电工学(下册第七版)电子技术模拟部分课件

电子技术基础模拟部分14~19章数字部分20~23章电子技术基础模拟部分14~19章1绪论1绪论信号：信息的载体，随时间变化的某种物理量。电子信号对于信号我们并不陌生，如刚才铃声——声信号，表示该上课了；十字路口红绿灯——光信号，指挥交通；电视机天线接收的声音，图像信息——电信号；信号按物理属性分为：电信号和非电信号。它们可以相互转换。电信号容易产生，便于控制，易于处理。本课程仅讨论电信号——简称“信号”。电信号的基本形式：随时间变化的电压或电流。描述信号的常用方法：（1）表示为时间的函数（2）信号的图形表示--波形信号：信息的载体，随时间变化的某种物理量。电子信号对于tV信号的波形：电子信号tV信号的波形：电子信号v(t)=Vmsin(ωt+θ)ω/θT=2π/ω=1/fVm2π/ωtV信号的数学表达式：电子信号v(t)=Vmsin(ωt+θ)ω/θT=2π/ω=1信号的频谱：信号幅值随频率变化的分布。方波波形tV方波频谱Vff03f05f0电子信号信号的频谱：信号幅值随频率变化的分布。方波波形tV方波频谱V信号的频谱：信号幅值随频率变化的分布。电子信号方波波形信号的频谱：信号幅值随频率变化的分布。电子信号方波波形信号按时间和幅度是否连续分为：模拟信号：时间和数值都连续数字信号：时间和数值不一定连续tV电子信号信号按时间和幅度是否连续分为：模拟信号：时间和数值都连续t信号按时间和幅度是否连续分为：模拟信号：时间和数值都连续数字信号：时间和数值不一定连续tV电子信号信号按时间和幅度是否连续分为：模拟信号：时间和数值都连续t14.3二极管14.4稳压二极管14.5双极型晶体管14.2PN结及其单向导电性14.1半导体的导电特性14.6光电器件14.3二极管14.4稳压二极管14.5双本章要求：1.理解PN结的单向导电性，三极管的电流分配和电流放大作用；2.了解二极管、稳压管和三极管的基本构造、工作原理和特性曲线，理解主要参数的意义；3.会分析含有二极管的电路。第14章半导体器件本章要求：第14章半导体器件

学会用工程观点分析问题，就是根据实际情况，对器件的数学模型和电路的工作条件进行合理的近似，以便用简便的分析方法获得具有实际意义的结果。

对电路进行分析计算时，只要能满足技术指标，就不要过分追究精确的数值。器件是非线性的、特性有分散性、RC的值有误差、工程上允许一定的误差、采用合理估算的方法。

对于元器件，重点放在特性、参数、技术指标和正确使用方法，不要过分追究其内部机理。讨论器件的目的在于应用。学会用工程观点分析问题，就是根据实际情况，对器件的数14.1半导体的导电特性半导体的导电特性：(可做成温度敏感元件，如热敏电阻)。掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电能力明显改变(可做成各种不同用途的半导体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）。光敏性：当受到光照时，导电能力明显变化(可做成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管等)。热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强14.1半导体的导电特性半导体的导电特性：(可做成温度敏14.1.1本征半导体完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。晶体中原子的排列方式硅单晶中的共价健结构共价健共价键中的两个电子，称为价电子。

Si

Si

Si

Si价电子14.1.1本征半导体完全纯净的、具有晶体结构的

Si

Si

Si

Si价电子

价电子在获得一定能量（温度升高或受光照）后，即可挣脱原子核的束缚，成为自由电子（带负电），同时共价键中留下一个空位，称为空穴（带正电）。本征半导体的导电机理这一现象称为本征激发。空穴温度愈高，晶体中产生的自由电子便愈多。自由电子在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运动（相当于正电荷的移动）。SiSiSiSi价电子价电子在获得一定能量

当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部分电流

(1)自由电子作定向运动电子电流

(2)价电子递补空穴空穴电流注意：

(1)本征半导体中载流子数目极少,其导电性能很差，在半导体中，同时存在电子导电和空穴导电，这是与金属导电的本质区别；(2)温度愈高，载流子的数目愈多,半导体的导电性能也就愈好。所以，温度对半导体器件性能影响很大。自由电子和空穴都称为载流子。

*自由电子和空穴成对地产生的同时，又不断复合。在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载流子便维持一定的数目。当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两14.1.2N型半导体和P型半导体

掺杂后自由电子数目大量增加，自由电子导电成为这种半导体的主要导电方式，称为电子半导体或N型半导体。掺入五价元素

Si

Si

Si

Sip+多余电子磷原子在常温下即可变为自由电子失去一个电子变为正离子在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）,形成杂质半导体。

在N型半导体中自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子。14.1.2N型半导体和P型半导体掺杂14.1.2N型半导体和P型半导体

掺杂后空穴数目大量增加，空穴导电成为这种半导体的主要导电方式，称为空穴半导体或P型半导体。掺入三价元素

Si

Si

Si

Si

在P型半导体中空穴是多数载流子，自由电子是少数载流子。B–硼原子接受一个电子变为负离子空穴无论N型或P型半导体都是中性的，对外不显电性。14.1.2N型半导体和P型半导体掺杂后1.在杂质半导体中多子的数量与

（a.掺杂浓度、b.温度）有关。2.在杂质半导体中少子的数量与（a.掺杂浓度、b.温度）有关。3.当温度升高时，少子的数量（a.减少、b.不变、c.增多）。abc4.在外加电压的作用下，P型半导体中的电流主要是

，N型半导体中的电流主要是。（a.电子电流、b.空穴电流）ba1.在杂质半导体中多子的数量与14.2PN结及单向导电特性14.2.1

PN结的形成多子的扩散运动内电场少子的漂移运动浓度差P型半导体N型半导体内电场越强，漂移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。扩散的结果使空间电荷区变宽。空间电荷区也称PN结扩散和漂移这一对相反的运动最终达到动态平衡，空间电荷区的厚度固定不变。－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++++++－－－－－－－－形成空间电荷区14.2PN结及单向导电特性14.2.1PN结的形成14.2.2PN结的单向导电性1.PN结加正向电压（正向偏置）PN结变窄P接正、N接负外电场IF内电场被削弱，多子的扩散加强，形成较大的扩散电流。

PN结加正向电压时，PN结变窄，正向电流较大，正向电阻较小，PN结处于导通状态。内电场PN－－－－－－－－－－－－－－－－－－+++++++++++++++++++–14.2.2PN结的单向导电性1.PN结加2.PN结加反向电压（反向偏置）外电场P接负、N接正内电场PN+++－－－－－－+++++++++－－－－－－－－－++++++－－－–+2.PN结加反向电压（反向偏置）外电场P接负、N接正PN结变宽2.PN结加反向电压（反向偏置）外电场内电场被加强，少子的漂移加强，由于少子数量很少，形成很小的反向电流。IRP接负、N接正温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。–+

PN结加反向电压时，PN结变宽，反向电流较小，反向电阻较大，PN结处于截止状态。内电场PN+++－－－－－－+++++++++－－－－－－－－－++++++－－－PN结变宽2.PN结加反向电压（反向偏置）外电场14.3二极管14.3.1基本结构(a)点接触型(b)面接触型

结面积小、结电容小、正向电流小。用于检波和变频等高频电路。结面积大、正向电流大、结电容大，用于工频大电流整流电路。(c)平面型

用于集成电路制作工艺中。PN结结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。14.3二极管14.3.1基本结构(a)点接触型(b阴极引线阳极引线二氧化硅保护层P型硅N型硅(

c

)平面型金属触丝阳极引线N型锗片阴极引线外壳(

a)点接触型铝合金小球N型硅阳极引线PN结金锑合金底座阴极引线(

b)面接触型图1–12半导体二极管的结构和符号14.3二极管二极管的结构示意图阴极阳极(

d

)符号D阴极引线阳极引线二氧化硅保护层P型硅N型硅(c)平面型常见的二极管常见的二极管我国半导体器件型号命名方法半导体器件的型号由五部分组成：第一部分：用数字表示器件的电极数目第二部分：用字母表示器件的材料和极性第三部分：用字母表示器件的类型第四部分：用数字表示器件的序号第五部分：用字母表示规格号我国半导体器件型号命名方法半导体器件的型号由五部分组成：二极管的型号2AP7的含义：N型锗材料普通二极管半导体器件的型号命名：2AP7二极管的型号2AP7的含义：N型锗材料普通二极管半导体器件的2CW56A的含义：N型硅材料稳压二极管二极管的型号半导体器件的型号命名：2CW56A2CW56A的含义：N型硅材料稳压二极管二极管的型号半导体器14.3.2伏安特性硅管0.5V锗管0.1V反向击穿电压U(BR)导通压降

外加电压大于死区电压二极管才能导通。外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向导电性。正向特性反向特性特点：非线性硅0.6~0.8V锗0.2~0.3VUI死区电压PN+–PN–+反向电流在一定电压范围内保持常数。14.3.2伏安特性硅管0.5V锗管0.1V反向击穿导通14.3.3主要参数1.最大整流电流

IOM二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。2.反向工作峰值电压URWM是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，一般是二极管反向击穿电压UBR的一半或三分之二。二极管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。3.反向峰值电流IRM指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向电流大，说明管子的单向导电性差，IRM受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流较大，为硅管的几十到几百倍。14.3.3主要参数1.最大整流电流IOM二极管长二极管的单向导电性1.二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接负）时，二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较小，正向电流较大。2.二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极接正）时，二极管处于反向截止状态，二极管反向电阻较大，反向电流很小。

3.外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向导电性。4.二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电流愈大。二极管的单向导电性1.二极管加正向电压（正向偏置，二极管电路分析举例定性分析：判断二极管的工作状态导通截止否则，正向管压降硅0.6~0.8V锗0.2~0.3V分析方法：将二极管断开，分析二极管两端电位的高低或所加电压UD的正负。若V阳

>V阴或UD为正(正向偏置)，二极管导通若V阳

<V阴或UD为负(反向偏置)，二极管截止若二极管是理想的，正向导通时正向管压降为零，反向截止时二极管相当于断开。二极管电路分析举例定性分析：判断二极管的工作状态导通截止二极管的应用举例1：tttuiuRuoRRLuiuRuo在这里，二极管起检波作用。二极管的应用举例1：tttuiuRuoRRLuiuRuo电路如图，求：UABV阳

=－6VV阴=－12VV阳>V阴二极管导通若忽略管压降，二极管可看作短路，UAB=－6V否则，UAB低于－6V一个管压降，为－6.3Ｖ或－6.7V例2：

取B点作参考点，断开二极管，分析二极管阳极和阴极的电位。在这里，二极管起钳位作用。D6V12V3kBAUAB+–电路如图，求：UABV阳=－6VV两个二极管的阴极接在一起取B点作参考点，断开二极管，分析二极管阳极和阴极的电位。V1阳

=－6V，V2阳=0V，V1阴

=V2阴=－12VUD1=6V，UD2=12V

∵

UD2>UD1

∴D2优先导通，D1截止。若忽略管压降，二极管可看作短路，UAB

=0V例3:D1承受反向电压为－6V流过D2

的电流为求：UAB在这里，D2起钳位作用，D1起隔离作用。BD16V12V3kAD2UAB+–两个二极管的阴极接在一起V1阳=－6V，V2阳=0V，ui>8V，二极管导通，可看作短路uo=8V

ui<8V，二极管截止，可看作开路uo=ui已知：二极管是理想的，试画出uo

波形。8V例4：二极管的用途：

整流、检波、限幅、钳位、开关、元件保护、温度补偿等。ui18V参考点二极管阴极电位为8VD8VRuoui++––ui>8V，二极管导通，可看作短路uo=8V14.4稳压二极管1.符号UZIZIZMUZIZ2.伏安特性稳压管正常工作时加反向电压使用时要加限流电阻稳压管反向击穿后，电流变化很大，但其两端电压变化很小，利用此特性，稳压管在电路中可起稳压作用。_+UIO14.4稳压二极管1.符号3.主要参数(1)稳定电压UZ

稳压管正常工作(反向击穿)时管子两端的电压。(2)电压温度系数ｕ环境温度每变化1C引起稳压值变化的百分数。(3)动态电阻(4)稳定电流IZ、最大稳定电流IZM(5)最大允许耗散功率PZM=UZIZMrZ愈小，曲线愈陡，稳压性能愈好。P15例题14.4.13.主要参数(1)稳定电压UZ(2)电压14.5双极型晶体管（半导体三极管）14.5.1基本结构晶体管的结构(a)平面型；(b)合金型BEP型硅N型硅二氧化碳保护膜铟球N型锗N型硅CBECPP铟球(a)(b)14.5双极型晶体管（半导体三极管）14.5.1基晶体管的三位发明人：巴丁、肖克莱、布拉顿晶体管的三位发明人：巴丁、肖克莱、布拉顿1947年12月23日第一个晶体管NPNGe晶体管

获得1956年Nobel物理奖1947年12月23日获得1956年Nobel物理奖半导体三极管图片半导体三极管图片晶体管的结构示意图和表示符号(a)NPN型晶体管；(a)NNCEBPCETBIBIEIC(b)BECPPNETCBIBIEIC(b)PNP型晶体管CE发射区集电区基区集电结发射结NNP基极发射极集电极BCE发射区集电区基区P发射结P集电结N集电极发射极基极B晶体管的结构示意图和表示符号(a)NPN型晶体管；(a)NN基区：最薄，掺杂浓度最低发射区：掺杂浓度最高发射结集电结BECNNP基极发射极集电极结构特点：集电区：面积最大基区：最薄，发射区：掺发射结集电结BECNNP基极发射极集电14.5.2电流分配和放大原理1.三极管放大的外部条件BECNNP发射结正偏、集电结反偏PNP发射结正偏VB<VE集电结反偏VC<VB从电位的角度看：

NPN

发射结正偏VB>VE集电结反偏VC>VB

EBRBECRC14.5.2电流分配和放大原理1.三极管放大的外部晶体管电流放大的实验电路设EC=6V，改变可变电阻RB,则基极电流IB、集电极电流IC和发射极电流IE都发生变化，测量结果如下表：2.各电极电流关系及电流放大作用mAAVVmAICECIBIERB+UBE+UCEEBCEB3DG100晶体管电流放大的实验电路设EC=6晶体管电流测量数据IB(mA)IC(mA)IE(mA)00.020.040.060.080.10<0.0010.701.502.303.103.95<0.0010.721.542.363.184.05结论:(1)IE=IB+IC符合基尔霍夫定律(2)IC

IB

，

IC

IE

(3)IC

IB

把基极电流的微小变化能够引起集电极电流较大变化的特性称为晶体管的电流放大作用。

实质:用一个微小电流的变化去控制一个较大电流的变化，是CCCS器件。晶体管电流测量数据IB(mA)IC(mA)IE(mA)00.+UBE

ICIEIB

CTEB+UCE(a)NPN型晶体管；+UBE

IBIEICCTEB+UCE电流方向和发射结与集电结的极性(4)要使晶体管起放大作用，发射结必须正向偏置，集电结必须反向偏置。(b)PNP型晶体管+ICIEIBCB+(a)NPN型晶体管；3.三极管内部载流子的运动规律becNNPRb集电结反偏，少子漂移形成集电结反向饱和电流ICBOICBOEBRcEC发射结正偏，发射区电子向基区扩散，形成发射结电子扩散电流IEN部分电子与基区的空穴复合形成基区复合电流IBE,大多数电子扩散到集电结边界集电结反偏，从基区扩散到集电结边缘的电子漂移过集电结被集电区收集形成电流ICEICEIEN基区空穴扩散到发射区，形成空穴扩散电流IEP（值很小，可忽略）IEPIBEIE≈IEN3.三极管内部载流子的运动规律becNNPRb集电结反偏3.三极管内部载流子的运动规律IC=ICE+ICBOICEICIBBECNNPEBRBECIEIBEICEICBOIB=IBE-ICBOIBEICE与IBE之比称为共发射极电流放大倍数集－射极穿透电流,温度ICEO(常用公式)若IB=0,则

ICICE03.三极管内部载流子的运动规律IC=ICE+ICBO14.5.3特性曲线即管子各电极电压与电流的关系曲线，是管子内部载流子运动的外部表现，反映了晶体管的性能，是分析放大电路的依据。为什么要研究特性曲线：(1)直观地分析管子的工作状态(2)合理地选择偏置电路的参数,设计性能良好的电路重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线14.5.3特性曲线即管子各电极电压与电流的关系曲发射极是输入回路、输出回路的公共端共发射极电路输入回路输出回路测量晶体管特性的实验线路mAAVVICECIBRB+UBE+UCEEBCEB3DG100发射极是输入回路、输出回路的公共端共发射极电路输入回路输1.输入特性特点:非线性正常工作时发射结电压：NPN型硅管

UBE0.6~0.7VPNP型锗管

UBE0.2~0.3V3DG100晶体管的输入特性曲线O0.40.8IB/AUBE/VUCE≥1V60402080死区电压：硅管0.5V，锗管0.1V。1.输入特性特点:非线性正常工作时发射结电压：3DG12.输出特性共发射极电路ICEC=UCCIBRB+UBE+UCEEBCEBIC/mAUCE/V100µA80µA60µA40µA20µA

O3691242.31.5321IB=03DG100晶体管的输出特性曲线在不同的IB下，可得出不同的曲线，所以晶体管的输出特性曲线是一组曲线。2.输出特性共发射极电路ICEC=UCCIBRB2.输出特性晶体管有三种工作状态，因而输出特性曲线分为三个工作区3DG100晶体管的输出特性曲线IC/mAUCE/V100µA80µA60µA40µA20µA

O3691242.31.5321IB=0(1)放大区在放大区IC=

IB

，也称为线性区。在放大区，发射结处于正向偏置、集电结处于反向偏置，晶体管工作于放大状态。对NPN型管而言,应使

UBE

>0,UBC<

0，此时，

UCE

>UBE。Q2Q1大放区2.输出特性晶体管有三种工作状态，因而输出特性曲线IC/mAUCE/V100µA80µA60µA40µA20µA

O3691242.31.5321IB=0(2)截止区对NPN型硅管，当UBE<0.5V时,即已开始截止,为使晶体管可靠截止,常使UBE

0。截止时,集电结也处于反向偏置(UBC<

0),此时,IC0,UCEUCC。IB=0的曲线以下的区域称为截止区。IB=0时,IC=ICEO(很小)。(ICEO<0.001mA)截止区IC/mAUCE/V100µAO3IC/mAUCE/V100µA80µA60µA40µA20µA

O3691242.31.5321IB=0(3)饱和区

在饱和区，IBIC，发射结处于正向偏置，集电结也处于正偏。

深度饱和时，硅管UCES0.3V，

锗管UCES0.1V。

IC

UCC/RC。当UCE

<

UBE时，集电结处于正向偏置(UBC

>0)，晶体管工作于饱和状态。饱和区IC/mAUCE/V100µAO3晶体管三种工作状态的电压和电流(a)放大+UBE>0

ICIB+UCE

UBC<0+(b)截止IC0IB=0+UCEUCC

UBC<0++UBE

0

(c)饱和+UBE>

0

IB+UCE0

UBC>0+当晶体管饱和时，UCE

0，发射极与集电极之间如同一个开关的接通，其间电阻很小；当晶体管截止时，IC

0，发射极与集电极之间如同一个开关的断开，其间电阻很大，可见，晶体管除了有放大作用外，还有开关作用。晶体管三种工作状态的电压和电流(a)放大+ICIB+

0

0.10.5

0.1

0.6~0.70.2~0.3

0.30.1

0.7

0.3硅管(NPN)锗管(PNP)可靠截止开始截止

UBE/V

UBE/VUCE/VUBE/V

截止

放大

饱和

工作状态

管型晶体管结电压的典型值14.5.4主要参数表示晶体管特性的数据称为晶体管的参数，晶体管的参数也是设计电路、选用晶体管的依据。00.50.6~0.7例：

=50，USC

=12V，

RB

=70k，RC

=6k当USB

=-2V，2V，5V时，晶体管的静态工作点Q位于哪个区？当USB

=-2V时：ICUCEIBUSCRBUSBCBERCUBEIB=0，IC=0IC最大饱和电流：Q位于截止区

例：=50，USC=12V，当USB=-2V时：I例：

=50，USC

=12V，

RB

=70k，RC

=6k当USB

=-2V，2V，5V时，晶体管的静态工作点Q位于哪个区？IC<

ICmax(=2mA)，

Q位于放大区。ICUCEIBUSCRBUSBCBERCUBEUSB

=2V时：例：=50，USC=12V，IC<ICmax(=USB

=5V时:例：

=50，USC

=12V，

RB

=70k，RC

=6k当USB

=-2V，2V，5V时，晶体管的静态工作点Q位于哪个区？ICUCEIBUSCRBUSBCBERCUBEQ位于饱和区，此时IC和IB

已不是倍的关系。USB=5V时:例：=50，USC=12V，ICU14.5.4主要参数1.电流放大系数，直流电流放大系数交流电流放大系数当晶体管接成发射极电路时，注意：和

的含义不同，但在特性曲线近于平行等距并且ICE0较小的情况下，两者数值接近。常用晶体管的

值在20~200之间。由于晶体管的输出特性曲线是非线性的，只有在特性曲线的近于水平部分，IC随IB成正比变化，值才可认为是基本恒定的。14.5.4主要参数1.电流放大系数，直流电流放大系例：在UCE=6V时，在Q1点IB=40A,IC=1.5mA；在Q2点IB=60A,IC=2.3mA。在以后的计算中，一般作近似处理：=。IB=020A40A60A80A100A36IC/mA1234UCE/V9120Q1Q2在Q1点，有由Q1和Q2点，得例：在UCE=6V时，在Q1点IB=40A,2.集-基极反向截止电流ICBO

ICBO是由少数载流子的漂移运动所形成的电流，受温度的影响大。温度ICBOICBOA+–EC3.集-射极反向截止电流(穿透电流)ICEOAICEOIB=0+–

ICEO受温度的影响大。温度ICEO，所以IC也相应增加。三极管的温度特性较差。一般希望ICEO尽量小，小功率硅管的ICEO在几微安以下，小功率锗管的ICEO约几十微安2.集-基极反向截止电流ICBOICBO是由少数载流子4.集电极最大允许电流ICM5.集-射极反向击穿电压U(BR)CEO集电极电流IC上升会导致三极管的值的下降，当值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为ICM。当集—射极之间的电压UCE超过一定的数值时，三极管就会被击穿。手册上给出的数值是25C、基极开路时的击穿电压U(BR)

CEO。6.集电极最大允许耗散功耗PCMPCM取决于三极管允许的温升，消耗功率过大，温升过高会烧坏三极管。

PC

PCM=ICUCE

硅管允许结温约为150C，锗管约为7090C。4.集电极最大允许电流ICM5.集-射极反向击穿电压U(BICMU(BR)CEO由三个极限参数可画出三极管的安全工作区ICUCEOICUCE=PCM安全工作区ICMU(BR)CEO由三个极限参数可画出三极管的安全工作区晶体管参数与温度的关系1.温度每增加10C，ICBO增大一倍。硅管优于锗管。2.温度每升高1C，UBE将减小–(2~2.5)mV，即晶体管具有负温度系数。3.温度每升高1C，增加0.5%~1.0%。晶体管参数与温度的关系1.温度每增加10C，ICBO增大3DG201的含义？NPN型硅材料高频小功率管三极管的型号半导体器件的型号命名法：3DG201的含义？NPN型硅材料高频小功率管三极管3DD15D的含义？NPN型硅材料低频大功率管三极管的型号半导体器件的型号命名法：3DD15D的含义？NPN型硅材料低频大功率管三极管三极管的型号2SC945A的含义？2：三极管1：二极管注册登记号A：PNP高频管B：PNP低频管C：NPN高频管D：NPN低频管

S：已注册改进型日本三极管的型号2SC945A的含义？2：三极管的型号1N4728的含义？1：二极管2：三极管注册登记号N：已注册美国三极管的型号1N4728的含义？1：二极管让我们一起来做课堂练习吧！让我们一起来做课堂练习吧！课堂练习

三极管制造工艺上的特点是：发射区________，基区________，集电区________。（掺杂浓度高，很薄，面积较大）课堂练习三极管制造工艺上的

三极管工作在放大区时,发射结应________，集电结应________。（正偏，反偏）课堂练习三极管工作在放大区时,发射结应_____工作在放大区的某三极管,当IB从20μA增大到40μA时，IC从1mA变成2mA，它的β值约为_______。（50）课堂练习工作在放大区的某三极管,当IB从20μA有两个三极管,A管β＝200，ICEO＝200μA，B管的β＝50，

ICEO＝10μA，其它参数大致相同。相比之下______管的性能较好。（B）课堂练习有两个三极管,A管β＝200，ICEO＝200μ测得某放大管三个电极1、2、3的对地电位分别为0.5V、6.9V、1.2V，试分析判断该管的材料、管型和管脚。123硅管2为集电极课堂练习测得某放大管三个电极1、2、3的对地电位分别为BEC6.91.20.5123BEC6.90.51.2321BEC6.91.20.5123BEC6.90.51.232114.6光电器件符号14.6.1发光二极管(LED)当发光二极管加上正向电压并有足够大的正向电流时，就能发出一定波长范围的光。目前的发光管可以发出从红外到可见波段的光，它的电特性与一般二极管类似。常用的有2EF等系列。发光二极管的工作电压为1.5~3V，工作电流为几~十几mA。14.6光电器件符号14.6.1发光二极管(LED14.6.2光电二极管

光电二极管在反向电压作用下工作。当无光照时,和普通二极管一样,其反向电流很小,称为暗电流。当有光照时,产生的反向电流称为光电流。照度E越强，光电流也越大。常用的光电二极管有2AU,2CU等系列。光电流很小,一般只有几十微安,应用时必须放大。I/AU/VE=0E1E2(a)伏安特性(b)符号E2>E114.6.2光电二极管光电二极管在反向电压作用下工14.6.2光电晶体管

光电晶体管用入射光照度E的强弱来控制集电极电流。当无光照时,集电极电流ICEO很小,称为暗电流。当有光照时,集电极电流称为光电流。一般约为零点几毫安到几毫安。常用的光电晶体管有3AU,3DU等系列。(b)输出特性曲线(a)符号E=0E1E3E4iCuCEOE2ICEOPCMCE14.6.2光电晶体管光电晶体管用入射光照度E的强第15章基本放大电路15.1共发射极放大电路的组成15.2放大电路的静态分析15.4静态工作点的稳定15.6射极输出器15.9互补对称功率放大电路15.10场效应管及其放大电路15.3放大电路的动态分析15.5放大电路中的频率特性15.8差动放大电路15.7多级放大电路及其级间耦合方式第15章基本放大电路15.1共发射极放大电路的组成15本章要求：1.理解单管交流放大电路的放大作用和共发射极、共集电极放大电路的性能特点；掌握静态工作点的估算方法和放大电路的微变等效电路分析法；理解放大电路输入、输出电阻，理解多级放大的概念，了解放大电路的频率特性、理解互补功率放大电路的工作原理；4.理解差动放大电路的工作原理和性能特点；5.了解场效应管的电流放大作用、主要参数的意义。第15章基本放大电路本章要求：1.理解单管交流放大电路的放大作用和共发射极、放大的概念:放大的目的是将微弱的变化信号放大成较大的信号。放大的实质:用小能量的信号通过三极管的电流控制作用，将放大电路中直流电源的能量转化成交流能量输出。

对放大电路的基本要求：

1.要有足够的放大倍数(电压、电流、功率)。2.尽可能小的波形失真。另外还有输入电阻、输出电阻、通频带等其它技术指标。本章主要讨论电压放大电路，同时介绍功率放大电路。放大的概念:放大的目的是将微弱的变化信号放大成较大的15.1基本放大电路的组成15.1.1共发射极基本放大电路组成共发射极基本电路ECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE15.1基本放大电路的组成15.1.1共发射极基本放15.1基本放大电路的组成15.1.2基本放大电路各元件作用晶体管T--放大元件,iC=iB。要保证集电结反偏,发射结正偏,使晶体管工作在放大区。基极电源EB与基极电阻RB--使发射结处于正偏，并提供大小适当的基极电流。共发射极基本电路ECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE15.1基本放大电路的组成15.1.2基本放大电路各15.1基本放大电路的组成15.1.2基本放大电路各元件作用集电极电源EC--为电路提供能量。并保证集电结反偏。集电极电阻RC--将变化的电流转变为变化的电压。耦合电容C1、C2--隔离输入、输出与放大电路直流的联系，同时使信号顺利输入、输出。信号源共发射极基本电路ECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE负载15.1基本放大电路的组成15.1.2基本放大电路各信号源的两种形式VSRS＋－ISRS电压源：电流源：理想电压源与内阻相串联。理想电流源与内阻相并联。戴维宁诺顿转换信号源的两种形式VSRS＋－ISRS电压源：电流源：IB大写字母、大写下标，表示直流分量。iB小写字母、大写下标，表示总量（瞬时值）。ib小写字母、小写下标，表示交流分量。符号规定IB大写字母、大写下标，表示直流分量。iB小iBt直流分量IB交流分量ibiBt直流分量IB交流分量ibiBt瞬时值

iB0iBt瞬时值iB015.1基本放大电路的组成单电源供电时常用的画法共发射极基本电路+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiEECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE15.1基本放大电路的组成单电源供电时常用的画法共发射极基15.1.3共射放大电路的电压放大作用UBEIBICUCE无输入信号(ui

=0)时uo=0uBE=UBEuCE=UCEuBEtOiBtOiCtOuCEtO+UCCRBRCC1C2T++ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE15.1.3共射放大电路的电压放大作用UBEIBICUICUCEOIBUBEO结论：(1)无输入信号电压时，三极管各电极都是恒定的电压和电流:IB、UBE和IC、UCE。

(IB、UBE)和(IC、UCE)分别对应于输入、输出特性曲线上的一个点，称为静态工作点。QIBUBEQUCEICICUCEOIBUBEO结论：(1)无输入信号电压时，三UBEIB无输入信号(ui

=0)时:uo=0uBE=UBEuCE=UCE？有输入信号(ui

≠0)时uCE=UCC－iC

RCuo0uBE=UBE+uiuCE=UCE+uoIC15.1.3.共射放大电路的电压放大作用ui+–+UCCRBRCC1C2T++uo+–++–uBEuCE–iCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOUCEuotOUBEIB无输入信号(ui=0)时:uo=0？有RbRcC1C2uiiBuCEuoiC+VCC放大电路各点的波形++RbRcC1C2uiiBuCEuoiC+VCC放大电路结论：(2)加上输入信号电压后，各电极电流和电压的大小均发生了变化，都在直流量的基础上叠加了一个交流量，但方向始终不变。+集电极电流直流分量交流分量动态分析iCtOiCtICOiCticO静态分析结论：(2)加上输入信号电压后，各电极电流和电压的大+集电结论：(3)若参数选取得当，输出电压可比输入电压大，即电路具有电压放大作用。(4)输出电压与输入电压在相位上相差180°，即共发射极电路具有反相作用。uitOuotO结论：(3)若参数选取得当，输出电压可比输入电压大，(4)1.实现放大的条件(1)晶体管必须工作在放大区。发射结正偏，集电结反偏。(2)正确设置静态工作点，使晶体管工作于放大区。(3)输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。(4)输出回路将变化的集电极电流转化成变化的集电极电压，经电容耦合只输出交流信号。1.实现放大的条件(1)晶体管必须工作在放大区。发射2.直、流通路和交流通路因电容对交、直流的作用不同。在放大电路中如果电容的容量足够大，可以认为它对交流分量不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路。这样，交直流所走的通路是不同的。直流通路：无信号时电流（直流电流）的通路，用来计算静态工作点。交流通路：有信号时交流分量（变化量）的通路，用来计算电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等动态参数。2.直、流通路和交流通路因电容对交、直流的作用不同。+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE例：画出下图放大电路的直流通路直流通路直流通路用来计算静态工作点Q(IB、IC、UCE)对直流信号电容C可看作开路（即将电容断开）断开断开+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIBIE+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+RBRCuiuORLRSes++–+––对交流信号(有输入信号ui时的交流分量)XC0，C可看作短路。忽略电源的内阻，电源的端电压恒定，直流电源对交流可看作短路。交流通路用来计算电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等动态参数。？？？+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE短路短路对地短路RBRCuiuORLRSes++–+––对交流信号(有输入信微弱信号放大电路的表示方法放大电路RLIi＋－ViVSRS＋－IOVO＋－信号源负载数伏量级数百毫伏量级放大：放大的两个要求：信号增强、波形不失真放大电路模型微弱信号放大电路的表示方法放大电路RLIi＋－ViVSRS＋1.输入电阻：Ri=Vi/IiRi的大小决定放大电路从信号源吸取信号幅值的大小

Rs

+

–

Vs

–

Vi

+

Ri

Ii

放大电路

+–VTRiIT放大电路放大电路的主要性能指标1.输入电阻：Rs+–Vs–Vi+RiI2.输出电阻：Ro=Vo/IoRo的大小决定放大电路带负载的能力带负载能力：放大电路输出量随负载变化的程度。Rs放大电路IT+–VTRo+–Vs=02.输出电阻：Ro=Vo/IoRs放大电路IT+–VTRo四种增益：AV、AI功率：P=UI=U2/R=I2/R功率增益=10lg|AP|dB

3.增益：

反映放大电路在输入信号控制下，将供电电源能量转换为输出信号能量的能力。用分贝表示的电压增益和电流增益：电压增益=20lg|AV|dB电流增益=20lg|AI|dB四种增益：AV、AI功率：P=UI=U2/15.2放大电路的静态分析静态：放大电路无信号输入（ui

=0）时的工作状态。分析方法：估算法、图解法。分析对象：各极电压电流的直流分量。所用电路：放大电路的直流通路。设置Q点的目的：

(1)

使放大电路的放大信号不失真；(2)使放大电路工作在较佳的工作状态，静态是动态的基础。——静态工作点Q：IB、IC、UCE

。静态分析：确定放大电路的静态值。15.2放大电路的静态分析静态：放大电路无信号输入（ui15.2.1用估算法确定静态值1.直流通路估算IB根据电流放大作用2.由直流通路估算UCE、IC当UBE<<UCC时，由KVL:UCC=IBRB+

UBE由KVL:UCC=ICRC+

UCE所以UCE=UCC–

ICRC+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB15.2.1用估算法确定静态值1.直流通路估算IB根据例1：用估算法计算静态工作点。已知：UCC=12V，RC=4k，RB=300k，=37.5。解：注意：电路中IB

和IC

的数量级不同+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB例1：用估算法计算静态工作点。已知：UCC=12V，RC=4例2：用估算法计算图示电路的静态工作点。由例1、例2可知，当电路不同时，计算静态值的公式也不同。由KVL可得出由KVL可得：IE+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB例2：用估算法计算图示电路的静态工作点。由例1、例2可知15.2.2用图解法确定静态值用作图的方法确定静态值步骤：

1.用估算法确定IB优点：

能直观地分析和了解静态值的变化对放大电路的影响。2.由输出特性确定IC

和UCCUCE

=UCC–ICRC直流负载线方程+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB15.2.2用图解法确定静态值用作图的方法确定静态值步骤：UCE/VIC/mAO15.2.2用图解法确定静态值直流负载线斜率ICQUCEQUCCUCE

=UCC–ICRC直流负载线Q由IB确定的那条输出特性与直流负载线的交点就是Q点UCE/VIC/mAO15.2.2用图解法确定静态值直15.3放大电路的动态分析动态：放大电路有信号输入（ui

0）时的工作状态。分析方法：

微变等效电路法，图解法。所用电路：

放大电路的交流通路。动态分析:计算电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro等。分析对象：

各极电压和电流的交流分量。目的：

找出Au、ri、ro与电路参数的关系，为设计打基础。15.3放大电路的动态分析动态：放大电路有信号输入（ui15.3.1微变等效电路法

微变等效电路：把非线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一个线性电路。即把非线性的晶体管线性化，等效为一个线性元件。线性化的条件：晶体管在小信号（微变量）情况下工作。因此，在静态工作点附近小范围内的特性曲线可用直线近似代替。微变等效电路法：利用放大电路的微变等效电路分析计算放大电路电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro等。(小信号模型法）15.3.1微变等效电路法微变等效电路：线性化的条晶体管的微变等效电路可从晶体管特性曲线求出。当信号很小时，在静态工作点附近的输入特性在小范围内可近似线性化。1.晶体管的微变等效电路UBEIB对于小功率三极管：rbe一般为几百欧到几千欧。15.3.1微变等效电路法(1)输入回路Q输入特性晶体管的输入电阻晶体管的输入回路(B、E之间)可用rbe等效代替，即由rbe来确定ube和ib之间的关系，rbe是一个对交流信号而言的动态电阻。IBUBEO晶体管的微变等效电路可从晶体管特性曲线求出。当信号(2)输出回路rce愈大，恒流特性愈好因rce阻值很高，一般忽略不计。晶体管的输出电阻输出特性输出特性在线性工作区是一组近似等距的平行直线。晶体管的电流放大系数晶体管的输出回路(C、E之间)可用一受控电流源ic=ib等效代替，即由来确定ic和ib之间的关系。一般在20～200之间，在手册中常用hfe表示。ICUCEQO(2)输出回路rce愈大，恒流特性愈好晶体管的输出电阻输出ibicicBCEibib晶体三极管微变等效电路ube+-uce+-ube+-uce+-1.晶体管的微变等效电路rbeBEC晶体管的B、E之间可用rbe等效代替。晶体管的C、E之间可用一受控电流源ic=ib等效代替。ibicicBCEibib晶体三极管微变等效电路ube+-复习：受控源独立电源：指电压源的电压或电流源的电流不受外电路的控制而独立存在的电源。受控源的特点：当控制电压或电流消失或等于零时，受控源的电压或电流也将为零。受控电源：指电压源的电压或电流源的电流受电路中其它部分的电流或电压控制的电源。复习：受控源独立电源：指电压源的电压或电流源的电流不受受U1+_U1U2I2I1=0(a)VCVS+-+-

I1(b)CCVS+_U1=0U2I2I1+-+-四种理想受控电源的模型(c)VCCSgU1U1U2I2I1=0+-+-(d)CCCSI1U1=0U2I2I1+-+-电压控制电压源电流控制电压源电压控制电流源电流控制电流源U1+U1U2I2I1=0(a)VCVS+-+-I1(2.放大电路的微变等效电路将交流通路中的晶体管用晶体管微变等效电路代替即可得放大电路的微变等效电路。ibiceSrbeibRBRCRLEBCui+-uo+-+-RSii交流通路微变等效电路RBRCuiuORL++--RSeS+-ibicBCEii2.放大电路的微变等效电路将交流通路中的晶ibic分析时假设输入为正弦交流，所以等效电路中的电压与电流可用相量表示。微变等效电路2.放大电路的微变等效电路将交流通路中的晶体管用晶体管微变等效电路代替即可得放大电路的微变等效电路。ibiceSrbeibRBRCRLEBCui+-uo+-+-RSiirbeRBRCRLEBC+-+-+-RS分析时假设输入为正弦交流，所以等效电路中的电压与电流设正弦量:相量:表示正弦量的复数称相量电压的有效值相量相量表示:相量的模=正弦量的有效值

相量辐角=正弦量的初相角+j+1Abar0复习：正弦量的相量表示实质：用复数表示正弦量设正弦量:相量:表示正弦量的复数称相量电压的有效值相量电压的幅值相量(1)相量只是表示正弦量，而不等于正弦量。注意:？=(2)只有正弦量才能用相量表示，非正弦量不能用相量表示。(3)只有同频率的正弦量才能画在同一相量图上。相量的模=正弦量的最大值

相量辐角=正弦量的初相角或：电压的幅值相量(1)相量只是表示正弦量，而不等于正弦量。注意3.电压放大倍数的计算当放大电路输出端开路(未接RL)时因rbe与IE有关，故放大倍数与静态IE有关。（P45例题15.3.1略）负载电阻愈小，放大倍数愈小。式中的负号表示输出电压的相位与输入相反。例1：rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS3.电压放大倍数的计算当放大电路输出端开路(未接RL)时因r3.电压放大倍数的计算rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE例2：由例1、例2可知，当电路不同时，计算电压放大倍数Au的公式也不同。要根据微变等效电路找出ui与ib的关系、uo与ic

的关系。3.电压放大倍数的计算rbeRBRCRLEBC+-+-+-R4.放大电路输入电阻的计算放大电路对信号源(或对前级放大电路)来说，是一个负载，可用一个电阻来等效代替。这个电阻是信号源的负载电阻,也就是放大电路的输入电阻。定义：输入电阻是对交流信号而言的，是动态电阻。+-信号源Au放大电路+-输入电阻是表明放大电路从信号源吸取电流大小的参数。电路的输入电阻愈大，从信号源取得的电流愈小，因此一般总是希望得到较大的输入电阻。放大电路信号源+-+-4.放大电路输入电阻的计算放大电路对信号源(或对前级放大电路rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE例2：rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS例1：ririrbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE例2：rbe5.放大电路输出电阻的计算放大电路对负载(或对后级放大电路)来说，是一个信号源，可以将它进行戴维宁等效，等效电源的内阻即为放大电路的输出电阻。+_RLro+_定义：输出电阻是动态电阻，与负载无关。输出电阻是表明放大电路带负载能力的参数。电路的输出电阻愈小，负载变化时输出电压的变化愈小，因此一般总是希望得到较小的输出电阻。RSRL+_Au放大电路+_5.放大电路输出电阻的计算放大电路对负载(或对后级放大电复习戴维宁定理任何一个有源二端线性网络都可以用一个电动势为E的理想电压源和内阻R0串联的电源来等效代替。有源二端网络RLab+U–IER0+_RLab+U–I

等效电源的内阻R0等于有源二端网络中所有电源均除去（理想电压源短路，理想电流源开路）后所得到的无源二端网络a、b两端之间的等效电阻。

等效电源的电动势E

就是有源二端网络的开路电压U0，即将负载断开后a、b两端之间的电压。等效电源复习戴维宁定理任何一个有源二端线性网络都可以用一个（P47例题15.3.2）+_RLro+_（P47例题15.3.2）+_RLro+_rbeRbRc计算输出电阻的一般方法：加压求流法1、所有独立电源置零，保留受控源;2、断开负载，加压求流。RsrbeRbRc计算输出电阻的一般方法：加压求流法1、所有独立rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS共射极放大电路特点：

1.放大倍数高；2.输入电阻低；3.输出电阻高。例3：求ro的步骤：(1)断开负载RL(3)外加电压(4)求外加(2)令或rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS共射极放大电路特点：rbeRBRLEBC+