《模拟电子技术》课程教学资源（PPT课件讲稿）第2、3章 半导体三极管、放大电路基础 小结

拟电子彼求 第2、3,章

小 结 第 2、3 章

拟电子彼求 第2、3章小结 两种半导体放大器件 双极型半导体三极管(晶体三极管BJT)两种载流子导电 单极型半导体三极管(场效应管FET)多数载流子导电 晶体三极管 1形式与结构[NPN}三区、三极、两结 PNP 2.特点基极电流控制集电极电流并实现放大 放大∫内因:发射区载流子浓度高、基区薄、集电区面积大 条件外因:发射结正偏、集电结反偏 3.电流关系 +IB I=c+ e C B c=Blb+ CEO c=BlB E=(1+B)l bCEO =(1+B)lB

一、两种半导体放大器件 双极型半导体三极管(晶体三极管 BJT) 单极型半导体三极管(场效应管 FET) 两种载流子导电 多数载流子导电 晶体三极管 1. 形式与结构 NPN PNP 三区、三极、两结 2. 特点 基极电流控制集电极电流并实现放大 放大 条件 内因：发射区载流子浓度高、基区薄、集电区面积大 外因：发射结正偏、集电结反偏 3. 电流关系 IE = IC + IB IC =  IB + ICEO IE = (1 + )IB + ICEO IE = IC + IB IC =  IB IE = (1 +  ) IB 第 2、3 章 小 结

拟电子彼求 第2、3章小结 4.特性 ic /mA IRAHA -00pA 80 80A 3 40A 20 LA MV O0.40.84BE/V 6912 死区电压(U):0.5V(硅管)0.,V(锗管) 工作电压(Uwo):0.6~0.8V取07V(硅管) 02~0.3V取0.3V(锗管) 放大区特点:1)i决定i 2)曲线水平表示恒流 3)曲线间隔表示受控

4. 特性 iC / mA uCE /V 100 µA 80 µA 60 µA 40 µA 20 µA IB = 0 O 3 6 9 12 4 3 2 1 O 0.4 0.8 iB / A uBE / V 60 40 20 80 死区电压(Uth)： 0.5 V (硅管) 0.1 V (锗管) 工作电压(UBE(on) ) ：0.6  0.8 V 取 0.7 V (硅管) 0.2  0.3 V 取 0.3 V (锗管) 放大区 饱 和 区 截止区 放大区特点： 1)iB 决定 iC 2)曲线水平表示恒流 3)曲线间隔表示受控 第 2、3 章 小 结

拟电子彼求 第2、3章小结 5.参数 特性叁电流放大倍数/BB=a/1-a) aa=B/(1+B) 极间反向电流|lcBo ICEO=(1+B)IcBo CM C 极限参数!Po CM (BRCEO 作 CEO uCE (BRICEO

5. 参数 特性参数 电流放大倍数    =  /(1 −  )  =  /(1 +  ) 极间反向电流 ICBO ICEO 极限参数 ICM PCM U(BR)CEO O uCE ICEO iC ICM U(BR)CEO PCM 安 全 工 作 区 = (1 + ) ICBO 第 2、3 章 小 结

拟电子彼求 第2、3章小结 场效应管 1.分类 绝缘栅型∫增强型 按导电∫N沟道 按结构分{(Mos)(耗尽型 沟道分P沟道 结型(耗尽型) 按特性分∫增强型us=0时,i=0 耗尽型l(s=0时,i≠0 2.特点 栅源电压改变沟道宽度从而控制漏极电流 输入电阻高,工艺简单,易集成

场效应管 1. 分类 按导电 沟道分 N 沟道 P 沟道 按结构分 绝缘栅型 (MOS) 结型 按特性分 增强型 耗尽型 uGS = 0 时， iD = 0 uGS = 0 时， iD  0 增强型 耗尽型 (耗尽型) 2. 特点 栅源电压改变沟道宽度从而控制漏极电流 输入电阻高，工艺简单，易集成 第 2、3 章 小 结

拟电子彼求 第2、3章小结 3.特性 由于FET无栅极电流,故采用转移特性和输出特性描述 不同类型FET的特性比较参见ch22第6页 不同类型FET转移特性比较 N沟道 结型/ MA MOS管 尽型/增强型 夹断电压耗尽型) 开启电压 GS(off) GS(th) GS 八V i=Ions (1- Gs-5 2 GS GS(off) Gs(th) IDo是ues=2Ls时的i值

由于 FET 无栅极电流，故采用转移特性和输出特性描述 不同类型 FET 转移特性比较 3. 特性 不同类型 FET 的特性比较参见ch22 第 6 页 结型 N 沟道 uGS /V iD /mA O 耗尽型 增强型 MOS 管 (耗尽型) 2 GS(th) G S D DO = ( −1) U u i I IDSS 开启电压 UGS(th) 夹断电压 UGS(off) 2 GS(off) G S D DSS (1 ) U u i = I − IDO 是 uGS = 2UGS(th) 时的 iD 值 第 2、3 章 小 结

模拟电子位术 第2、3章小结 晶体管电路的基本问题和分析方法 三种工作状恋 状态电流关系 条件 判断导通还是截止:放大Ic=BIB 发射结正偏 以NPN为例: 集电结反偏 UBE>U(t)则导通 饱和c≠BB两个结正偏 UBEUB>UE放大 UUC≥Ua饱和 2电流判别法lB>lBs则饱和 C CC CE(sat) B<IBs则放大 BS BB(RC+Re

二、晶体管电路的基本问题和分析方法 三种工作状态 状态 电流关系 条 件 放大 I C =  IB 发射结正偏 集电结反偏 饱和 I C   IB 两个结正偏 ICS =  I 临界 BS 集电结零偏 截止 IB U(th) 则导通 以 NPN为 例： UBE UB > UE 放大 UE UC  U B 饱和 2. 电流判别法 IB > IBS 则饱和 IB < IBS 则放大 ( ) C E CS CC CE(sat) BS R R I V U I + − = =   第 2、3 章 小 结

拟电子彼求 第2、3章小结 两个基本问题 静态(Q)一解决不失真的问越”偏高引起饱和失真 动态(4)一解决能放大的问题Q偏低引起截止失真 两种分析方法 1.计算法 1)直流通路求“Q”(从发射结导通电压UBEm0)发) 2)交流通路分析性能交流通路画法:c接地,耦合电容短路 小信号 26 电路模型B4 中rm=而+(1+B) EQ E R “R+R1 0 p Bieu ri 0 ce E 0i.R=0

两个基本问题 静态 (Q ) — 动态 (Au ) — 解决不失真的问题 “Q”偏高引起饱和失真 “Q”偏低引起截止失真 解决能放大的问题 两种分析方法 1. 计算法 1) 直流通路求“Q” (从发射结导通电压UBE(on)出发) 2) 交流通路分析性能 交流通路画法：VCC 接地， 耦合电容短路 小信号 电路模型 + uce – + ube – ib i c C B E rbe E ib i c  ic + ube − + uce − B C EQ be bb 26 (1 ) I r = r + +  s i i s o s i o , R R R A u u A u u Au u u + = = = i i i i u R = s 0 o L o o = =  = u i R u R 第 2、3 章 小 结

拟电子彼求 第2、3章小结 2.图解法观察失真计算Uomx mA直流负载线 I/Ro 直流负载线:uCE=VCc-i(Rc+RE 流负载线 1/R 交流负载线:过Q点,斜率为-1/R'L L CE mn CEQ cc om1,om2 m2 三种基本组态 判定:交流输入和输出的公共极,为共ⅹ×极电路 共射电路:基极输入,集电极输出;电压、电流都放大 共集电路:基极输入,发射极输出;电流放大,电压不放大 共基电路:发射极输入,集电极输出;电压放大,流不放大 共集电路:A≤1,R1高,R低;输入、输出级、隔离级

2. 图解法 观察失真 计算 U omax 直流负载线：uCE = VCC – iC ( + RC RE ) uCE/V iC/mA Vcc Q UCEQ 直流负载线 –1/RC 交流负载线：过 Q 点，斜率为– 1/R L 直流负载线 –1/R L Uom1 Uom2 Uomax = min {Uom1, Uom2} 三种基本组态 判 定： 交流输入和输出的公共极，为共  极电路 共射电路：基极输入，集电极输出；电压、电流都放大 共集电路：基极输入，发射极输出；电流放大，电压不放大 共基电路：发射极输入，集电极输出；电压放大，流不放大 共集电路： Au  1， R i 高， Ro 低； 输入、输出级、隔离级 第 2、3 章 小 结

第2、3章小结 两种典型电路结构 偏置式 +[分压式 2+V B B +R RL Iuo +Rs R B2 E 求静态工作点; BO =-CC-U U BE(on) BO BEQ EQ RB RE 求性能指标 Ri R B B +(1+B)R R1=RB∥ r=RB/The +(1+B)ReI R R=R

两种典型电路结构 偏置式 + us − +VCC RC C1 C2 RL + + RB RS + uo – 分压式 + us − +VCC RC C1 C2 RL RE + + RB1 RB2 RS + uo − + – RB + RC uCE – + uBE − + – VBB VCC iB iC 求静态工作点； B CC BE(on) BQ R V U I − = E BQ BEQ EQ R U U I −  =  求性能指标； be L r R Au  = − i B be R = R // r Ro = RC be E L r (1 )R R Au   + +  = − //[ (1 ) ] i B be RE R = R r + +  Ro = RC 第 2、3 章 小 结