第三章 晶体管及其小信号放大(1).

Presentation on theme: "第三章 晶体管及其小信号放大(1)."— Presentation transcript:

1 第三章 晶体管及其小信号放大(1)

2 1 双极型晶体管（BJT） 一 基本结构 C C PNP型 NPN型 N P P B N B E E 集电极 集电极 集电结 基极 基极
发射极 B C E PNP型 NPN型 集电结 N P 基极 发射结 发射极

3 制造工艺上的特点 B E C N P 基极 发射极 集电极 集电区：面积较大 基区：较薄，掺杂浓度低 发射区：掺 杂浓度较高

4 两种类型的三极管 电路 符号

5 二 BJT的电流分配与放大原理 三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，通过载流子传输体现出来的。 （2）三种组态
（1）工作在放大状态的外部条件： 发射结正偏，集电结反偏。 （2）三种组态 共发射极接法、共基极接法、共集电极接法

6 1 内部载流子的传输过程 （以NPN为例 ） 发射区：发射载流子 集电区：收集载流子 基区：传送和控制载流子

7 2 电流分配关系式 （1）IE= IEN+ IEP 且有IEN>>IEP
IEN=ICN+ IBN 且有IEN>> IBN ，ICN>>IBN （2）IC=ICN+ ICBO （3）IB=IEP+ IBN－ICBO （4）IE=IEP+IEN=IEP+ICN+IBN =(ICN+ICBO)+(IBN+IEP－ICBO) （5）IE =IC+IB

8 IC = + IE+ICBO= (IC+IB)+ICBO
3 三极管的电流放大系数 (1) 共基极电流放大系数 、 － 共基极直流电流放大系数 IC = IE+ICBO= (IC+IB)+ICBO － 共基极交流电流放大系数 在放大区的相当大的范围内 只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。一般 = 0.90.99

9 定义: =IC /IB=(ICN+ ICBO )/IB
(2) 共射极电流放大系数 定义: =IC /IB=(ICN+ ICBO )/IB － 共射极直流电流放大系数 － 共射极交流电流放大系数 在放大区的相当大的范围内 因 ≈1, 所以 >>1

10 B E C IB IE IC B E C IB IE IC NPN型三极管 PNP型三极管

11 三、 晶体管的共射极特性曲线 1、 输入特性曲线 IB=f(UBE) UCE=const + - b c e 共射极放大电路 VBB
VCC UBE IC IB UCE

12 IB(A) UBE(V) 20 40 60 80 0.4 0.8 死区电压，硅管0.5V，锗管0.2V。 UCE =0.5V UCE=0V
工作压降： 硅管UBE0.6~0.7V,锗管UBE0.2~0.3V。

13 2、输出特性曲线 IC=f(UCE) IB=const IC(mA ) 1 2 3 4 IB=0 20A 40A 60A 80A
此区域满足IC=IB, △ IC>> △ IB称为线性区（放大区）。 当UCE大于一定的数值时，IC只与IB有关，IC=IB。 UCE(V) 3 6 9 12

14 此区域中UCEUBE,集电结正偏，IB>IC，称为饱和区,深度饱和时UCE0.3V 。
IC(mA ) 1 2 3 4 UCE(V) 6 9 12 IB=0 20A 40A 60A 80A 100A

15 IC(mA ) 1 2 3 4 UCE(V) 6 9 12 IB=0 20A 40A 60A 80A 100A 此区域中 : IB=0,IC=ICEO,UBE< 死区电压，称为截止区。

16 输出特性三个区域的特点: 放大区：发射结正偏，集电结反偏。 即： IC=IB , 且 IC =  IB
(2) 饱和区：发射结正偏，集电结正偏。 即：UCEUBE ， IB>IC，UCE0.3V (3) 截止区： UBE< 死区电压， IB=0 ， IC=ICEO 0

17 例1：试判断三极管的工作状态

18 例2：用数字电压表测得放大电路中晶体管的各极电位，试判断晶体管的类型（为NPN型还是PNP型，硅管还是锗管，分别标上B、E、C。

19 例3： =50， USC =12V， 当USB =-2V时： IB=0 ， IC=0 IC最大饱和电流： Q位于截止区 IC
UCE IB USC RB USB C B E RC UBE 例3： =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： IB=0 ， IC=0 IC最大饱和电流： Q位于截止区

20 IC< ICmax (=2mA) ， Q位于放大区。
UCE IB USC RB USB C B E RC UBE 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？ USB =2V时： IC< ICmax (=2mA) ， Q位于放大区。

21 IC> Icmax(=2 mA)， Q位于饱和区。(实际上，此时IC和IB 已不是的关系）
UCE IB USC RB USB C B E RC UBE 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？ USB =5V时: IC> Icmax(=2 mA)， Q位于饱和区。(实际上，此时IC和IB 已不是的关系）

22 四、 晶体管的主要参数 1. 电流放大倍数 和  2.集-基极反向截止电流 ICBO + – EC ICBO
1. 电流放大倍数 和  2.集-基极反向截止电流 ICBO A + – EC 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ICBO

23 4.集电极最大电流ICM 3.集-射极反向截止电流(穿透电流)ICEO ICEO IB=0 + – ICEO受温度的影响大。
A ICEO IB=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。 4.集电极最大电流ICM 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。

24 5. 集-射极反向击穿电压U(BR)CEO 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25C、基极开路时的击穿电压U(BR) CEO。

25 6. 集电极最大允许功耗PCM IC ICM ICUCE=PCM PC =ICUCE PCPCM UCE U(BR)CEO 安全工作区
流过三极管， 所发出的焦耳 热为： IC UCE ICM ICUCE=PCM PC =ICUCE 必定导致结温 上升，所以PC 有限制。 U(BR)CEO PCPCM

26 由PCM、 ICM和V(BR)CEO在输出特性曲线上可以确定过损耗区、过电流区和击穿区。

27 五、 晶体管的温度特性 1 对UBE的影响 温度每升高1ºC， UBE减小2－2.5mv 2 对ICBO的影响
温度每升高10ºC， ICBO增大一倍 3 对 的影响 温度每升高1ºC， 增大0.5－1％ 最终使IC随温度升高而增大

28 六 基本放大电路 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信号。 放大的实质:
六 基本放大电路 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。

29 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。

30 1 基本放大电路的组成 1.1 共发射极基本放大电路组成 共发射极基本电路 RC C2 iC C1 iB EC + T uCE uBE RS
1.1 共发射极基本放大电路组成 EC RS es RB EB RC C1 C2 T + – RL ui uo uBE uCE iC iB iE 共发射极基本电路

31 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 。
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 。 EC RS es RB EB RC C1 C2 T + – RL ui uo uBE uCE iC iB iE 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

32 集电极电源EC --为电路提供能量。并保证集电结反偏。
RS es RB EB RC C1 C2 T + – RL ui uo uBE uCE iC iB iE 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 负载 共发射极基本电路

33 共发射极基本电路 单电源供电时常用的画法 EC RS es RB EB RC C1 C2 T + – RL ui uo uBE uCE iC
iB iE +UCC RS es RB RC C1 C2 T + – RL ui uo uBE uCE iC iB iE 共发射极基本电路 单电源供电时常用的画法

34 1.3 共射放大电路的电压放大作用 uo = 0 uBE = UBE uCE = UCE 无输入信号(ui = 0)时: +UCC RC
1.3 共射放大电路的电压放大作用 +UCC RB RC C1 C2 T + ui – uo uBE uCE iC iB iE uo = 0 uBE = UBE uCE = UCE uCE t O 无输入信号(ui = 0)时: iC t O uBE t O iB t O UCE IC UBE IB

35 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 。 IC UCE IB UBE Q Q
O IB UBE O Q Q IB IC UCE UBE (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。

36 ？ uo  0 uBE = UBE+ ui uCE = UCE+ uo uo = 0 uBE = UBE uCE = UCE uo t
+UCC RB RC C1 C2 T + ui – uo uBE uCE iC iB iE uo  0 uBE = UBE+ ui uCE = UCE+ uo uo = 0 uBE = UBE uCE = UCE uCE t O uo t O iC t O 有输入信号(ui ≠ 0)时 uCE = UCC－ iC RC 无输入信号(ui = 0)时: uBE t O iB t O ui t O IC UCE ？ IB UBE

37 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。 交流分量
直流分量 iC t O 集电极电流 iC t IC O iC t ic O + 动态分析 静态分析

38 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。 uo ui t t
(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。

39 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。

40 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。

41 对直流信号电容 C 可看作开路（即将电容断开）
例：画出下图放大电路的直流通路 对直流信号电容 C 可看作开路（即将电容断开） +UCC RS es RB RC C1 C2 T + – RL ui uo uBE uCE iC iB iE +UCC RB RC T + – UBE UCE IC IB IE 断开 断开 直流通路 直流通路用来计算静态工作点Q ( IB 、 IC 、 UCE )

42 对地短路 短路 短路 RB RC ui uO RL RS es + –
+UCC RS es RB RC C1 C2 T + – RL ui uo uBE uCE iC iB iE XC  0，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。 对地短路 短路 短路 交流通路 RB RC ui uO RL RS es + – 用来计算电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等动态参数。

43 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。 静态分析：确定放大电路的静态值。
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。 静态分析：确定放大电路的静态值。 ——静态工作点Q：IB、IC、UCE 。 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。

44 2. 由直流通路估算UCE、IC 2.1 用估算法确定静态值 1. 直流通路估算 IB 由KVL: UCC = IB RB+ UBE
RC T + – UBE UCE IC IB 当UBE<< UCC时， 2. 由直流通路估算UCE、IC 根据电流放大作用 由KVL: UCC = IC RC+ UCE 所以 UCE = UCC – IC RC

45 已知：UCC=12V，RC=4k，RB=300k， =37.5。
例1：用估算法计算静态工作点。 已知：UCC=12V，RC=4k，RB=300k， =37.5。 +UCC RB RC T + – UBE UCE IC IB 解： 注意：电路中IB 和 IC 的数量级不同

46 由例1、例2可知，当电路不同时，计算静态值的公式也不同。
例2：用估算法计算图示电路的静态工作点。 由KVL可得： IE +UCC RB RC T + – UBE UCE IC IB 由KVL可得： 由例1、例2可知，当电路不同时，计算静态值的公式也不同。

47 2.2 用图解法确定静态值 用作图的方法确定静态值 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。 步骤：
+UCC RB RC T + – UBE UCE IC 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。 步骤： 1. 用估算法确定IB 2. 由输出特性确定IC 和UCC 直流负载线方程 UCE = UCC– ICRC

48  UCE =UCC–ICRC 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 /V IC/mA 直流负载线 Q ICQ
UCEQ  直流负载线斜率 O UCC

49 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。 动态分析:
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。 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。 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。 目的： 找出Au、 ri、 ro与电路参数的关系。

50 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。
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。

51 晶体管的h参数等效模型（交流等效模型） 低频小信号模型 在交流通路中可将晶体管看成为一个二端口网络，输入回路、输出回路各为一个端口。

52 在低频、小信号作用下的关系式 电阻 无量纲 无量纲 电导 交流等效模型（按式子画模型）

53 h参数的物理意义 b-e间的 动态电阻 内反馈系数 电流放大系数 c-e间的电导

54 简化的h参数等效电路－交流等效模型

55 rbe一般为几百欧到几千欧。在手册中常用hie表示。
对于小功率三极管： 基区体电阻 发射结电阻 发射区体电阻数值小可忽略 rbe一般为几百欧到几千欧。在手册中常用hie表示。

56 一般在20～200之间，在手册中常用hfe表示。
(2) 输出回路 输出特性在线性工作区是 一组近似等距的平行直线。 IC UCE Q 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。 O 输出特性 一般在20～200之间，在手册中常用hfe表示。 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

57 1. 晶体管的微变等效电路 晶体三极管 微变等效电路 ic ic ib rbe B E C B C E uce + - ube + - uce + - ib ib ube + - 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。

58 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 uO 路。 ui - ui
RB RC ui uO RL + - RS eS ib ic B C E ii 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。 ib ic eS rbe ib RB RC RL E B C ui + - uo RS ii 交流通路 微变等效电路

59 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。
ib ic eS rbe ib RB RC RL E B C ui + - uo RS ii 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。 微变等效电路 rbe RB RC RL E B C + - 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可用相量表示。

60 式中的负号表示输出电压的相位与输入相反。
3.电压放大倍数的计算 rbe RB RC RL E B C + - RS 例1： 式中的负号表示输出电压的相位与输入相反。 当放大电路输出端开路(未接RL)时， 负载电阻愈小，放大倍数愈小。 因rbe与IE有关，故放大倍数与静态 IE有关。

61 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。
rbe RB RC RL E B C + - RS RE 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。

62 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)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。 + - 信号源 Au 放大电路 + - 输入电阻是对交流信号而言的，是动态电阻。 放大电路 信号源 + - 定义：

63 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。

64 例1： rbe RB RC RL E B C + - RS ri rbe RB RC RL E B C + - RS RE 例2： ri

65 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。
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。 输出电阻是动态电阻，与负载无关。 RS RL + _ Au 放大 电路 + _ RL ro

66 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。

67 例3： 外加 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. 求ro的步骤： 1) 断开负载RL
rbe RB RC RL E B C + - RS 外加 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. 求ro的步骤： 1) 断开负载RL 2) 令 或 3) 外加电压 4) 求

68 例4： 求ro的步骤： 1) 断开负载RL 3) 外加电压 4) 求 2) 令 或 rbe RB RL E B C + - RS RE 外加

69 由uo和ui的峰值（或峰峰值）之比可得放大电路的电压放大倍数。
3.2 动态分析图解法 Q uCE/V t iB/A IB iC/mA IC uBE/V UBE UCE O Q1 RL= ic ib Q2 uo ui 由uo和ui的峰值（或峰峰值）之比可得放大电路的电压放大倍数。

70 非线性失真 如果Q设置不合适，晶体管进入截止区或饱和区工作，将造成非线性失真。 若Q设置过高， 晶体管进入饱和区工作，造成饱和失真。
UCE Q uCE/V t iC/mA IC O 若Q设置过高， Q1 晶体管进入饱和区工作，造成饱和失真。 Q2 适当减小基极电流,减小Rc，减小β，可消除失真。 uo

71 如果Q设置合适，信号幅值过大也可产生失真，减小信号幅值可消除失真。
晶体管进入截止区工作，造成截止失真。 若Q设置过低， t iB/A uBE/V UBE O Q uCE/V iC/mA UCE 适当增加基极电流可消除失真。 uo ui 如果Q设置合适，信号幅值过大也可产生失真，减小信号幅值可消除失真。

72 讨论一 1. 在什么参数、如何变化时Q1→ Q2 → Q3 → Q4？
2. 从输出电压上看，哪个Q点下最易产生截止失真？哪个Q点下最易产生饱和失真？哪个Q点下Uom最大？ 3. 设计放大电路时，应根据什么选择VCC？

73 讨论二 已知ICQ＝2mA，UCES＝0.7V。 1. 在空载情况下，当输入信号增大时，电路首先出现饱和失真还是截止失真？若带负载的情况下呢？ 2. 空载和带载两种情况下Uom分别为多少？ 在图示电路中，有无可能在空载时输出电压失真，而带上负载后这种失真消除？ 增强电压放大能力的方法？

74 3.3 射极输出器 es +UCC RB C1 C2 RS + ui uo RE RL –
因对交流信号而言，集电极是输入与输出回路的公共端，所以是共集电极放大电路。 因从发射极输出，所以称射极输出器。

75 es 1 静态分析 +UCC 直流通路 RB +UCC C1 IC C2 RB RS + IB ui UCE uo RE RL UBE –
1 静态分析 RB +UCC C1 C2 RE RL ui + – uo es RS 直流通路 +UCC RB RE + – UCE UBE IE IB IC 求Q点：

76 电压放大倍数Au1且输入输出同相，输出电压跟随输入电压，故称电压跟随器。
2 动态分析 1. 电压放大倍数 rbe RB RL E B C + - RS RE 微变等效电路 电压放大倍数Au1且输入输出同相，输出电压跟随输入电压，故称电压跟随器。

77 2. 输入电阻 rbe RB RL E B C + - RS RE 射极输出器的输入电阻高，对前级有利。 ri 与负载有关

78 射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强。
3. 输出电阻 rbe RB RL E B C + - RS RE 射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强。

79 4.共集电极放大电路(射极输出器)的特点： 1. 电压放大倍数小于1，约等于1; 2. 输入电阻高； 3. 输出电阻低； 输出与输入同相。

80 主要利用它具有输入电阻高和输出电阻低的特点。
5 射极输出器的应用 主要利用它具有输入电阻高和输出电阻低的特点。 1. 因输入电阻高，它常被用在多级放大电路的第一级，可以提高输入电阻，减轻信号源负担。 2. 因输出电阻低，它常被用在多级放大电路的末级，可以降低输出电阻，提高带负载能力。 3. 利用 ri 大、 ro小以及 Au 1 的特点，也可将射极输出器放在放大电路的两级之间，起到阻抗匹配作用，这一级射极输出器称为缓冲级或中间隔离级。

81 es 在图示放大电路中，已知UCC=12V, RE= 2kΩ, 例1:
RB= 200kΩ， RL= 2kΩ ，晶体管β=60， UBE=0.6V, 信号源内阻RS= 100Ω，试求: (1) 静态工作点 IB、IE 及 UCE； (2) 画出微变等效电路； (3) Au、ri 和 ro 。 例1: RB +UCC C1 C2 RE RL ui + – uo es RS .

82 (1)由直流通路求静态工作点。 解: 直流通路 +UCC RB RE + – UCE UBE IE IB IC

83 (2) 由微变等效电路求Au、 ri 、 ro。 rbe RB RL E B C + - RS RE 微变等效电路

84 温度对静态工作点的影响 所谓Q点稳定，是指ICQ和UCEQ在温度变化时基本不变，这是靠IBQ的变化得来的。 T（ ℃ ）→β↑→ICQ↑
ICEO↑ 若UBEQ不变IBQ↑ Q’ 若温度升高时要Q’回到Q，则只有减小IBQ 所谓Q点稳定，是指ICQ和UCEQ在温度变化时基本不变，这是靠IBQ的变化得来的。

85 3.4 分压式偏置电路 1. 稳定Q点的原理 RB1 RC C1 C2 RB2 CE RE RL I1 I2 IB + +UCC ui uo
3.4 分压式偏置电路 1. 稳定Q点的原理 RB1 RC C1 C2 RB2 CE RE RL I1 I2 IB + +UCC ui uo – IC RS eS VB 集电极电流基本恒定，不随温度变化。 为了稳定Q点，通常I1>> IB，即I1≈ I2；因此

86 Q点稳定的过程 RB1 RC C1 C2 RB2 CE RE RL I1 I2 IB + +UCC ui uo – IC RS eS 对直流：RE越大,稳定Q点效果越好； 对交流：RE越大,交流损失越大,为避免交流损失加旁路电容CE。 VB VE VB 固定 T IC VE UBE IC IB

87 2. 静态工作点的计算 估算法: RB2 RC C1 C2 RB1 CE RE RL I2 I1 IB + +UCC ui uo – IC RS eS VB

88 Rb上静态电压是否可忽略不计？ 判断方法：

89 3. 动态分析 RB1 RC C1 C2 RB2 CE RE RL + +UCC ui uo – RS eS 如果去掉CE ， Au，ri，ro ？ 旁路电容 对交流：旁路电容 CE 将RE 短路， RE不起作用， Au，ri，ro与固定偏置电路相同。

90 RB1 RC C1 C2 RB2 CE RE RL + +UCC ui uo – RS eS 对地 短路 如果去掉CE ，
Au，ri，ro ? 短路 rbe RB RC RL E B C + - RS RE 去掉CE后的 微变等效电路

91 分压式偏置电路 有旁路电容CE 无旁路电容CE Au减小 ri 提高 ro不变

92 对信号源电压的放大倍数？ RB1 RC C1 C2 RB2 CE RE RL + +UCC ui uo – RS eS 考虑信号源内阻RS 时 信号源

93 例1: 在图示放大电路中，已知UCC=12V, RC= 6kΩ, RE1= 300Ω， RE2= 2.7kΩ， RB1= 60kΩ， RB2= 20kΩ RL= 6kΩ ，晶体管β=50， UBE=0.6V, 试求: (1) 静态工作点 IB、IC 及 UCE； (2) 画出微变等效电路； (3) 输入电阻ri、ro及 Au。 RB1 RC C1 C2 RB2 CE RE1 RL + +UCC ui uo – RE2

94 RB1 RC RB2 RE1 RE2 + – IE IB IC VB
(1)由直流通路求静态工作点。 解: RB1 RC RB2 RE1 +UCC RE2 + – UCE IE IB IC VB 直流通路

95 (2) 由微变等效电路求Au、 ri 、 ro。 rbe RB RC RL E B C + - RS RE 微变等效电路

96 稳定静态工作点的方法 引入直流负反馈 温度补偿：利用对温度敏感的元件，在温度变化时直接影响输入回路。
例如，Rb1或Rb2采用热敏电阻。 它们的温度系数？

97 图示两个电路中是否采用了措施来稳定静态工作点？
若采用了措施，则是什么措施？

98 基本共基放大电路 1. 静态分析

99 3. 特点： 输入电阻小，频带宽！只放大电压，不放大电流！

100 三种接法的比较：空载情况下 接法 共射 共集 共基 Au 大 小于1 大 Ai β 1＋β α Ri 中 大 小 Ro 大 小 大
接法 共射 共集 共基 Au 大 小于 大 Ai β ＋β α Ri 中 大 小 Ro 大 小 大 频带 窄 中 宽

101 电路如图，所有电容对交流信号均可视为短路。
1. Q为多少？ 2. Re有稳定Q点的作用吗？ 3. 电路的交流等效电路？ 4. V 变化时，电压放大倍数如何变化？

102 3.6 场效应晶体管及场效应管放大电路 N沟道 （耗尽型） JFET P沟道 结型 FET N沟道 场效应管 增强型 P沟道 MOSFET
3.6 场效应晶体管及场效应管放大电路 N沟道 （耗尽型） JFET 结型 P沟道 FET 场效应管 N沟道 增强型 P沟道 MOSFET 绝缘栅型 (IGFET) N沟道 耗尽型 P沟道

103 1. 结型场效应管 一、结构 栅极，用G或g表示 漏极，用D或d表示 源极，用S或s表示 符号 N型导电沟道 P型区

104 二、工作原理（以N沟道为例） 1 UGS<0, UDS=0V PN结反偏，|UGS|越大则耗尽区越宽，导电沟道越窄。

105 但当|UGS|较小时，耗尽区宽度有限，存在导电沟道。DS间相当于线性电阻。
ID 但当|UGS|较小时，耗尽区宽度有限，存在导电沟道。DS间相当于线性电阻。

106 UGS达到一定值时（夹断电压VP）,耗尽区碰到一起，DS间被夹断，这时，即使UDS  0V，漏极电流ID=0A。
N P G UGS S

107 2 UGS=0, UDS>0V 越靠近漏极，PN结反压越大, 耗尽层越宽，导电沟道越窄 ID 沟道中仍是电阻特性，但是是非线性电阻。

108 当 UDS=| Vp |, 发生预夹断, ID= IDss (饱和漏电流）
UDS增大则被夹断区向下延伸。此时，电流ID由未被夹断区域中的载流子形成，基本不随UDS的增加而增加，呈恒流特性。

109 3 UGS<0, UDS>0V ID UGD= UGS- UDS=VP 时发生预夹断

110 三、特性曲线和电流方程 1. 输出特性 2. 转移特性 VP

111 结型场效应管的缺点： 绝缘栅场效应管可以很好地解决这些问题。 1. 栅源极间的电阻虽然可达107以上，但在某些场合仍嫌不够高。
2. 在高温下，PN结的反向电流增大，栅源极间的电阻会显著下降。 3. 栅源极间的PN结加正向电压时，将出现较大的栅极电流。 绝缘栅场效应管可以很好地解决这些问题。

112 2 绝缘栅场效应管（MOS) 绝缘栅型场效应三极MOSFET( Metal Oxide Semiconductor FET)。分为
增强型  N沟道、P沟道 耗尽型  N沟道、P沟道

113 一 N沟道增强型MOSFET 1 结构

114 2 工作原理 反型层 (1) VGS=0V时，漏源之间相当两个背靠背的 二极管，在D、S之间加上电压不会在D、S间形成电流。
(2) VGS> VGS（th)>0时，形成导电沟道 反型层

115 VDS=VDG＋VGS =－VGD＋VGS VGD=VGS－VDS ＝ VGS（th)时发生预夹断
(3) VGS> VGS（th)>0时， VDS>0 VDS=VDG＋VGS =－VGD＋VGS VGD=VGS－VDS ＝ VGS（th)时发生预夹断

116 3 N沟道增强型MOS管的特性曲线 ID=f(uGS)uDS=const 转移特性曲线

117 ID=f(uDS)uGS=const 输出特性曲线

118 二 N沟道耗尽型MOSFET (a) 结构示意图 (b) 转移特性曲线

119 输出特性曲线 ID U DS UGS>0 UGS=0 UGS<0

120 P沟道MOSFET P沟道MOSFET的工作原理与N沟道MOSFET完全相同，只不过导电的载流子不同，供电电压极性不同而已。这如同双极型三极管有NPN型和PNP型一样。

121 场效应管与晶体管的比较 双极型三极管 单极型场效应管 电子和空穴两种载 流子同时参与导电 载流子 电子或空穴中一种 载流子参与导电
双极型三极管 单极型场效应管 电子和空穴两种载 流子同时参与导电 载流子 电子或空穴中一种 载流子参与导电 电流控制 电压控制 控制方式 类 型 NPN和PNP N沟道和P沟道 放大参数 输入电阻 较低 较高 rce很高 rds很高 输出电阻 热稳定性 差 好 制造工艺 较复杂 简单，成本低 对应电极 B—E—C G—S—D

122 一 场效应管的参数 4 场效应管的参数 ① 开启电压VGS(th) (或VT)
4 场效应管的参数 一 场效应管的参数 ① 开启电压VGS(th) (或VT) 开启电压是MOS增强型管的参数，栅源电压小于开启电压的绝对值, 场效应管不能导通。 ② 夹断电压VGS(off) (或VP) 夹断电压是耗尽型FET的参数，当VGS=VGS(off) 时,漏极电流为零。 ③ 饱和漏极电流IDSS 耗尽型场效应三极管, 当VGS=0时所对应的漏极电流

123 ④ 输入电阻RGS 场效应三极管的栅源输入电阻的典型值，对于结型场效应三极管，反偏时RGS约大于107Ω，对于绝缘栅型场效应三极管, RGS约是109～1015Ω。 ⑤ 低频跨导gm 低频跨导反映了栅源电压对漏极电流的控制作用 这一点与电子管的控制作用相似。gm可以在 转移特性曲线上求取，也可由电流方程求得 增强型： 耗尽型：

124 ⑥ 最大漏极功耗PDM 最大漏极功耗可由PDM= VDS ID决定，与双极型 三极管的PCM相当。

125 3。7 场效应 放大电路 组成原则： 分析方法： (1) 静态：适当的静态工作点，使场效应管工作在恒流区，场效应管的偏置电路相对简单。
3。7 场效应 放大电路 组成原则： (1) 静态：适当的静态工作点，使场效应管工作在恒流区，场效应管的偏置电路相对简单。 (2) 动态：能为交流信号提供通路。 分析方法： 静态分析： 估算法、图解法。 动态分析： 微变等效电路法。

126 1. 基本共源放大电路 根据场效应管工作在恒流区的条件，在g-s、d-s间加极性合适的电源

127 2 自偏压电路 Q点： VGS 、 ID 、 VDS VGS = - IDR VDS = VDD - ID (Rd + R )

128 3 分压式偏置电路 哪种场效应管能够采用这种电路形式设置Q点？

129 场效应管的低频小信号等效模型 iD G S D uDS uGS 跨导 漏极输出电阻

130 场效应管的微变等效电路为： G D S G D S iD D uDS gmugs rDS G ugs uds uGS S 很大， 可忽略。

131 共源极放大电路 微变等效电路 RL' g d RG RD RL R1 R2 s UDD=20V 10k RD R1 C2 D 150k C1
uo UDD=20V RS ui CS C2 C1 R1 RD RG R2 RL 150k 50k 1M 10k G D S s g R2 R1 RG RL' d RL RD 微变等效电路

132 s g R2 R1 RG RL' d RL RD ro=RD=10k

133 共漏极放大电路 － 源极输出器 uo +UDD RS ui C1 R1 RG R2 RL 150k 50k 1M 10k D S C2 G

134 uo ui 微变等效电路 +UDD g D R1 RG 150k RS RL C1 s G C2 S RG R1 R2 1M RS RL
ri ro ro g R2 R1 RG s d RL RS 微变等效电路

135 ri ro ro g R2 R1 RG s d RL RS 微变等效电路 输入电阻 ri

136 输出电阻 ro g d 微变等效电路 ro ro R2 R1 RG s RS

137 场效应管放大电路小结 (1) 场效应管放大器输入电阻很大。
(2) 场效应管共源极放大器(漏极输出)输入输出反相，电压放大倍数大于1；输出电阻=RD。 (3) 场效应管源极跟随器输入输出同相，电压放大倍数小于1且约等于1；输出电阻小。

138 复合管 复合管的组成：多只管子合理连接等效成一只管子。 目的：增大β，减小前级驱动电流，改变管子的类型。
iB方向决定复合管的类型 不同类型的管子复合后，其类型决定于T1管。

139 讨论:判断下列各图是否能组成复合管 在合适的外加电压下，每只管子的电流都有合适的通路，才能组成复合管。