1、(1-1)導體：導體：自然界中很容易導電的物質稱為自然界中很容易導電的物質稱為導體導體，金屬一般都是導體。金屬一般都是導體。絕緣體：絕緣體：有的物質幾乎不導電，稱為有的物質幾乎不導電，稱為絕緣體絕緣體，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。如橡皮、陶瓷、塑料和石英。半導體：半導體：另有一類物質的導電特性處于導體和另有一類物質的導電特性處于導體和絕緣體之間，稱為絕緣體之間，稱為半導體半導體，如鍺、硅、，如鍺、硅、砷化鎵和一些硫化物、氧化物等。砷化鎵和一些硫化物、氧化物等。7.0 半導體的導電特性半導體的導電特性http:/ 它的導電能力明顯改變。它的導電能力明顯改變。1.1.摻雜性摻雜性2.2.熱敏性和光敏

2、性熱敏性和光敏性(1-3)7.0.1 7.0.1 本征半導體本征半導體（純凈和具有晶體結構的半導體）（純凈和具有晶體結構的半導體）一、本征半導體的結構特點一、本征半導體的結構特點GeGeSiSi現代電子學中，用的最多的半導體是硅和鍺，它們現代電子學中，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。的最外層電子（價電子）都是四個。(1-4)在硅和鍺晶體中，原子按四角形系統組成在硅和鍺晶體中，原子按四角形系統組成晶體點陣，每個原子都處在正四面體的中心，晶體點陣，每個原子都處在正四面體的中心，而四個其它原子位于四面體的頂點，每個原子而四個其它原子位于四面體的頂點，每個原子與其相臨的原

3、子之間形成與其相臨的原子之間形成共價鍵共價鍵，共用一對價，共用一對價電子。電子。硅和鍺的晶硅和鍺的晶體結構體結構：通過一定的工藝過程，可以將半導體制成通過一定的工藝過程，可以將半導體制成晶體晶體。(1-5)硅和鍺的共價鍵結構硅和鍺的共價鍵結構共價鍵共共價鍵共用電子對用電子對+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4表示除表示除去價電子去價電子后的原子后的原子(1-6)共價鍵中的兩個電子被緊緊束縛在共價鍵中，稱為共價鍵中的兩個電子被緊緊束縛在共價鍵中，稱為束縛電子束縛電子，常溫下束縛電子很難脫離共價鍵成為，常溫下束縛電子很難脫離共價鍵成為自自由電子由電子，因此本征半導體中的自由電子很少，所以，因此

4、本征半導體中的自由電子很少，所以本征半導體的導電能力很弱。本征半導體的導電能力很弱。形成共價鍵后，每個原子的最外層電子是形成共價鍵后，每個原子的最外層電子是八個，構成穩定結構。八個，構成穩定結構。共價鍵有很強的結合力，使原子規共價鍵有很強的結合力，使原子規則排列，形成晶體。則排列，形成晶體。+4+4+4+4(1-7)二、本征半導體的導電機理二、本征半導體的導電機理在絕對在絕對0 0度（度（T T=0K=0K）和沒有外界激發時）和沒有外界激發時, ,價電價電子完全被共價鍵束縛著，本征半導體中沒有可子完全被共價鍵束縛著，本征半導體中沒有可以運動的帶電粒子（即以運動的帶電粒子（即載流子載流子），它的

5、導電能），它的導電能力為力為 0 0，相當于絕緣體。，相當于絕緣體。在常溫下，由于熱激發，使一些價電子獲在常溫下，由于熱激發，使一些價電子獲得足夠的能量而脫離共價鍵的束縛，成為得足夠的能量而脫離共價鍵的束縛，成為自由自由電子電子，同時共價鍵上留下一個空位，稱為，同時共價鍵上留下一個空位，稱為空穴空穴。1.1.載流子、自由電子和空穴載流子、自由電子和空穴(1-8)+4+4+4+4自由電子自由電子空穴空穴束縛電子束縛電子(1-9)2.2.本征半導體的導電機理本征半導體的導電機理+4+4+4+4+4+4+4+4在其它力的作用下，在其它力的作用下，空穴吸引附近的電子空穴吸引附近的電子來填補，這樣的結果

6、來填補，這樣的結果相當于空穴的遷移，相當于空穴的遷移，而空穴的遷移相當于而空穴的遷移相當于正電荷的移動，因此正電荷的移動，因此可以認為空穴是載流可以認為空穴是載流子。子。本征半導體中存在數量相等的兩種載流子，即本征半導體中存在數量相等的兩種載流子，即自由電子自由電子和和空穴空穴。(1-10)溫度越高，載流子的濃度越高。因此本征半溫度越高，載流子的濃度越高。因此本征半導體的導電能力越強，溫度是影響半導體性導體的導電能力越強，溫度是影響半導體性能的一個重要的外部因素，這是半導體的一能的一個重要的外部因素，這是半導體的一大特點。大特點。本征半導體的導電能力取決于載流子的濃度。本征半導體的導電能力取決

7、于載流子的濃度。本征半導體中電流由兩部分組成：本征半導體中電流由兩部分組成： 1. 1. 自由電子移動產生的電流。自由電子移動產生的電流。 2. 2. 空穴移動產生的電流。空穴移動產生的電流。（在本征半導體中（在本征半導體中 自由電子和空穴成對出現，自由電子和空穴成對出現，同時又不斷的復合）同時又不斷的復合）(1-11)7.0.2 7.0.2 雜質半導體雜質半導體在本征半導體中摻入某些微量的雜質，就會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。雜半導體的某種載流子濃度大大增加。P P

8、 型半導體：型半導體：空穴濃度大大增加的雜質半導體，也空穴濃度大大增加的雜質半導體，也稱為（空穴半導體）。稱為（空穴半導體）。N N 型半導體：型半導體：自由電子濃度大大增加的雜質半導體，自由電子濃度大大增加的雜質半導體，也稱為（電子半導體）。也稱為（電子半導體）。(1-12)一、一、N N 型半導體型半導體在硅或鍺晶體中摻入少量的五價元素磷，在硅或鍺晶體中摻入少量的五價元素磷，晶體中的某些半導體原子被雜質取代，磷原晶體中的某些半導體原子被雜質取代，磷原子的最外層有五個價電子，其中四個與相鄰子的最外層有五個價電子，其中四個與相鄰的半導體原子形成共價鍵，必定多出一個電的半導體原子形成共價鍵，必定

9、多出一個電子，這個電子幾乎不受束縛，很容易被激發子，這個電子幾乎不受束縛，很容易被激發而成為自由電子，這樣磷原子就成了不能移而成為自由電子，這樣磷原子就成了不能移動的帶正電的離子。動的帶正電的離子。(1-13)+4+4+4+4+5+5+4+4多余多余電子電子磷原子磷原子N N 型半導體中型半導體中的載流子是什的載流子是什么？么？1.1.由磷原子提供的電子，濃度與磷原子相同。由磷原子提供的電子，濃度與磷原子相同。2.2.本征半導體中成對產生的電子和空穴。本征半導體中成對產生的電子和空穴。摻雜濃度遠大于本征半導體中載流子濃度，所以，自摻雜濃度遠大于本征半導體中載流子濃度，所以，自由電子濃度遠大于空

10、穴濃度。自由電子稱為由電子濃度遠大于空穴濃度。自由電子稱為多數載流多數載流子子（多子多子），空穴稱為），空穴稱為少數載流子少數載流子（少子少子）。）。(1-14)二、二、P P 型半導體型半導體在硅或鍺晶體中摻入少量的三價元素，如硼在硅或鍺晶體中摻入少量的三價元素，如硼（或銦），晶體點陣中的某些半導體原子被雜質（或銦），晶體點陣中的某些半導體原子被雜質取代，硼原子的最外層有三個價電子，與相鄰的取代，硼原子的最外層有三個價電子，與相鄰的半導體原子形成共價鍵時，半導體原子形成共價鍵時，產生一個空穴。這個空穴產生一個空穴。這個空穴可能吸引束縛電子來填補，可能吸引束縛電子來填補，使得硼原子成為不能移動

11、使得硼原子成為不能移動的帶負電的離子。的帶負電的離子。+4+4+4+4+3+3+4+4空穴空穴硼原子硼原子P P 型半導體中空穴是多子，電子是少子型半導體中空穴是多子，電子是少子。(1-15)三、雜質半導體的符號三、雜質半導體的符號P P 型半導體型半導體+N N 型半導體型半導體(1-16)PN PN 結的形成結的形成在同一片半導體基片上，分別制造在同一片半導體基片上，分別制造P P 型半導型半導體和體和N N 型半導體，經過載流子的擴散，在它們的型半導體，經過載流子的擴散，在它們的交界面處就形成了交界面處就形成了PN PN 結。結。7.1 PN結及其單向導電性結及其單向導電性(1-17)P

12、 P 型半導體型半導體N N 型半導體型半導體+擴散運動擴散運動內電場內電場E E漂移運動漂移運動擴散的結果是使空間電擴散的結果是使空間電荷區逐漸加寬。荷區逐漸加寬。內電場越強，漂移運動內電場越強，漂移運動越強，而漂移使空間電越強，而漂移使空間電荷區變薄。荷區變薄。空間電荷區，空間電荷區，也稱耗盡層。也稱耗盡層。(1-18)漂移運動漂移運動P P型半導體型半導體N N 型半導體型半導體+擴散運動擴散運動內電場內電場E E所以擴散和漂移這一對相反的運動最終達到平衡，所以擴散和漂移這一對相反的運動最終達到平衡，相當于兩個區之間沒有電荷運動，空間電荷區的厚相當于兩個區之間沒有電荷運動，空間電荷區的厚

13、度固定不變。度固定不變。(1-19)+空間空間電荷電荷區區N型區型區P型區型區電位電位VV0(1-20)(1) 加正向電壓（正偏）加正向電壓（正偏）電源正極接電源正極接P區，負極接區，負極接N區區 外電場的方向與內電場方向相反。外電場的方向與內電場方向相反。 外電場削弱內電場外電場削弱內電場 耗盡層變窄耗盡層變窄 擴散運動漂移運動擴散運動漂移運動多子多子擴散形成正向電流擴散形成正向電流I I F F+P型半導體+N型半導體+WER空間電荷區內電場E正向電流正向電流 PNPN結的單向導電性結的單向導電性(1-21)(2) (2) 加反向電壓加反向電壓電源正極接電源正極接N N區，負極接區，負極接

14、P P區區 外電場的方向與內電場方向相同。外電場的方向與內電場方向相同。 外電場加強內電場外電場加強內電場耗盡層變寬耗盡層變寬 漂移運動擴散運動漂移運動擴散運動少子漂移形成反向電流少子漂移形成反向電流I I R R+內電場+E+EW+空 間 電 荷 區+R+IRP PN N 在一定的溫度下，在一定的溫度下，由本征激發產生的少子濃由本征激發產生的少子濃度是一定的，故度是一定的，故I IR R基本上與基本上與外加反壓的大小無關外加反壓的大小無關，所所以稱為以稱為反向飽和電流反向飽和電流。但。但I IR R與溫度有關。與溫度有關。 (1-22) PN PN結加正向電壓時，具有較大的正結加正向電壓時，

15、具有較大的正向擴散電流，呈現低電阻，向擴散電流，呈現低電阻， PNPN結導通；結導通； PNPN結加反向電壓時，具有很小的反結加反向電壓時，具有很小的反向漂移電流，呈現高電阻，向漂移電流，呈現高電阻， PNPN結截止。結截止。 由此可以得出結論：由此可以得出結論：PNPN結具有單向結具有單向導電性。導電性。(1-23)7.2 晶體二極管及其應用晶體二極管及其應用.1晶體二極管晶體二極管PN PN 結加上管殼和引線，就成為半導體二極管。結加上管殼和引線，就成為半導體二極管。引線引線外殼線外殼線觸絲線觸絲線基片基片點接觸型點接觸型PN結結面接觸型面接觸型PN二極管的電路符號：二極管

16、的電路符號：陽極陽極+陰極陰極-A A 基本結構基本結構(1-24)B B 伏安特性伏安特性UI死區電壓死區電壓 硅管硅管0.5V,鍺管鍺管0.1V。導通壓降導通壓降: : 硅硅管管0.60.7V,鍺鍺管管0.20.3V。反向擊穿反向擊穿電壓電壓UBR(1-25)C C 主要參數主要參數（1 1） 最大整流電流最大整流電流 I IF F二極管長期使用時，允許流過二極管的最大二極管長期使用時，允許流過二極管的最大正向平均電流。正向平均電流。（3 3） 反向擊穿電壓反向擊穿電壓U UBRBR二極管反向擊穿時的電壓值。擊穿時反向電流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

17、壞，甚至過熱劇增，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而燒壞。手冊上給出的最高反向工作電壓U UBMBM一一般是般是U UBRBR的一半。的一半。（2 2） 最高反向工作電壓最高反向工作電壓U UBMBM保證二極管不被擊穿時的反向峰值電壓。保證二極管不被擊穿時的反向峰值電壓。(1-26)（4 4） 反向電流反向電流 I IR R指二極管加反向峰值工作電壓時的反向電指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

18、反向電流越大。硅溫度的影響，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。硅管大幾十到幾百倍。(1-27) 當外加正向電壓不當外加正向電壓不同時，同時，PNPN結兩側堆積結兩側堆積的少子的數量及濃度的少子的數量及濃度梯度也不同，這就相梯度也不同，這就相當電容的充放電過程當電容的充放電過程。+NPpLx濃濃度度分分布布耗耗盡盡層層NP區區區區中中空空穴穴區區中中電電子子區區濃濃度度分分布布nL電容效應在交流信號作用下才會明顯表現出來電容效應在交流信號作用下才會明顯表現出來擴散電容：擴散電容：為了形成正向為了形成正向電流（擴散電

19、流），注入電流（擴散電流），注入P P 區的少子（電子）在區的少子（電子）在P P 區區有濃度差，越靠近有濃度差，越靠近PNPN結濃結濃度越大，即在度越大，即在P P 區有電子區有電子的積累。同理，在的積累。同理，在N N區有空區有空穴的積累。正向電流大，穴的積累。正向電流大，積累的電荷多。積累的電荷多。這樣所產這樣所產生的電容就是擴散電容生的電容就是擴散電容. .(1-28)CB在正向和反向偏置時均不能忽略。而反向偏置在正向和反向偏置時均不能忽略。而反向偏置時，由于載流子數目很少，擴散電容可忽略。時，由于載流子數目很少，擴散電容可忽略。PN結高頻小信號時的等效電路：結高頻小信號時的等效電路：

20、勢壘電容和擴散電勢壘電容和擴散電容的綜合效應容的綜合效應rd(1-29)7.2.2 穩壓二極管穩壓二極管UIIZIZmax UZ IZ穩壓穩壓誤差誤差曲線越陡，曲線越陡，電壓越穩電壓越穩定。定。+-UZ動態電阻：動態電阻：ZZIUZrr rz z越小，穩越小，穩壓性能越壓性能越好。好。(1-30)（4 4）穩定電流）穩定電流I IZ Z、最大、最小穩定電流最大、最小穩定電流I Izmaxzmax、I Izminzmin。（5 5）最大允許功耗）最大允許功耗maxZZZMIUP穩壓二極管的參數穩壓二極管的參數: :（1 1）穩定電壓）穩定電壓 U UZ Z（2 2）電壓溫度系數）電壓溫度系數 U

21、 U（%/%/） 穩壓值受溫度變化影響的的系數。穩壓值受溫度變化影響的的系數。（3 3）動態電阻）動態電阻ZZIUZr(1-31)在電路中穩壓管只有與適當的在電路中穩壓管只有與適當的電阻連接才能起到穩壓作用。電阻連接才能起到穩壓作用。UIIZIZmax UZ IZUZ(1-32)穩壓二極管的應用舉例穩壓二極管的應用舉例uoiZDZRiLiuiRL5mA 20mA, V,minmaxzzzII10U穩壓管的技術參數穩壓管的技術參數: : k2LR解：令輸入電壓達到上限時，流過穩壓管的電解：令輸入電壓達到上限時，流過穩壓管的電流為流為I Iz zmax max mAmax25RUIiLZz10R2

22、5UiRu2 . 1zi方程方程1 1要求當輸入電壓由正常值發生要求當輸入電壓由正常值發生 20%20%波動時，負載電壓波動時，負載電壓基本不變。基本不變。求：求：電阻電阻R R和輸入電壓和輸入電壓 u ui i 的正常值。的正常值。(1-33)令輸入電壓降到下限令輸入電壓降到下限時，流過穩壓管的電時，流過穩壓管的電流為流為I Iz zmin min 。mAmin10RUIiLZz10R10UiRu8 . 0zi方程方程2 2u uo oi iZ ZD DZ ZR Ri iL Li iu ui iR RL L聯立方程聯立方程1 1、2 2，可解得：，可解得：k50V7518.R,.ui(1-3

23、4)7.2.3 發光二極管發光二極管有正向電流流過有正向電流流過時，發出一定波長時，發出一定波長范圍的光，目前的范圍的光，目前的發光管可以發出從發光管可以發出從紅外到可見波段的紅外到可見波段的光，它的電特性與光，它的電特性與一般二極管類似。一般二極管類似。(1-35)7.2.4 光電二極管光電二極管反向電流隨光照強度的增加而上升。反向電流隨光照強度的增加而上升。IU照度增加照度增加(1-36)7.2.5 變容二極管變容二極管符號與特性曲線符號與特性曲線(1-37)二極管：二極管：死區電壓死區電壓=0 .5V=0 .5V，正向壓降，正向壓降 0.7V(0.7V(硅二極管硅二極管) ) 理想二極管

24、：理想二極管：死區電壓死區電壓=0 =0 ，正向壓降，正向壓降=0 =0 RLuiuouiuott二極管的應用舉例二極管的應用舉例1 1：二極管半波整流二極管半波整流二極管的應用是主要利用它的單向導電性，主二極管的應用是主要利用它的單向導電性，主要應用于整流、限幅、保護等等。要應用于整流、限幅、保護等等。7.2.6 晶體二極管的基本應用晶體二極管的基本應用(1-38)二極管的應用舉例二極管的應用舉例2 2：tttuiuRuoRRLuiuRuo(1-39)7.3.1 晶體三極管晶體三極管A A 基本結構基本結構BECNNP基極基極發射極發射極集電極集電極NPN型型PNP集電極集電極基極基極發射極

25、發射極BCEPNP型型7.3 晶體三極管及其基本放大電路晶體三極管及其基本放大電路(1-40)BECNNP基極基極發射極發射極集電極集電極基區：較薄，基區：較薄，摻雜濃度低摻雜濃度低集電區：集電區：面積較大面積較大發射區：摻發射區：摻雜濃度較高雜濃度較高(1-41)BECNNP基極基極發射極發射極集電極集電極發射結發射結集電結集電結(1-42)BECIBIEICNPN型三極管型三極管BECIBIEICPNP型三極管型三極管符號符號(1-43)ICmA AVVUCEUBERBIBECEB 一一. 一個實驗一個實驗B B 三極管的電流放大作用三極管的電流放大作用(1-44)結論結論: :1. IE

26、=IC+IB常數BCBCBCBCIIII1IIII.23. IB=0, IC=ICEO4.4.要使晶體管放大要使晶體管放大, ,發射結必須正偏發射結必須正偏, ,集電結必須集電結必須反偏。反偏。(1-45)二二. 電流放大原理電流放大原理BECNNPEBRBECIE基區空穴基區空穴向發射區向發射區的擴散可的擴散可忽略。忽略。IBE進入進入P區的電子區的電子少部分與基區的少部分與基區的空穴復合，形成空穴復合，形成電流電流IBE ，多數，多數擴散到集電結。擴散到集電結。發射結正發射結正偏，發射偏，發射區電子不區電子不斷向基區斷向基區擴散，形擴散，形成發射極成發射極電流電流IE。(1-46)BECN

27、NPEBRBECIE集電結反偏，有集電結反偏，有少子形成的反向少子形成的反向電流電流ICBO。ICBOIC=ICE+ICBO ICEIBEICE從基區擴從基區擴散來的電散來的電子作為集子作為集電結的少電結的少子，漂移子，漂移進入集電進入集電結而被收結而被收集，形成集，形成ICE。(1-47)IB=IBE-ICBO IBEIBBECNNPEBRBECIEICBOICEIC=ICE+ICBO ICEIBE(1-48)ICE與與IBE之比稱為電流放大倍數之比稱為電流放大倍數BCCBOBCBOCBECEIIIIIIII(1-49)一一.輸入特性輸入特性UCE 1VIB( A)UBE(V)2040608

28、00.40.8工作壓降：工作壓降： 硅管硅管UBE 0.60.7V,鍺管鍺管UBE 0.20.3V。UCE=0VUCE =0.5V 死區電死區電壓，硅管壓，硅管0.5V，鍺，鍺管管0.1V。C 特性曲線特性曲線(1-50)二、二、輸出特性輸出特性IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A此區域滿此區域滿足足IC= IB稱為線性稱為線性區（放大區（放大區）。區）。當當UCE大于一大于一定的數值時，定的數值時，IC只與只與IB有關，有關，IC= IB。(1-51)IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A

29、100 A此區域中此區域中UCE UBE,集電結正偏，集電結正偏， IBIC，UCE 0.3V稱為飽和區。稱為飽和區。(1-52)IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A此區域中此區域中 : IB=0,IC=ICEO,UBE I IC C，U UCECE 0.3V0.3V (3) (3) 截止區：截止區： U UBEBE I IC C，U UCECE 0.3V0.3V (3) (3) 截止區：截止區： U UBEBE 死區電壓，死區電壓， I IB B=0 =0 ， I IC C= =I ICEOCEO 0 0 (1-72) B 放大電路的

30、分析方法放大電路的分析方法放大放大電路電路分析分析靜態分析靜態分析動態分析動態分析估算法估算法圖解法圖解法微變等效電路法微變等效電路法圖解法圖解法73 B 放大電路的分析方法放大電路的分析方法計算計算靜態分析：計算直流狀態下基極靜態分析：計算直流狀態下基極電流、集電極電流、集電極與發電流、集電極電流、集電極與發射極之間的電壓射極之間的電壓動態分析：計算動態分析：計算電壓放大倍數（電壓放大倍數（區區別于電流放大倍數別于電流放大倍數）、輸入、輸出電阻、輸入、輸出電阻74直流通路和交流通路直流通路和交流通路 放大電路中各點的放大電路中各點的電壓或電流電壓或電流都是在靜態直都是在靜態直流上附加了小的交

31、流信號。流上附加了小的交流信號。但是，但是，電容對交、直流的作用不同電容對交、直流的作用不同。如果電容容量足。如果電容容量足夠大，可以認為它對交流不起作用，即對交流短路。而對夠大，可以認為它對交流不起作用，即對交流短路。而對直流可以看成開路，這樣，交直流所走的通道是不同的。直流可以看成開路，這樣，交直流所走的通道是不同的。交流通路：交流通路：只考慮交流信號的分電路。只考慮交流信號的分電路。直流通路：直流通路：只考慮直流信號的分電路。只考慮直流信號的分電路。信號的不同分量可以分別在不同的通路分析。信號的不同分量可以分別在不同的通路分析。a a、 靜態分析：靜態分析：(1-75)例：例：對直流信號

32、（只有對直流信號（只有+EC）開路開路開路開路RB+ECRCC1C2T直流通道直流通道RB+ECRC(1-76)對交流信號對交流信號(輸入信號輸入信號ui)短路短路短路短路置零置零RB+ECRCC1C2TRBRCRLuiuo交流通路交流通路77ui=0時時由于電源的由于電源的存在存在IB 0IC 0IBQICQIEQ=IBQ+ICQ靜態工作點：靜態工作點：RB+ECRCC1C2T(1-78)IBQICQUBEQUCEQ( ICQ,UCEQ )(IBQ,UBEQ)RB+ECRCC1C2T(1-79)(IBQ,UBEQ) 和和( ICQ,UCEQ )分別對應于輸入輸出分別對應于輸入輸出特性曲線上的

33、一個點稱為靜態工作點。特性曲線上的一個點稱為靜態工作點。IBUBEQIBQUBEQICUCEQUCEQICQ80（1） 估算法估算法（1）根據直流通道估算）根據直流通道估算IB思考：思考：如何計算？如何計算？IBUBERB稱為稱為偏置電阻偏置電阻，IB稱為稱為偏偏置電流置電流。+EC直流通道直流通道RBRC81（1） 估估算法算法（1）根據直流通道估算）根據直流通道估算IBIBUBEBBECBRUEIBCRE7 . 0BCRERB稱為稱為偏置電阻偏置電阻，IB稱為稱為偏偏置電流置電流。+EC直流通道直流通道RBRC82（2）根據直流通道估算）根據直流通道估算UCE、ICICUCE直流通道直流通

34、道RBRC思考：思考：如何計算？如何計算？83（2）根據直流通道估算）根據直流通道估算UCE、ICICUCECEOBCIIICCCCERIEUBI直流通道直流通道RBRC(1-84)直流負載線直流負載線ICUCE1. 三極管的三極管的輸出特性。輸出特性。2. UCE=ECICRC 。ICUCEECCCREQ直流直流負載線負載線與輸出與輸出特性的特性的交點就交點就是是Q點點IB直流通道直流通道RB+ECRC（2） 圖解法圖解法(1-85)先估算先估算 IB ，然后在輸出特性曲線上作出直，然后在輸出特性曲線上作出直流負載線，與流負載線，與 IB 對應的輸出特性曲線與直流負對應的輸出特性曲線與直流負

35、載線的交點就是載線的交點就是Q點。點。ICUCEBBECBRUEIQCCREEC(1-86)例：例：用估算法計算靜態工作點。用估算法計算靜態工作點。已知：已知：EC=12V，RC=4k ，RB=300k ， =37.5。解：解：A40mA04. 030012BCBREImA51040537.IIIBBCV645 . 112CCCCCERIUU請注意電路中請注意電路中IB 和和IC 的數量級。的數量級。87b b 動態分析動態分析計算：計算：電壓放大倍數電壓放大倍數（區別于電流放大倍數區別于電流放大倍數）輸入、輸出電阻輸入、輸出電阻88（1 1）三極管的交流通路：）三極管的交流通路：交流通路交流

36、通路RBRCRLuiuo89（1 1）三極管的交流通路三極管的交流通路輸入電阻的計算輸入電阻的計算：交流通路交流通路RBRCRLuiuouirbe ibibiiicuoRBRCRL輸入電阻的定義：輸入電阻的定義：iiiIUr是動態電阻。是動態電阻。90（1 1）三極管的交流通路三極管的交流通路輸入電阻的計算輸入電阻的計算：uirbe ibibiiicuoRBRCRL91（1 1）三極管的交流通路三極管的交流通路輸入電阻的計算輸入電阻的計算：交流通路交流通路RBRCRLuiuobeBr/RberiiiIUr)(I)(26)1()(200rEbemAmV對于小功率三極管：對于小功率三極管：rbe從

37、幾百歐到幾千歐。從幾百歐到幾千歐。92 三極管輸出電阻：三極管輸出電阻： roRc（1 1）三極管的交流通路三極管的交流通路輸出電阻的計算輸出電阻的計算：交流通路交流通路RBRCRLuiuo93電壓放大倍數的計算電壓放大倍數的計算bebirIULboRIUbeLurRALCLRRR/特點：特點：負載電阻越小，放大倍數越小。負載電阻越小，放大倍數越小。交流通路交流通路RBRCRLuiuo94例題例題7.5 7.77.5 7.7(1-95)IBUBEQICUCEibtibtictuit（3 3） 圖解法圖解法(1-96)uCE的變化沿一的變化沿一條直線條直線ICUCEictucet(1-97)交流

38、負載線交流負載線icLcecRui1其中：其中：CLLRRR/uceRBRCRLuiuo交流通路交流通路(1-98)iC 和和 uCE是是交直流交直流量，與交流量量，與交流量ic和和uce有如下關系有如下關系CciiCEceuu所以：所以：LCECRui1即：交流信號的變化沿著斜率為：即：交流信號的變化沿著斜率為：LR1的直線。的直線。這條直線通過這條直線通過Q點，稱為點，稱為交流負載線交流負載線。(1-99)交流負載線的作法交流負載線的作法ICUCEECCCREQIB過過Q點作一條直線，斜率為：點作一條直線，斜率為：LR1交流負載線交流負載線(1-100)各點波形各點波形RB+ECRCC1C

39、2uitiBtiCtuCtuotuiiCuCuoiB(1-101)失真分析失真分析在放大電路中，輸出信號應該成比例地放大輸入在放大電路中，輸出信號應該成比例地放大輸入信號（即線性放大）；如果兩者不成比例，則輸出信號（即線性放大）；如果兩者不成比例，則輸出信號不能反映輸入信號的情況，放大電路產生信號不能反映輸入信號的情況，放大電路產生非線非線性失真性失真。為了得到盡量大的輸出信號，要把為了得到盡量大的輸出信號，要把Q設置在交流設置在交流負載線的中間部分。如果負載線的中間部分。如果Q設置不合適，信號進入截設置不合適，信號進入截止區或飽和區，則造成非線性失真。止區或飽和區，則造成非線性失真。下面將分

40、析失真的原因。為簡化分析，假設負載為下面將分析失真的原因。為簡化分析，假設負載為空載空載(RL= )。(1-102)iCuCEuo可輸出的可輸出的最大不失最大不失真信號真信號選擇靜態工作點選擇靜態工作點ib(1-103)iCuCEuo1. Q點過低，信號進入截止區點過低，信號進入截止區放大電路產生放大電路產生截止失真截止失真輸出波形輸出波形輸入波形輸入波形ibib失真失真(1-104)iCuCE2. Q點過高，信號進入飽和區點過高，信號進入飽和區放大電路產生放大電路產生飽和失真飽和失真ib輸入波輸入波形形uo輸出波形輸出波形105實現放大的條件：實現放大的條件：1. 晶體管必須偏置在放大區。發

41、射結正偏，集電結晶體管必須偏置在放大區。發射結正偏，集電結反偏。反偏。2. 正確設置靜態工作點，使整個波形處于放大區。正確設置靜態工作點，使整個波形處于放大區。3. 輸入回路將變化的電壓轉化成變化的基極電流。輸入回路將變化的電壓轉化成變化的基極電流。4. 輸出回路將變化的集電極電流轉化成變化的集電輸出回路將變化的集電極電流轉化成變化的集電極電壓，經電容濾波只輸出交流信號。極電壓，經電容濾波只輸出交流信號。106如何判斷一個電路是否能實現放大？如何判斷一個電路是否能實現放大？3. 晶體管必須偏置在放大區。發射結正偏，集電結晶體管必須偏置在放大區。發射結正偏，集電結反偏。反偏。4. 正確設置靜態工

42、作點，使整個波形處于放大區。正確設置靜態工作點，使整個波形處于放大區。如果已給定電路的參數，則計算靜態工作點來如果已給定電路的參數，則計算靜態工作點來判斷；如果未給定電路的參數，則假定參數設判斷；如果未給定電路的參數，則假定參數設置正確置正確。1. 信號能否輸入到放大電路中。信號能否輸入到放大電路中。2. 信號能否輸出。信號能否輸出。 與實現放大的條件相對應，判斷的過程如下：與實現放大的條件相對應，判斷的過程如下：(1-107)集成電路集成電路: 將整個電路的各個元件做在同一個半導將整個電路的各個元件做在同一個半導體基片上。體基片上。集成電路的優點：集成電路的優點：工作穩定、使用方便、體積小、

43、重量輕、工作穩定、使用方便、體積小、重量輕、功耗小。功耗小。集成電路的分類：集成電路的分類：模擬集成電路、數字集成電路；模擬集成電路、數字集成電路；小、中、大、超大規模集成電路；小、中、大、超大規模集成電路； 7.3.3 集成運算放大器集成運算放大器(1-108) 集成電路內部結構的特點集成電路內部結構的特點1. 電路元件制作在一個芯片上，元件參數偏差方電路元件制作在一個芯片上，元件參數偏差方向一致，溫度均一性好。向一致，溫度均一性好。2. 電阻元件由硅半導體構成，范圍在幾十到電阻元件由硅半導體構成，范圍在幾十到20千千歐，精度低。高阻值電阻用三極管有源元件代歐，精度低。高阻值電阻用三極管有源

44、元件代替或外接。替或外接。3. 幾十幾十 pF 以下的小電容用以下的小電容用PN結的結電容構成、結的結電容構成、大電容要外接。大電容要外接。4. 二極管一般用三極管的發射結構成。二極管一般用三極管的發射結構成。(1-109)UEE+UCC u+uo u反相反相輸入端輸入端同相同相輸入端輸入端T3T4T5T1T2IS原理框圖原理框圖輸輸入入級級中中間間級級輸輸出出級級與與uo反相反相與與uo同相同相(1-110)對輸入級的要求：對輸入級的要求：盡量減小零點漂移盡量減小零點漂移, ,盡量提高盡量提高 KCMRR , , 輸入阻抗輸入阻抗 ri 盡可能大。盡可能大。對中間級的要求：對中間級的要求：足

45、夠大的電壓放大倍數。足夠大的電壓放大倍數。對輸出級的要求：對輸出級的要求：主要提高帶負載能力，給出足主要提高帶負載能力，給出足夠的輸出電流夠的輸出電流io 。即輸出阻抗。即輸出阻抗 ro小。小。集成運放的結構集成運放的結構（1）采用四級以上的多級放大器，輸入級和第二）采用四級以上的多級放大器，輸入級和第二級一般采用差動放大器。級一般采用差動放大器。（2）輸入級常采用復合三極管或場效應管，以減）輸入級常采用復合三極管或場效應管，以減小輸入電流，增加輸入電阻。小輸入電流，增加輸入電阻。（3）輸出級采用互補對稱式射極跟隨器，以進行）輸出級采用互補對稱式射極跟隨器，以進行功率放大，提高帶負載的能力。功

46、率放大，提高帶負載的能力。(1-111) ri 大大: 幾十幾十k 幾百幾百 k 運放的特點運放的特點KCMRR 很大很大 ro 小：幾十小：幾十 幾百幾百 A uo很很大大: 104 107理想運放：理想運放： ri KCMRR ro 0 0Auouo 運放符號：運放符號：uu+ uo u u+ uoAuoA A 運算放大器的圖形符號運算放大器的圖形符號(1-112)一、開環電壓放大倍數一、開環電壓放大倍數Auo無外加反饋回路的差模放大倍數。一般在無外加反饋回路的差模放大倍數。一般在105 107之間。理想運放的之間。理想運放的Auo為為 。二、共模抑制比二、共模抑制比KCMMR常用分貝作單

47、位，一般常用分貝作單位，一般100dB以上。以上。B B 主要參數主要參數(1-113)uiuo+UOM-UOMAuo越大，運放的線性范圍越小，必須越大，運放的線性范圍越小，必須在在輸出與輸入輸出與輸入之間之間加負反饋加負反饋才能使其擴大輸入信號的線性范圍。才能使其擴大輸入信號的線性范圍。uiuo_+AuoCoOMEuUmax例：若例：若UOM=12V，Auo=106，則則|ui| UR時時 , uo = +Uom當當ui UR時時 , uo = -Uom 1、ui從同相端輸入從同相端輸入(1-141)+uouiURuoui0+Uom-UomUR當當ui UR時時 , uo = -Uom 2、

48、 ui從反相端輸入從反相端輸入(1-142)uoui0+UOM-UOM+uoui3、過零比較器、過零比較器: (UR =0時時)+uouiuoui0+UOM-UOM(1-143)+uouitui例：例：利用電壓比較器將正利用電壓比較器將正弦波變為方波。弦波變為方波。uot+Uom-Uom(1-144)+uiuoui0+UZ-UZ電路改進：電路改進：用穩壓管穩定輸出電壓。用穩壓管穩定輸出電壓。+uiuo UZRR uo UZ電壓比較器的另一種形式電壓比較器的另一種形式 將雙向穩壓管接在將雙向穩壓管接在負反饋回路上負反饋回路上(1-145)分析分析1. 因為有正反饋，所以因為有正反饋，所以輸出飽和

49、。輸出飽和。2. 當當uo正飽和時正飽和時(uo =+UOM) ：U+HomUURRRU2113. 當當uo負飽和時負飽和時(uo =UOM) ：LomUURRRU211+uoRR2R1ui參考電壓由參考電壓由輸出電壓決定輸出電壓決定特點：特點：電路中使用正反饋，電路中使用正反饋， 運放處于非線性狀態。運放處于非線性狀態。4.4.遲滯比較器遲滯比較器(1-146)omHURRRU211omLURRRU211分別稱分別稱UH和和UL上下門限電壓上下門限電壓。稱。稱(UH - UL)為為回差回差。當當ui 增加到增加到UH時，輸出時，輸出由由Uom跳變到跳變到-Uom；+uoRR2R1ui當當ui 減小到減小到UL時，輸出時，輸出由由-Uom跳變到跳變到Uom 。傳輸特性：傳輸特性：uoui0Uom-UomUHUL小于回差的干擾不會引起小于回差的干擾不會引起跳轉。跳轉。跳轉時，正反饋加跳轉時，正