纯净的半导体（本征半导体）中含有自由电子（带负电）和空穴（带正电）两种运载电荷的粒子——载流子 自由电子和空穴数量相等，整个半导体呈现电中性 图中的○表示能移动的空穴, 表示不能移动的负离子。N区中的实心点●表示能移动的自由电子 表示不能移动的正离子 。 由于P区中的空穴浓度高于N區故空穴从P区向N区扩散，并与N区的电子复合 同样N区的电子也向P区扩散，并与P区的空穴复合 于是在交界面一侧的P区留下了一些带负电嘚三价杂质离子，在交界面另一侧的N区留下一些带正电的五价杂质离子这些离子是不能移动的，因而在交界面两侧形成了一层很薄的空間电荷区这就是PN结。 二极管是有一个PN结加电极引线和管壳组成 由P区一侧引出的电极称为阳极，N区一侧引出的电极称为阴极二极管的導电方向由阳极指向阴极 . 二极管是一个PN结，具有单向导电的特性 外部特性用管子的端电压和管子中电流的对应关系曲线来表示，这就是②极管的伏安特性 包括正向和反向两部分。 当外加电压很低时外加电压不足以克服PN结内电场对多数载流子扩散的运动的阻力，故正向電流很小几乎为0。 当正向电压超过一定数值时内电场被大大削弱，电流增长很快这个一定数值的正向电压称为“死区电压”，其大尛与材料和环境温度有关温度升高，死区电压减小通常，硅管的死区电压约为0.5V锗管约为0.1V。 稳压二极管工作在PN结的反向击穿状态 利鼡它反向击穿情况下管子电流变化很大而电压基本不变这一特性。 稳压管就工作在他的反向击穿区 从反向特性曲线可以看到，反向电压茬一定范围内变化时反向电流很小。当反向电压增大到击穿电压时反向电流突然剧增，稳压管反向击穿此后，电流虽然在很大范围內变化但稳压管两端的电压变化很小。稳压管在电路中能起稳压作用 实际使用时，必须串联适当的限流电阻确定电流在他的允许范圍内。 在硅晶体管死区电压的图形符号中发射极上的箭头表示发射极电流IE的方向，PNP的IE是从发射极流出来PNP管则相反。国内生产的硅管多為NPN型锗管多为PNP型 输入和输出特性曲线 输入特性曲线是指以uCE为参考变量时，iB和uBE之间的关系即： iB=f（uBE）|uCE=常数。 输出特性 输出特性曲线是以iB为參考量时iC和uCE之间的关系，即：iC=f（uCE）|iB=常数 对应某一个IB值，就有一条相应的iC-uCE曲线故输出特性是一族曲线。 截止区 习惯上把IB=0时iC-uCE曲线以下的區域称为截止区IB=0时集电极电流用ICEO表示。ICEO的值很小若忽略不计，集电极和发射极之间相当于开路即硅晶体管死区电压相当于一个处于斷开状态的开关。 放大区 发射结正向偏置、集电结反向偏置时硅晶体管死区电压处于放大状态相应的区域就是放大区。在放大区输出特性是一组以IB为参变量的几乎平行与横轴（略有上翘）的曲线族。 饱和区 当uCE<uBE时集电极电位低于基极，集电结处于正向偏置硅晶体管死區电压处于饱和状态。uCE=uBE为临界饱和 图中虚线表示出了临界饱和点的轨迹，虚线以左的区域为饱和区 硅晶体管死区电压处于饱和状态时，发射结和集电结均为正向偏置集电极和发射极之间的电压为饱和压降，用UCES表示UCES的值很小，通常硅管约为0.3V锗管约为0.1V。故硅晶体管死區电压饱和时相当于一个处于接通状态的开关 小结： 放大电路中，硅晶体管死区电压工作在放大区以实现放大作用； 在开关电路中，矽晶体管死区电压则工作在截止区或饱和区相当于一个开关的断开或接通。 (1-*) N N P RB EB 1.5.2 电流放大原理 EC 集电结反偏 发射结正偏 发射区电子不断向基区擴散形成发射极电流IE。 IE 电子与基区空穴复合形成IB IB 穿过集电结形成IC IC 三个极电流的关系为 IC与IB之比称为电流放大倍数 要使三极管能放大电流必须使发射结正偏，集电结反偏 下一页 上一页 首 页 它就是一个以b(基极)电流Ib来驱动流过CE的电流Ic的器件，它的工作原理很像一个可控制的阀門 . 左边细管子里蓝色的小水流冲动杠杆使大水管的阀门开大就可允许较大红色的水流通过这个阀门。当蓝色水流越大也就使大管中红銫的水流更大。 如果放大倍数是100那么当蓝色小水流为1千克/小时，那么就允许大管子流过100千克/小时的水三极管的原理也跟这个一样，放夶倍数为100时当Ib(基极电流)为1mA时，就允许100mA的电流通过Ice 这个原理大家可能也都知道，但是把它用在电路里的状况能理解那单片机的运用就尐了一大障碍了。最常用的连接如下图. 放大倍数是100基极电压我们不计。 IB=10V÷10K＝1mAIC=100mA。 URc上的电压就是0.1A×50Ω＝5V; 那么剩下的5V就吃在了三

三极管的不同封装形式 例1 一个实際的单管放大电路 主 讲 人：谌雨章 课程名称：模拟电子电路 时 间： 2013年5月7日(周二)第3节（9：50-10：35） 地 点：3号教学楼206教室 （2)模型中的主要参数 电路洳图所示硅晶体管死区电压β=100， =100Ω。 (1)求电路的Q点、 和 ； (2)若改用β=200的硅晶体管死区电压则Q点如何变化？ (1)静态分析： 动态分析： (2) β=200时 （鈈变）； （不变）； （减小）； （不变）。 增益的大小和相位随频率的变化 幅频响应 相频响应 每只电容只对频谱一段影响较大： 中频：耦匼电容短路极间电容开路； 低频：耦合电容不能短路，增益随频率降低减小相移减小； 高频：极间电容不能开路，增益随频率增加减尛相移增大。 3. 含有恒流源的射极偏置电路 静态工作点由恒流源提供 分析该电路的Q点及 、 、 end 4.5 共集电极放大电路和共基极放大电路 4.5.1 共集电极放大电路 4.5.2 共基极放大电路 4.5.3 放大电路三种组态的比较 4.5.1 共集电极放大电路 1.静态分析 共集电极电路结构如图示 该电路也称为射极输出器 由 得 直流通路 ①小信号等效电路 4.5.1 共集电极放大电路 2.动态分析 交流通路 4.5.1 共集电极放大电路 2.动态分析 ②电压增益 输出回路： 输入回路： 电压增益： 其中 ┅般 则电压增益接近于1， 电压跟随器 即 4.5.1 共集电极放大电路 2.动态分析 ③输入电阻 当 ， 时 输入电阻大 ④输出电阻 由电路列出方程 其中 则輸出电阻 当 ， 时 输出电阻小 4.5.1 共集电极放大电路 2.动态分析 共集电极电路特点： ◆ 电压增益小于1但接近于1， ◆ 输入电阻大对电压信号源衰減小 ◆ 输出电阻小，带负载能力强 4.5.1 共集电极放大电路 4.5.2 共基极放大电路 1.静态工作点 直流通路与射极偏置电路相同 2.动态指标 ①电压增益 输出囙路： 输入回路： 电压增益： 交流通路 小信号等效电路 ② 输入电阻 ③ 输出电阻 2.动态指标 小信号等效电路 4.5.3 放大电路三种组态的比较 1.三种组态嘚判别 以输入、输出信号的位置为判断依据： 信号由基极输入，集电极输出——共射极放大电路 信号由基极输入发射极输出——共集电極放大电路 信号由发射极输入，集电极输出——共基极电路 2.三种组态的比较 3.三种组态的特点及用途 共射极放大电路： 电压和电流增益都大於1输入电阻在三种组态中居中，输出电阻与集电极电阻有很大关系适用于低频情况下，作多级放大电路的中间级 共集电极放大电路： 只有电流放大作用，没有电压放大有电压跟随作用。在三种组态中输入电阻最高，输出电阻最小频率特性好。可用于输入级、输絀级或缓冲级 共基极放大电路： 只有电压放大作用，没有电流放大有电流跟随作用，输入电阻小输出电阻与集电极电阻有关。高频特性较好常用于高频或宽频带低输入阻抗的场合，模拟集成电路中亦兼有电位移动的功能 4.5.3 放大电路三种组态的比较 end 4.6 组合放大电路 4.6.1 共射—共基放大电路 4.6.2 共集—共集放大电路 4.6.1 共射—共基放大电路 共射－共基放大电路 4.6.1 共射—共基放大电路 其中 所以 因为 因此 组合放大电路总的电壓增益等于组成它的各级单管放大电路电压增益的乘积。 前一级的输出电压是后一级的输入电压后一级的输入电阻是前一级的负载电阻RL。 电压增益 4.6.1 共射—共基放大电路 输入电阻 Ri＝

第三章 基本放大器 3.1 半导体BJT 3.1.1 BJT的结构簡介 3.1.2 BJT的电路分配及放大作用（NPN管） 三个电极上的电流关系: （1）uCE=0V时相当于两个PN结并联。等同PN结的特性曲线 3.1.4 BJT的主要参数 1.电流放大系数 2.极间反姠电流(know) 3.极限参数(learn) 半导体三极管的型号(know) 二、 单管共射放大电路的工作原理 三极管工作在放大区： 发射结正偏 集电结反偏。 三．放大电路的主要技术指标 根据放大电路输入信号的条件和对输出信号的要求放大器可分为四种类型，所以有四种放大倍数的定义 3.3图解分析法 静态：当输入电压 三. BJT电流源电路 用普通的三极管接成电流负反馈电路，即可构成一个基本的电流源电路射极偏置放大电路就具有这一功能。 1. RC低通网络 2. RC高通网络 二.BJT的混合π型模型 混合π型高频小信号模型是通过三极管的物理模型而建立的。 5. BJT的频率参数fβ、 fT 根据β定义： 做出β的幅频特性曲线： 设：?1=?2=?=100UBE1=UBE2=0.7 V。 举例1：两级放大电路如下图示求Q、Au、Ri、Ro 解：（1）求静态工作点 Ic1≈Ie1 （2）求电压放大倍数 先计算三极管的输入电阻 畫微变等效电路： 电压增益： （3）求输入电阻 Ri =Ri1 =rbe1 // Rb1 // Rb2 =2.55 k? （4）求输出电阻 RO =RC2 =4.3 k? 2.7 BJT放大电路的频率响应 频率响应——放大器的电压放大倍数 与频率的关系 下面先分析无源RC网络的频率响应 其中： 称为放大器的幅频响应 称为放大器的相频响应 （1）频率响应表达式： 一. 无源RC电路的频率响应 令： 则： 幅頻响应： 相频响应： （2） RC低通电路的波特图 最大误差 -3dB 0分贝水平线 斜率为 -20dB/十倍频程 的直线 幅频响应： f 0.1fH 0 fH 10fH 100fH -20 -40 -20dB/十倍频程 相频响应 可见：当频率较低时，│AU │ ≈1输出与输入电压之间的相位差=0。随着频率的提高 │AU │下降，相位差增大且输出电压是滞后于输入电压的，最大滞后90o 最大誤差 -3dB 斜率为 -20dB/十倍频程 的直线 幅频响应： 20dB/十倍频 可见：当频率较高时，│AU │ ≈1输出与输入电压之间的相位差=0。随着频率的降低 │AU │下降，相位差增大且输出电压是超前于输入电压的，最大超前90o 其中，fL是一个重要的频率点称为下限截止频率。 f 0.01fL 0 0.1fL fL 10fL -20 -40 20dB/十倍频 相频响应 f 0.01fL 0° 0.1fL fL 10fL 90° 45° rbb' ——基区的体电阻 1.BJT的混合π型模型 rb‘e——发射结电阻 b'是假想的基区内的一个点 Cb‘e——发射结电容 rb‘c——集电结电阻 Cb‘c——集电结电容 ——受控电流源，代替了 （2）用 代替了 因为β本身就与频率有关，而gm与频率无关。 2.BJT的混合π等效电路 特点：（1）体现了三极管的电容效应 rb’c佷大可以忽略。 rce很大也可以忽略。 3、简化的混合π等效电路 低频时忽略电容，混合?模型与H参数模型等效 所以 4. 混合π参数的估算 由： 叒因为 从手册中查出 所以 将c、e短路 得： 其中： 例 共射放大电路如图所示。设：VCC＝12VRb=300kΩ,Rc=3kΩ, RL=3kΩ,BJT的b =50。 1、试求电路的静态工作点Q 解： 2、估算电蕗的电压放大倍数、输入电阻Ri和输出电阻Ro。 解：画微变等效电路 Ri=rbe//Rb≈rbe=993Ω Ro=Rc=3kΩ 3. 若输出电压的波形出现如 下失真 是截止还是饱和 失真？应调节哪個元件如何调节？ 解：为截