模拟电子技术康华光等主编

半导体二极管及整流电路特殊二极管及稳压电路双极型三极管放大电路场效应晶体管半导体器件目前一页\总数一百一十四页\编于八点1半导体的导电特征导体：很容易导电的物体，如金、银、铜、铁等。绝缘体：不容易导电或者完全不导电的物体，如塑料、橡胶、陶瓷、玻璃等。半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的物质，如硅(Si)、锗(Ge)、金属氧化物等。硅和锗是4价元素，原子的最外层轨道上有4个价电子。物质导电性能的差异决定于物质内部原子结构及原子与原子之间的结合方式。目前二页\总数一百一十四页\编于八点2本征半导体完全纯净的、结构完整的半导体晶体，称为本征半导体。硅和锗的晶体结构目前三页\总数一百一十四页\编于八点3

純净的半导体叫本征半导体。每个原子周围有四个相邻的原子，每个原子的一个外层价电子与另一原子的外层价电子组成电子对，原子之间的这种电子对为两原子共有，称为共价键结构。原子通过共价键紧密结合在一起。两个相邻原子共用一对电子。

由于温升、光照等原因，共价键的电子容易挣脱键的束縛成为自由电子。这是半导体的一个重要特征。1．热激发产生自由电子和空穴目前四页\总数一百一十四页\编于八点4室温下，由于热运动少数价电子挣脱共价键的束缚成为自由电子，同时在共价键中留下一个空位，这个空位称为空穴。失去价电子的原子成为正离子，就好象空穴带正电荷一样。在电子技术中，将空穴看成带正电荷的载流子。目前五页\总数一百一十四页\编于八点5硅和锗的共价键结构共价键共用电子对

共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为束缚电子。+4+4+4+4目前六页\总数一百一十四页\编于八点6+4+4+4+4自由电子空穴束缚电子

在常温下，由于热激发，使一些价电子获得足够的能量而脱离共价键的束缚，成为自由电子（带负电），同时共价键上留下一个空位，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。目前七页\总数一百一十四页\编于八点7（与自由电子的运动不同）

有了空穴，邻近共价键中的价电子很容易过来填补这个空穴，这样空穴便转移到邻近共价键中（这是一种相对运动），新的空穴又会被邻近的价电子填补。带负电荷的价电子依次填补空穴的运动，从效果上看，相当于带正电荷的空穴作相反方向的运动。2．空穴的运动目前八页\总数一百一十四页\编于八点8

本征半导体中有两种载流子：带负电荷的自由电子和带正电荷的空穴，这是半导体与导体在导电原理上的本質区别。热激发产生的自由电子和空穴是成对出现的，电子和空穴又可能重新结合而成对消失，称为复合。在一定温度下自由电子和空穴维持一定的浓度，达到动态平衡。3.在纯净半导体中掺入某些微量杂质，其导电能力将大大增强目前九页\总数一百一十四页\编于八点9在纯净半导体硅或锗（4价）中掺入磷、砷等5价元素，由于这类元素的原子最外层有5个价电子，故在构成的共价键结构中，由于存在一个多余的价电子而产生大量自由电子，这种半导体主要靠自由电子导电，称为电子半导体或N型半导体，其中自由电子为多数载流子，热激发形成的空穴为少数载流子。（1）N型半导体自由电子

多数载流子（简称多子）空穴少数载流子（简称少子）目前十页\总数一百一十四页\编于八点10N型半导体

掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度，所以，自由电子浓度远大于空穴浓度。

自由电子称为多数载流子（多子），

空穴称为少数载流子（少子）。+4+4+4+4+5多余电子磷原子掺入五价元素在常温下即可变为自由电子失去一个电子变为正离子目前十一页\总数一百一十四页\编于八点11（2）P型半导体

在纯净半导体硅或锗（4价）中掺入硼、铝等3价元素，由于这类元素的原子最外层只有3个价电子，故在构成的共价键结构中，由于缺少价电子而形成大量空穴，这类掺杂后的半导体其导电作用主要靠空穴运动，称为空穴半导体或P型半导体，其中空穴为多数载流子，热激发形成的自由电子是少数载流子。自由电子

多数载流子（简称多子）空穴少数载流子（简称少子）目前十二页\总数一百一十四页\编于八点12P型半导体

掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度，所以，空穴浓度远大于自由电子浓度。

空穴称为多数载流子（多子），

自由电子称为少数载流子（少子）。+4+4+4+4+3硼原子空穴掺入三价元素接受一个电子变为负离子目前十三页\总数一百一十四页\编于八点13半导体的特性：

(可制成温度敏感元件，如热敏电阻)掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，使其导电能力明显改变。光敏性：当受到光照时，其导电能力明显变化。(可制成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光电池等)。热敏性：当环境温度升高时，导电能力明显増强。目前十四页\总数一百一十四页\编于八点14无论是P型半导体还是N型半导体都是中性的，通常对外不显电性。掺入的杂质元素的浓度越高，多数载流子的数量越多。只有将两种杂质半导体做成PN结后才能成为半导体器件。目前十五页\总数一百一十四页\编于八点15半导体中载流子有扩散运动和漂移运动两种运动方式。载流子在电场作用下的定向运动称为漂移运动。在半导体中，如果载流子浓度分布不均匀，因为浓度差，载流子将会从浓度高的区域向浓度低的区域运动，这种运动称为扩散运动。将一块半导体的一侧掺杂成P型半导体，另一侧掺杂成N型半导体，在两种半导体的交界面处将形成一个特殊的薄层→

PN结。PN结及其单向导电性目前十六页\总数一百一十四页\编于八点16

多子扩散

形成空间电荷区产生内电场

少子漂移促使阻止

扩散与漂移达到动态平衡形成一定宽度的PN结目前十七页\总数一百一十四页\编于八点17①外加正向电压（也叫正向偏置）外加电场与内电场方向相反，内电场削弱，扩散运动大大超过漂移运动，N区电子不断扩散到P区，P区空穴不断扩散到N区，形成较大的正向电流，这时称PN结处于低阻导通状态。PN结的单向导电性目前十八页\总数一百一十四页\编于八点18②外加反向电压（也叫反向偏置）外加电场与内电场方向相同，增强了内电场，多子扩散难以进行，少子在电场作用下形成反向电流，因为是少子漂移运动产生的，反向电流很小，这时称PN结处于高阻截止状态。目前十九页\总数一百一十四页\编于八点19

一个PN结加上相应的电极引线并用管壳封装起来，就构成了半导体二极管，简称二极管。符号用VD表示。半导体二极管按其结构不同可分为点接触型和面接触型两类。

点接触型二极管PN结面积很小，结电容很小，多用于高频检波及脉冲数字电路中的开关元件。

面接触型二极管PN结面积大，结电容也小，允許通过电流大，多用在低频整流、检波等电路中。半导体二极管目前二十页\总数一百一十四页\编于八点20二极管的结构示意图VD目前二十一页\总数一百一十四页\编于八点21（1）正向特性（导通）外加正向电压小于开启电压（阈值电压）时，外电场不足以克服内电场对多子扩散的阻力，PN结处于截止状态。正向电压大于阈值电压后，正向电流随着正向电压增大迅速上升。通常阈值电压硅管约为0.5V，导通时电压0.6V；锗管阈值电压约为0.2V，导通时电压0.3V。正向特性曲线近似指数曲线。外加反向电压时，PN结处于截止状态。1、温升使反向电流增加很快；2、反向电流

很小且稳定。

（2）反向特性（截止）半导体二极管的伏安特性（3）反向击穿反向电压大于击穿电压（UBR）时，反向电流急剧增加。原因为电击穿。1、强外电场破坏键结构；2、获得大能量的載流子碰撞原子产生新的电子空穴对。如无限流措施，会造成热击穿而损坏。目前二十二页\总数一百一十四页\编于八点22（1）最大整流电流IFM：指管子长期运行时，允许通过的最大正向平均电流。（2）反向击穿电压UBR：指管子反向击穿时的电压值。（3）最大反向工作电压URM：二极管运行时允许承受的最大反向电压（约为UBR的一半）。（4）最大反向电流IRM：指管子未击穿时的反向电流，其值越小，则管子的单向导电性越好。（5）最高工作频率fm：主要取决于PN结结电容的大小。理想二极管：正向导通时为短路特性，正向电阻为零，正向压降忽略不计；反向截止时为开路特性，反向电阻为无穷大，反向漏电流忽略不计。半导体二极管的主要参数目前二十三页\总数一百一十四页\编于八点23整流电路直流稳压电源的组成：目前二十四页\总数一百一十四页\编于八点24二极管应用范围很广，主要是利用二极管的单相导电性，可用于整流、检波、开关元件等。一些特殊工艺制造的二极管还有更多更好的作用。利用具有单向导电性能的整流元件如二极管等，将交流电转换成单向脉动直流电的电路称为整流电路。整流电路按输入电源相数可分为单相整流电路和三相整流电路，按输出波形又可分为半波整流电路和全波整流电路。目前广泛使用的是桥式（全波）整流电路。目前二十五页\总数一百一十四页\编于八点25单相半波整流电路优点：电路结构简单。缺点：输出电压脉动系数大用途：可以用脉动电流的地方，如电镀、蓄电池充电等。目前二十六页\总数一百一十四页\编于八点26当u为正半周时，二极管VD承受正向电压而导通，此时有电流流过负载，并且和二极管上的电流相等，即io=id。忽略二极管的电压降，则负载两端的输出电压等于变压器副边电压，即uo=u，输出电压uo的波形幅度与u相同。目前二十七页\总数一百一十四页\编于八点27当u为负半周时，二极管VD承受反向电压而截止。此时负载上无电流流过，输出电压uo=0，变压器副边电压u全部加在二极管VD上，UVD=um。目前二十八页\总数一百一十四页\编于八点28目前二十九页\总数一百一十四页\编于八点29目前三十页\总数一百一十四页\编于八点30单相桥式整流电路（常用整流电路）可以得到比较平滑的整流电流。目前三十一页\总数一百一十四页\编于八点31u为正半周时，a点电位高于b点电位，二极管D1、D3承受正向电压而导通，D2、D4承受反向电压而截止。此时电流的路径为：a→D1→RL→D3→b。目前三十二页\总数一百一十四页\编于八点32u为负半周时，b点电位高于a点电位，二极管D2、D4承受正向电压而导通，D1、D3承受反向电压而截止。此时电流的路径为：b→D2→RL→D4→a。目前三十三页\总数一百一十四页\编于八点33目前三十四页\总数一百一十四页\编于八点34目前三十五页\总数一百一十四页\编于八点35目前三十六页\总数一百一十四页\编于八点36目前三十七页\总数一百一十四页\编于八点37目前三十八页\总数一百一十四页\编于八点38

稳压管是一种用特殊工艺制造的半导体二极管，稳压管的稳定电压就是反向击穿电压。稳压管的稳压作用在于：电流增量很大，只引起很小的电压变化。稳压管的反向击穿应是可逆的，工作电流能控制在一定范围内。特殊二极管1稳压管（W）目前三十九页\总数一百一十四页\编于八点39

最简单的稳压电源采用稳压管来稳定电压。（负极接+）经整流和滤波后的直流电压Udi，再经限流电阻R和稳压管VS组成的稳压电路接到负载RL上，稳压管VS与负载RL并联。当RL不变时，Udi随电网电压变化增大，应是UDO增大，由于稳压管工作在反向击穿狀態，其两端的电压略有增大，流过的电流增大很多，使限流电阻R上的电流增大，压降增大，使Udi的电压增量几乎都降在限流电阻R上。从而使UDO保持不变。反之亦然。当负载电阻RL变化（减小），则輸出UDO应减小，由于稳压管两端的电压略有减小时，流过的电流减小很多，而R上的电流基本不变，负载电流要增大，从而使UDO保持不变。

目前四十页\总数一百一十四页\编于八点40IRIRLIVS目前四十一页\总数一百一十四页\编于八点41稳压管稳压电路的特点输出电压不能调节，负载电流变化范围小，稳定性，优点是电路简单，输出电压固定。稳压管的选择一般情况下，选稳压管型号依据：

VZ=VO

IZM=（1.5~3）Iomax输入电压的确定为保证足够的电压调整范围，Ui=(2~3)UZ电路连接稳压狀態，正极接低电平，负极接高电平；输出VZ;导通狀態，正极接高电平，负极接低电平，输出0.5V。目前四十二页\总数一百一十四页\编于八点422发光二极管（LED）当发光二极管的PN结加上正向电压时，电子与空穴复合过程以光的形式放出能量。不同材料制成的发光二极管会发出不同颜色的光。发光二极管具有亮度高、清晰度高、电压低（1.5～3V）、反应快、体积小、可靠性高、寿命长等特点，是一种很有用的半导体器件，常用于信号指示、数字和字符显示。目前四十三页\总数一百一十四页\编于八点433光电二极管（U）光电二极管的又称为光敏二极管，其工作原理恰好与发光二极管相反。当光线照射到光电二极管的PN结时，能激发更多的电子，使之产生更多的电子空穴对，从而提高了少数载流子的浓度。在PN结两端加反向电压时反向电流会增加，所产生反向电流的大小与光的照度成正比，所以光电二极管正常工作时所加的电压为反向电压。为使光线能照射到PN结上，在光电二极管的管壳上设有一个小的通光窗口。目前四十四页\总数一百一十四页\编于八点44双极型三极管(TTL)半导体三极管是由两个背靠背的PN结构成的。重要特性是具有电流放大作用和开关作用，常见的有平面型和合金型两类。在工作过程中，两种载流子（电子和空穴）都参与导电，故又称为双极型晶体管，简称晶体管或三极管。

两个PN结，把半导体分成三个区域（三区二结）。这三个区域的排列，可以是N-P-N，也可以是P-N-P。因此，双极型三极管有两种类型：NPN型和PNP型。目前四十五页\总数一百一十四页\编于八点45NPN型PNP型箭头方向表示发射结加正向电压时的电流方向目前四十六页\总数一百一十四页\编于八点46电流分配和电流放大作用（1）产生放大作用的条件（工艺结构特点）

内部：a）发射区杂质浓度>>基区>>集电区，保证足够多載流子用于发射。b）基区很薄且低浓度，减小复合运动。c）集电区面积大，保证有足够的收集能力。

外部：发射结正偏，集电结反偏目前四十七页\总数一百一十四页\编于八点47

（2）三极管内部载流子的传输过程（NPN为例）a）发射区向基区注入电子，形成发射极电流iEb）电子在基区中的继续扩散与复合，形成基极电流iBc）集电区收集扩散过来的电子，形成集电极电流iC（3）电流分配关系：

iE=iC+iB

目前四十八页\总数一百一十四页\编于八点48

实验表明IC比IB大数十至数百倍，因而有IC近似等于IE。IB虽然很小，但对IC有控制作用，IC随IB的改变而改变，即基极电流较小的变化可以引起集电极电流较大的变化，表明基极电流对集电极具有小量控制大量的作用，这就是三极管的电流放大作用。目前四十九页\总数一百一十四页\编于八点49三极管的特性曲线（NPN）1．输入特性曲线与二极管加正向电压类似目前五十页\总数一百一十四页\编于八点502．输出特性曲线目前五十一页\总数一百一十四页\编于八点51（2）放大区：发射极正向偏置，集电结反向偏置（1）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，集电结正向偏置此时

UCE0.3V目前五十二页\总数一百一十四页\编于八点52三极管的主要参数1、电流放大系数β：iC=βiB

有直流和交流之分，在小功率范围內认为相等。（有的用hfe表示）2、极间反向电流iCBO、iCEO：iCEO也叫穿透电流，与ICBO、β及温度有关。

iCEO=（1+β）iCBO3、极限参数

（1）集电极最大允许电流ICM：下降到额定值的2/3时所允许的最大集电极电流，电路不能正常工作。（2）反向击穿电压U（BR）CEO：基极开路时，集电极、发射极间的最大允许反向电压，大了可能烧坏管子。（3）集电极最大允许功耗PCM=ICUCE，决定了管子的温升极限。在輸出特性曲线上是一条双曲线，划定了安全区。目前五十三页\总数一百一十四页\编于八点53ICUCEICUCE=PCMICMU(BR)CEO安全工作区由三个极限参数可画出三极管的安全工作区目前五十四页\总数一百一十四页\编于八点54三极管开关特性

在数字电路中，三极管作为最基本的开关元件，工作在截止区和饱和区。输入高电平时，管子导通饱和，输出低电平；输入低电平时，管子反相截止，输出高电平。三极管起一个反相器的作用。（构成非门）（一）、饱和导通条件：临界饱和时UCE=UCESIC=ICSIB=IBS若IB＞IBS≈UCC/βRC

管子一定飽和导通饱和导通时UBE≈0.7vUCE=UCES≤0.3v（硅管）管子如一个合上的开关。（二）、截止条件：UBE≤0.5V（硅管）管子截止。

此时IB≈0IC≈0UCE≈UCC管子如一个打开的开关。目前五十五页\总数一百一十四页\编于八点55三极管的开关特性uiRB+UCCRCTuouo+UCCRCCE。。+UCC。。RCCEuo饱和导通，截止3V0Vuo0相当于开关断开相当于开关闭合uoUCC目前五十六页\总数一百一十四页\编于八点56

三、开关时间

导通与截止的转换时间称开关时间。1、开启时间ton：由截止转换为饱和的时间。由截止IC=0跳变到IC=0.1Cmax导通的延迟时间td和导通到饱和IC=0.9ICmax的上升时间tr组成。

ton=td+tr2、关闭时间toff：由饱和转换为截止的时间。由饱和Icmax转为导通IC=0.9ICmax的存储时间ts和导通跳变到截止IC=0.1Cmax的下降时间tf组成。

toff=ts+tf三极管的开关时间一般为纳秒级，其中存储时间ts是影响三极管开关速度的关键参数。目前五十七页\总数一百一十四页\编于八点57三极管开关时间的波形：前一页后一页A0.9A0.5A0.1AtptrtfT脉冲幅度A延迟时间td,上升时间tr，开启时间ton=td+tr脉冲周期T存储时间ts,下降时间tf，关闭时间toff=ts+tf脉冲宽度tp

目前五十八页\总数一百一十四页\编于八点58放大电路的静态分析

放大电路的组成放大的实质：用较小的信号去控制较大的信号。放大器的本质是能量控制和转换。三极管工作在放大区的条件是发射结正偏，集电结反偏。目前五十九页\总数一百一十四页\编于八点59（1）晶体管V放大元件，用基极电流iB控制集电极电流iC。（2）电源UCC和UBB使晶体管的发射结正偏，集电结反偏，晶体管处在放大状态，同时也是放大电路的能量来源，提供电流iB和iC。UCC一般在几伏到十几伏之间。（3）偏置电阻RB

用来调节基极偏置电流IB，使晶体管有一个合适的工作点，一般为几十千欧到几百千欧。（4）集电极负载电阻RC。将集电极电流iC的变化转换为电压的变化，以获得电压放大，一般为几千欧。目前六十页\总数一百一十四页\编于八点60（5）电容Cl、C2用来传递交流信号，起到耦合的作用。同时，又使放大电路和信号源及负载间直流相隔离，起隔直作用。为了减小传递信号的电压损失，Cl、C2应选得足够大，一般为几微法至几十微法，通常采用电解电容器。目前六十一页\总数一百一十四页\编于八点61共发射极放大电路的实用电路（固定式偏置电路）目前六十二页\总数一百一十四页\编于八点62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。电容开路，电感短路。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。电容，电源（对交流内阻很小）看成短路，电感开路。目前六十三页\总数一百一十四页\编于八点63静态：是指无交流信号输入时，电路中的电流、电压都处不变（直流）的状态，静态时三极管各极电流和电压值称为静态工作点Q（主要指IBQ、ICQ和UCEQ）。静态分析主要是确定放大电路中的静态值IBQ、ICQ和UCEQ。用直流通路进行分析直流通路：耦合电容可视为开路。目前六十四页\总数一百一十四页\编于八点64IB=40μA的输出特性曲线由UCE=UCC－ICRC所决定的直流负载线两者的交点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UCEQ目前六十五页\总数一百一十四页\编于八点65图解步骤：（1）用估算法求出基极电流IBQ（如40μA）。（2）根据IBQ在输出特性曲线中找到对应的曲线。（3）作直流负载线。根据集电极电流IC与集、射间电压UCE的关系式UCE=UCC－ICRC可画出一条直线，该直线在纵轴上的截距为UCC/RC，在横轴上的截距为UCC，其斜率为－1/RC，只与集电极负载电阻RC有关，称为直流负载线。（4）求静态工作点Q，并确定UCEQ、ICQ的值。晶体管的ICQ和UCEQ既要满足IB=40μA的输出特性曲线，又要满足直流负载线，因而晶体管必然工作在它们的交点Q，该点就是静态工作点。由静态工作点Q便可在坐标上查得静态值ICQ和UCEQ。图解法目前六十六页\总数一百一十四页\编于八点66动态：是指有交流信号输入时，电路中的电流、电压随输入信号作相应变化的状态。由于动态时放大电路是在直流电源UCC和交流输入信号ui共同作用下工作，电路中的电压uCE=UCEQ-icRc(负号表示uce反向)、电流iB=IBQ+ib和iC=ICQ+ic均包含交、直流两个分量。放大电路的动态分析目前六十七页\总数一百一十四页\编于八点67交流通路：（ui单独作用下的电路）。由于电容C1、C2足够大，容抗近似为零（相当于短路），直流电源UCC去掉（相当于短接）。目前六十八页\总数一百一十四页\编于八点68图解步骤：（1）根据静态分析方法，求出静态工作点Q。（2）根据ui在输入特性上求uBE和iB。（3）作交流负载线。（4）由输出特性曲线和交流负载线求iC和uCE。图解法目前六十九页\总数一百一十四页\编于八点69从图解分析过程，可得出：静态工作点Q设置得不合适，会对放大电路的性能造成影响。若Q点偏高，当ib按正弦规律变化时，Q'进入饱和区，造成ic和uce的波形与ib（或ui）的波形不一致，输出电压uo（即uce）的负半周出现平顶畸变，称为饱和失真；若Q点偏低，则Q"进入截止区，输出电压uo的正半周出现平顶畸变，称为截止失真。饱和失真和截止失真统称为非线性失真。目前七十页\总数一百一十四页\编于八点70目前七十一页\总数一百一十四页\编于八点71目前七十二页\总数一百一十四页\编于八点72

把非线性元件晶体管所组成的放大电路等效成一个线性电路，就是放大电路的微变等效电路，然后用线性电路的分析方法来分析，这种方法称为微变等效电路分析法。等效的条件是晶体管在小信号（微变量）情况下工作。这样就能在静态工作点附近的小范围内，用直线段近似地代替晶体管的特性曲线。（1）基本思路微变等效电路法目前七十三页\总数一百一十四页\编于八点73（2）晶体管微变等效电路输入特性曲线在Q点附近的微小范围内可以认为是线性的。当uBE有一微小变化ΔUBE时，基极电流变化ΔIB，两者的比值称为三极管的动态输入电阻，用rbe表示，即：目前七十四页\总数一百一十四页\编于八点74输出特性曲线在放大区域内可认为呈水平线，集电极电流的微小变化ΔIC仅与基极电流的微小变化ΔIB有关，而与电压uCE无关，故集电极和发射极之间可等效为一个受ib控制的电流源，即：目前七十五页\总数一百一十四页\编于八点75（3）放大电路微变等效电路目前七十六页\总数一百一十四页\编于八点76①电压（电流、功率）放大倍数式中RL'=RC//RL。当RL=∞（开路）时实际中，常用电压增益（用对数表示放大倍数）来表示它。目前七十七页\总数一百一十四页\编于八点77②输入电阻RiRi输入电阻Ri的大小决定了放大电路从信号源吸取电流（输入电流）的大小。为了减轻信号源的负担，总希望Ri越大越好。另外，较大的输入电阻Ri，也可以降低信号源内阻Rs的影响，使放大电路获得较高的输入电压。在上式中由于RB比rbe大得多，Ri近似等于rbe，在几百欧到几千欧，一般认为是较低的，并不理想。

放大器对于信号源来说，相当于一个负载，可以用动态电阻等效，这个动态电阻就是放大器的输入电阻Ri。目前七十八页\总数一百一十四页\编于八点78③输出电阻RO

对于负载而言，放大器的输出电阻Ro越小，负载电阻RL的变化对输出电压的影响就越小，表明放大器带负载能力越强，因此总希望Ro越小越好。上式中Ro在几千欧到几十千欧，一般认为是较大的，也不理想。

放大器对于下一级电路而言，是个信号源，这个信号源的内阻就是放大器的输出电阻Ro。目前七十九页\总数一百一十四页\编于八点79目前八十页\总数一百一十四页\编于八点80目前八十一页\总数一百一十四页\编于八点81微变等效电路分析的对象是变化量，不能用来求静態工作点或某一时间的电压、电流总值。但微变参数又是在Q点的基础上求得的，计算的结果反映了Q点附近的工作情况。目前八十二页\总数一百一十四页\编于八点82(4)具有射极电阻的共射放大电路的计算rbeRCRLRE++--目前八十三页\总数一百一十四页\编于八点83rbeRCRLRE++--目前八十四页\总数一百一十四页\编于八点84rbeRCRLRE++--

如果忽略三极管的输出电阻rce，令Ui=0(Ib=0,使βIb=0，受控电流源开路），RL=∝时，得出

放大电路的输出电阻r0≈Rc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.目前八十五页\总数一百一十四页\编于八点85例：图示电路（接CE），已知UCC=12V，RB1=20kΩ，RB2=10kΩ，RC=3kΩ，RE=2kΩ，RL=3kΩ，β=50。试估算静态工作点，并求电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。解：（1）用估算法计算静态工作点目前八十六页\总数一百一十四页\编于八点86（2）求电压放大倍数由于Re并接了交流旁路电容Ce，三极管发射极交流接地，其Au与基本放大电路一样。（3）求输入电阻和输出电阻目前八十七页\总数一百一十四页\编于八点87共集极放大电路（射极输出器）

集电极直接接在电源上，对交流信号相当于接地端，成为输入、输出回路的公共端。信号从射极输出。目前八十八页\总数一百一十四页\编于八点881

静态分析目前八十九页\总数一百一十四页\编于八点89①求电压放大倍数2动态分析（RL’=RL//RE）≈1目前九十页\总数一百一十四页\编于八点90②求输入电阻（通分后即可得到）目前九十一页\总数一百一十四页\编于八点91③求输出电阻(Rs、足够小，RE足够大，相对忽略）目前九十二页\总数一百一十四页\编于八点92射极输出器的特点：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，对前方电路影响小。③输出电阻较低,输出电流大，带负载能力强。目前九十三页\总数一百一十四页\编于八点93讨论1、将射极输出器放在电路的首级，可以提高输入电阻。2、将射极输出器放在电路的末级，可以降低输出电阻，提高带负载能。3、将射极输出器放在电路的两级之间，可以起到电路的匹配作用。目前九十四页\总数一百一十四页\编于八点94例：图示电路，已知UCC=12V，RB=200kΩ，RE=2kΩ，RL=3kΩ，RS=100Ω，β=50。试估算静态工作点，并求电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。解：（1）用估算法计算静态工作点目前九十五页\总数一百一十四页\编于八点95目前九十六页\总数一百一十四页\编于八点96场效应三极管场效应管：一种载流子参与导电，利用输入回路的电场效应来控制输出回路电流的三极管，又称单极型三极管。场效应管分类结型场效应管绝缘栅场效应管特点单极型器件(一种载流子导电)；输入电阻高；工艺简单、易集成、功耗小、体积小、成本低。

目前九十七页\总数一百一十四页\编于八点97N沟道P沟道增强型耗尽型N沟道P沟道N沟道P沟道（耗尽型）FET场效应管JFET结型MOSFET绝缘栅型(IGFET)场效应管分类：目前九十八页\总数一百一十四页\编于八点98DSGN符号结型场效应管JunctionFieldEffectTransistor结构N沟道结型场效应管结构图N型沟道N型硅棒栅极源极漏极P+P+P型区耗尽层(PN结)在漏极和源极之间加上一个正向电压，N型半导体中多数载流子电子可以导电。导电沟道是N型的，称N沟道结型场效应管。目前九十九页\总数一百一十四页\编于八点99P沟道场效应管P沟道结型场效应管结构图N+N+P型沟道GSDP沟道场效应管是在P型硅棒的两侧做成高掺杂的N型区(N+)，导电沟道为P型，多数载流子为空穴。符号GDS目前一百页\总数一百一十四页\编于八点100一、结型场效应管工作原理

N沟道结型场效应管用改变UGS大小来控制漏极电流ID的。(VCCS)GDSNN型沟道栅极源极漏极P+P+耗尽层*在栅极和源极之间加反向电压，耗尽层会变宽，导电沟道宽度减小，使沟道本身的电阻值增大，漏极电流ID减小，反之，漏极ID电流将增加。

*耗尽层的宽度改变主要在沟道区。目前一百零一页\总数一百一十四页\编于八点1011.当UDS=0时，uGS

对导电沟道的控制作用ID=0GDSN型沟道P+P+

(a)

UGS=0UGS=0时，耗尽层比较窄，导电沟比较宽UGS由零逐渐减小，耗尽层逐渐加宽，导电沟相应变窄。当UGS=UGS（Off)，耗尽层合拢，导电沟被夹断.ID=0GDSP+P+N型沟道(b)

UGS(off)<UGS<0VGGID=0GDSP+P+

(c)

UGS

＜UGS(off)VGGUGS(off)为夹断电压,为负值。UGS(off)也可用UP表示目前一百零二页\总数一百一十四页\编于八点1022.当uGS

为UGS（Off)~0中一固定值时,uDS对漏极电流iD的影响。uGS=0，uGD>UGS（Off)

，iD

较大。GDSP+NiSiDP+P+VDDVGG

uGS<0，uGD>UGS（Off)

，iD更小。GDSNiSiDP+P+VDD注意：当uDS>0时，耗尽层呈现楔形。(a)(b)uGD

＝uGS

－uDS

目前一百零三页\总数一百一十四页\编于八点103GDSP+NiSiDP+P+VDDVGGuGS<0,uGD=UGS(off),,沟道变窄预夹断uGS<0,uGD<uGS(off),夹断，iD几乎不变GDSiSiDP+VDDVGGP+P+(1)

改变uGS，改变了PN结中电场，控制了iD

，故称场效应管；(2)结型场效应管栅源之间加反向偏置电压，使PN反偏，栅极基本不取电流，因此，场效应管输入电阻很高。(c)(d)目前一百零四页\总数一百一十四页\编于八点104绝缘栅型场效应管MOSFETMetal-OxideSemiconductorFieldEffectTransistor由金属、氧化物和半导体制成。称为金属-氧化物-半导体场效应管，或简称MOS场效应管。特点：输入电阻可达1010以上。类型N沟道P沟道增强型耗尽型增强型耗尽型UGS=0时漏源间存在导电沟道称耗尽型场效应管；UGS=0时漏源间不存在导电沟道称增强型场效应管。目前一百零五页\总数一百一十四页\编于八点105一、N沟道增强型MOS场效应管结构P型衬底N+N+BGSDSiO2源极S漏极D衬底引线B栅极GN沟道增强型MOS场效应管的结构示意图SGDB目前一百零六页\总数一百一十四页\编于八点1061.工作原理绝缘栅场效应管利用UGS

来控制“感应电荷”的多少，改变由这些“感应电荷”形成的导电沟道的状况，以控制漏极电流ID。2.工作原理分析(1)UGS=0漏源之间相当于两个背靠背的PN结，无论漏源之间加何种极性电压，总是不导电。SBD目前一百零七页\总数一百一十四页\编于八点107(2)

UDS=0，0<UGS<UGS(th)P型衬底N+N+BGSD栅极金属层将聚集正电荷，它们排斥P型衬底靠近SiO2

一侧的空穴，形成由负离子组成的耗尽层。增大UGS

耗尽层变宽。VGG---------(3)

UDS=0，UGS≥UGS(th)由于吸引了足够多P型衬底的电子，会在耗尽层和SiO2之间形成可移动的表面电荷层——---N型沟道反型层、N型导电沟道。UGS升高，N沟道变宽。因为UDS=0，所以ID