模拟电子技术项目化教程（第2版）课件全套 李华 项目1-6：直流稳压电源电路 - 报警器

半导体基础知识根据材料的导电能力，可以将他们划分为导体、绝缘体和半导体。半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间半导体材料有：硅Si、锗Ge、硒Se、砷化镓GaAs等。半导体具有以下特性：（1）热敏特性：温度升高，大多数半导体的电阻率下降。（2）光敏特性：许多半导体受到光照辐射，电阻率下降。（3）掺杂特性：当在纯净的半导体中掺入微量的其它杂质元素（如磷、硼等）时，其导电能力会增加几十万甚至几百万倍。半导体及其特性单晶体的晶格结构是完全对称，原子排列得非常整齐，故常称为晶体。本征半导体（Insrinsicsemiconductor）：完全纯净、结构完整的半导体晶体本征半导体典型的半导体是硅Si和锗Ge，它们都是4价元素。硅和锗最外层轨道上的四个电子称为价电子。本征半导体Si硅原子Ge锗原子硅、

锗原子的简化模型半导体的共价键结构特点—在T=0K和无外界激发时，没有载流子，不导电。本征半导体两个价电子的共价键正离子核本征半导体本征激发：在室温或光照下价电子获得足够能量摆脱共价键的束缚成为自由电子，在共价键中留下一个空位(空穴)的过程。载流子：自由运动的带电粒子电子空穴成对出现，数量少，当温度越高、光照越强时，载流子数越多。光敏性、热敏性自由电子空穴＋自由电子(带负电)空穴(带正电)载流子N型半导体—本征半导体中掺入微量五价元素，如磷、砷（杂质）所构成。P型半导体—本征半导体中掺入微量三价元素，如棚、铟（杂质）所构成。本征半导体正离子多数载流子少数载流子电子为多数载流子空穴为少数载流子载流子数

电子数负离子多数载流子少数载流子空穴—

多子电子—

少子载流子数

空穴数电中性载流子的运动：扩散运动——浓度差产生的载流子移动

P型半导体N型半导体PN结的形成多子：空穴多子：自由电子少子：自由电子少子：空穴载流子的运动：扩散运动——浓度差产生的载流子移动PN结的形成内电场载流子的运动：扩散运动——浓度差产生的载流子移动（多子）漂移运动——在电场作用下，载流子的移动（少子）PN结的形成内电场载流子的运动：扩散运动——浓度差产生的载流子移动（多子）漂移运动——在电场作用下，载流子的移动（少子）

PN结：是指P型半导体和N型半导体结合面，离子薄层形成的空间电荷区。在空间电荷区，由于缺少多子，所以也称耗尽层。PN结的形成内电场PN结正向偏置—外加正向电压（P+、N–）或VP>VN外电场使多子向PN结移动，中和部分离子使空间电荷区变窄。扩散运动加强形成正向电流IF

=I多子

I少子

I多子(正向导通)PN结的单向导电性P区N区内电场+

UR外电场IF限流电阻PN结反向偏置—外加反向电压（P–、N+）或VP<VN外电场使多子背离PN结移动，空间电荷区变宽。漂移运动加强形成反向电流IR

=I少子

0(反向截止)PN结的单向导电性P区N区内电场

+UR外电场IRPN结的单向导电性：

PN结正偏导通，呈低阻态，正向电流IF较大；PN结反偏截止，呈高阻态，反向电流IR很小。PN结的单向导电性认识半导体二极管认识半导体二极管发光二极管整流二极管检波二极管开关二极管稳压二极管结构：PN结+引线+管壳=二极管(Diode)符号：分类：二极管的结构及分类阳(正)极ak阴(负)极1、按材料分硅二极管锗二极管2、按用途分普通二极管整流二极管稳压二极管开关二极管PN阳极阴极3、按结构工艺分点接触型面接触型平面型分类：二极管的结构及分类3、按结构工艺分点接触型面接触型平面型点接触型面接触型平面型二极管的伏安特性00.40.8–0.04–0.02硅管的伏安特性604020–25–50ID

/mAUD/V锗管的伏安特性ID

/mAUD

/V0.20.4–25–5051015–0.01–0.020正向特性反向特性二极管的伏安特性OuD/ViD/mAUon死区电压(开启电压)ID

=0Uon=0.5V0.1V(硅管)(锗管)u

UonID急剧上升0

u

Uon

UF=(0.6

0.8)V硅管0.7V(0.1

0.3)V锗管0.2V反向特性ISU(BR)反向击穿U(BR)

u

0ID=IS<0.1

A(硅)

几十

A(锗)u<

U(BR)反向电流急剧增大(反向击穿)正向压降反向击穿电压正向特性温度对二极管的影响T

升高时，Uon以

(2

2.5)mV/

C下降，温度每升高10

C，IS约增大1倍。二极管的伏安特性604020–0.0200.4–25–50ID

/mAUD/V20C90C（1）最大整流电流IF：二极管长期运行允许通过的最大正向平均电流。（2）反向工作电压URM：允许加在二极管上的反向电压最大值。（3）反向饱和电流IS：在室温下，在规定的反向电压下的反向电流值。反向饱和电流越小，管子单向导电性能越好。（4）最高工作频率fM：主要取决于PN结结电容的大小。二极管的主要参数谢谢！常见的特殊二极管常见的特殊二极管发光二极管整流二极管光电二极管开关二极管稳压二极管红外发射接收对管1.发光二极管LED(LightEmittingDiode)（1）符号和特性工作条件：正向偏置正向压降通常为1.5~3.5V，正向工作电流为5~40mA常见的特殊二极管符号u/Vi

/mAO2伏安特性直插式LED结构常见的特殊二极管LED发光原理：发光二极管掺杂了特殊的半导体化合物材料，当注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这就是利用注入式电致发光原理制作的发光二极管。而光线的波长、颜色跟其所采用的半导体材料种类与掺入的元素杂质有关。（2）LED分类按发光管发光颜色分：材料不同，就可以发出不同颜色的光。常见的特殊二极管砷化镓（GaAs）磷化镓（GaP）氮化镓（GaN）碳化硅（SiC）RGB全彩LED（2）LED分类按发光管出光面特征分：分圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面安装用微型管等。常见的特殊二极管（2）LED分类按发光管出光面特征分：分圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面安装用微型管等。圆形灯按直径分为φ3mm、φ5mm、φ8mm、φ10mm及φ20mm等。常见的特殊二极管（2）LED分类按发光二极管的封装形式分：常见的特殊二极管直插式（THD）贴片式（SMD）（3）引脚识别常见的特殊二极管长脚为正短脚为负支架大的引脚是负极支架小的引脚是正极灯珠帽檐切边为负带孔一端是正极缺角一端是负极+─+─+─+─2.光电二极管（光敏二极管）工作条件：反向偏置常见的特殊二极管符号u/Vi

/mAO伏安特性实物无光照光照增强3.红外对管常见的特殊二极管符号实物应用红外发射管3.红外对管分类：直射式和反射式常见的特殊二极管直射式红外对管又称槽型光耦、对射式光电开关1324反射式红外对管红外对管符号接收管为光电三极管4.快速二极管（肖特基二极管）常见的特殊二极管符号普通二极管肖特基二极管5.变容二极管元件符号：工作条件：反向偏置特点：反向偏压越大，结电容越小;反向偏压越小，结电容越大。常见的特殊二极管P区N区

+UR

谢谢！二极管的常用电路模型1、理想模型二极管的常用电路模型特性：ui电路符号：SS1、理想模型[例]

在图中所示电路中，已知输入电压us

为正弦波。利用二极管理想模型，定性地绘出输出电压uO的波形。二极管的常用电路模型SS2、恒压降模型二极管的常用电路模型UDIDUFUD=UF0.7V(Si)0.2V(Ge)特性：电路符号：SS2、恒压降模型[例]

分别用二极管理想模型和恒压降模型计算回路中电流ID和输出电压UO设二极管为硅管。二极管的常用电路模型US1UOR1kΩID2V6VUS2URab解：假设二极管断开Ua=–2VUb=–6VUa>Ub二极管正偏导通[例]

分别用二极管理想模型和恒压降模型计算回路中电流ID和输出电压UO。设二极管为硅管。二极管的常用电路模型解：已判定二极管正偏导通1.用理想模型UO=

–

US1=–2VUS1UOR1kΩID2V6VUS2URabS[例]

分别用二极管理想模型和恒压降模型计算回路中电流ID和输出电压UO。设二极管为硅管。二极管的常用电路模型2.用恒压降模型UD=0.7VUO=

–(UD+US1)=–(0.7+2)=–2.7VUS1UOR1kΩID2V6VUS2URabS解：已判定二极管正偏导通谢谢！半波整流电路整流：大小和方向都随时间变化的交流电单方向的脉动直流电常见的整流电路：半波整流全波整流桥式整流倍压整流整流电路1、电路结构与工作原理图中TR为电源变压器，RL为电阻性负载

(1)正半周u2瞬时极性a(+)，b(-)，VD正偏导通，二极管和负载上有电流流过。若向压降UF忽略不计，则uo=u2。(2)负半周u2瞬时极性a(-)，b(+)，VD反偏截止，IF≈0，uD=IF。则uo=0半波整流电路u2uLuD3

4

02

设变压器二次绕组的交流电压u2=√2U2sinωt，u2的波形如图所示。

半波整流电路

半波整流电路3、半波整流电路的优缺点优点：电路结构简单，使用的元件少。缺点：只利用了电源的半个周期，电源利用率低；输出波形的脉动大、直流成分比较低；变压器中有直流电流通过，有相对损耗功率。半波整流电路谢谢！全波整流电路电源电压半波整流全波整流全波整流电路1、电路结构与工作原理全波整流电路u2uO13

4

02

+－+－当u2为正半周期时，VD1导通，VD2截止电流由变压器次级上端经VD1→RL→变压器次级中间端，在负载RL上得到半波整流电压1、电路结构与工作原理全波整流电路u2uO13

4

02

uO2－+－+uO当u2为负半周期时，VD1截止，VD2导通电流由变压器次级下端经VD2→RL→变压器次级中间端，在负载RL上得到另一半波整流电压2、主要参数计算（1）负载上直流电压和电流的计算负载上的直流电压是指一个周期内脉动电压的平均值。全波整流电路

全波整流电路3、全波整流电路的优缺点优点：电路结构简单，电源利用率高。缺点：半导体二极管的耐压更高；使用中心抽头变压器，制作成本较高。全波整流电路谢谢！桥式整流电路1、电路结构与工作原理桥式整流电路1、电路结构与工作原理桥式整流电路1、电路结构与工作原理桥式整流电路u2uO13

4

02

+－1、电路结构与工作原理桥式整流电路u2uO13

4

02

－+uO2uO2、参数计算1）负载上直流电压UO

和直流电流IO

的计算2）二极管的选型桥式整流电路二极管整流电路电流

二极管最大反向压3、桥式整流电路的优缺点优点：变压器中只有交流电流通过，所以电源利用率高。缺点：使用二极管较多，电路连接容易出错；个别二极管损坏后，会影响电源输出。桥式整流电路[例]设计一个单相桥式整流电路，要求UO=40V，IO=2A，220V交流电源，试选择整流二极管。桥式整流电路解：变压器副边电压有效值：二极管承受最高反向工作电压：二极管的整流电流：可选择2CZ56CURM=100VIFM=3A

整流电路的比较桥式整流电路单相半波单相全波单相桥式电路原理图输出直流电压UO0.45U20.9U20.9U2二极管整流电流IFIO0.5IO0.5IO最高反压URM优点结构简单输出波形脉动输出波形脉动小，承受反压小缺点输出波形脉动大输出电压低二极管承受反压高变压器要求有抽头需要四只二极管iO+

u2u1+

+

uOiO+

u2u1+

+

uOiO+

u2u1+

+

uOiD1谢谢！滤波电路滤波电路

滤波电路的作用

保留整流后输出电压的直流成分，滤掉脉动成分，使输出电压趋于平滑，接近于理想的直流电压。滤波分类电容滤波电路电感滤波RC-π型滤波电路u23

4

02

交流电uO2滤波后uO1整流后1、半波整流电容滤波电路工作原理电容器具有“隔直流、通交流；阻低频，通高频”的特点电容滤波电路C直流分量交流分量输出波形平滑，实现滤波功能。u20uO0

电容滤波电路2、桥式整流电容滤波电路（1）负载RL没有接入电容滤波电路D1D4D3D2

+u

电容充电Cu23

4

02

交流电uO整流后滤波后RL2、桥式整流电容滤波电路（2）接入负载RL电容滤波电路D1D4D3D2

+u

Cu23

4

02

交流电uO整流后RL滤波后电容充电2、桥式整流电容滤波电路（2）接入负载RL电容滤波电路D1D4D3D2

+u

Cu23

4

02

交流电uO整流后RL滤波后电容放电

电容滤波电路OtuO

2

RL=

UO=(1.1~1.2)U2一般取UO=1.2U23、电容滤波电路输出特性电容滤波电路OUOIO输出电压随输出电流的增大而明显降低，带负载能力差。一般用于负载电流较小且变化不大的场合。电容滤波电路优缺点：优点—电路简单，输出直流电压较高，纹波较小。缺点

—

带负载能力差。[例]要求直流输出电压UO

=

24

V，IO=

120

mA，220V的交流电源频率f=

50

Hz，采用单相桥式整流电容滤波，选择元件。[解]1.电源变压器参数计算变压器变比：变压器副边电流：I2=2IO=2

120mA=240mA2.整流二极管选择二极管平均电流：承受最高反压：3.选滤波电容电容滤波电路

2CZ53B:IF

=

0.3AURM

=

50V硅堆QL3:0.2A,50V电解电容:200F耐压50V

电感元件具有“通直流、阻交流”的特点负载上输出的电压平均值：UO

≈0.9U2电感滤波电路u23

4

02

交流电uO滤波后D1D4D3D2

+u

RLL直流分量交流分量电感滤波电路电感滤波电路优缺点：优点—整流管的导电角较大，峰值电流很小，输出特性比较平坦；

f越高，L越大，RL越小，滤波效果越好。缺点

—电感线圈体积一般比较大，且易引起电磁干扰。电感滤波一般只适用于低电压，大电流场合。电路结构复式滤波电路RLD1D4D3D2

+u

CLRLD1D4D3D2

+u

C2LC1Γ型滤波电路π型滤波电路C2C1R电路分类复式滤波电路CLC2C1RΓ型滤波π型滤波C2LC1复式滤波RCLCRL各种滤波电路比较类型电容滤波电感滤波RC-

型LC-

型LC-

型UO≈1.2UO≈1.2UO≈1.2UO≈1.2UO≈0.9UO二极管冲击电流大小大大小带载能力差强差差强适用场合小电流大电流小电流小电流大/小电流其它特点电路简单电感笨重成本高纹波减小但R上有直流压降纹波减小，但电感笨重成本高纹波减小，适应性较强，但有电感成本高谢谢！认识稳压二极管稳压电路u2交流电uO2滤波后uO1整流后uO3稳压后整流电路滤波电路稳压电路交流电恒定直流电uO1uO2uO3u2自动调整元件1、硅稳压二极管及其伏安特性认识稳压二极管符号：工作条件：反向击穿ak特性：IUOUZIZminIZMIZ+––+特点：*正向特性与普通二极相同*反向击穿特性较陡*反向击穿电压几~几十V，*在允许范围内为电击穿

IZ

UZ2、稳压二极管主要参数认识稳压二极管IUOUZIZminIZM

UZ

IZ

IZ2）

稳定电压UZ

流过规定电流时稳压管两端的反向电压值。1）稳定电流IZ

越大稳压效果越好，小于Izmin时不稳压。4）最大工作电流IZM5）最大耗散功率PZMPZM=UZ

IZM3）动态电阻rZ（几

几十

）rZ=

UZ/

IZ

越小稳压效果越好2、稳压二极管主要参数认识稳压二极管6）稳定电压温度系数UZ<4V，CTV<0（为齐纳击穿）具有负温度系数；UZ>7V，CTV>0（为雪崩击穿）具有正温度系数；4V<UZ<7V，CTV很小，稳压更好。[例]

UZ1

=

8

V，UZ2

=

6

V

，ui

=

12sintV

，画uO波形，设稳压管是硅管。解：（1）ui正半波，DZ1反偏，

DZ2正偏uO=ui（2）当ui

UZ1+UF2=8.7V时DZ1反向击穿，

DZ2正向导通uO

=

UZ1+UF2=8.7V（3）ui负半波，DZ1正偏，

DZ2反偏uO=ui（4）当|ui|

UF1+UZ2=

6.7V时DZ2反向击穿，

DZ1正向导通uO

=−(UF1+UZ2)=−6.7V认识稳压二极管使用稳压二极管的注意事项必须工作在反向偏置（利用正向特性稳压除外）。工作电流应在IZ和IZM之间。串联使用时，稳压值等于各管稳压值之和。不能并联使用，以免因不同管子稳压值的差异造成电流分配不均匀，引起管子过载损坏。认识稳压二极管稳压二极管的识别与检测①直观识别稳压二极管的极性金属封装稳压二极管管体的正极一端为平面形，负极一端为半圆面形。塑封稳压二极管管体上印有彩色标记的一端为负极，另一端为正极。②用万用表判别稳压二极管的极性稳压二极管极性判别的方法与普通二极管相同，即用万用表R×1k档，将两表笔分别接稳压二极管的两个电极，测出一个结果后，再对调两表笔进行测量。在两次测量结果中，阻值较小那一次，黑表笔接的是稳压二极管的正极，红表笔接的是稳压二极管的负极。若测得稳压二极管的正、反向电阻均很小或均为无穷大，则说明该二极管已击穿或开路损坏。认识稳压二极管稳压二极管与整流二极管的区分首先利用万用表R×1k挡，按前述方法把被测管的正、负电极判断出来。然后将万用表拨至R×10k挡上，黑表笔接被测管的负极，红表笔接被测管的正极，若此时测得的反向电阻值比用R×1k挡测量的反向电阻小很多，说明被测管为稳压管；反之，如果测得的反向电阻值仍很大，说明该管为整流二极管。认识稳压二极管谢谢！并联型稳压电路直流稳压电源系统的组成电源变压器整流电路滤波电路稳压电路并联型稳压电路稳压电路的分类1.按调整器件的类型可分为2.按调整器件的连接方式可分为3.按调整器件的工作状态可分为并联型稳压电路二级管稳压电路三极管稳压电路可控硅稳压电路集成稳压电路线性稳压电路开关稳压电路并联型稳压电路串联型稳压电路稳压管稳压电路（并联型）并联型稳压电路IUOUZIZIZMUIUORRLIR=IZ+IOUO=UI

–IRR当UI波动时(RL不变)

IRIOIZ

反之亦然

UZ

IZ稳压管稳压电路（并联型）并联型稳压电路UIUORRLIR=IZ+IOUO=UI

–IRR当RL变化时(UI不变)IRIOIZ

IUOUZIZIZM

UZ

IZ

电路参数计算并联型稳压电路UIUORRLIOIRIZ1.稳压管的选型UZ=UO，IZM

=(1.5~3)IO(max)2.输入电压的确定UI=(1.5~2)UO3.限流电阻的确定

R最小应保证稳压管电流<IZMR

最大应保证稳压管电流

>IZ

0.9UI1.1UI0

并联型稳压电路并联型稳压电路的优缺点：优点：电路简单，负载短路不损坏稳压管。缺点：IO变化范围小，稳压性能差并有静态偏差，Ro较大。谢谢！三端固定式集成稳压器三端固定式集成稳压器直插式三端固定稳压器贴片式三端固定稳压器集成稳压器符号1.

78、79系列的型号命名三端固定式集成稳压器CW78xx

系列(正电源)CW79xx系列(负电源)5V/6V/9V/12V/15V/18V/24V输出电流输出电压例如：CW7805 输出5V，

最大电流1.5ACW78M05输出5V，

最大电流0.5ACW79L12 输出-12V，

最大电流0.1A字母符号LM无字THP电流值0.1A0.5A1.5A3A5A10A2.三端固定式集成稳压器的封装及引脚排列三端固定式集成稳压器金属外壳TO-3封装直插式TO-220封装贴片式TO-263封装直插式TO-92封装金属外壳TO-39封装2.三端固定式集成稳压器的封装及引脚排列三端固定式集成稳压器3.三端固定式集成稳压器的内部结构三端固定式集成稳压器CW7800系列集成稳压器的内部组成框图1.输出固定电压的单组电源稳压电路输入电压与输出电压相差3V左右三端固定稳压器应用电路78系列三端固定稳压器输出固定的正电压抵消输入长接线的电感效应，防止自激改善负载的瞬态响应，消除高频噪声防止C2反向放电损坏稳压器2.输出正、负对称电压的稳压电路三端固定稳压器应用电路D5D6RL3.扩大输出电流电路三端固定稳压器应用电路CEB

4.扩大输出电压电路三端固定稳压器应用电路电阻分压式可调稳压电路

4.扩大输出电压电路三端固定稳压器应用电路运放调压式可调稳压电路取样电阻谢谢！三端可调式稳压器特点：输出电压可调，稳压精度高，输出纹波小，只需外接两只不同的电阻，即可获得各种输出电压。分类：正电压输出：LM117、LM217、LM317负电压输出：LM137、LM237、LM337工作温度：﹣55~150°C、﹣25~150°C、0~125°C三端可调式稳压器类型产品系列或型号最大输出电流IOM/A输出电压UO/V正电压输出LM117L/217L/317L0.11.2～37LM117M/217M/317M0.51.2～37LM117/217/3171.51.2～37LM150/250/35031.2～33LM138/238/33851.2～32LM196/396101.25～15负电压输出LM137L/237L/337L0.1-1.2～-37LM137M/237M/337M0.5-1.2～-37LM137/237/3371.5-1.2～-37三端可调式稳压器三端可调式集成稳压器分类三端可调式稳压器三端可调集成稳压器的引脚排列塑料直插式TO-220封装金属直插式TO-3封装集成稳压器符号UIUO调整端ADJ312LM317IA=50

AUREF=1.25V三端可调式稳压器三端可调集成稳压器基本应用电路取样电路C1用于消除输入长线引起的自激振荡C3用于抑制容性负载时的阻尼振荡C2用于提高纹波抑制比，可达80dBVD1防止输入端短路时C3反向放电损坏稳压器VD2防止输出端短路时，C2通过调整端放电损坏稳压器谢谢！三极管的结构与类型1、基本概念晶体管（Transistor）：泛指用硅和锗材料做成的半导体元器件。包括各种半导体材料制成的二极管、三极管、场效应管、可控硅等。三极管（BJT）：是半导体基本元器件之一，是电子电路的核心元件。半导体三极管、双极型晶体管、晶体三极管，简称三极管（或晶体管）它是一种电流控制电流的半导体器件。其作用是把微弱信号放大成辐值较大的电信号，也用作电子开关。三极管的结构与类型2、三极管的结构与符号三极管的结构与类型NNP发射极e基极b集电极c发射结集电结基区发射区集电区emitterbasecollectorNPN型三极管PPNebcPNP型三极管ecbecb内部结构（1）发射区的掺杂浓度远高于基区和集电区的掺杂浓度；（2）基区做得很薄，且掺杂浓度低；（3）集电结面积大于发射结面积。3、三极管的分类按结构：NPN、PNP按材料：硅管、锗管按工作频率：高频管、低频管按功率：小功率管<500mW；中功率管0.5

1W；大功率管>1W按工作状态：放大管和开关管。按安装方式：插件和贴片常用90XX系列：9012、9013、9014等（TO-92标准封装）三极管的结构与类型4、三极管的外形结构三极管的结构与类型ebcecbebcbecebc三极管的电流分配关系主讲：李华1．三极管放大的条件三极管的电流分配关系NPNRcUCCIBIERb+UBE

+UCE

UBBcebIC输入回路输出回路PNPRcUCCIBIERb+UBE

+UCE

UBBcebIC内部条件发射区掺杂浓度高基区薄且掺杂浓度低集电结面积大外部条件发射结正偏，集电结反偏NPN:VC>VB>VEPNP:VC<VB<VE2．三极管内载流子的运动三极管的电流分配关系1）发射区向基区注入多子电子，形成发射极电流IE。ICN多数向BC结方向扩散形成ICNIE少数与空穴复合，形成IBN

IBN基区空穴来源基极电源提供(IB)集电区少子漂移(ICBO)I

CBOIBIBN

IB+ICBO即：IB=IBN

–

ICBO3)集电区收集扩散过来的载流子形成集电极电流ICICIC=ICN+ICBO2）电子到达基区后：3．三极管的电流分配关系三极管的电流分配关系当管子制成后，发射区载流子浓度、基区宽度、集电结面积等确定，故电流的比例关系确定，即：IE=IC+IB结论

（1）两种管子的电路符号用发射极箭头方向的不同以示区别，箭头方向表示发射结正偏时发射极电流的实际方向。（2）三极管具有信号（电流）放大作用。（3）保证放大的制造工艺：基区很薄且掺杂浓度低，发射区掺杂浓度高，集电结的面积比发射结的面积大等。（4）在使用时三极管的发射极和集电极不能互换。三极管的电流分配关系谢谢！三极管的伏安特性主讲：李华伏安特性曲线：三极管的各个电极上电压和电流之间的关系曲线（输入特性曲线和输出特性曲线）。1.共发射极输入特性曲线三极管的伏安特性输入回路输出回路iBiEiC+VCCRcC1C2RL+Rb+ui

+uo

+uBE

+uCE

+与二极管特性相似O特性基本重合(电流分配关系确定)特性右移(因集电结开始吸引电子)导通电压UBE硅管：(0.6

0.8)V锗管：

(0.2

0.3)V取0.7V取0.2V2.共发射极输出特性曲线三极管的伏安特性iC

/mAuCE/V50µA40µA30µA20µA10µAIB=0O24684321ICEO水平部分为何略上翘？由于uCE增大时，集电结空间电荷区变宽，基区变窄，使载流子在基区复合的机会减小，即电流放大系数

增大，称基区宽度调制效应。2.共发射极输出特性曲线三极管的伏安特性（2）截止区：发射结反向偏置，集电结反向偏置

（3）饱和区：发射结正向偏置，集电结正向偏置

（1）放大区：发射极正向偏置，集电结反向偏置饱和压降UCES硅管：约0.3V锗管：

约0.1V3.

PNP型三极管共发射极特性曲线三极管的伏安特性输入特性曲线O0.10.20.30.480604020iB/µA–uBE

/V输出特性曲线iC

/mA–

uCE

/V80µA60µA40µA20µAIB=0O24684321【例】已知放大电路中BJT三个极的电位分别为：V1=

–

4V，V2=

–

1.2

V，V3=

–

1.4

V，试判断BJT的类型、制造材料及电极。三极管的伏安特性【解】NPN管VC>VB>VEPNP管VC<VB<VE硅管：

UBE=0.7V；锗管：

UBE=–0.2V本例中：V1<V3<V2且：V3–

V2=–

1.4

V

–

(–1.2

V)=–0.2

V，

脚为集电极极c则：为锗材料PNP管，

脚为基极

b，

脚为发射极

e谢谢！三极管的主要参数主讲：李华1.电流放大系数（1）共发射极直流电流放大系数三极管的主要参数iC

/mAuCE100µA80µA60µA40µA20µAIB=0O24684321Q2.451.65(2)共发射极交流电流放大系数

一般为几十

几百Q’低频管的β值一般选20～100，高频管的β值大于10即可大小相近可以混用2.极间反向饱和电流(1)集电极–基极反向饱和电流ICBO定义：发射极开路时集电结在反向电压作用下，

形成的集电极和基极之间的反向饱和电流。特点：三极管的ICBO越小，说明其热稳定性越好。小功率硅三极管的ICBO＜1μA，锗三极管的ICBO为几μA到几十μA。三极管的主要参数ICBOVCC

Abce在温度变化范围大的工作环境中，尽可能地选择硅管2.极间反向饱和电流(2)集电极—发射极穿透电流ICEO定义：基极开路，集电极与发射极间加上一定数值的反偏电压时，流过集电极和发射极之间的电流。特点：ICEO也受温度影响很大，温度升高，ICBO增大，ICEO随之增大。选择管子时，应选反向饱和电流小的管子，硅管的ICEO比锗管的小。三极管的主要参数ICEOVCC

Abce3.三极管的主要极限参数三极管的主要参数iCICMU(BR)CEOuCEPCM0ICEO安全工作区1)ICM

—集电极最大允许电流，超过时

值明显降低。U(BR)CBO

—发射极开路时C、B极间反向击穿电压2)PCM—集电极最大允许功率损耗PCM=iC

uCE。3)U(BR)CEO

—基极开路时C、E极间反向击穿电压U(BR)EBO

—集电极开路时E、B极间反向击穿电压U(BR)CBO>U(BR)CEO>U(BR)EBO

三极管的主要参数4.三极管的选管原则三极管的主要参数1）使用时不能超过极限参数（ICM,PCM,U(BR)CEO）。2）工作在高频条件下应选用高频或超高频管；工作在开关条件下应选用速度足够高的开关管。3）要求反向电流小、允许结温高且温变大时，选硅管；要求导通电压低时选锗管。4）

同型号管，优先选用反向电流小的。

值不宜过大，一般以几十~一百左右为宜（进口小功率管

较大，如9013、9014等

在200以上）。5.温度对三极管伏安特性的影响1)温度对UBE的影响2)温度对ICBO的影响三极管的主要参数输入特性曲线随温度升高而左移，使UBE减小温度每升高1℃，UBE就减小2～2.5mV。温度升高，本征激发产生的载流子浓度增大，少子增多，所以ICBO增加，导致ICEO增长，输出特性曲线上移温度每升高10℃，ICBO、ICEO就约增大1倍。5.温度对三极管伏安特性的影响3)温度对β的影响三极管的主要参数温度升高，输出特性各条曲线之间的间隔增大温度每升高1℃，β值就增加0.5%～1%。谢谢！三极管的识别与检测主讲：李华1.三极管的型号（国标GB249规定）三极管的识别与检测第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分阿拉伯数字表示器件电极数字母(汉拼)表示器件材料和极性字母(汉拼)表示器件类型阿拉伯数字表示器件序号字母(汉拼)表示规格号如硅NPN型高频小功率管3

D

G

110

A三极管NPN型硅高频小功率序号规格号2.三极管的直观识别三极管的识别与检测S-1A型、S-1B型：带切面的圆柱体；将管脚面向自己，切面向上，从左至右依次为e、b、c。S-2型：呈矩形状，在顶面有一个斜切口;将管脚面向自己，斜切面向上，从左至右依次为e、b、c。S-4型：呈半圆状将管脚面向自己，平面向上，从左至右依次为e、b、c。S-5型：管子中央开了一个三角形的孔，将管脚向下，印有标志符号的面向自己，从左至右依次为e、b、c。2.三极管的直观识别三极管的识别与检测S-6A型、S-6B型：将管脚面向自己，切面或印有标志的面向上，从左至右依次为b、c、e。S-7型：将管脚面向自己，印有标志的面向上，从左至右依次为b、c、e。S-8型：带有散热片，将管脚面向自己，印有标志的面向上，从左至右依次为b、c、e。2.三极管的直观识别三极管的识别与检测B型：有定位销，四个引脚。将管脚面向自己，从定位销开始顺时针方向依次e、b、c和d。C型：有定位销。将管脚面向自己，从定位销开始顺时针方向依次e、b、c。D型：三个脚呈等腰三角形排列，底边长度大于腰长，顶点是b，e、c在底边上。F型：大功率三极管，管脚面向自己，将靠近两个引脚的安装孔置于下方，则右边的引脚是b，左边的引脚是e，外壳是c。3.三极管的检测（指针式万用表）（1）判断基极和管型。三极管的识别与检测测试步骤：（1）调档：将万用表的功能开关拨至R×1k挡；（2）假设基极：假设三极管某电极为基极，将黑（红）表笔始终接在假设的基极上；（3）测基极与管型：用红（黑）表笔分别接触另外两个电极轮流测试，直到测出的两个电阻值都很小时假设的基极是正确的。若黑表笔接基极，该管为NPN型；若红表笔接基极，为PNP型。如图(a)、(b)两次测试中的阻值都很小，且黑表笔接在中间引脚不动，所以中间引脚为基极，且为NPN型。3.三极管的检测（指针式万用表）（2）判断集电极和发射极。三极管的识别与检测测试步骤（NPN型管）：（1）假设集电极1：假定基极之外的两个管脚中一个为集电极，用左手的大拇指在假定的集电极与基极之间做接入电阻，如图（d）所示。用黑表笔接假定的集电极，红表笔接发射极，红、黑表笔均不要碰基极，读出电阻值，如图(e)所示；（2）假设集电极2：将另外一只管脚假定为集电极，将假定的集电极与基极顶在大拇指上，如图(f)所示。用黑表笔接假定的集电极，红表笔接发射极，红、黑表笔均不要碰基极，读出电阻值如图(g)所示。（3）结论：比较两次测试的电阻值，阻值小的那次假定是正确的。比较图(e)与图(g)，图(g)中的万用表指针偏转大，阻值小，此图的黑表笔接的是集电极。测试得出的各电极名称如图(h)所示。谢谢！放大电路概述主讲：李华1．放大电路的基本概念1）功能：放大电路将微弱的电信号（电压或电流）不失真的放大到足够大的幅度。2）实质：是实现能量的控制和转换。3）核心器件：三极管、场效应管等有源器件2．放大电路的分类1）根据信号强弱：小信号放大器、大信号放大器（功率放大器）2）根据信号频率成分：直流放大器、低频放大器、宽带放大器和谐振放大器放大电路概述3．三极管放大电路的基本要求要使三极管放大电路完成预定的放大功能，必须满足以下要求：(1)有直流电源。三极管发射结正偏，集电结反偏，工作在放大区。(2)输入信号能输入。(3)输出信号能输出。(4)信号不失真地放大，满足放大电路的性能指标要求。放大电路概述4．放大电路的主要性能指标1）放大倍数放大倍数是衡量放大电路放大能力的指标，常用A表示。放大倍数可分为电压放大倍数、电流放大倍数和功率放大倍数等。放大电路框图如图所示。放大电路概述4．放大电路的主要性能指标1）放大倍数(1)电压放大倍数Au输出电压的幅值或有效值与输入电压幅值或有效值之比，有时也称为增益。(2)源电压放大倍数Aus输出电压的幅值或有效值与信号源电压的幅值或有效值之比。放大电路概述1）放大倍数(3)电流放大倍数Ai输出电流的幅值或有效值与输入电流的幅值或有效值之比。(4)功率放大倍数Ap放大电路的输出功率与输入功率之比。放大电路概述2）输入电阻

输入电阻就是向放大电路输入端看进去的交流等效电阻，在数值上等于输入电压与输入电流之比：相当于信号源的负载，Ri越大，信号源电压更多传输到放大电路输入端。输入电阻越大，获取小信号能力越强，是衡量一个放大电路向信号源索取信号大小的指标。放大电路概述3）输出电阻输出电阻就是从放大电路输出端（不包括负载）看进去的交流等效电阻。输出电阻的求法如图所示：先将信号源短路，保留内阻，将负载开路，在输出端加一交流电压uo，产生电流io，输出电阻等于uo与io之比，即:

放大电路概述输出电阻越小带负载能力越强4）通频带通频带：衡量一个放大电路对不同频率信号的放大能力的指标。频率特性：在放大电路中，电压放大倍数在信号频率较高和较低时，不但数值会下降，还会产生相移，放大倍数是频率的函数。幅频特性：电压放大倍数的模|Au|与频率的关系放大电路概述单级阻容耦合共射放大电路的幅频特性4）通频带中频段：电压放大倍数的模最大，且不随频率变化，用Aum表示。通频带fBw：|Au|下降到0.707Aum时，对应的两个频率分别称为下限截止频率fL和上限截止频率fH。将fL和fH之间的频率范围称为通频带。特点：通频带越宽，放大电路能在更大的信

号频率范围内对信号进行不失真的放大。

放大电路概述单级阻容耦合共射放大电路的幅频特性中频段低频段高频段5）最大输出功率和效率最大输出功率：指在输出信号基本不失真情况下，能够向负载提供的最大功率，用Pom表示。效率：若直流电源提供的功率为PD，放大电路的输出功率为Po，则放大电路的效率为Po与PD的比值，用η表示。放大电路概述η越大，放大电路的效率越高，电源的利用率就越高

谢谢！基本共射放大电路的组成主讲：李华1.基本共射放大电路的组成基本共射放大电路的组成放大元件iC=iB，工作在放大区，要保证集电结反偏，发射结正偏。三极管也可以说是一个控制元件。集电极电源，为电路提供能量。并保证集电结反偏。使发射结正偏，并提供适当的静态IB和UBE。集电极电阻RC，将变化的电流转变为变化的电压。隔直通交隔直通交在没有交流信号输入时的状态称为静态，有交流信号输入时的状态则称为动态2.放大电路中电压、电流的方向及符号规定1）电压、电流正方向的规定电压的正方向：以输入、输出回路的公共端为负，其他各点均为正；电流方向：以三极管各电极电流的实际方向为正方向。2）电压、电流符号的规定基本共射放大电路的组成2）电压、电流符号的规定①直流分量。如图(a)所示波形，用大写字母和大写下标表示。如IB表示基极的直流电流。②交流分量。如图(b)所示波形，用小写字母和小写下标表示。如ib表示基极的交流电流。③总变化量。如图(c)所示波形，是直流分量和交流分量之和，用小写字母和大写下标表示。如iB表示基极电流总的瞬时值，其数值为iB=IB+ib。④交流有效值。用大写字母和小写下标表示。如Ib表示基极的正弦交流电流的有效值。基本共射放大电路的组成谢谢！基本共射放大电路的静态分析主讲：李华1.基本概念静态：输入信号为零时放大电路中只有直流电量的工作状态。静态分析：通过直流通路分析放大电路中三极管的工作状态静态工作参数：IB、IC、UBE、UCE。静态工作点（Q点）：上述参数在特性曲线上确定一点分析方法：工程估算法、图解法基本共射放大电路的静态分析基本共射放大电路的静态分析2.估算法计算静态工作参数（a）共射基本放大电路（b）直流等效电路电容器开路习惯画法①UCEQ=VCC－ICQRc③②3.图解法计算静态工作参数基本共射放大电路的静态分析估算法求IB，确定对应的输出特性曲线由UCE=UCC－ICRC所决定的直流负载线，斜率为-1/Rc的直线两者的交点Q就是静态工作点过Q点作水平线，在纵轴上的截距即为ICQ过Q点作垂线，在横轴上的截距即为UCEQRb↑→IB↓→Q点沿负载线下移Rb↓→IB↑→Q点沿负载线上移【例2-3】在如图所示电路中，已知晶体管的β=50，UBEQ=0.7V，其他参数如图中所示，试估算电路的静态工作点IBQ，ICQ，UCEQ。解：估算电路的静态工作点可分四个步骤：第1步：画出直流通路;第2步：根据基极回路计算基极电流IBQ第3步：利用基极与集电极电流间关系，可得：ICQ=βIBQ=50×40μA=2mA第4步：根据集电极回路计算UCEQ：UCEQ=VCC-ICQRc=12–2×4=4V基本共射放大电路的静态分析（a）共射基本放大电路（b）直流等效电路谢谢！基本共射放大电路的动态分析1主讲：李华1.放大电路动态范围动态：有交流输入信号（输入信号不为零）时电路的工作状态。特点：各极的电流和各极间的电压都是在静态值（直流）的基础上叠加一个随输入信号ui作相应变化的交流分量。动态分析：在放大电路处于动态时选用合适的分析方法计算放大电路的相关性能指标和技术参数。基本共射放大电路的动态分析12.图解法分析动态工作情况1）画交流通路：将直流电源短路，电容短路。基本共射放大电路的动态分析12.图解法分析动态工作情况2）作交流负载线（1）斜率为-1/R’L。（R'L=RL∥Rc

）（2）经过Q点。注意：（1）交流负载线是有交流输入信号时工作点Q的运动轨迹

（2）空载时，交流负载线与直流负载线重合基本共射放大电路的动态分析13）分析动态工作情况（1）根据ui在输入特性上计算iB设输入信号ui为正弦波则：uBE=UBE+ube基极电流iB将在60μA与20μA之间变动ube峰-峰值电压0.2V基本共射放大电路的动态分析1iB3）分析动态工作情况（1）根据iC在输出特性曲线上计算uCEiB=60μA；交点是Q´点；iB=20μA；交点是Q〞点；动态工作范围：Q´Q〞是工作点移动的轨迹ui

正半周：ui：40μA→60μA→40μA；工作点：Q→Q´→Q；iC：

IC→最大值→IC；uCE：

UCE→最小值→UCE

；ui

负半周：工作点：由Q点移到Q〞点，再由Q〞点回到Q点。基本共射放大电路的动态分析1Q´Q〞（4）放大电路的非线性失真放大电路静态工作点设置不当时，可导致输出信号失真。(1)工作点过高引起饱和失真基本共射放大电路的动态分析1(2)工作点过低引起截止失真

饱和失真（a）

截止失真（b）（5）结论①放大电路中的信号是交直流共存，可表示成：iB=IB+ib，iC=IC+ic，uCE=UCE+uce②

Uce>>Ui，同为正弦波电压，实现了信号放大作用。③输出uo与输入ui相位相反，但幅度被放大了，频率不变。④合适的静态工作点是电路实现不失真放大的必要条件。基本共射放大电路的动态分析1谢谢！基本共射放大电路的动态分析2主讲：李华1.三极管小信号微变等效电路模型条件：交流小信号。小信号模型：a、e两级间等效为电阻rbe；集电结反偏截止，故b、c间开路；c、e间等效为受控电流源βib。基本共射放大电路的动态分析22.共发射极放大电路的微变等效电路分析（1）画直流通路，计算静态工作点（Q点）基本共射放大电路的动态分析2电容器开路2.共发射极放大电路的微变等效电路分析（2）画微变等效电路，计算rbe（3）计算性能指标基本共射放大电路的动态分析2电容器短路，VCC短路谢谢！稳定静态工作点的放大电路——射极偏置电路1主讲：李华1.温度对三极管放大电路性能的影响射极偏置电路温度

，输入特性曲线

温度

，输出特性曲线

OT1T2>iCuCET1iB=0T2>iB=0iB=0O1）温度对ICBO的影响温度每升高10

C，ICBO

约增大1倍2）温度对

的影响温度每升高1

C，

(0.51)%3）

温度对UBE的影响温度每升高1

C，UBE

(22.5)mV输出特性曲线间距增大温度升高，管子的IC增大，促使管温升高，造成恶性循环2.射极偏置电路稳定静态工作点的原理射极偏置电路+VCCRcC1C2RLRe++Rb1Rb2I1I2IBUBICIE+ui

+uo

1）Rb1

、Rb2的分压作用固定UB选用Rb1

、Rb2

时，使I1(或I2)

>>IB

不受三极管和温度变化的影响2）Re产生反映IC变化的UE，引起UBE变化，使

IC基本不变。

稳定“Q”的原理：T

IC

UE

UB固定

UBE

IB

IC

射极偏置电路+VCCRcReRb1Rb2I1I2IBUBICIE

谢谢！稳定静态工作点的放大电路——射极偏置电路2主讲：李华

射极偏置电路+VCCRcReRb1Rb2I1I2IBUBICIE

2.动态参数的计算1）画出微变等效电路，计算Au2）计算输入电阻Ri3）计算输出电阻RoRo=Rc射极偏置电路

3.思考：若在Re两端并联电容Ce会对Au、Ri、Ro有什么影响？1)静态分析（画出直流通路）射极偏置电路+VCCRcReRb1Rb2I1I2IBUBICIE3.思考：若在Re两端并联电容Ce会对Au、Ri、Ro有什么影响？2)动态分析（画出交流通路——Re被短路）1）计算Au

（放大倍数增大）2）计算输入电阻RiRi=rbe∥Rb1∥Rb2(输入电阻明显减小)3）计算输出电阻RoRo=Rc(输出电阻不变)射极偏置电路

谢谢！共集电极放大电路主讲：李华1.共集电极放大电路的组成共集电极放大电路基极偏置电阻耦合电容耦合电容信号是从三级管基极输入、发射极输出，集电极作为公共端，故为共集电极电路，又称为射极输出器或电压跟随器2.静态分析1）画出直流通路2）计算静态工作点共集电极放大电路3.动态分析1）画出交流通路共集电极放大电路(a)(c)(b)3.共集电极放大电路的特点与应用1）特点①电压放大倍数小于1，但约等于1，即电压跟随。②输入电阻较高。③输出电阻较低。2）应用①放在多级放大器的输入端，提高整个放大器的输入电阻。②放在多级放大器的输出端，减小整个放大器的输出电阻。③放在两级之间，起缓冲作用。共集电极放大电路谢谢！共基极放大电路主讲：李华1.共基极放大电路的结构共基极放大电路放大元件，工作在放大区，要保证集电结反偏，发射结正偏。也是一个控制元件。直流电源，为电路提供能量，并保证三极管处于放大状态。集电极电阻RC，将变化的电流转变为变化的电压。隔直通交隔直通交发射极反馈电阻，稳定Q点。基极偏置电阻Rb1、

Rb1

，稳定基极电位。2.静态分析（画出直流通路）共基极放大电路3.动态分析共基极放大电路

4.三种放大电路组态比较（1）共射电路既有电压放大倍数又有电流放大倍数，输出电压与输入电压相位相反；其输入电阻不大，输出电阻也不大；（2）共集电路只有电流放大倍数，没有电压放大倍数，它的输入电压和输出电压同相位，输入电阻大，输出电阻小，带负载能力强；（3）共基电路只有电压放大倍数，没有电流放大倍数，输入电压与输出电压同相位，其输入电阻较小。共基极放大电路谢谢！多级放大电路概述主讲：李华1.多级放大电路的结构多级放大电路概述输入级：

与信号源相连接的第一级放大电路，要求有高的输入电阻和低的静态工作电流。中间级：

输出级与输入级之间的放大电路，主要进行电压放大。输出级：

与负载相连接的末级放大电路，以足够功率驱动负载工作。2.多级放大电路的耦合方式多级放大电路概述直接耦合A1A2电路简单，能放大交、直流信号，“Q”互相影响，零点漂移严重。阻容耦合A1A2各级“Q”独立，只放大交流信号，信号频率低时耦合电容容抗大。光电耦合A1A2主要用于耦合开关信号，抗干扰能力强。变压器耦合A1A2用于选频放大器、功率放大器等。3.多级放大电路的参数计算多级放大电路概述以两级阻容耦合放大电路为例：Au2第二级UiUo1RLUoUi2.....=第一级Au1.Ri2

=RL1第一级电压放大倍数第二级电压放大倍数总的电压放大倍数3.多级放大电路的参数计算多级放大电路概述n

级电压放大电路：Au1第一级Au2第二级Aun末级UiUo1RLRSUoUsUo2Ui2Uin.........Ri=Ri1Ro=Ron总的电压放大倍数：总的输入电阻:总的输出电阻:谢谢！放大电路的频率特性主讲：李华1.频率特性的基本概念放大电路的频率特性幅频特性A(f)

：

相频特性

(f)

：前面电路分析时假设：输入信号为单一频率的正弦波。实际需要放大的信号：非单一频率，可分解成从几赫兹~几百兆赫兹的各种频率和幅值的正弦波信号。当输入信号为幅度不变而频率不断连续改变的正弦波时，输出信号的大小（放大倍数）随频率而改变的特性。输出信号与输入信号的相位差也随信号频率而改变的特性。频率特性（频率响应）：反映放大电路对不同频率的正弦信号的稳态响应。2.幅频和相频特性曲线的分析放大电路的频率特性+VCCRcC1C2RL+Rb+us

+uo

+RSCbcCbefOAuAusm

fO1.中频区可视Cbe、Cbc开路，C1、C2短路。中频区Ausm和

不受影响。中频区–180°2.低频区(

几十Hz)可视Cbe、Cbc开路；C1、C2与输入电阻、负载串联并对信号分压，形成高通电路，使Au减小、

超前。低频区3.高频区(

几十千~几百千Hz)C1、C2短路，Cbe、Cbc分流作用随频率升高显著，形成低通电路，使Au减小、

滞后。高频区0.707Ausm–135°–225°3.频率特性指标放大电路的频率特性f

L

—下限截止频率

f

H

—上限截止频率

fBW(BandWidth)—通频带(带宽)fBW

=f

H-f

L

f

H

fOAum0.707AumfOAufLfH4.频率失真放大电路的频率特性概念：通频带不够宽，对信号中不同频率的正弦波成分的放大倍数和附加相移不同，引起的失真。