读数（4）欧姆挡的使用方法。①调零。将转换开关调至所需电阻挡，将红、黑表笔两端短接，看指针是否指零欧姆处，若不是，应调整零欧姆调零选钮，使指针指在零欧姆处，如图1.40所示。图1.40调欧姆零3．示波器的使用

下面以日立V—212型双踪示波器为例，介绍示波器的使用方法。（1）示波器。示波器实物图如图1.42所示，其面板如图1.43所示。图1.42日立V—212型示波器实物图1—电源指示灯2—电源开关3—聚焦调节旋钮4—跟踪控制5—辉度调节旋钮6—标准方脉冲信号输出7—地端

8—左通道输入端插座9—右通道输入端插座10—左通道Y轴放大器输入耦合方式11—右通道Y轴放大器输入耦合方式

12—左通道幅值刻度选择旋钮13—右通道幅度刻度选择旋钮14—左通道幅值扩展5倍键15—右通道幅值扩展5倍键

16—左通道坐标上下位移调节旋钮17—右通道坐标上下位移调节旋钮18—方式选择开关19—触发方式选择开关

20，21—直流校准控制22—扫描时间选择旋钮23—扫描微调控制24—坐标水平位移调节钮

25—触发源选择钮26—内部触发选择控制27—触发电子同步控制钮28—触发电平控制旋钮

图1.43日立V—212型示波器面板（2）使用方法（以单踪为例）。①打开电源开关。②分别调节16、24旋钮，将基线调整在中心位置。③分别调节5辉度调节旋钮、3聚焦调节旋钮使基线清晰。④调节12左通道幅值刻度选择旋钮到0.5V/div挡，如图1.44所示。图1.44幅值旋钮

⑤调节22扫描时间选择旋钮到0.5ms/div挡，如图1.45所示。⑥将探头接到8输入端，另一端接到6校准方波信号输出端。完成此接线，调节28触发电平控制旋钮，此时应出现示波器本身的校准方波波形，如图1.46所示，仔细观察此波形。⑦测方波幅度。当12旋钮为1V时，可看到方波峰—峰值为1个格（竖直方向数），则方波峰—峰值UPP=1V，如图1.47所示。

图1.45扫描时间旋钮图1.46示波器校准方波⑧测方波频率。当22旋钮为0.5ms/div时，可以看到每个方波的周期占2个空格（水平方向数），则方波周期T=1ms，其频率f=1kHz，如图1.47所示。图1.47读数4．信号发生器的使用

下面以实验箱中的信号发生器为例，介绍它的使用方法。（1）信号发生器。信号发生器如图1.48所示。（2）使用方法。①打开电源开关。②调节频率旋钮，使输出信号频率为所需要的挡位。③调节幅度旋钮，使输出信号幅度为所需要的挡位。图1.48信号发生器（3）将信号发生器与示波器结合起来使用练习。①按照图1.49所示连接电路。信号发生器输出端的两根线分别与示波器输出端的两根线相连。

图1.49示波器与信号发生器连接②分别调节信号发生器的幅度、频率旋钮，使之输出正弦交流信号。③用示波器观测信号发生器输出的正弦交流信号的幅度和频率。④读取示波器显示波形的幅值和周期，如图1.50所示。⑤计算f。图1.50信号发生器与示波器练习训练拓展

用示波器观察波形时，荧光屏上分别出现如图1.51所示的情况，怎样矫正？简述应当调节哪些旋钮，怎样调节。图1.51示波器出现的情况1.5.2电子元器件的检测学习目标掌握用万用表判别二极管质量和极性的方法。掌握用万用表判别三极管基极和类型的方法。情景模拟

日常生活中常用的家用电器，如电视机、电冰箱、洗衣机的内部电路都要用到电子元器件。

若出现图1.52所示情况—电器的电路板上的电子元件坏了，如何进行检测，这将是本小节要解决的问题。图1.52电子元器件的故障示意图基础知识

用万用表的R100或R1k挡，可以检测二极管的好坏，判别二极管的极性，还可以用来判别三极管的引脚和类型，估测电流放大系数等。1．二极管的测量

将万用表调至电阻挡的R100或R1k挡，注意万用表的红表笔接的是表内电池的负极，黑表笔接的是表内电池的正极。（1）二极管极性的判别。将万用表的红、黑表笔分别接在二极管两端，若测得的电阻阻值比较小（几千欧姆以下），如图1.53（a）所示，再将红、黑表笔对调进行测量，而测得的电阻阻值比较大（几百欧姆），如图1.53（b）所示，说明二极管质量良好，且测得电阻阻值小的那一次黑表笔接的是二极管的正极。（a）阻值较小

（b）阻值较大图1.53二极管极性的判别（2）二极管质量的判别。若测得电阻阻值一次大、一次小，说明该二极管质量良好；若两次测得电阻阻值都接近于零，说明该二极管内部已短路；若两次测得电阻阻值都接近于无穷大，说明该二极管内部已断路；若两次测得电阻阻值很接近，说明该二极管单向导电性已被破坏。2．三极管的测量

判别三极管基极与类型。将万用表调至R100或R1k挡，然后任意假定一个电极是基极b，并用一只表笔与假定的b极相接触，另一只表笔分别与另外两个电极相接触，如图1.54所示。（a）阻值较小

（b）阻值较大图1.54三极管基极与类型的判别

如果两次测得电阻阻值均很小，对换表笔，两次测得电阻阻值均很大，则表明假定正确，且测得电阻均很小时，黑表笔接的是NPN型三极管的b极，如图1.54（a）所示；而测得电阻均很小时红表笔接的是PNP型三极管的b极，如图1.54（b）所示。

如果两次测得电阻阻值一大一小，则表明假设的电极不是真正的b极，则需重新假设，然后再按上述方法测试。

若为PNP型三极管，上述方法中将黑、红表笔对换即可。训练拓展

用万用表判别三极管的集电极和发射极。当基极b确定后，可接着判别发射极e和集电极c。

若是NPN型三极管，可将万用表的黑表笔和红表笔分别接触两个待定的电极，然后用手指捏紧黑表笔和基极b（不能将两极短路，即相当接一电阻），观察表针摆动幅度；然后将黑、红表笔对调，按上述方法重测一次。

比较两次表针摆动幅度，摆动幅度较大的一次黑表笔所接引脚为集电极c，红表笔所接为发射极e。若为PNP型三极管，在上述方法中将黑、红表笔对换即可。第2章三极管放大电路

本章首先介绍放大电路的基本概念及主要参数；然后介绍共发射极基本放大电路和分压偏置放大电路的分析方法，以及射极跟随器的结构、特点及应用；最后介绍多级放大器的耦合方式及其特点。

知识目标掌握三极管放大电路的组成及共射放大电路的工作原理。掌握静态工作点的估算方法、稳定方法。了解静态工作点的图解分析方法。熟悉射极跟随器的电路结构、基本特性及主要应用。熟悉多级放大器的各种耦合方式的特点，了解动态分析方法。技能目标掌握基本放大电路静态工作点的调试方法。熟悉截止、饱和失真的波形，掌握消除失真的方法。了解射极跟随器的测试方法。了解多级放大器的测试方法。2.1三极管放大电路的基本概念

若电子电路或设备具有把外界送给它的弱小电信号不失真地放大至所需数值并送给负载的能力，那么这个电路或设备就称为放大器。

扩音机就是放大器的典型应用，如图2.1所示。

其话筒的作用是把声音信号转换成电信号，经扩音机对其放大后，送给扬声器（喇叭），而扬声器（喇叭）的作用与话筒正好相反，是把电信号又还原成了声音信号。图2.1扩音机结构示意图2.1.1放大器的基本概念、技术指标1．放大器的分类

放大器按信号源所提供信号的幅度划分，有小信号放大器和大信号放大器两类；按工作频率的高低划分，有直流放大器、低频放大器、中频放大器、视频放大器、高频放大器等多类；按放大器的用途划分，有电压放大器、电流放大器和功率放大器3类。

2．放大器的方框图

实际放大器的类型有各种各样，但都可以用一个方框图来表示，如图2.2所示。其中US称为信号源，它代表待放大的弱小电信号；RL称为负载，它代表实际用电设备（如喇叭、显像管等）。接信号源的端口叫做输入端，接负载的端口叫做输出端。图2.2放大器的方框图3．放大器的主要性能指标

衡量放大器性能的几个主要参数和指标如下所述。（1）放大倍数。放大倍数是衡量放大器放大能力的一项技术指标，常用A表示。它是在输出波形不失真的情况下输出端电量与输入端电量的比值。①电压放大倍数Au。指放大器的输出电压有效值Uo与输入电压有效值Ui的比值，定义式为

电压放大倍数在工程中常用对数形式来表示，称为电压增益，用字母A表示，单位为分贝（dB），定义式为 A

=

20lgAu(dB)②电流放大倍数Ai。指放大器的输出电流有效值Io与输入电流有效值Ii的比值，定义式为

电流放大倍数以对数形式来表示称为电流增益，用字母A表示，单位为分贝（dB），定义式为 A

=

20lgAi

(dB)③功率放大倍数Ap。指放大器输出功率Po与输入功率Pi的比值，定义式为功率增益定义式为

A

=

10lgAp

(dB)（2）输入电阻和输出电阻。①输入电阻Ri。指从放大器的输入端向放大器看进去的等效电阻，如图2.3左边所示。如果把一个内阻为RS的信号源US加到放大器的输入端时，放大器就相当于信号源的一个负载电阻，这个负载电阻也就是放大器的输入电阻Ri。此时放大器向信号源吸取电流Ii，而放大器输入端电压为Ui，所以Ri越大的放大器，放大电路的输入回路从信号源取用的信号电流Ii就越小，向信号源索取的电流越小。

②输出电阻Ro。从放大器的输出端向放大器看，整个放大器可以看成是一个等效电阻为Ro、等效电势为Eo的电压源，这个等效电源的内阻Ro就是放大器的输出电阻。如图2.3右边所示，定义式为

输出电阻Ro越小，放大器带负载能力越强，并且负载变化时对放大器影响小，所以放大器输出电阻越小越好。图2.3输入电阻与输出电阻2.1.2共发射极基本放大电路的组成1．电路组成

共发射极基本放大电路（固定偏置放大电路）的实物图如图2.4（a）所示，图2.4（b）所示为对应的电路原理图。

在放大电路中，通常把输入和输出的公共端用“⊥”表示，且习惯上电源用简化法的图形符号，只标出电源电压的端点VCC，而电源的负极就接在公共端“⊥”上。（a）实物图

（b）电路原理图

图2.4共发射极基本放大电路2．元件作用①三极管VT。采用NPN型硅三极管，是放大器的核心，实现电流放大作用。②直流电源+VCC。一是保证三极管工作在放大状态，即发射结正偏，集电结反偏；二是在受输入信号控制的三极管作用下向负载提供能量。③基极偏置电阻Rb。电源电压通过Rb向基极提供合适的偏置电流IB。Rb阻值一般为几十千欧至几百千欧。④集电极负载电阻Rc。一个作用是电源VCC通过Rc为集电极供电，另一个作用是将集电极电流的变化转换成集—射极之间的电压变化，即将放大了的集电极电流转换为放大的电压输出。其阻值一般为几千欧至几十千欧。⑤耦合电容C1、C2。起“隔直通交”的作用。一方面可避免放大电路的输入端与信号源之间、输出端与负载之间直流电的互相影响，使三极管的静态工作点不会因接入信号源和负载而发生变化；另一方面又要保证输入和输出的交流信号畅通地进行传输。通常C1和C2选用电解电容器，使用时注意正负极性，取值为几微法到几十微法。（3）放大电路的电压、电流符号规定。放大电路没有输入交流信号时，三极管的各极电压和电流都为直流。当有交流信号输入时，电路的电压和电流是由直流成分和交流成分叠加而成的，为了便于区分不同的分量，通常有以下规定。①直流分量：用大写字母和大写下标表示，如IB、IC、IE、UBE、UCE。②交流分量：用小写字母和小写下标表示，如ib、ic、ie、ube、uce。③交直流叠加瞬时值：用小写字母和大写下标表示，如iB、iC、iE、uBE、uCE。④交流有效值：用大写字母和小写下标表示，如Ui、Uo。2.1.3共发射极放大电路的基本工作原理1．放大器的静态工作点（1）什么是静态工作点。静态是指放大器无信号输入时放大电路的直流工作状态。静态工作点是指在静态情况下，电流电压参数在三极管输入、输出特性曲线族上所确定的点，用Q表示，一般包括IBQ、UBEQ、ICQ、UCEQ。静态工作点的设置是否合适，是放大器能否正常工作的重要条件。（2）静态工作点对放大电路工作的影响。

按图2.5所示连接电路，注意观察电路中Rb分别为690k、470k、220k情况下的输出电压波形，并测量其静态工作点的数值。（建议采用仿真演示）图2.5静态工作点对放大电路的影响实验现象当电阻Rb为690k、220k时，输出波形有失真。当电阻Rb为470k时，输出波形无失真。

实验数据及输出波形如表2.1所示。RbIBQ/AICQ/mAUCEQ/VUo/V波

形690k101.64.21.25470k182.32.31.7220k353.60.21.6表2.1 实验数据记录表知识探究

实验得出：当Rb=690k时，ICQ=1.6mA，该电路输出波形有失真；当Rb=220k时，ICQ=3.6mA，电路输出波形也有失真，这两种情况说明静态工作点不合适。只有Rb=470k时，静态工作点ICQ=2.3mA，不仅输出波形无失真且放大倍数最大，说明此时静态工作点是合适的。

通过仿真演示可以看出，静态工作点对放大器的放大能力、输出电压波形都有影响。只有当静态工作点在放大区的合适位置时，三极管才能不失真地对信号进行放大。通常是调节偏置电阻Rb来调整三极管的静态工作点。（3）静态工作点Q的设置。若Rb（690k）过大，IBQ会出现过小，也就是Q过低靠近截止区的情况，输出波形就会出现正半周失真，如表2.1中（a）所示的情形，称为截止失真。消除放大电路截止失真的方法是适当降低偏置电阻Rb。

若Rb（220k）过小，IBQ会出现过大，即Q过高靠近饱和区情况，输出波形就会出现负半周失真，如表2.1中（c）图所示的情形，称为饱和失真。消除放大电路饱和失真的方法是适当增大偏置电阻Rb。

当Rb=470k时，输出波形正常，如表2.1中（b）图所示的情形，此时工作点才是合适的。归纳

要使放大电路正常工作，必须使它具有合适的静态工作点。

另外需要了解的是：即使静态工作点Q合适，当输入信号幅度过大时，输出波形正、负半周也会出现顶部、底部同时失真的情形，因此固定偏置放大电路一般在小信号下工作。2．放大器的工作原理

放大电路有交流信号输入时的工作状态叫做动态。

在共发射极基本放大电路（固定偏置放大电路）中，输入弱小的交流信号通过电容Cl的耦合送到三极管的基极和发射极，相当于基—射极间电压uBE发生了变化，于是使三极管的基极电流iB发生变化，基极电流的变化放大

后集电极电流iC发生相应的变化，集电极电流流过电阻RC，则RC上电压也发生了变化，输出电压uCE=VCC−RCiC，所以集—射极间的电压uCE的变化与iC变化情况正相反。uCE通过电容C2隔离了直流成分ＵCEQ，输出的只是放大信号的交流成分uo。各部分变化情况如图2.6所示。图2.6放大器的电压电流波形归纳

在共发射极基本放大电路中，输出电压uo与输入信号电压ui频率相同，相位相反，幅度得到放大，故这种放大电路有电压放大和电压倒相的作用。2.2三极管放大电路的基本分析方法

为了了解放大器的基本性能，需要对放大电路进行分析，常用的分析方法有近似计算法、图解法和微变等效电路法。本节将介绍近似计算法和图解法。2.2.1画直流通路和交流通路

1．画直流通路的原则—电容开路

直流通路：指静态时，放大电路直流电流通过的路径。在直流情况下电容可视为开路，因此画直流通路时把电容支路断开即可。

图2.8（a）所示为放大电路，图2.8（b）所示为其直流通路。图2.8基本放大电路的直流通路2．画交流通路的原则—电源、电容短路

交流通路：指输入交流信号时，放大电路交流信号流通的路径。

由于容抗小的电容以及内阻小的直流电源可视为对交流短路，因此画交流通路时只需把容量较大的电容及直流电源简化为一条短路线即可，如图2.9所示。图2.9基本放大电路的交流通路2.2.2静态工作点的近似计算法1．静态工作点的估算

所谓近似计算法就是在一定条件下，当忽略次要因素后，用公式简便地算出结果的方法。

静态工作点可以根据放大器的直流通路来求得。设电路参数VCC、Rb、Rc已知，可列出下列方程：（2-9）

硅管的UBEQ约为0.7V，锗管约为0.3V，VCC>>UBEQ时，则可将UBEQ略去来估算IBQ，即

根据三极管的电流放大特性可得

ICQ≈IBQ

在集电极回路中可列方程

UCEQ=VCC−ICQRc（2-10）（2-11）（2-12）2．静态工作点的练习【例2.1】如图2.8（b）所示，已知VCC=12V，Rc=4k，Rb=300k，β=38，试求放大电路的静态工作点。解：

ICQ

=

IBQ

=

1.5mAUCEQ

=

VCC−RcICQ

=

12−1.5×4

=

6V2.2.3交流参数的计算方法

交流参数可根据交流通路来求解。

1．交流参数

从图2.9可看到，交流信号电压Ui加在三极管的输入端基极、发射极之间时，在基极上将产生相应的基极变化电流ib，这反映了三极管本身具有一定的输入电阻。2．交流参数的练习*2.2.4静态工作点的图解分析方法

三极管的输入特性曲线反映了三极管输入回路的电压和电流的关系，输出特性曲线反映了三极管输出回路的电压和电流的关系，因此，可以在输入、输出特性曲线上，直接用作图的方法来分析放大电路的工作情况。这种方法就是通常所说的图解法，其优点是能直观地了解静态工作点设置与波形失真的关系。

现以图2.10所示的共射放大电路为例，简要介绍图解分析的方法与步骤。图2.10共射基本放大电路

图解法分析步骤如下。①根据式（2-10）求出静态工作点IBQ为②作直流负载线。在三极管的输出特性曲线上作直流负载线的方法如下。

根据UCEQ=VCC−ICQRc在输出曲线上画直流负载线MN，它是一条直线，所以很容易找到两个特殊的点：当IC=0时，UCE=VCC=12V，即M（12，0）；当UCE=0时，IC=（VCC/Rc=3mA），即N（0，3）。连接M、N两点得到直流负载线，如图2.11所示。

图2.11静态分析图③确定Q点。直流负载线与IBQ对应的一条输出特性曲线的交点即是静态工作点Q，Q点所对应的ICQ和UCEQ就是三极管的静态电流和电压。

由图2.11可读出：ICQ=1.5mA，UCEQ=6V。*2.2.5交流参数的图解分析方法（动态分析）

电路及其参数如图2.10所示。我们已经知道输入交流信号的情况下，交流参数包括电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。

下面用图解法求解电压放大倍数。①取基极电流的变化量为20A，即ΔiB=20A，对应的ΔuBE=0.02V。②在输出特性曲线上作出交流负载流。对交流信号来说，输出耦合电容可视为短路，Rc与RL是并联的，所以等效的交流负载电阻

为

作交流负载线的具体方法是：先画一条斜率为1/的辅助线MH，即与横轴相交于M=VCC=12V，iC=0)，与纵轴相交于H(。然后平移辅助线MH使其通过Q点，即得到交流负载线，如图2.12所示。图2.12动态分析图③在输出特性曲线上，根据iB的变化量ΔiB=20A，对应的ΔuBE=0.02V和交流负载线确定其动态范围。由图2.12可见，ΔuCE=(7.5−6)V=1.5V。

由此可知电压放大倍数为

2.2.6静态工作点的稳定问题1．放大器静态工作点不稳定的原因①温度升高会使三极管的参数ICBO（或ICEO）增大，结果使集电极电流IC增大。②温度升高会使三极管的参数

增加，即使IBQ不变，ICQ=IBQ也增加。③温度升高会使UBE减小，而

，则IC增大。④更换管子时，可能

会不同，也同样会使工作点有较大的变化。2．分压式偏置放大电路（1）电路组成。图2.13所示的电路为共射分压式偏置放大电路，其中图（a）所示为共射分压式偏置放大电路的实物图，图（b）所示为共射分压式偏置放大电路原理图。Rb1是上偏置电阻，Rb2是下偏置电阻，电源电压VCC经Rb1、Rb2串联分压后为三极管基极提供UB。Rb1一般取几十千欧，Rb2一般取十几千欧；Re是发射极电阻，起到稳定静态电流IE（IC）的作用；与Re并联的旁路电容Ce的作用是提供交流信号的通道，减少信号的损耗，使放大器的交流信号放大能力不致因Re而降低，Ce的取值一般为50～100F。（a）实物图

（b）电路原理图

图2.13共射分压式偏置放大电路（2）稳定条件。 I2>>IBQ

（2-17） UB>>UBEQ

（2-18）

在实际应用中，硅管一般取I2=(5～10)IB，UB=(5～10)UBE

=

3～5V；锗管一般取I2=(5～10)IB，UB

=

(5～10)UBE=1～3V。

（3）稳定静态工作