1、第1章 半導體器件基礎教學目的：了解載流子的運動規律，PN結的形成及特性，掌握二極管、三極管的工作原理、特性曲線及主要參數。教學重點：二極管的應用，三極管的特性曲線及工作狀態的分析。教學難點：穩壓二極管的應用，三極管電路的分析教學內容：半導體及其特性，PN結及其特性，半導體二極管，半導體三極管及其工作原理，三極管的共特性曲線及主要參數。 教學方法：理論講解與舉例相結合，講例題時邊講邊練（學生先作，老師后講）。教學進度：本內容為12學時，其中1.1、1.2、1.3節各2學時，1.4,1.5節各3學時。參考資料：電子電路基礎（林家儒主編，第2版，2006年），1-14頁。教學內容第一節 半導體及其

2、特性一、半導體的基本知識1、概念：導電能力介于導體和絕緣體之間的物質稱為半導體。2、元素：半導體器件中用的最多的是硅和鍺?，F代電子學中，用的最多的半導體是硅和鍺，它們的最外層電子（價電子）都是四個。 3、半導體的特點：(1)、當受外界熱和光的作用時，它的導電能力明顯變化。(2)、當受外界熱和光的作用時，它的導電能力明顯變化。(3)、純凈的半導體中摻入某些雜質，會使它的導電能力明顯改變。二、本征半導體的導電形式1、兩種載流子：自由電子（帶負電）和空穴（帶正電）在常溫下，使一些價電子獲得足夠的能量而脫離共價鍵的束縛，成為自由電子，同時共價鍵上留下一個空位，稱為空穴。這一現象稱為本征激發，也稱熱激發

3、。2、電子空穴對：因熱激發而出現的自由電子和空穴是同時成對出現的，3、本征半導體中電流由兩部分組成：自由電子移動產生的電流和空穴移動產生的電流。三、雜質半導體1、概念：在本征半導體中摻入某些微量的雜質，就會使半導體的導電性能發生顯著變化。其原因是摻雜半導體的某種載流子濃度大大增加。2、N 型半導體：自由電子濃度大大增加的雜質半導體，也稱為（電子半導體）。加五價元素（磷）自由電子占大多數，稱為多子；空穴占少數，叫少子。3、P 型半導體：空穴濃度大大增加的雜質半導體，也稱為（空穴半導體）。加三價元素（硼）空穴占大多數，稱為多子；自由電子占少數，叫少子。第二節 PN結及其特性 一、PN結的形成在同一

4、片半導體基片上，分別制造P 型半導體和N 型半導體，經過載流子的擴散，在它們的交界面處就形成了PN 結。二、重要特性 單向導電性：PN 結加上正向電壓、正向偏置的意思都是： P 區加正、N 區加負電壓。三、注意（1）、空間電荷區中內電場阻礙P中的空穴、N區中的電子（都是多子）向對方運動（擴散運動）。（2）、P區中的電子和N區中的空穴（都是少子），數量有限，因此由它們形成的電流很小。四、PN結的伏安特性測二極管的伏安特性曲線圖如下： 正向： 正向電壓VF小于門坎電壓VT時，二極管V截止，正向電流IF =0；其中，門檻電壓 VF VT時，V導通，IF急劇增大。導通后V兩端電壓基本恒定：結論：正偏時

5、電阻小，具有非線性。反向：反向電壓VR VRM時，IR劇增，此現象稱為反向電擊穿。對應的電壓VRM稱為反向擊穿電壓。結論：反偏電阻大，存在電擊穿現象。電擊穿可逆熱擊穿不可逆雪崩擊穿高反壓，碰撞電離齊納擊穿較低反壓，場致激發第三節 半導體二極管一、半導體二極管1、外型：實物2、內部結構：PN節3、二極管的電路符號：二、主要參數 1. 最大整流電流 IOM：二極管長期使用時，允許流過二極管的最大正向平均電流。2. 反向擊穿電壓UBR：二極管反向擊穿時的電壓值。擊穿時反向電流劇增，二極管的單向導電性被破壞，甚至過熱而燒壞。手冊上給出的最高反向工作電壓UWRM一般是UBR的一半。3. 反向電流 IR指

6、二極管加反向峰值工作電壓時的反向電流。反向電流大，說明管子的單向導電性差，因此反向電流越小越好。反向電流受溫度的影響，溫度越高反向電流越大。硅管的反向電流較小，鍺管的反向電流要比硅管大幾十到幾百倍。三、常用二極管類型1分類(1) 按材料分：硅管、鍺管；(2) 按PN結面積：點接觸型(電流小，高頻應用)、面接觸型(電流大，用于整流)； (3) 按用途：如圖所示，圖1.1.9 二極管圖形符號例如利用單向導電性把交流電變成直流電的整流二極管；利用反向擊穿特性進行穩壓的穩壓二極管；利用反向偏壓改變PN結電容量的變容二極管；利用磷化鎵把電能轉變成光能的發光二極管；將光信號轉變為電信號的光電二極管。2型號

7、舉例如下整流二極管2CZ82B穩壓二極管2CW50變容二極管2AC1等等四、穩壓二極管穩壓電路：抑制電網電壓和整流電路負載的變化引起的輸出電壓變化，將平滑的直流電變成穩定的直流電。1硅穩壓二極管的特性(1)穩壓管工作在反向擊穿狀態。(2)當工作電流滿足條件時，穩壓管兩端電壓幾乎不變。2穩壓二極管的主要參數(1)穩定電壓穩壓管在規定電流下的反向擊穿電壓。(2)穩定電流IZ穩壓管在穩定電壓下的工作電流。(3)最大穩定電流IZmax穩壓管允許長期通過的最大反向電流。(4)動態電阻rZ穩壓管兩端電壓變化量與電流變化量的比值，即rZ = DVZ/DIZ。此值越小，管子穩壓性能越好。 第四節 半導體三極管

8、及其工作原理一、三極管的結構及符號三極管是由兩個PN結組成，按PN結的組成方式，三極管有PNP型和NPN型兩種類型。從結構上看，三極管內部有三個區域，分別稱為發射區、基區和集電區，并相應地引出三個電極，發射極(e)、基極(b)和集電極(c)。三個區形成的兩個PN結分別稱為發射結和集電結。二、三極管的三種連接方式因為放大器一般為4端網絡，而三極管只有3個電極，所以組成放大電路時，勢必要有一個電極作為輸入與輸出信號的公共端。根據所選公共端電極的不同，有以下三種連接方式。共基極、共發射極、共集電極。三、三極管的放大作用1. 三極管實現放大的結構要求和外部條件結構要求發射區重摻雜，多數載流子電子濃度遠

9、大于基區多數載流子空穴濃度?；鶇^做的很薄，通常只有幾微米到幾十微米，而且是低摻雜。集電極面積大，以保證盡可能收集到發射區發射的電子。外部條件外加電源的極性應使發射結處于正向偏置；集電結處于反向偏置狀態。 2.電流關系ICIE第五節 三極管的共射特性曲線及主要參數一、輸入特性當UCE不變時，輸入回路中的電流與IB與電壓UBE之間的關系曲線稱為輸入特性，即UCE0V時，從三極管的輸入回路看，相當于兩個PN結的并聯，當b、e間；加上正電壓時，三極管的輸入特性就是兩個正向二極管的伏安特性。UCE1V，b、e間加正電壓，此時集電極電位比基極高，集電結為反向偏置，阻擋層變寬，基區變窄，基區電子復合減少，故

10、基極電流IB下降。與UCE0V時相比，在相同條件下，IB要小得多。結果輸入特性曲線將右移。二、 輸出特性當IB不變時，輸出回路中的電流IC與電壓UCE之間的關系曲線稱為輸出特性。固定一個IB值，得一條輸出特性曲線，改變IB值，可提一簇輸出特性曲線。在輸出特性曲線上可以劃分為三個區域。截止區IB0的區域稱為截止區。在截止區，集電結和發射結均處于反向偏置。即UBE0、 UBC0放大區發射結正向偏置，集電結反向偏置。對于硅NPN型三極管，UBE0.7 UBC0 UBC0臨界飽和： UCE=UBE 即UCB=0時過飽和：UCEUBE 在深度飽和時，小功率管的管壓降為UCES通常小于0.三、三極管的主要

11、參數（1）電流放大系數共發射極交流電流放大系數共發射極直流電流放大系數共基極交流電流放大系數共基極直流電流放大系數 （2）極間反向電流集電極-基極反向飽和電流ICBO集電極-發射極穿透電流ICEO這兩項越小，管子質量越高。（3）極限參數集電極最大允許電流ICM由于三極管的電流放大系數值與工作電流有關，工作電流太大，就下降，使三極管的性能下降，也使放大的信號產生嚴重失真。一般定義當值下降為正常值的1/32/3時的IC值為ICM。集電極最大允許功率損耗PCMPC=ICUCE PCPCM為過耗區課后作業：1.1、1.2、1.12、1.14、1.16、1.17、1.18第2章 放大電路分析基礎教學目的

12、：掌握共射放大電路的基礎，圖解分析法和等效電路分析法，共基和共集放大電路。教學重點：靜態工作點的分析，放大電路的動態特性，圖解分析和等效電路分析。教學難點：放大電路的動態分析。教學內容：共射放大電路分析基礎，放大電路的圖解分析，放大電路的等效電路分析，共集放大電路，共基放大電路。教學方法：理論講解與舉例相結合，課后習題學生先做再講解。教學進度：本內容為14學時， 2.1節2學時、2.2節3學時、2.3節5學時、2,4、2.5節各2學時。參考資料：電子電路基礎（林家儒主編，第2版，2006年），19-45頁。教學內容第一節 共射放大電路分析基礎一、放大電路的基本概念1、放大：所謂放大，表面上是將

13、信號的幅度由小增大，但是放大的實質是能量的轉換，即由一個較小的輸入信號控制直流電源，使之轉換成交流能量輸出，驅動負載。注意：一定要有功率放大（變壓器不是放大器）2、放大電路的組成的原則是：為保證三極管工作在放大區，發射結必須正向偏置；集電結必須反向運用。電路中應保證輸入信號能加至三極管的發射結，以控制三極管的電流。同時，也要保證放大了的信號從電路中輸出。二、放大電路的組成如圖，元件介紹：（1）、c1 、c2耦合電容(隔直電容)的作用：使交流信號順利通過，而無直流聯系。耦合電容容量較大，一般采用電解電容器，而電解電容分正負極，接反就會損壞。（2）RB RC 偏置電阻。（3）核心元件為三極管。（4

14、）直流電源為能量提供者。上圖是NPN型三極管組成的放大電路，若用PNP型，則電源和電解電容極性反接就可以了。實際中，為了方便，采用單電源，如下左圖。習慣畫法如下圖。三、靜態特性分析1、靜態：無輸入信號ui時2、直流分析：又稱為靜態分析，用于求出電路的直流工作狀態，即基極直流電流IB；集電極直流電流IC；集電極與發射極間的直流電壓UCE。求靜態工作點就是求IB IC UCE1. 求IB由于三極管導通時，UBE變化很小，可視為常數。一般地硅管 UBE0.60.8V 取0.7V鍺管 UBE0.10.3V 取0.2V當UCC、Rb已知，可求出IBQ2. 求IC3. 求UCE四、直流通路和交流通路當輸入

15、信號為零時，電路只有直流電流；當考慮信號的放大時，我們應考慮電路的交流通路。所以在分析、計算具體放大電路前，應分清放大電路的交、直流通路。由于放大電路中存在著電抗元件，所以直流通路和交流通路不相同。直流通路：電容視為開路，電感視為短路；交流通路：電容和電感作為電抗元件處理，一般電容按短路處理，電感按開路處理。直流電源因為其兩端的電壓固定不變，內阻視為零，故在畫交流通路時也按短路處理。要求同學能畫出一個放大電路的直流通路和交流通路。第二節 放大電路的圖解分析一、靜態工作特性的分析三極管電流、電壓關系可用其輸入特性曲線和輸出特性曲線表示。我們可以在特性曲線上，直接用作圖的方法來確定靜態工作點。圖解

16、法求Q點的步驟：1、在輸出特性曲線所在坐標中，按直流負載線方程,作出直流負載線。2、由基極回路求出IBQ3、找出這一條輸出特性曲線與直流負載線的交點即為Q點。讀出Q點的電流、電壓即為所求。【例】如下圖電路，已知Rb=280k，Rc=3k，Ucc=12V，三極管的輸出特性曲線也如下圖所示，試用圖解法確定靜態工作點。解：首先寫出直流負載方程，并做出直流負載線uCE=UCCiCRciC=0，uCE=UCC=12V，得M點；uCE=0，iC=UCC/Rc=12/3=4mA，得N點；連接MN，即得直流負載線。直流負載線與iB=IBQ=40A這一條特性曲線的交點，即為Q點，從圖上可得ICQ=2mA，UCE

17、Q=6V。二、動態特性分析1、畫交流負載線交流負載線具有如下兩個特點：交流負載線必通過Q點，因為當輸入信號ui的瞬時值為零時，如忽略電容C1和C2的影響，則電路狀態和靜態相同。交流負載線的斜率由決定。因此，按上述特點，可做出交流負載線，即通過Q點，作一條的直線，就是交流負載線。具體作法如下：首先作一條的輔助線(此線有無數條)，然后過Q點作一條平行于輔助線的直線即為交流負載線。由于，所以，故一般情況下交流負載線比直流負載線陡。交流負載線的另外一種作法：交流負載線也可以通過求出交流負載線在uCE坐標的截距，再與Q點相連即可得到。設截距點為，則有：2、畫輸入輸出的交流波形圖設電路使則：從圖可讀出相應

18、的數據，畫出波形，數據如下表所示t0/23/22iB/uA4060402040IC/mA23212UCE/V64.567.56ic、ib、ube三者同相，uce與它們的相位相反。即輸出電壓與輸入電壓相位是相反的，這是共發射極放大電路的特征之一。三、放大電路的非線性失真工作點不合適引起的失真，分為截止失真和飽和失真。1、截止失真（波形圖如下）當工作點設置過低(IB過小)，在輸入信號的負半周，三極管的工作狀態進入截止區。因而引起iB、iC、uCE的波形失真，稱為截止失真。對于NPN型共e極放大電路，截止失真時，輸出電壓uCE的波形出現頂部失真。對于PNP型共e極放大電路，截止失真時，輸出電壓uCE

19、的波形出現底部失真。2、飽和失真當工作點設置過高(IB過大)，在輸入信號的正半周，三極管的工作狀態進入飽和區。因而引起iC、uCE的波形失真，稱為飽和失真。對于NPN型共e極放大電路，飽和失真時，輸出電壓uCE的波形出現底部失真。對于PNP型共e極放大電路，飽和失真時，輸出電壓uCE的波形出現頂部失真。第三節 共射放大電路等效電路分析一、 BJT的小信號建模1BJT H參數的引出輸入回路：vBE=f1（iB，vCE）輸出回路：iC=f2（iB，vCE）2. H參數小信號模型（1）BJT等效模型的建立：三極管可以用一個二端口模型來代替；對于低頻模型可以不考慮結電容的影響；小信號意味著三極管近似在

20、線性條件下工作，微變也具有線性同樣的含義。（2）BJT的h參數方程及等效模型 或簡化為： BJT的h參數等效模型如圖所示。（3）h參數的物理意義a、即rbe：三極管的交流輸入電阻 b、電壓反饋系數：反映三極管內部的電壓反饋，因數值很小，一般可以忽略。c、：在小信號作用時，表示晶體管在Q點附近的的電流放大系數b 。d、：三極管輸出電導，反映輸出特性上翹的程度。常稱1/為c-e間動態電阻。通常的值小于10-5S，當其與電流源并聯時，因分流極小，可作開路處理。注意：h參數都是小信號參數，即微變參數或交流參數。h參數與工作點有關，在放大區基本不變。h參數都是微變參數，所以只適合對交流小信號的分析二、化

21、簡H參數等效模型及rbe表達式1、化簡H參數等效模型2、rbe表達式三、 用H參數小信號模型分析共射極基本放大電路分析的步驟如下：1. 畫出小信號等效電路 1） 畫交流通路2） 用H參數小信號模型代替BJT，其他元件按位置接入3）標出電壓極性、電流方向2. 求電壓增益按定義： Vo AV= Vi計算輸入電阻和輸出電阻第四節 共集放大電路 一、共集電極電路共集放大電路以集電極為公共端，通過iB對iE的控制作用實現功率放大。共基放大電路以基極為公共端，通過iE對iB的控制作用實現功率放大。二、電路特點1、出、入公共端C2、Vi與Vo只相差Vbe跟隨（射極跟隨器）3、輸出從射極引出，（又叫射極輸出器

22、），RL=Re/RL三、共集放大電路的組成及靜態和動態分析1、 共集放大電路的組成共集放大電路亦稱為射極輸出器如P92圖2.23（a）所示，為了保證晶體管工作在放大區，在晶體管的輸入回路，、與VCC共同確定合適的靜態基極電流；晶體管輸出回路中，電源 VCC，提供集電極電流和輸出電流，并與配合提供合適的管壓降UCE 。 2、共集放大電路的靜態分析與共射電路靜態分析方法基本相同。（1）列放大電路輸入方程可求得；（2）根據放大區三極管電流方程可求得；（3）列放大電路輸出方程可求得； 3、共集放大電路的動態分析共集放大電路的動態分析方法與共射電路基本相同，只是由于共集放大電路的“交流地”是集電極，一般

23、習慣將“地”畫在下方，所以微變等效電路的畫法略有不同四、共集放大電路計算1、求Q點2、電壓增益 Vo -IbRL -RL AV= Vi Ibrbe+(1+)Re rbe+(1+)Re3、輸入電阻 VT Ri=Rb/rbe+（1+）Re IT 4、輸出電阻 VT VTRo=Ro/RcRc (RoRc)IT Ic+IRc電壓跟隨器的特點：a.AV小于1而近于1，Vo與Vi同相； b.Ri高； c.Ro低。1. 采用復合管以進一步提高輸入電阻見圖3.6.4復合管的兩個主要參數為 12 rberbe1+1rbe2第五節 共基放大電路一、共基放大電路的靜態和動態分析1）共基放大電路的靜態分析與共射電路靜

24、態分析方法基本相同。（1）列放大電路輸入回路電壓方程可求得；（2）根據放大區三極管電流方程 可求得；（3）列放大電路輸出回路電壓方程可求得； 2）共基放大電路的動態分析共基放大電路的動態分析方法與共射電路基本相同，只是由于共基放大電路的“交流地”是基極，一般習慣將“地”畫在下方，所以微變等效電路的畫法略有不同。二、三種接法的比較共射放大電路既有電壓放大作用又有電流放大作用，輸入電阻居三種電路之中，輸出電阻較大，適用于一般放大。共集放大電路只有電流放大作用而沒有電壓放大作用，因其輸入電阻高而常做為多級放大電路的輸入級，因其輸出電阻低而常做為多級放大電路的輸出級，因其放大倍數接近于1而用于信號的跟

25、隨。共基放大電路只有電壓放大作用而沒有電流放大作用，輸入電阻小，高頻特性好，適用于寬頻帶放大電路。課后作業：2.11、2.12、2.13、2.14、2.16第3章 放大電路頻率特性分析教學目的：掌握單時間常數RC電路的頻率響應, 單管放大電路頻率響應的分析。教學重點：RC低通電路的頻率響應及RC高通電路的頻率響應，下限截止頻率和上限截止頻率求解方法。教學難點：RC低通電路的頻率響應，單管放大電路的上、下限截止頻率在電路中的相關參數。教學內容：放大電路的頻率響應，共射放大電路的頻率響應以及增益帶寬積教學方法：理論講解與舉例相結合，講例題時邊講邊練（學生先作，老師后講）。教學進度：本內容為4學時，

26、其中4.1、 4.2節各2學時。 參考資料：電子電路基礎（林家儒主編，第2版，2006年），51-67頁。教學內容第一節 頻率特性分析一、頻率響應的基本概念放大電路的頻率響應可由放大器的放大倍數對頻率的關系來描述，即式中A(f)稱為幅頻特性，它是放大倍數的幅值與頻率的函數式。(f)稱為相頻特性，它是放大倍數的相位角與頻率的函數式。兩種特性綜合起來可全面表征放大倍數的頻率響應。由圖可見，在一個較寬的頻率范圍內，曲線是平坦的，即放大倍數不隨信號頻率變化，其電壓放大倍數用Aum表示，在此頻率范圍內，所有電容（耦合電容、旁路電容和器件的極間電容等）的影響可以忽略不計。當頻率降低時，耦合電容和旁路電容的

27、影響不可忽略，致使放大倍數下降。當頻率升高時，器件的極間電容的影響不可忽略，放大倍數亦下降。fL和fH分別稱為下限截止頻率（簡稱下限頻率）和上限截止頻率（簡稱上限頻率）它們是放大倍數下降到中頻放大倍數的倍時所確定的兩個頻率。低頻區：低于fL的頻率范圍稱為低頻區。高頻區：高于fH的頻率范圍稱為高頻區。中頻區：介于fL和fH之間頻率范圍稱為中頻區，通常又稱為放大電路的通頻帶fbw=fHfL。1、 頻率響應的基本分析方法1) 波特圖：一種頻率響應曲線圖，此圖為半對數坐標圖，即頻率采用對數分度，而幅值（以dB表示的電壓放大倍數）或相位角則采用線性分度。2) 在近似分析中，為了縮短坐標，擴大視野，常采用

28、折線化的近似波特圖法描繪幅頻特性和相頻特性曲線。二、 單時間常數RC電路的頻率響應1. RC低通電路的頻率響應如圖所示，幅頻響應：（1） 當ffH時AVH=1/1+(f/fH) 2 fH/f用分貝表示：20lgAVH20lgfH/f相頻響應（1） 當ffH時，H-90,得一條H=-90的直線。（3） 當f=fH時，H=-45。見圖2. RC高通電路的頻率響應小結：1） RC耦合放大器，用RC高、低通電路模擬低、高頻響應。2） 頻率響應的關鍵點fH、fL（轉折、上下限頻率）3） fH、fL都與RC回路的時間常數=RC成反比fH=1/2R1C1 fL=1/2R2C2三、RC低通電路和高通電路（1）

29、放大電路的頻率響應的特征可用RC低通電路和高通電路來模擬。（2）截止頻率fL和fH是頻率響應的關鍵點，無論是幅頻特性還是相頻特性，基本都是以它為中心而變化的，求出fL和fH后就可近似地描繪放大電路完整的頻率響應曲線。（3）fL和fH都是與對應的回路時間常數=RC成反比。四、晶體管的高頻等效模型晶體管的混合模型，是采用物理模擬的方法，從三極管的物理模型抽象成的等效電路。P132圖3.7和P133圖3.8分別為晶體管的完整的混合模型和簡化的混合模型。五、三極管的高頻參數（1）f：共射電流放大倍數的截止頻率，其值主要決定于管子的參數，即（2）fT：特征頻率，使下降到1時所對應的頻率。fT =f第二節

30、 共射放大電路的頻率響應以及增益帶寬積一、單管共射放大電路的頻率響應 中頻放大倍數（1）中頻交流等效電路如P136圖3.12所示。大容量電容看成短路，三極管極間電容看成開路。（2）中頻放大倍數表達式1) 低頻放大倍數的頻率響應（1）由耦合電容引起，三極管極間電容看成開路。（2）低頻交流等效電路如P139圖3.14所示。（3）低頻放大倍數表達式式中fL為下限頻率，其表達式為（4）幅頻特性和相頻特性的表達式2) 高頻放大倍數的頻率響應（1）由三極管極間電容引起，大容量電容看成短路。（2）高頻交流等效電路如圖所示。（3）高頻放大倍數表達式式中R=rbe（rbb+RsRb），fH為上限頻率，其表達式為

31、（4）幅頻特性和相頻特性的表達式二、大電路頻率響應的改善與增益帶寬積1）放大電路的耦合電容是引起低頻響應的主要原因，下限截止頻率主要由低頻時間常數中較小的一個決定；2）三極管的結電容和分布電容是引起放大電路高頻響應的主要原因，上限截止頻率由高頻時間常數中較大的一個決定；3）由于 若電壓放大倍數K增加，Cbe也增加，上限截止頻率就下降，通頻帶變窄。增益和帶寬是一對矛盾，所以常把增益帶寬積作為衡量放大電路性能的一項重要指標；4）CB組態放大電路由于輸入電容小，所以CB組態放大電路的上限截止頻率比CE組態要高許多。小結：本次課要求熟練掌握頻率響應描述放大電路對不同頻率信號的適應能力。耦合電容和旁路容

32、所在回路為高通電路，在低頻段使放大倍數的數值下降，且產生超前相移。極間電容所在回路為低通電路，在高頻段使放大倍數的數值下降，且產生滯后相移課后作業：3.1，3.3，3.4，3.5第4章 場效應管放大電路特性分析教學目的：掌握MOS場效應管的特性及工作原理，掌握共源、共漏放大電路工作原理及分析方法。教學重點：漏極特性，轉移特性，動態分析方法。教學難點：場效應管內部結構及工作原理。教學內容：場效應管特性，場效應管的工作點設置及靜態特性分析，場效應管的動態特性分析。 教學方法：理論講解為主，結合例題分析。 教學進度：本內容為5學時，其中4.1節2學時，4.2、4.3節3學時。參考資料：電子電路基礎（

33、林家儒主編，第2版，2006年），70-77頁。教學內容第一節 場效應管特性場效應管分為結型場效應管（JFET）和絕緣柵場效應管（MOS管）一、結型場效應管1.結型場效應管的分類結型場效應管有兩種結構形式。它們是N溝道結型場效應管和P溝道結型場效應管。從圖中我們可以看到，結型場效應管也具有三個電極，它們是：G柵極；D漏極；S源極。電路符號中柵極的箭頭方向可理解為兩個PN結的正向導電方向。 2.結型場效應管的工作原理(以N溝道結型場效應管為例)在D、S間加上電壓UDS，則源極和漏極之間形成電流ID，我們通過改變柵極和源極的反向電壓UGS，就可以改變兩個PN結阻擋層的（耗盡層）的寬度，這樣就改變了

34、溝道電阻，因此就改變了漏極電流ID。3.結型場效應管的特性曲線(以N溝道結型場效應管為例)（1）輸出特性曲線： 如圖（3）所示，根據工作特性我們把它分為四個區域，即：可變電阻區、放大區、擊穿區、截止區。 對此不作很深的要求，只要求我們看到輸出特性曲線能判斷是什麼類型的管子即可。（2）轉移特性曲線：我們根據這個特性關系可得出它的特性曲線如圖（4）所示。它描述了柵、源之間電壓對漏極電流的控制作用。從圖中我們可以看出當UGS=UP時ID=0。我們稱UP為夾斷電壓。 注：轉移特性和輸出特性同是反映場效應管工作時，UGS、UDS、ID之間的關系，它們之間是可以互相轉換的。二、絕緣柵場效應管(MOS管)1

35、、絕緣柵場效應管的分類 絕緣柵場效應管也有兩種結構形式，它們是N溝道型和P溝道型。無論是什麼溝道，它們又分為增強型和耗盡型兩種。2、絕緣柵型場效應管的工作原理(以N溝道增強型MOS場效應管) 我們首先來看N溝道增強型MOS場效應管的符號圖：如圖(1)所示 它是利用UGS來控制“感應電荷”的多少，以改變由這些“感應電荷” 形成的導電溝道的狀況，然后達到控制漏極電流的目的。3、絕緣柵型場效應管的特性曲線(以N溝道增強型MOS場效應管)它的轉移特性曲線如圖（2）所示；它的輸出特性曲線如圖(3)所示，它也分為4個區：可變電阻區、放大區、截止區和擊穿區。 注：對此我們也是只要求看到輸出特性曲線和轉移曲線

36、能判斷出是什麼類型的管子，即可。三、場效應管的主要參數和特點1、直流參數 飽和漏極電流IDSS 它可定義為：當柵、源極之間的電壓等于零，而漏、源極之間的電壓大于夾斷電壓時，對應的漏極電流。 夾斷電壓UP，它可定義為：當UDS一定時，使ID減小到一個微小的電流時所需的UGS 開啟電壓UT，它可定義為：當UDS一定時，使ID到達某一個數值時所需的UGS(2)交流參數 低頻跨導gm它是描述柵、源電壓對漏極電流的控制作用。 極間電容：場效應管三個電極之間的電容，它的值越小表示管子的性能越好。(3)極限參數 漏、源擊穿電壓，當漏極電流急劇上升時，產生雪崩擊穿時的UDS。 柵極擊穿電壓，結型場效應管正常工

37、作時，柵、源極之間的PN結處于反向偏置狀態，若電流過高，則產生擊穿現象。第二節 場效應管的工作點設置及靜態特性分析第三節 場效應管的動態特性分析場效應管和半導體三極管一樣能實現信號的控制作用，所以也能組成放大電路，不同的是，半導體三極管是通過基極電流來控制集電極電流，而場效應管則是通過柵源電壓來控制漏極電流。場效應管組成放大電路時，也必須設置合適的靜態工作點，所不同的是，場效應管是電壓控制器件，它只需合適的偏壓，而不需要偏流，不同類型的場效應管，對偏置電壓的極性有不同的要求。（1）偏置方式：固定偏壓、自偏壓、分壓式自偏壓。（2）靜態分析：圖解法、近似計算法。（3）動態分析：一般用小信號模型法。

38、例題解析例1分析共源放大電路解：（1）.靜態分析對于耗盡型場效應管，當工作在飽和區時，其漏極電流和漏源間電壓由下式近似決定又GS=Ds將上兩式聯立，求得D和GS，則GS=DD-D(d+s) （2）.動態分析（1）畫出微變等效電路 （2）電壓放大倍數v=-m(d/L)，式中符號表示輸出電壓與輸入電壓反相。由于一般場效應管的跨導只有幾個毫西，故場效應管放大電路的放大倍數通常比三極管放大電路的要小。（3）輸入電阻i=g（4）輸出電阻o=d 由上述分析可知，共源級放大電路的輸出電壓與輸入電壓反相，輸入電阻高，輸出電阻主要由漏極負載電阻決定。例2圖(a)和圖(b)分別是增強型NMOS和耗盡型NMOS管作

39、為可控電阻使用時的電路和輸出特性曲線，試畫出二者的電阻特性曲線。 解：對(a)圖，由于GS=DS，所以只要在輸出特性圖中找出VGS=VDS的相等點，把這些點中的U和I求出，描出的曲線就是電阻特性曲線。對(b)圖，由于VGS=0，所以VGS=0的這條輸出特性曲線就是電阻特性曲線。例3已知場效應管電路和場效應管的輸出特性曲線如圖所示，當Vi電壓為1V、2V、3V、4V四種情況時MOS管的工作狀態如何? 解：只要在輸出特性上作出負載線：DS=DD-Dd ，負載線和每條輸出特性的交點決定Q點，由Q點的位置來決定管子的工作狀態。當Vi電壓為1V時，管子處于截止狀態；2V、3V時，管子處于放大狀態；4V

40、時管子處于可變電阻區。例4放大電路如圖示，電路中的電容器對輸入交流信號可視為短路，根據構成放大電路的原則，試說明下面的各種電路對交流信號有無放大作用，并說明其理由。 解：（a）管子是P溝道，所以電源電壓應該是負電源。 （b) 不能放大，因為沒有偏置電壓。在電源和柵極間接電阻加以解決。例5.圖示場效應管放大電路的組態是（）（1）共漏；（2）共源；（3）共柵；（4）差動放大解：共源組態。因為輸入信號加在T1管的柵極，輸出信號取自T1管的漏極，所以為共源組態。T2為有源負載，作為T1管的漏極電阻。 課后作業：4.3、4.4、4.5第5章 負反饋放大電路教學目的：掌握反饋的分類與判別，負反饋放大器的特

41、性分析，負反饋對放大電路的影響。 教學重點：負反饋類型的判別方法，負反饋對放大電路的影響。教學難點：馬呂斯定律的有關計算。教學內容：反饋基本概念及判定方法，負反饋放大電路的特性分析，負反饋對放大電路性能的影響。教學方法：理論講解與舉例相結合，講例題時邊講邊練。教學進度：本內容為10學時，其中5.1節3學時，5.2節4學時，5.3節3學時。參考資料：電子電路基礎（林家儒主編，第2版，2006年），80-102頁。教學內容第一節 反饋基本概念及判定方法一、反饋的基本概念 1、反饋的定義：所謂反饋就是把放大器的輸出量(電壓或電流)的一部分或全部，通過一定的方式送到放大器的輸入端的過程。2、框圖解說：

42、3、開環放大器和閉環放 大器：引入反饋后，按照信號 的傳輸方向，基本放大器和反饋網絡構成一個閉合環路，所以有時把引入了負反饋的放大器叫閉環放大器，而未引入反饋的放大器叫開環放大器。定義：開環放大倍數 反饋系數 閉環放大倍數 因為： 和 所以： 4、反饋深度：上式是反饋放大器的基本關系式，它是分析反饋問題的基礎。其中1AF叫反饋深度，用其表征反饋的強弱。二、反饋類型及判定1. 電壓反饋與電流反饋按取樣方式劃分，反饋可分為電壓反饋和電流反饋。電壓反饋反饋信號取自輸出電壓，即Xf正比于輸出電壓，Xf反映的是輸出電壓的變化，所以稱之為電壓反饋。這種情況下，基本放大器、反饋網絡、負載三者在取樣端是并聯連

43、接。電流反饋反饋信號取自輸出電流，正比于輸出電流，反映的是輸出電流的變化，所串聯連接。電壓反饋和電流反饋的判定在確定有反饋的情況下，則不是電壓反饋就是電流反饋。所以只要判定是否是電壓反饋或者是否是電流反饋即可，通常判定是否是電壓反饋較容易。判定方法之一：輸出短路法將放大器的輸出端對交流短路，若其反饋信號隨之消失，則為電壓反饋，否則為電流反饋。判定方法之二：按電路結構判定在交流通路中，若放大器的輸出端和反饋網絡的取樣端處在同一個放大器件的同一個電極上，則為電壓反饋；否則是電流反饋。2. 串聯反饋與并聯反饋按比較方式劃分，可分為串聯反饋和并聯反饋。串聯反饋對交流信號而言，輸入信號、基本放大器、反饋

44、網絡三者在比較端是串聯連接，則稱為串聯反饋。即輸入信號與反饋信號在輸入端串聯連接。串聯反饋要求信號源趨近于恒壓源，若信號源是恒流源，則串聯反饋無效。在串聯反饋電路中，反饋信號和原始輸入信號以電壓的形式進行疊加，產生凈輸入電壓信號，即。并聯反饋對交流信號而言，輸入信號、基本放大器、反饋網絡三者在比較端是并聯連接，則稱為并聯反饋。即輸入信號與反饋信號在輸入端并聯連接。并聯反饋要求信號源趨近于恒流源，若信號源是恒壓源，則并聯反饋無效。在并聯反饋電路中，反饋信號和原始輸入信號以電流的形式進行疊加，產生凈輸入電流信號，即。串聯反饋和并聯反饋的判定方法之一：對于交流分量而言，若信號源的輸出端和反饋網絡的比

45、較端接于同一個放大器件的同一個電極上，則為并聯反饋；否則為串聯反饋。方法之二：交流短路法，將信號源的交流短，如果反饋信號依然能加到基本放大器中，則為串聯反饋，否則為并聯反饋。3 負反饋和正反饋按反饋極性分，可分為負反饋和正反饋。若反饋信號使凈輸入信號減弱，則為負反饋，若反饋信號使凈輸入信號加強，則為正反饋。負反饋多用于改善放大器的性能；正反饋多用于振蕩電路。反饋極性的判定：瞬時極性法：假定放大電路輸入的正弦信號處于某一瞬時極性(用、號表示瞬時極性的正、負或代表該點瞬時信號變化的升高或降低)，然后按照先放大、后反饋的正向傳輸順序，逐級推出電路中有關各點的瞬時極性。反饋網絡一般為線性電阻網絡，其輸

46、入、輸出端信號的瞬時極性相同。最后判斷反饋到輸入回路信號的瞬時極性是增強還是減弱原輸入信號(或凈輸入信號)，增強者為正反饋，減弱者則為負反饋。第二節 負反饋放大電路的特性分析負反饋放大器的四種基本組態1、組合分類：（1）串聯電壓負反饋（2）并聯電壓負反饋（3）串聯電流負反饋（4）并聯電流負反饋2、舉例一、串聯電壓負反饋Au無量綱，稱為開環電壓放大倍數。Fu無量綱，稱作電壓反饋系數。Auf無量綱，稱為閉環電壓放大倍數。二、串聯電流負反饋Ag量綱是電導，稱為開環互導放大倍數。Fr量綱為電阻，稱為互阻反饋系數Agf量綱為電導，稱為閉環互導電壓放大倍數。三、并聯電壓負反饋Ar量綱是電阻，稱為開環互阻放

47、大倍數。Fg量綱為電導，稱為互導反饋系數Arf量綱為電阻，稱為閉環互阻放大倍數。四、并聯電流負反饋Ai無量綱，稱為開環電流放大倍數。Fi無量綱，稱為電流反饋系數Aif無量綱，稱為閉環電流放大倍數。第三節 負反饋對放大電路性能的影響一、使放大器的放大倍數下降根據負反饋的定義，負反饋總是使凈輸入信號減弱，所以對負反饋放大器而言，必有，可見，閉環放大倍數Af是開環放大倍數A的(1+FA)分之一。二、穩定被取樣的輸出信號因為反饋信號只與被取樣的輸出信號成正比。所以反饋信號只能反映被取樣的輸出信號的變化，因而也只能對被取樣的輸出信號起到調節作用。1、電壓負反饋電壓反饋，被取樣有輸出信號是輸出電壓，所以凡

48、是電壓反饋，必然能穩定輸出電壓Uo。2、電流負反饋電流反饋，被取樣有輸出信號是輸出電流，所以凡是電流反饋，必然能穩定輸出電流Io。3、使放大倍數的穩定性提高放大倍數的穩定性用其相對變化量來表示，用A1和A2分別表示開環放大倍數變化前和變化后的值；Af1和Af2表示閉環放大倍數變化前和變化后的值。則A/A1和Af /Af1就分別表示開環和閉環放大倍數的穩定程度。當A0，可見，引入負反饋后，放大倍數的穩定性提高了(1+FA)倍。4、可以展寬通頻帶由于負反饋可以提高放大倍數的穩定性，所以在低頻區和高頻區放大倍數的下降程度將減小，從而使通頻帶展寬。由于在低頻區和高頻區，旁路電容、耦合電容、分布電容和晶

49、體管的結電容的影響不能同時忽略，所以公式中的各個量均為復數。當反饋系數F不隨頻率變化時(如反饋網絡為純電阻時)，引入負反饋的高頻特性為。同理可以求得：當時，該式表明，引入負反饋后，可使通頻帶展寬約(1+FAm)倍。當然這是以犧牲中頻放大倍數為代價的。5、對輸入電阻的影響負反饋對輸入電阻的影響，只與比較方式有關，而與取樣方式無關。作業：5.9、5.10、5.11、5.14、5.18、5.20第6章 功率放大電路教學目的：掌握功率放大器的電路結構，甲乙類功放原理 教學重點：甲類、乙類、甲乙類功率放大電路的分析。教學難點：功率放大電路的參數計算教學內容：功率放大電路的特點與要求、乙類互補對稱功率放大

50、電路、甲乙類互補對稱功率放大電路。教學方法：理論講解與舉例相結合。 教學進度：本內容為8學時，其中5.1節2學時，5.2、5.3節各3學時。參考資料：電子電路基礎（林家儒主編，第2版，2006年），107-126頁。教學內容第一節 功率放大電路的特點與要求一、功率放大電路的定義 功率放大電路是一種以輸出較大功率為目的的放大電路。它一般直接驅動負載，帶負載能力要強。二、功率放大電路與電壓放大電路的區別 1、本質相同電壓放大電路或電流放大電路：主要用于增強電壓幅度或電流幅度。功率放大電路: 主要輸出較大的功率。但無論哪種放大電路，在負載上都同時存在輸出電壓、電流和功率，從能量控制的觀點來看，放大電路實質上都是能量轉換電路。因此，功率放大電路和電壓放大電路沒有本質的區別。稱呼上的區別只不過是