第1章半导体分立器件PPT讲稿.ppt

第1章半导体分立器件1第1页，共109页，编辑于2022年，星期一概概 述述电子技术：电子技术：研究电子器件、电子电路和研究电子器件、电子电路和 系统及其应用的技术。系统及其应用的技术。电子技术电子技术模拟电子技术模拟电子技术数字电子技术数字电子技术2第2页，共109页，编辑于2022年，星期一模拟信号模拟信号：在时间上和数值上具有连续变化的特点；在时间上和数值上具有连续变化的特点；t t数字信号：数字信号：数字信号：数字信号：在时间上和数值上在时间上和数值上在时间上和数值上在时间上和数值上是离散的，突变。等是离散的，突变。等是离散的，突变。等是离散的，突变。等矩形波矩形波t尖顶波尖顶波t3第3页，共109页，编辑于2022年，星期一第一章第一章 半导体分立器件及其基本电路 1.1 半导体的基本知识半导体的基本知识与与PNPN结结 1.2 半导体二极管半导体二极管及其应用电路及其应用电路 1.3 放大电路的基本概念及其性放大电路的基本概念及其性 能能指标指标 1.4 三极管三极管及其放大电路及其放大电路1.61.6 多级放大电路多级放大电路4第4页，共109页，编辑于2022年，星期一1.1.1 导体、半导体和绝缘体导体、半导体和绝缘体导体：导体：自然界中很容易导电的物质称为自然界中很容易导电的物质称为导体导体，金属，金属一般都是导体。一般都是导体。绝缘体：绝缘体：有的物质几乎不导电，称为有的物质几乎不导电，称为绝缘体绝缘体，如橡皮、，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。陶瓷、塑料和石英。半导体：半导体：另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为之间，称为半导体半导体，如锗、硅、砷化镓和一，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。些硫化物、氧化物等。1.1 半导体的基本知识与半导体的基本知识与PN结结5第5页，共109页，编辑于2022年，星期一半导体半导体的导电具有不同于其它物质的特点。的导电具有不同于其它物质的特点。当受外界热和光的作用时，它的导电能当受外界热和光的作用时，它的导电能 力明显变化。力明显变化。往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使 它的导电能力明显改变。它的导电能力明显改变。外激发控制外激发控制掺杂质控制掺杂质控制结构：半导体结构：半导体晶体晶体。导电性：导电可控性导电性：导电可控性6第6页，共109页，编辑于2022年，星期一 1.1.本征半导体本征半导体本征半导体的结构特点本征半导体的结构特点:GeSi现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，它们的最现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，它们的最外层电子（价电子）都是四个。外层电子（价电子）都是四个。本征半导体：本征半导体：完全纯净的、结构完整的半导体晶体。完全纯净的、结构完整的半导体晶体。7第7页，共109页，编辑于2022年，星期一硅和锗的共价键结构硅和锗的共价键结构共价键,共用电子对+4+4+4+4+4表示除去价电子后的原子共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为中，称为束缚电子束缚电子，8第8页，共109页，编辑于2022年，星期一+4+4+4+4自由电子空穴束缚电子9第9页，共109页，编辑于2022年，星期一半导体的导电机理半导体的导电机理+4+4+4+4空穴吸引附近的电子空穴吸引附近的电子来填补，这样的结果来填补，这样的结果相当于空穴的迁移，相当于空穴的迁移，空穴的迁移相当于正空穴的迁移相当于正电荷的移动，因此可电荷的移动，因此可以认为空穴是载流子。以认为空穴是载流子。自由电子自由电子和和空穴称为空穴称为半导体载流子。半导体载流子。10第10页，共109页，编辑于2022年，星期一11第11页，共109页，编辑于2022年，星期一3.3.光敏性、热敏性，载流子的浓度越高。本征半导体的光敏性、热敏性，载流子的浓度越高。本征半导体的导电能力越强，这是半导体的一大特点。导电能力越强，这是半导体的一大特点。2.2.本征半导体的导电能力取决于自由电子、空穴本征半导体的导电能力取决于自由电子、空穴(载流载流子子)的浓度。的浓度。1.1.本征半导体中电流本征半导体中电流(载流子移动载流子移动)由两部分组成：由两部分组成：(1)(1)自由电子移动产生的电流。自由电子移动产生的电流。(2)(2)空穴移动产生的电流。空穴移动产生的电流。本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理12第12页，共109页，编辑于2022年，星期一 2.2.杂质半导体杂质半导体在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会使在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会使半导体的导电性能发生显著变化。其原因是掺杂半导体的导电性能发生显著变化。其原因是掺杂半导体的某种载流子浓度大大增加。半导体的某种载流子浓度大大增加。硅或锗晶体中掺入少量的五价元素磷（或锑硅或锗晶体中掺入少量的五价元素磷（或锑ti）,自由电子浓度自由电子浓度远大于空穴浓度。远大于空穴浓度。自由电子自由电子称为称为多数载流子多数载流子（多子多子），），空穴空穴称为称为少少数载流子数载流子（少子少子）。）。在硅或锗晶体中掺入少量的三价元素，如硼（或铟在硅或锗晶体中掺入少量的三价元素，如硼（或铟yin）,空穴是空穴是多子，电子是少子多子，电子是少子。N 型半导体型半导体（电子型半导体）（电子型半导体）P 型半导体型半导体（空穴型半导体）（空穴型半导体）13第13页，共109页，编辑于2022年，星期一 掺杂后自由电子数目大掺杂后自由电子数目大掺杂后自由电子数目大掺杂后自由电子数目大量增加，自由电子导电成为量增加，自由电子导电成为量增加，自由电子导电成为量增加，自由电子导电成为这种半导体的主要导电方式，这种半导体的主要导电方式，这种半导体的主要导电方式，这种半导体的主要导电方式，称为电子半导体或称为电子半导体或称为电子半导体或称为电子半导体或N N型半导型半导型半导型半导体。体。体。体。掺入五价元素掺入五价元素 Si Si Si Sip+多余电子磷原子在常温下即可变为自由电子失去一个电子变为正离子 在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）,形形成杂质半导体。成杂质半导体。在在在在N 型半导体中型半导体中型半导体中型半导体中自由电子是多自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子。数载流子，空穴是少数载流子。第14页，共109页，编辑于2022年，星期一 掺杂后空穴数目大量增掺杂后空穴数目大量增掺杂后空穴数目大量增掺杂后空穴数目大量增加，空穴导电成为这种半加，空穴导电成为这种半加，空穴导电成为这种半加，空穴导电成为这种半导体的主要导电方式，称导体的主要导电方式，称导体的主要导电方式，称导体的主要导电方式，称为空穴半导体或为空穴半导体或为空穴半导体或为空穴半导体或 P P型半导型半导型半导型半导体。体。体。体。掺入三价元素掺入三价元素掺入三价元素掺入三价元素 Si Si Si Si 在在 P P 型半导体中型半导体中型半导体中型半导体中空穴是多数空穴是多数空穴是多数空穴是多数载流子，自由电子是少数载流子。载流子，自由电子是少数载流子。载流子，自由电子是少数载流子。载流子，自由电子是少数载流子。B硼原子接受一个接受一个电子变为电子变为负离子负离子空穴第15页，共109页，编辑于2022年，星期一16第16页，共109页，编辑于2022年，星期一一一.PN 结的形成结的形成在同一片半导体基片上，分别制造在同一片半导体基片上，分别制造P 型半导体和型半导体和N 型半导体，经过载流子的型半导体，经过载流子的运移运移，在它们的交界面处就，在它们的交界面处就形成的空间电荷区就为形成的空间电荷区就为PN 结。结。1.12 PN结及其单向导电性结及其单向导电性扩散运动扩散运动:物质从浓度高的地方向浓度低的地方运动物质从浓度高的地方向浓度低的地方运动,即即由于浓度差产生的运动由于浓度差产生的运动.漂移运动漂移运动:在电场力作用下在电场力作用下,少数载流子的运动少数载流子的运动.17第17页，共109页，编辑于2022年，星期一二二.PN结的单向导电性结的单向导电性 PN 结外加上正向电压结外加上正向电压(正向偏置正向偏置):PN 结外加反向电压结外加反向电压(反向偏置反向偏置):P 区加正电压、区加正电压、N 区加负电压。区加负电压。P区加负电压、区加负电压、N 区加正电压。区加正电压。18第18页，共109页，编辑于2022年，星期一PN 结外加上正向电压结外加上正向电压(正向偏置正向偏置)19第19页，共109页，编辑于2022年，星期一PN 结外加上反向电压结外加上反向电压(反向偏置反向偏置)20第20页，共109页，编辑于2022年，星期一PN结具有单向导电性定义结具有单向导电性定义u1.当PN结外加正向电压时，有较大的正向电流,呈现一低电阻特性,PN结导通；u2.当PN结外加反向电压时，电流很小，呈现一高电阻特性，PN结截止。21第21页，共109页，编辑于2022年，星期一半导体二极管图片1.2 半导体二极管半导体二极管及其应用电路及其应用电路22第22页，共109页，编辑于2022年，星期一23第23页，共109页，编辑于2022年，星期一24第24页，共109页，编辑于2022年，星期一一、基本结构一、基本结构PN 结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。(1)点接触型二极管点接触型二极管(2)面接触型二极管面接触型二极管PN二极管的电路符号：二极管的电路符号：(a)(a)点接触型点接触型(b)(b)面接触型面接触型正正(阳阳)极极负负(阴阴)极极+-25第25页，共109页，编辑于2022年，星期一 二、伏安特性二、伏安特性UI死区电压死区电压 硅管硅管0.5V,锗管锗管0.1V。导通压降导通压降:硅硅管管0.60.7V,锗锗管管0.20.3V。反向击穿反向击穿电压电压UBR26第26页，共109页，编辑于2022年，星期一三、主要参数三、主要参数1.最大整流电流最大整流电流 IFM二极管长期使用时，允许流过二极管的最大二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。正向平均电流。2.反向击穿电压反向击穿电压UBR二极管反向击穿时的电压值。击穿时反向电流剧增，二极管反向击穿时的电压值。击穿时反向电流剧增，二极管的单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。二极管的单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。27第27页，共109页，编辑于2022年，星期一 指管子不被反向击穿所允许指管子不被反向击穿所允许外加的电压。一般手册上给出外加的电压。一般手册上给出的的U UDRMDRM约为击穿电压的一半。约为击穿电压的一半。3.3.最高反向工作电压最高反向工作电压U UDRMDRM28第28页，共109页，编辑于2022年，星期一4.4.最大反向电流最大反向电流I IRMRM：管子在常温下承受最高反向工作管子在常温下承受最高反向工作电压电压U UDRMDRM时的反向饱和电流，其值时的反向饱和电流，其值愈小，则管子的单向导电性愈好。愈小，则管子的单向导电性愈好。由于温度增加，由于温度增加，I IRMRM会急剧增加，所会急剧增加，所以在使用二极管时以在使用二极管时要注意温度的影要注意温度的影响。响。29第29页，共109页，编辑于2022年，星期一四四.二极管的模型二极管的模型1.1.理想模型理想模型:具有这种理想特性的二极具有这种理想特性的二极管也叫做理想二极管。即：二极管在管也叫做理想二极管。即：二极管在正向导通时正向导通时相当于开关闭和，死区电相当于开关闭和，死区电压压=0=0，正向压降，正向压降=0=0，二极管反向截止二极管反向截止时时相当于开关断开。相当于开关断开。等效电路等效电路30第30页，共109页，编辑于2022年，星期一2.2.恒压降模型恒压降模型.二极管在正向导通时，二极管在正向导通时，其管压降为恒定值，硅管的管压降约为其管压降为恒定值，硅管的管压降约为0.6-0.7V0.6-0.7V，锗管的管压降约为，锗管的管压降约为0.2-0.3V0.2-0.3V。等效电路等效电路反向截止反向截止31第31页，共109页，编辑于2022年，星期一D6V12V3k BAUAB+电路如图，求：电路如图，求：UAB1.2.2 二极管应用电路二极管应用电路32第32页，共109页，编辑于2022年，星期一二极管电路分析举例二极管电路分析举例二极管电路分析举例二极管电路分析举例 定量分析：定量分析：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 分析方法：分析方法：分析方法：分析方法：将二极管断开，分析二极管两端电位将二极管断开，分析二极管两端电位的高低或所加电压的高低或所加电压的高低或所加电压的高低或所加电压UD D的正负。的正负。若若若若 V V阳阳 V V阴阴阴阴或或或或 UD D为正为正为正为正(正向偏置正向偏置正向偏置正向偏置)，二极管导通，二极管导通，二极管导通，二极管导通若若 V阳阳阳阳 VV阴阴阴阴 二极管导通二极管导通二极管导通二极管导通若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路，U UABAB=6V 6V否则，否则，否则，否则，U UAB低于低于低于低于6V6V一个管压降，为一个管压降，为一个管压降，为一个管压降，为6.36.3或或或或6.7V6.7V例例1：取取 B 点作参考点，断点作参考点，断开二极管，分析二极管开二极管，分析二极管阳极和阴极的电位。阳极和阴极的电位。D6V12V3k BAUAB+34第34页，共109页，编辑于2022年，星期一u ui i 8V 8V，二极管导通，可看作短路，二极管导通，可看作短路，二极管导通，可看作短路，二极管导通，可看作短路 u uo=8V=8V u ui i 8V 8V，二极管截止，可看作开路，二极管截止，可看作开路，二极管截止，可看作开路，二极管截止，可看作开路 u uo o=u ui i已知：已知：二极管是理想的，试画出二极管是理想的，试画出 uo 波形。波形。8V8V例：例：例：例：ui18V参考点参考点二极管阴极电位为二极管阴极电位为 8 VD D8V8VR Ru uo ou ui i+35第35页，共109页，编辑于2022年，星期一RLuiuouiuott二极管的应用电路二极管的应用电路2 2：二极管半波二极管半波整流整流36第36页，共109页，编辑于2022年，星期一1.稳压二极管稳压二极管UIIZIZmax UZ IZ稳压误差曲线越陡，电压越稳定。+-UZ动态电阻：动态电阻：rz越小，稳压越小，稳压性能越好。性能越好。1.2.3 特殊二极管特殊二极管37第37页，共109页，编辑于2022年，星期一（4）稳定电流稳定电流IZ（5）最大允许功耗）最大允许功耗稳压二极管的参数稳压二极管的参数:（1）稳定电压稳定电压 UZ（2）电压温度系数电压温度系数 U（%/）稳压值受温度变化影响的的系数。稳压值受温度变化影响的的系数。（3）动态电阻）动态电阻38第38页，共109页，编辑于2022年，星期一稳压二极管的稳压原理稳压二极管的稳压原理:输入变化时输入变化时:IZUIIZIZmax UZUZ负载变化时负载变化时:R R作用作用?iRuoiZDZRiLuiRL39第39页，共109页，编辑于2022年，星期一负载电阻负载电阻 。要求要求当输入电压由正常值发生当输入电压由正常值发生 20%波动时，负载电压基本不变。波动时，负载电压基本不变。稳压二极管的应用举例稳压二极管的应用举例:uoiZDZRiLiuiRL稳压管的技术参数稳压管的技术参数:解：令输入电压达到上限时，流过稳压管的电流为解：令输入电压达到上限时，流过稳压管的电流为Izmax。求：求：电阻电阻R和输入电压和输入电压 ui 的正常值。的正常值。方程方程140第40页，共109页，编辑于2022年，星期一令输入电压降到下限时，令输入电压降到下限时，流过稳压管的电流为流过稳压管的电流为Izmin。方程方程2uoiZDZRiLiuiRL联立方程联立方程1、2，可解得：，可解得：41第41页，共109页，编辑于2022年，星期一2.发光二极管发光二极管有正向电流流过时，有正向电流流过时，发出一定波长范围的光，发出一定波长范围的光，目前的发光管可以发出目前的发光管可以发出从红外光到可见波段的从红外光到可见波段的光，它的电特性与一般光，它的电特性与一般二极管类似。二极管类似。阳极阳极阴极阴极42第42页，共109页，编辑于2022年，星期一3.光电二极管光电二极管反向电流随光照强度的增加而上升。反向电流随光照强度的增加而上升。IU照度增加照度增加阳极阳极阴极阴极43第43页，共109页，编辑于2022年，星期一小结：小结：小结：小结：2.2.二极管的应用分析。二极管的应用分析。二极管的应用分析。二极管的应用分析。3.3.稳压管的应用特点。特殊二极管稳压管的应用特点。特殊二极管稳压管的应用特点。特殊二极管稳压管的应用特点。特殊二极管 1 1 1 1.半导体的基本知识与半导体的基本知识与PNPN结结44第44页，共109页，编辑于2022年，星期一1.基本结构基本结构BECNNP基极基极发射极发射极集电极集电极NPN型PNP集电极集电极基极基极发射极发射极BCEPNP型1.4 三极管及其放大电路三极管及其放大电路1.4.1 1.4.1 三极管三极管45第45页，共109页，编辑于2022年，星期一BECNNP基极基极发射极发射极集电极集电极基区：较薄，掺杂浓度低集电区：面积较大发射区：掺杂浓度较高46第46页，共109页，编辑于2022年，星期一BECNNP基极基极发射极发射极集电极集电极发射结集电结47第47页，共109页，编辑于2022年，星期一BECIBIEICNPN型三极管型三极管BECIBIEICPNP型三极管型三极管三极管的符号三极管的符号48第48页，共109页，编辑于2022年，星期一1.4.2 电流分配和放大原理电流分配和放大原理1.1.三极管放大的外部条件三极管放大的外部条件三极管放大的外部条件三极管放大的外部条件B BEC CN NN NP PEBRBE EC CRC发射结正偏、集电结反偏发射结正偏、集电结反偏 PNP PNP发射结正偏发射结正偏发射结正偏发射结正偏 V VB BV VE E集电结反偏集电结反偏集电结反偏集电结反偏 V VC C V VE E集电结反偏集电结反偏集电结反偏集电结反偏 V VC C V VB IBICIE第49页，共109页，编辑于2022年，星期一2.2.各电极电流关系及电流放大作用各电极电流关系及电流放大作用各电极电流关系及电流放大作用各电极电流关系及电流放大作用IB(mA)IC(mA)IE(mA)00.020.040.060.080.100.0010.0010.701.502.303.103.950.0010.0010.721.542.363.184.05结论:1 1）三电极电流关系）三电极电流关系）三电极电流关系）三电极电流关系 IE E=I IB B+I IC C2）I IC C I IB B ，I IC I IE 3 3）I IC C I IB 把基极电流的微小变化能够引起集电极电流较大变化的特把基极电流的微小变化能够引起集电极电流较大变化的特把基极电流的微小变化能够引起集电极电流较大变化的特把基极电流的微小变化能够引起集电极电流较大变化的特性称为晶体管的电流放大作用。性称为晶体管的电流放大作用。性称为晶体管的电流放大作用。性称为晶体管的电流放大作用。实质实质实质实质:用一个微小电流的变化去控制一个较大电流的变化用一个微小电流的变化去控制一个较大电流的变化用一个微小电流的变化去控制一个较大电流的变化用一个微小电流的变化去控制一个较大电流的变化。第50页，共109页，编辑于2022年，星期一小结：小结：三极管的基本结构：结构三极管的基本结构：结构三极管的基本结构：结构三极管的基本结构：结构,分类，分类，分类，分类，三极管放大的条件。三极管放大的条件。三极管放大的条件。三极管放大的条件。内部内部:发射区掺杂高，基区薄发射区掺杂高，基区薄发射区掺杂高，基区薄发射区掺杂高，基区薄掺杂低，集电区面积大。掺杂低，集电区面积大。掺杂低，集电区面积大。掺杂低，集电区面积大。外部外部外部外部:发射结正偏、集电结反偏发射结正偏、集电结反偏发射结正偏、集电结反偏发射结正偏、集电结反偏 三极管的特性曲线、主要参数三极管的特性曲线、主要参数51第51页，共109页，编辑于2022年，星期一发射极是输入回路、输出回路的公共端发射极是输入回路、输出回路的公共端发射极是输入回路、输出回路的公共端发射极是输入回路、输出回路的公共端 共发射极电路输入回路输入回路输出回路输出回路 测量晶体管特性的实验线路测量晶体管特性的实验线路ICEBmA AVUCEUBERBIBECV+1.4.3 特性曲线特性曲线52第52页，共109页，编辑于2022年，星期一1.1.1.1.输入特性输入特性输入特性输入特性特点特点特点特点:非线性非线性非线性非线性死区电压：硅管0.5V，锗管0.1V。正常工作时发射结电压：正常工作时发射结电压：NPNNPN型硅管型硅管 U UBE BE 0.60.7V 0.60.7VPNPPNP型锗管型锗管 U UBE BE 0.2 0.2 0.3V 0.3VIB(A)UBE(V)204060800.40.8UCE 1VO第53页，共109页，编辑于2022年，星期一UCE 1VIB(A)UBE(V)204060800.40.8UCE=0VUCE=0.5V54第54页，共109页，编辑于2022年，星期一2.输出特性输出特性IB=020 A40 A60 A80 A100 A36IC(mA )1234UCE(V)912O放大区放大区输出特性曲线通常分三个工作区：输出特性曲线通常分三个工作区：输出特性曲线通常分三个工作区：输出特性曲线通常分三个工作区：(1)(1)放大区放大区放大区放大区 在放大区有在放大区有在放大区有在放大区有 I IC=I IB B ，也，也，也，也称为线性区，具有恒流特称为线性区，具有恒流特性。性。在放大区，在放大区，在放大区，在放大区，发射结处于正发射结处于正发射结处于正发射结处于正向偏置、集电结处于反向偏向偏置、集电结处于反向偏向偏置、集电结处于反向偏向偏置、集电结处于反向偏置，晶体管工作于放大状态。置，晶体管工作于放大状态。置，晶体管工作于放大状态。置，晶体管工作于放大状态。第55页，共109页，编辑于2022年，星期一I IB B=0=02020 A A4040 A A6060 A A8080 A A100100 A A3 36 6I IC C(mmA )A )1 12 23 34 4U UCECE(V)(V)9 91212O（2）截止区）截止区I IB B 0 以下区域为以下区域为截止区，有截止区，有截止区，有截止区，有 I IC C 0 0 。在截止区发射结处于反向偏置，集电结处于反向偏置，在截止区发射结处于反向偏置，集电结处于反向偏置，在截止区发射结处于反向偏置，集电结处于反向偏置，在截止区发射结处于反向偏置，集电结处于反向偏置，晶体管工作于截止状态。晶体管工作于截止状态。晶体管工作于截止状态。晶体管工作于截止状态。饱饱和和区区截止区截止区（3）饱和区）饱和区 当当当当U UCECE UBE时时时时，晶体管晶体管晶体管晶体管工作于饱和状态。工作于饱和状态。工作于饱和状态。工作于饱和状态。在饱和区，在饱和区，在饱和区，在饱和区，IB B IC，发射发射发射发射结处于正向偏置，结处于正向偏置，结处于正向偏置，结处于正向偏置，集电结也集电结也集电结也集电结也处于正处于正处于正处于正偏。偏。偏。偏。深度饱和时，深度饱和时，硅管硅管U UCES CES 0.3V 0.3V，锗管锗管锗管锗管UCES CES 0.1V 0.1V。临临界界饱饱和和、饱饱和和状状态态56第56页，共109页，编辑于2022年，星期一1.4.4 主要参数主要参数1.1.电流放大系数电流放大系数电流放大系数电流放大系数，直流电流放大系数直流电流放大系数直流电流放大系数直流电流放大系数交流电流放大系数交流电流放大系数交流电流放大系数交流电流放大系数 表示晶体管特性的数据称为晶体管的参数，晶体管的参表示晶体管特性的数据称为晶体管的参数，晶体管的参表示晶体管特性的数据称为晶体管的参数，晶体管的参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。数也是设计电路、选用晶体管的依据。数也是设计电路、选用晶体管的依据。数也是设计电路、选用晶体管的依据。注意：注意：注意：注意：和和 的含义不同，但在特性曲线近于平行等的含义不同，但在特性曲线近于平行等距的情况下，两者数值接近。距的情况下，两者数值接近。常用晶体管的常用晶体管的常用晶体管的常用晶体管的 值在值在值在值在20 20020 200之间。之间。之间。之间。第57页，共109页，编辑于2022年，星期一例：在例：在例：在例：在U UCE=6 V=6 V时，时，时，时，在在在在 Q Q1 点点I IB B=40 A,A,I IC C=1.5mA=1.5mA；在在在在 Q Q2 2 点点点点IB B=60 A,I IC C=2.3mA。求：电流放大系数。求：电流放大系数在以后的计算中，一般作近似处理：在以后的计算中，一般作近似处理：=。I IB B=0=02020 A A4040 A A6060 A A8080 A A100100 A A3 36 6I IC C(mmA )A )1 12 23 34 4U UCECE(V)(V)9 912120 0QQ1 1QQ2 2在在在在 Q Q1 1 点，有点，有由由由由 Q Q1 1 和和和和QQ2点，得点，得点，得点，得58第58页，共109页，编辑于2022年，星期一2.2.集集集集-基极反向截止基极反向截止基极反向截止基极反向截止(饱和饱和饱和饱和)电流电流电流电流 ICBOCBO I ICBOCBO是由少数载流子的漂移是由少数载流子的漂移运动所形成的电流，受温度的运动所形成的电流，受温度的影响大。影响大。温度温度I ICBOCBO ICBO A+EC3.3.集集-射极反向截止射极反向截止(饱和饱和)电流电流(穿透电流穿透电流)I ICEOCEO AICEOIB=0+I ICEOCEO受温度的影响大。受温度的影响大。温度温度I ICEOCEO，所以所以I IC C也相也相应增加。应增加。三极管的温度特三极管的温度特性较差。性较差。I ICEOCEO=(1+)I=(1+)ICBOCBO59第59页，共109页，编辑于2022年，星期一4.集电极最大允许电流集电极最大允许电流 I ICMCM5.5.集集集集-射极反向击穿电压射极反向击穿电压射极反向击穿电压射极反向击穿电压U U(BR)CEO(BR)CEO6.6.集电极最大允许耗散功耗集电极最大允许耗散功耗P PCMCM PCMCM取决于三极管允许的温升，消耗功率过大，温升取决于三极管允许的温升，消耗功率过大，温升取决于三极管允许的温升，消耗功率过大，温升取决于三极管允许的温升，消耗功率过大，温升过高会烧坏三极管。过高会烧坏三极管。过高会烧坏三极管。过高会烧坏三极管。P PC C P PCM CM=I IC C U UCECE 硅硅管允许结温约为管允许结温约为管允许结温约为管允许结温约为150150 C C，锗锗管约为管约为7070 9090 C C。三个极限参数三个极限参数三个极限参数三个极限参数60第60页，共109页，编辑于2022年，星期一ICUCE=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由三个极限参数可画出三极管的安全工作区由三个极限参数可画出三极管的安全工作区由三个极限参数可画出三极管的安全工作区ICUCEO61第61页，共109页，编辑于2022年，星期一5.复合三极管复合三极管(a)即即:=12 62第62页，共109页，编辑于2022年，星期一(b)63第63页，共109页，编辑于2022年，星期一光电三极管和光电耦合器光电三极管和光电耦合器光电耦合器的特点光电耦合器的特点:输入端与输出端在电气上是绝输入端与输出端在电气上是绝缘的缘的.64第64页，共109页，编辑于2022年，星期一三极管放三极管放大电路有大电路有三种形式三种形式共射放大器共射放大器共基放大器共基放大器共集放大器共集放大器以共射放大器为例讲解工作原理 1.4.2 共发射极放大电路共发射极放大电路65第65页，共109页，编辑于2022年，星期一3 3、元件选择要使信号不失真地放大。、元件选择要使信号不失真地放大。放大电路的组成原则：放大电路的组成原则：1 1、有直流电源，保证、有直流电源，保证E E结正偏，结正偏，C C结反偏。结反偏。2 2、元件安排要保证信号传输，即信号能从输入、元件安排要保证信号传输，即信号能从输入端加到三极管上（有信号输入回路），经放大端加到三极管上（有信号输入回路），经放大后从输出端输出（有输出回路）。后从输出端输出（有输出回路）。一、一、共射极放大电路组成共射极放大电路组成66第66页，共109页，编辑于2022年，星期一一一 、基本放大电路的组成、基本放大电路的组成基本放大电路各元件作用基本放大电路各元件作用 晶体管晶体管T T-放大元放大元件件,i iC C=i iB B。要保。要保证集电结反偏证集电结反偏,发发射结正偏射结正偏,使晶体使晶体管工作在放大区管工作在放大区 。基极电源基极电源E EB B与基极与基极电阻电阻R RB B-使发射结使发射结 处于正偏，并提供处于正偏，并提供大小适当的基极电大小适当的基极电流。流。共发射极基本电路共发射极基本电路共发射极基本电路共发射极基本电路ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCE iCiBiE67第67页，共109页，编辑于2022年，星期一一一 、基本放大电路的组成基本放大电路的组成集电极电源集电极电源E EC C-为电为电路提供能量。并保路提供能量。并保证集电结反偏。证集电结反偏。集电极电阻集电极电阻R RC C-将变将变化的电流转变为变化化的电流转变为变化的电压。的电压。耦合电容耦合电容C C1 1、C C2 2-隔离输入、输出隔离输入、输出与放大电路直流的与放大电路直流的联系，同时使信号联系，同时使信号顺利输入、输出。顺利输入、输出。信信号号源源负载负载共发射极基本电路共发射极基本电路ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCE iCiBiE68第68页，共109页，编辑于2022年，星期一一、一、基本放大电路的组成基本放大电路的组成单电源供电时常用的画法单电源供电时常用的画法共发射极基本电路共发射极基本电路共发射极基本电路共发射极基本电路+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCE iCiBiEECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCE iCiBiE69第69页，共109页，编辑于2022年，星期一 放大电路的分析放大电路的分析放大电放大电路分析路分析静态分析静态分析动态分析动态分析估算法估算法图解法图解法微变等效电路法微变等效电路法图解法图解法70第70页，共109页，编辑于2022年，星期一二、二、共射放大电路的静态分析共射放大电路的静态分析UBEIBICUCE无输入信号无输入信号(ui=0)时时:uo=0uBE=UBEuCE=UCE+UCCRBRCC1C2T+ui+uo+uBEuCE iCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtO71第71页，共109页，编辑于2022年，星期一ICUCEOIBUBEO结论：结论：无输入信号电压时，三极管各电极都是恒定的无输入信号电压时，三极管各电极都是恒定的 电压和电流电压和电流电压和电流电压和电流:IB B、U UBEBE和和和和 IC C、U UCECE 。(I IB B、U UBEBE)和和和和(IC C、U UCECE)分别对应于输入、输出特性分别对应于输入、输出特性曲线上的一个点，称为曲线上的一个点，称为静态工作点静态工作点静态工作点静态工作点。QIBUBEQUCEIC72第72页，共109页，编辑于2022年，星期一对交流输入信号为零，只有直流信号（对交流输入信号为零，只有直流信号（VCC）开路开路开路开路+VCCRBRCC1C2T直流通道直流通道+VCCRBRC73第73页，共109页，编辑于2022年，星期一（1 1）根据直流通道估算）根据直流通道估算I IB BI IB BU UBEBER RB B称为称为偏置电阻偏置电阻，I IB B称为称为偏置偏置电流电流。+V VCCCC直流通道直流通道R RB BR RC C(一一)静态工作点静态工作点-估算法估算法74第74页，共109页，编辑于2022年，星期一（2）根据直流通道估算）根据直流通道估算UCE、ICICUCE直流通道直流通道RBRCVccVcc75第75页，共109页，编辑于2022年，星期一例：例：用估算法计算静态工作点。用估算法计算静态工作点。已知：已知：VCC=12V，RC=4k，RB=300k，=37.5。解：解：请注意电路中请注意电路中IB 和和IC 的数量级。的数量级。+VCCRBRCC1C2T+RLui+uBEuCE iCiBiE76第76页，共109页，编辑于2022年，星期一(二二)用图解法确定静态值用图解法确定静态值用作图的方法确定静态值用作图的方法确定静态值用作图的方法确定静态值用作图的方法确定静态值步骤：步骤：步骤：步骤：1.用估算法确定用估算法确定用估算法确定用估算法确定IB 2.由输出特性确定由输出特性确定由输出特性确定由输出特性确定I IC C 和和和和U UCECEUCE=UCC ICRC +UCCRBRCT+UBEUCEICIB直流负载线方程77第77页，共109页，编辑于2022年，星期一(二二)用图解法确定静态值用图解法确定静态值 直流负载线斜率直流负载线斜率ICQUCEQUCCUCE=UCCICRCUCE/VIC/mA直流负载线Q由IB确定的那条输出特性与直流负载线的交点就是Q点O78第78页，共109页，编辑于2022年，星期一UBEIB无输入信号无输入信号(ui=0)时时:uo=0uBE=UBEuCE=UCE？有输入信号有输入信号(u ui i 0)时时时时 uCE=UCC iC RC uo 0uBE=UBE+uiuCE=UCE+uoIC三、三、共射放大电路的动态分析共射放大电路的动态分析+UCCRBRCC1C2T+ui+uo+uBEuCE iCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOUCEuotO79第79页，共109页，编辑于2022年，星期一结论：结论：(1)(1)加上输入信号电压后，各电极电流的大小均发生了变加上输入信号电压后，各电极电流的大小均发生了变加上输入信号电压后，各电极电流的大小均发生了变加上输入信号电压后，各电极电流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，但方向始终化，都在直流量的基础上叠加了一个交流量，但方向始终化，都在直流量的基础上叠加了一个交流量，但方向始终化，都在直流量的基础上叠加了一个交流量，但方向始终不变。不变。不变。不变。+集电极电流直流分量交流分量动态分析iCtOiCtICOiCticO静态分析80第80页，共109页，编辑于2022年，星期一结论：结论：(2)若参数选取得当，输出电压可比输入电压大，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。即电路具有电压放大作用。即电路具有电压放大作用。即电路具有电压放大作用。(3)(3)输出电压与输入电压在相位上相差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。即共发射极电路具有反相作用。ui