模拟电子技术及应用高职学习资料

书名：模拟电子技术及应用第2版ISBN：978-7-111-45310-9作者：曹光跃出版社：机械工业出版社本书配有电子课件2.1双极型半导体三极管一、双极型半导体三极管的结构和工作原理二、晶体三极管的特性曲线三、三极管的主要参数四、光电三极管第二章半导体三极管及放大电路基础一、双极型半导体三极管的结构和工作原理（一）双极型半导体三极管（BJT）结构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PPNEBCPNP型分类：按材料分：硅管、锗管按结构分：

NPN、PNP按使用频率分：

低频管、高频管按功率分：小功率管<500mW中功率管0.51W大功率管>1WECBECB第二章半导体三极管及放大电路基础双极型半导体三极管的实物图金属封装小功率管

塑封小功率管

塑封大功率管金属封装大功率管第二章半导体三极管及放大电路基础（二）工作原理三极管放大的条件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外加电源与管子的连接方式VCCRCICecbVBBRbIBUBEUCEIEVCCRCICecbVBBRbIBUBEUCEIENPN型管的连接方式PNP型管的连接方式第二章半导体三极管及放大电路基础三极管内部载流子的传输过程(以NPN型为例)1)

在VBB提供的正偏电压作用下,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ICN。IE少数与空穴复合，形成IBN。IBNI

CBOIBIC2)电子到达基区后(基区空穴运动因浓度低而忽略)ICN≈ICIBN≈IB基区空穴来源基极电源提供(IB)集电区少子漂移(ICBO)IB三个电极的电流关系:IE=IC+IB直流电流放大系数:第二章半导体三极管及放大电路基础满足放大条件的三种电路uiuoCEBECBuiuoECBuiuo共发射极电路共集电极电路共基极电路实现电路uiuoRBRCuouiRCRE第二章半导体三极管及放大电路基础二、晶体三极管的特性曲线（一）输入特性输入回路输出回路与二极管特性相似RCVCCiBIERB+uBE+uCEVBBCEBiC+++iBRB+uBEVBB+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(on)硅管：(0.60.8)V锗管：

(0.20.3)V取0.7V取0.2VVBB+RB第二章半导体三极管及放大电路基础（二）输出特性iC

/mAuCE

/V100µA80µA60µA40µA20µAiB=0O24684321截止区：

iB0

iC=ICEO0条件：两个结反偏2.放大区：3.饱和区：uCE

u

BEuCB=uCE

u

BE

0条件：两个结正偏特点：iC

iB临界饱和时：uCE

=uBE深度饱和时：0.3V(硅管)uCE=U(CES)=0.1V(锗管)放大区截止区饱和区条件：发射结正偏集电结反偏特点：水平、等间隔ICEO第二章半导体三极管及放大电路基础（三）温度对三极管特性曲线的影响1.温度升高，输入特性曲线向左移。温度每升高1C，UBE

(22.5)mV。温度每升高10C，ICBO

约增大1倍。2.温度升高，输出特性曲线向上移。OT1T2>iCuCET1iB=0T2>iB=0iB=0温度每升高1C，

(0.51)%。输出特性曲线间距增大。O第二章半导体三极管及放大电路基础三、三极管的主要参数1、电流放大系数（1）共发射极电流放大系数iC

/mAuCE

/V50µA40µA30µA20µA10µAIB=0O24684321—直流电流放大系数

—交流电流放大系数一般为几十几百（2）共基极电流放大系数1一般在0.98以上。

Q2、极间反向饱和电流CB极间反向饱和电流

ICBO，CE极间反向饱和电流ICEO。第二章半导体三极管及放大电路基础3、极限参数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PC=iC

uCE。3.U(BR)CEO

—基极开路时C、E极间反向击穿电压。U(BR)EBO

—集电极极开路时E、B极间反向击穿电压。U(BR)CBO>U(BR)CEO>U(BR)EBOiCICMU(BR)CEOuCEPCMOICEO安全工作区四、光电三极管

光电三极管的工作原理是将光照后产生的电信号又进行了放大，用光的强度来控制集电极电流的大小。

符号：ce第二章半导体三极管及放大电路基础2.2场效应管二、结型场效晶体管三、场效晶体管的主要参数一、MOS场效应晶体管第二章半导体三极管及放大电路基础（一）N沟道增强型MOS场效应晶体管一、MOS场效应晶体管（IGFET）1.结构与符号P型衬底(掺杂浓度低)N+N+用扩散的方法制作两个N区在硅片表面生一层薄SiO2绝缘层SD用金属铝引出源极S和漏极DG在绝缘层上喷金属铝引出栅极GB耗尽层S—源极SourceG—栅极Gate

D—漏极DrainSGDB第二章半导体三极管及放大电路基础2.工作原理（1）uGS

对iD的控制作用a.

当uGS=0

，D、S间为两个背对背的PN结；b.

当0<uGS<UT(开启电压)时，G、B间的垂直电场吸引

P区中电子形成离子区(耗尽层)；c.

当uGS

UT

时，衬底中电子被吸引到表面，形成导电沟道。uGS

越大沟道越厚。反型层(沟道)第二章半导体三极管及放大电路基础(2稀)uDS对iD的影各响(uGS>UT)D、S间的乖电位斤差使琴沟道晨呈楔衰形，uDS，靠切近漏危极端落的沟吉道厚蚀度变勉薄。预夹肆断(UGD=UT)：漏极帮附近探反型蹈层消裹失。预夹铲断发绪生之翻前：uDSiD。预夹斤断发挎生之耀后：uDSiD不变忍。第二潮章木半导顶体三否极管扯及放最大电犹路基萍础3.特性葬曲线2464321uGS/ViD/mAUDS=喷10给VUT当uGS>UT时：uGS=致2UT时的iD值输出终特性槽曲线可变哲电阻眠区uDS<uGSUTuDS储iD，直赠到预娃夹断饱和(放大泽区)uDS，iD不变uDS加在论耗尽芳层上穿，沟左道电仅阻不猛变截止爷区uGSUT全夹洲断iD=致0开启疫电压iD/mAuDS/VuGS=2V4V6V8V截止著区饱和铅区可变电阻区放大顶区恒流搬区OO转移矩特性赚曲线第二押章恶半导饶体三锣极管邀及放任大电鸦路基崖础（二婆）N沟道惠耗尽吵型MO极S场效柱应晶巴体管SGDBSi秆o2绝缘驼层中性掺入出正离更子在uGS=厌0时已辈形成挎沟道甜；在DS间加盼正电糠压时吧形成iD，uGSUP（夹块断电给压）时，启全夹组断。输出扣特性uGS/ViD/mA转移漆特性IDS颗SUP夹断电压饱和就漏极电无流当uGSUP时，uDS/ViD/mAuGS=0.4V0.2V0V0.2VOO第二刑章嚷半导被体三崖极管密及放答大电轰路基艳础(三)P沟道MO君SF绞ET增强见型耗尽抱型SGDBSGDB第二饥章铁半导碗体三跌极管赚及放虑大电脱路基敞础N沟道增强识型SGDBiDP沟道增强梦型SGDBiD2–2OuGS/ViD/mAOuDS/ViD/mA–2V–4V–6V–8VuGS=8V6V4V2VSGDBiDN沟道图耗尽型iDSGDBP沟道班耗尽型IDS靠SuGS/ViD/mA–5O5OuDS/ViD/mA5V2V0V–2VuGS=2V0V–2V–5VN沟道写结型SGDiDSGDiDP沟道矛结型uGS/ViD/mA5–5OIDSSUPOuDS/ViD/mA5V2V0VuGS=0V–2V–5VFE像T符号津、特棚性的犁比较UTUP第二甩章丈半导裤体三油极管你及放保大电摘路基丧础场效厨晶体蛮管FE妖T(Fie庄ldEff总ec龟tTra理ns乐is烫to尤r)类型惑：结型JF招ET(Jun炕ct惑io藏nFie息ldEff介ec酱tTra促ns缠is沙to单r)绝缘播栅型IG茧FE剩T(Ins绸ul朽at出edGat利eFE巾T)特点保：1.单极甲性器洒件(一种偷载流抛子导虫电)3.工艺携简单左、易屠集成嚷、功始耗小浮、体投积小价、成没本低绕、噪训声低盘、热遮稳定樱性好肃、抗抓辐射剃能力指强等旗优点角。2.输入旋电阻奥高(1081015，IG捎FE球T可高拼达1015)第二龙章捉半导厕体三接极管蒸及放捕大电景路基育础二、他结型天场效迁晶体映管（一剩）屠结构衡与符明号N沟道JF林ETP沟道JF比ET有三僵个电趣极：栅极勉（G）、溉源极演（S）、签漏极属（D）。第二琴章棉半导制体三田极管辉及放纪大电览路基彻础（二珍）岂工作俘原理uGS质0，uDS>0此时uGD=UP；沟道槽楔型耗尽泰层刚酱相碰喜时称预夹疲断。预夹截断当uDS，预夹肢断点下移痒。（三砌）伶转移厕特性师和输垂出特第性当UPuGS璃0时,uGSiDIDSSuDSiDuGS=–3V–2V–1V0V–3VUPOO工作框状态可变守电阻倒区饱和骄区（桌恒流钟区）击穿叠区第二发章例半导痛体三萍极管证及放啊大电钟路基弓础三、枯场贯效晶匀体管小的主短要参版数1.开启范电压UT(增强草型)夹断较电压UP(耗尽铃型)指uDS=某值呼，使荷漏极口电流iD为某队一小矛电流梦时的uGS值。UTUP2.饱和介漏极菊电流IDS耕S耗尽挎型场倚效晶歇体管蚀，当uGS=缸0时所开对应范的漏米极电余流。3.直流段输入覆电阻RGS指漏养源间苗短路耍时，拣栅、灯源间扮加反足向电湾压呈农现的剧直流洲电阻植。JF车ET：RGS>鲜107MO盟SF蚕ET：RGS=怀1091015IDSSuGS/ViD/mAO（一些）直叫流参霉数第二奇章澡半导银体三捕极管榜及放娃大电域路基让础1.低频紧跨导gm反映旺了uGS对iD的控域制能亩力，单位S(西门等子)。一掏般为穷几毫西(mS)PDM=uDSiD，受歪温度庆限制放。2.输出五电阻rd6.最大敞漏极寻功耗PDMuGS/ViD/mAQO（二诉）交元流参链数3.极间谢电容CGS、CGDCGS是栅笔源极到间的滋电容毫，CGD是栅山漏极田间的茫电容底。4.最大惯漏源拜电压U(B算R)店DS5.最大漂栅源晒电压U(B弃R)涛GS（三弟）极良限参保数第二陈章辩半导碍体三费极管要及放补大电听路基拉础2.宏3放大返电路松的基欣础知委识一、县放大汗电路蜂的组胸成及你各元悼件的区作用二、忽放大洒电路挨的主蝴要性挨能指侧标第二秀章作半导湾体三嘴极管浩及放械大电洲路基拴础一、冒放大金电路攀的组果成及愁各元洒件的抢作用把微披弱的昆电信船号转扩换成和较强堂电信正号的衣电路武称为放大恩电路，简危称放大广器。直流考电源信号源放大电路负载放大论电路之必须茶对电椒信号承有功率拼放大鞠作用，即差：放节大电多路的帅输出绍功率拥应比忙输入训信号摸的功望率大孩。1.放大鼻电路汁的组捐成第二岂章君半导垂体三鞋极管拜及放昼大电怠路基渔础2.基本化放大关电路辩中各遇元件激的作宁用VCC提供眯偏置积电压提供施能量RB基极染偏置娇电阻RC集电咸极负亭载电炮阻C1隔离挖放大病电路年与信境号源适直流懒通路C2隔离跟放大巴电路胆与负洋载直企流通漏路RL放大荡电路灶的负赴载电无阻第二挽章驴半导得体三饱极管彻及放夸大电喷路基席础二、倘放大专电路馆的主亿要性殃能指霜标电压霞增益Au(d政B)括=臭2条0l叠g据|Au|1.放大聚倍数电压狂放大录倍数Au=Uo/Ui电流偶放大嫌倍数Ai=Io/Ii功率临放大晒倍数AP=Po/Pi电流族增益Ai(d然B)组=秒2差0l客g兔|Ai|功率睡增益AP(d胀B)剃=伏1叉0l友gAP..Io.Ii.1122放大电路RSRL+Ui–.+Uo–.Us.+_......第二钩章凭半导蕉体三痕极管蜘及放辞大电园路基蠢础2.输入叶电阻１1+us–RS+ui–iiRiRi越大谁，ui与us越接江近测量职：Ri信号发生器放大电路RPRiUi.Us.++__Ii.调节RP使：Ui=0衰.5Us则有霜：Ri=Rp第二构章势半导捉体三脸极管亭及放叮大电尸路基泥础3.输出狗电阻放大帖电路译的输道出相剂当于恶负载拨的信猾号源塞，该缩慧信号睡源的跨内阻狗称为付电路极的输舟出电王阻。计算抹：I2211UsRS+U–放大电路=0Ro测量剃：Uo/—负载带开路滑时的锄输出蛇电压详；Uo—带负宏载