1、上一页上一页下一页下一页返返 回回10.1 半导体的导电特性半导体的导电特性10.2 PN结及其单向导电性结及其单向导电性10.3 二极管二极管10.4 整流电路整流电路10.5 晶体管晶体管10.6 共射放大电路的组成共射放大电路的组成10.7放大电路的静态分析放大电路的静态分析10.8放大电路的动态分析放大电路的动态分析10.9静态工作点的稳定静态工作点的稳定10.1 半导体的导电特性半导体的导电特性上一页上一页下一页下一页返返 回回共价健共价健 Si Si Si Si价电子价电子上一页上一页下一页下一页返返 回回 Si Si Si Si价电子价电子空穴空穴自由电子自由电子失去一个失去一个
2、电子变为电子变为正离子正离子上一页上一页下一页下一页返返 回回上一页上一页下一页下一页返返 回回 Si Si Si Sip+多多余余电电子子磷原子磷原子在常温下即可在常温下即可变为自由电子变为自由电子失去一个失去一个电子变为电子变为正离子正离子上一页上一页下一页下一页返返 回回 Si Si Si SiB硼原子硼原子空穴空穴上一页上一页下一页下一页返返 回回上一页上一页下一页下一页返返 回回多子的扩散运动多子的扩散运动内电场内电场少子的漂移运动少子的漂移运动浓度差浓度差 扩散的结果使空扩散的结果使空间电荷区变宽。间电荷区变宽。+空间电荷区，即空间电荷区，即PN结结（耗尽层）（耗尽层）上一页上一页
3、下一页下一页返返 回回PN PN 结变窄结变窄 P P接正、接正、N N接负接负 外电场外电场I内电场内电场PN+上一页上一页下一页下一页返返 回回+上一页上一页下一页下一页返返 回回 内电场被内电场被加强，少子的加强，少子的漂移加强，由漂移加强，由于少子数量很于少子数量很少，形成很小少，形成很小的反向电流。的反向电流。I+上一页上一页下一页下一页返返 回回10.3 二极管二极管按材料分按材料分硅管硅管锗管锗管按结构分按结构分点接触型点接触型面接触型面接触型按用途分按用途分普通管普通管整流管整流管PN阳极阳极阴极阴极半导体二极管符号半导体二极管符号上一页上一页下一页下一页返返 回回反向击穿反向
4、击穿电压电压U(BR)反向特性反向特性UIPN+PN+上一页上一页下一页下一页返返 回回上一页上一页下一页下一页返返 回回上一页上一页下一页下一页返返 回回定性分析：定性分析：判断二极管的工作状态判断二极管的工作状态导通导通截止截止若二极管是理想的，若二极管是理想的，上一页上一页下一页下一页返返 回回10.4 10.4 整流电路整流电路 将交流电压转变为脉动的直流电压。将交流电压转变为脉动的直流电压。半波、全波、桥式和倍压整流；单相和三相整流半波、全波、桥式和倍压整流；单相和三相整流等。等。二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。利用二极管的单向
5、导电性利用二极管的单向导电性上一页上一页下一页下一页返返 回回t uDO10.4.1 单相半波整流电路单相半波整流电路2.工作原理工作原理3.工作波形工作波形 u 负半周，负半周，VaVb，二极二极管管 1、3 导通，导通，2、4 截止截止。uouD t tuD1uD3 ut U2U2U2 上一页上一页下一页下一页返返 回回4.参数计算参数计算LLRURUI9.0oo o21DII RM2UU)d(sin21ttU U0.9 oU上一页上一页下一页下一页返返 回回(a)NNCEBPCETBIBIEIC(b)BECPPNETCBIBIEICCENNPBCEPPNB上一页上一页下一页下一页返返 回
6、回EEBRBRC上一页上一页下一页下一页返返 回回晶体管电流放大的实验电路晶体管电流放大的实验电路 mA AVVmAICECIBIERB+UBE+UCE EBCEB3DG100上一页上一页下一页下一页返返 回回符合基尔霍夫定律符合基尔霍夫定律上一页上一页下一页下一页返返 回回+UBE ICIEIB CT E B +UCE(a)NPN 型晶体管；型晶体管；+UBE IBIEIC CT EB +UCE 电流方向和发射结与集电结的极性电流方向和发射结与集电结的极性(b)PNP 型晶体管型晶体管上一页上一页下一页下一页返返 回回BECNNPEBRBECIEIBEICEICBO上一页上一页下一页下一页返
7、返 回回ICIBBECNNPEBRBECIEIBEICEICBOBCCBOBCBOCBECEIIIIIIII CEOBCBOBC)(1 IIIII BC CEO III ，有有忽忽略略上一页上一页下一页下一页返返 回回 即管子各电极电压与电流的关系曲线，是管子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，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。是分析放大电路的依据。重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线上一页上一页下一页下一页返返 回回共发射极电路共发射极电路输入回路输入回路输出回
8、路输出回路mA AVVICECIBRB+UBE+UCE EBCEB3DG100上一页上一页下一页下一页返返 回回常常数数 CE)(BEBUUfI3DG100晶体管的晶体管的输入特性曲线输入特性曲线O0.40.8IB/AUBE/VUCE1V60402080上一页上一页下一页下一页返返 回回常常数数 B)(CECIUfI 共发射极电路共发射极电路ICEC=UCCIBRB+UBE +UCE EBCEBIC/mAUCE/V100 A80A 60 A 40 A 20 A O 3 6 9 1242.31.5321IB=03DG100晶体管的输出特性曲线晶体管的输出特性曲线 在不同的在不同的 IB下，可得出
9、不同的曲线，所以晶体管下，可得出不同的曲线，所以晶体管的的输出特性曲线输出特性曲线是一组曲线。是一组曲线。上一页上一页下一页下一页返返 回回常常数数 B)(CECIUfI 晶体管有三种工作状态，因而晶体管有三种工作状态，因而输出特性曲线输出特性曲线分为分为三个工作区三个工作区3DG100晶体管的输出特性曲线晶体管的输出特性曲线IC/mAUCE/V100 A80A 60 A 40 A 20 A O 3 6 9 1242.31.5321IB=0对对 NPN 型管型管而言而言,应使应使 UBE 0,UBC UBE。上一页上一页下一页下一页返返 回回IC/mAUCE/V100 A 80A 60 A 4
10、0 A 20 A O 3 6 9 1242.31.5321IB=0N P N 型 硅 管，型 硅 管，UBE0.5V时时,已开始截已开始截止；止；为可靠截止为可靠截止,常使常使 UBE 0。截止时截止时,集电结也处于集电结也处于反向偏置反向偏置(UBC 0),),此此时：时：IC 0,UCE UCC。IB=0 的曲线以下的区域称为截止区。的曲线以下的区域称为截止区。IB=0 时时,IC=ICEO(很小很小)。(ICEO上一页上一页下一页下一页返返 回回IC/mAUCE/V100 A 80A 60 A 40 A 20 A O 3 6 9 1242.31.5321IB=0 IC UCC/RC。当当
11、 UCE 0)，晶体管工作于饱和状态。晶体管工作于饱和状态。上一页上一页下一页下一页返返 回回晶体管三种工作状态的电压和电流晶体管三种工作状态的电压和电流(a)放大放大+UBE 0 ICIB+UCE UBC 0+(b)截止截止IC 0 IB=0+UCE UCC UBC 0 IB+UCE 0 UBC 0+CCCCRUI 饱和时，饱和时，UCE 0，发射极与集电极之间如同一个，发射极与集电极之间如同一个开关的接通，电阻很小；开关的接通，电阻很小；截止时，截止时，IC 0，发射极与集电极之间如同一个开，发射极与集电极之间如同一个开关的断开，电阻很大。即关的断开，电阻很大。即晶体管有放大作用外，还晶体
12、管有放大作用外，还有开关作用。有开关作用。上一页上一页下一页下一页返返 回回 0 0.1 0.5 0.1 0.6 0.7 0.2 0.3 0.3 0.1 0.7 0.3硅管硅管(NPN)锗管锗管(PNP)可靠截止可靠截止开始截止开始截止 UBE/V UBE/VUCE/V UBE/V 截截 止止 放大放大 饱和饱和 工工 作作 状状 态态 管管 型型晶体管结电压的典型值晶体管结电压的典型值10.5.4 主要参数主要参数 表示晶体管特性的数据称为晶体管的参数，晶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。体管的参数也是设计电路、选用晶体管的依据。上一页上一页下
13、一页下一页返返 回回 BCII_ BCII 上一页上一页下一页下一页返返 回回53704051BC.II 400400605132BC .II 上一页上一页下一页下一页返返 回回ICBO A+EC AICEOIB=0+上一页上一页下一页下一页返返 回回上一页上一页下一页下一页返返 回回ICMU(BR)CEOICUCEO安全工作区安全工作区上一页上一页下一页下一页返返 回回ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE上一页上一页下一页下一页返返 回回ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE上一页上一页下一页下一页返返 回回+
14、UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiEECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE上一页上一页下一页下一页返返 回回1.电压放大倍数电压放大倍数AuoiuUAU2.输入电阻输入电阻riiiiUrI3.输出电阻输出电阻ro上一页上一页下一页下一页返返 回回放大电路无信号输入（放大电路无信号输入（ui=0）时的工作状态。）时的工作状态。估算法、图解法。估算法、图解法。各极电压电流的直流分量。各极电压电流的直流分量。放大电路的直流通路。放大电路的直流通路。(1)静态工作点静态工作点Q：IB、IC、UCE 。静态分析：静态分析：确定
15、放大电路的静态值。确定放大电路的静态值。上一页上一页下一页下一页返返 回回名称名称静态值静态值交流分量交流分量总电压或总电总电压或总电流流直流电源直流电源瞬时瞬时值值有效有效值值瞬时瞬时值值平均平均值值电动电动势势电压电压基极电流基极电流IBibIbiBIB(AV)集电极电流集电极电流ICicIciCIC(AV)发射极电流发射极电流IEieIeiEIE(AV)集集射极电射极电压压UCEuceUceuCEUCE(AV)基基射极电射极电压压UBEubeUbeuBEUBE(AV)集电极电源集电极电源ECUCC基极电源基极电源EBUBB发射极电源发射极电源EEUEE放大电路中电压和电流的符号放大电路中
16、电压和电流的符号上一页上一页下一页下一页返返 回回BBECCB RUUI 所以所以BCCBRUI 根据电流放大作用根据电流放大作用CEOBC III BB II 当当UBE UCC时，时，+UCCRBRCT+UBEUCEICIB上一页上一页下一页下一页返返 回回已知：已知：UCC=12V，RC=4k，RB=300k，=37.5。解：解：mAmABCCB04030012.RUICB37.5 0.04mA1.5 mAIIVV CCCCCE645112 .RIUU+UCCRBRCT+UBEUCEICIB上一页上一页下一页下一页返返 回回常常数数 B)(CECIUfIUCE=UCC ICRC +UCC
17、RBRCT+UBEUCEICIB上一页上一页下一页下一页返返 回回UCE/VIC/mAOBBECCBRUUI CtanR1 ICUCECCCRUUCC常常数数 B)(CECIUfI直流负载线直流负载线Q由由IB确定的那确定的那条输出特性与条输出特性与直流负载线的直流负载线的交点就是交点就是Q点点上一页上一页下一页下一页返返 回回 放大电路的动态分析放大电路的动态分析上一页上一页下一页下一页返返 回回DC交流负载线交流负载线 直流负直流负载线载线L1tanR LC,RR 因为所以交流负载线比直流负载线更陡。iC/mA4321O369121580 AA60 A40 A20 AuCE/VQUcc上一
18、页上一页下一页下一页返返 回回QuCE/VttiB/AIBtiC/mAICiB/AuBE/VtuBE/VUBEUCEiC/mAuCE/VOOOOOOQiCQ1Q2ibuiuo上一页上一页下一页下一页返返 回回Q2uOUCEQuCE/VttiC/mAICiC/mAuCE/VOOOQ1上一页上一页下一页下一页返返 回回uiuOtiB/AiB/AuBE/VtuBE/VUBEOOOQQuCE/VtiC/mAuCE/VOOUCE上一页上一页下一页下一页返返 回回 把非线性的晶体管线性化，等效为一个线性元件。把非线性的晶体管线性化，等效为一个线性元件。晶体管在小信号（微变量）情况下工作。因此，晶体管在小信
19、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。似代替。利用放大电路的微变等效电路分析利用放大电路的微变等效电路分析计算计算放大电路放大电路电压放大倍数电压放大倍数Au、输入电阻、输入电阻ri、输出电阻、输出电阻ro等。等。上一页上一页下一页下一页返返 回回)mA()mV(26)1()(200EbeIr CEBBEbeUIUr CEbbeUiu O上一页上一页下一页下一页返返 回回CEBCUII CEbcUii BCCEceIIUr BcceIiu O上一页上一页下一页下一页返返 回回ibicicBCEib ib晶体
20、三极管晶体三极管微变等效电路微变等效电路ube+-uce+-ube+-uce+-rbeBEC 晶体管的晶体管的B、E之间之间可用可用rbe等效代替。等效代替。晶体管的晶体管的C、E之间可用一之间可用一受控电流源受控电流源ic=ib等效代替。等效代替。上一页上一页下一页下一页返返 回回ibiceSrbe ibRBRCRLEBCui+-uo+-+-RSiiRBRCuiuORL+-RSeS+-ibicBCEii上一页上一页下一页下一页返返 回回ibiceSrbe ibRBRCRLEBCui+-uo+-+-RSiiiUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+-+-+-RS上一页上一页下一页下
21、一页返返 回回bebirIU LcoRIU beLrRAu LCL/RRR io :UUAu 定义定义Lb RI rbebeCrRAu iUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+-+-+-RS上一页上一页下一页下一页返返 回回iii IUr 输入电阻输入电阻SESRiIiUirSESRiIiU上一页上一页下一页下一页返返 回回oUoEoooIUr 输出电阻：输出电阻：oUSE上一页上一页下一页下一页返返 回回iUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+-+-+-RSCoooRIUr 例例3：求求ro的步骤：的步骤：(1)断开负载断开负载RLoU(3)外加电压外加电压oI(
22、4)求求or外加外加oICRcoIII bcII CoRCRUI 0 0 cb II所所以以(2)令令 或或0i U0S ERcI上一页上一页下一页下一页返返 回回上一页上一页下一页下一页返返 回回iCuCEQQ 固定偏置电路的工作点固定偏置电路的工作点Q点是不稳定的，为此需要改进偏置电路。当温度升点是不稳定的，为此需要改进偏置电路。当温度升高使高使 IC 增加时，能够自动减少增加时，能够自动减少IB，从而抑制，从而抑制Q点的变点的变化，保持化，保持Q点基本稳定。点基本稳定。O上一页上一页下一页下一页返返 回回B2II 若若满满足足：基极电位基本恒定，基极电位基本恒定，不随温度变化。不随温度变
23、化。2B2BRIV 2B1BCC21RRUII CC2B1B2BBURRRV VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+上一页上一页下一页下一页返返 回回VBEBEBECRUVII BEBUV 若若满满足足：EBEBEBEC RVRUVII RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+上一页上一页下一页下一页返返 回回从从Q点点稳定的角度来稳定的角度来看似乎看似乎I2、VB越大越好。越大越好。但但 I2 越大，越大，RB1、RB2必须取得较小，将增加必须取得较小，将增加损耗，降低输入电阻。损耗，降低输入电阻。而而VB
24、过高必使过高必使VE也增也增高，在高，在UCC一定时，势一定时，势必使必使UCE减小，从而减减小，从而减小放大电路输出电压的小放大电路输出电压的动态范围。动态范围。I2=(5 10)IB，VB=(5 10)UBE，RB1、RB2的阻值一般为几十千欧。的阻值一般为几十千欧。VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+上一页上一页下一页下一页返返 回回VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+TUBEIBICVEICVB 固定固定上一页上一页下一页下一页返返 回回CC2B1B2BBURRRV EBEBECRU
25、VII CBII VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+)(ECCCCEECCCCCERRIURIRIUU 上一页上一页下一页下一页返返 回回 对交流：对交流：旁路电容旁路电容 CE 将将R 短路短路，R 不起不起作用作用，Au，ri，ro与固定偏置电路相同与固定偏置电路相同。如果去掉如果去掉CE，Au，ri，ro？旁路电容旁路电容RB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuiuo+RSeS+上一页上一页下一页下一页返返 回回RB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuiuo+RSeS+2B1BB/RRR iUiIbIcIoUbISEeIBRI
26、上一页上一页下一页下一页返返 回回EbeL)1(RrRAu beLrRAu EbeB2B1i)1(R/R/Rrr CoRr beBir/Rr CoRr 上一页上一页下一页下一页返返 回回RB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuiuo+RSeS+？即：即：Sos EUAu考虑信号源内阻考虑信号源内阻RS 时时iSibeLs rRrrRAu 所以所以SosEUAu SiioEUUU SiEUAu iSiSirRrEU ir上一页上一页下一页下一页返返 回回 在图示放大电路中，已知在图示放大电路中，已知UCC=12V,RC=6k,RE1=300，RE2=2.7k，RB1=60k，RB2=20k
27、 RL=6k，晶体管，晶体管=50，UBE=0.6V,试求试求:(1)(1)静态工作点静态工作点 IB、IC 及及 UCE；(2)(2)画出微变等效电路；画出微变等效电路；(3)(3)输入电阻输入电阻ri、ro及及 Au。RB1RCC1C2RB2CERE1RL+UCCuiuo+RE2上一页上一页下一页下一页返返 回回V3V12206020CCB2B1B2B URRRVmA8.0 mA36.032E1EBEBEC RRUVII A16 A500.8CB IIV8.4V38.068.012)(2E1EECCCCCE RRIRIUURB1RCRB2RE1+UCCRE2+UCEIEIBICVB上一页上一页下一页下一页返返 回回k6Co Rrk86.18.02651200I26)1(200Ebe rk 15/2B1BB RRR其其中中 1EbeBi)1(/RrRr k03.8 1EbeL)1(RrRAu 69.8 SEiUiIbIcIoUbIeIBRI上一页上一页下一页下一页返返 回回
