【正文】 異型復合，可見復合后的管型與第一只三極管相同。 復合管的電流放大系數(shù)近似為組成該復合管的各三極管 β值的乘積，其值很大。由 圖 （ a） 可得： 21212111121112211121 )1( ???????????? ????????????bbbbbbbccbciiiiiiiiiii 功率放大電路 108 圖 （ a） NPN同型復合；（ b） PNP同型復合； （ c） NPN、 PNP異型復合；（ d） PNP、 NPN異型復合 功率放大電路 109 圖 路。圖中 T T3同型復合等效為 NPN型管， T T4異型復合等效為 PNP型管。由于 T T2是同一類的 NPN管，它們的輸出特性可以很好地對稱，通常把這種復合管互補電路稱為準互補對稱放大電路。圖中 D DD RP構(gòu)成輸出級偏置電路，用以克服交越失真。 T1與 T2管發(fā)射極電阻 RE RE2，一般為 ～ ，它除具有直流負反饋作用提高電路工作的穩(wěn)定性外，還具有過流保護作用。 T4管發(fā)射極所接電阻 R4是 T T4管的平衡電阻，可保證 T T4管的輸入電阻對稱。 R R4為穿透電流的泄放電阻，用以減小復合管的穿透電流，提高復合管的溫度穩(wěn)定性。 T RB RBR1等組成前置電壓放大級， RB1接至輸出端 E點，構(gòu)成負反饋，可提高電路工作點的穩(wěn)定性。 功率放大電路 110 例如，某種原因使得 UE升高，則 ， 可見，引入負反饋可 使 UE趨于穩(wěn)定。同時 RB RB2也引入了交 流負反饋，從而使放 大電路的動態(tài)性能指 標得到改善。 ??????????? EBCBBE UUIIUU 3888圖7.40 復合管互補對稱放大電路 功率放大電路 111 OTL互補對稱功率放大電路 功率放大電路 112 圖 甲乙類單電源互補對稱放大電路 功率放大電路 113 功率放大電路 114 TDA2030A音頻集成功率放大器簡介 TDA2030A是目前使用較為廣泛的一種集成功率放大器，與其他功放相比，它的引腳和外部元件都較少。 TDA2030A的電器性能穩(wěn)定，并在內(nèi)部集成了過載和熱切斷保護電路，能適應長時間連續(xù)工作。由于其金屬外殼與負電源引腳相連，因而在單電源使用時，金屬外殼可直接固定在散熱片上并與地線（金屬機箱）相接，無需絕緣，使用很方便。 TDA2030A的內(nèi)部電路如 圖 （其中 D為二極管）。 TDA2030A使用于收錄機和有源音箱中，作為音頻功率放大器，也可用作其他電子設備中的功率放大。因其內(nèi)部采用的是直接耦合，亦可以用作直流放大。外引腳的排列如圖 。 集成功率放大電路 功率放大電路 115 圖 TDA2030A集成功放的內(nèi)部電路 功率放大電路 116 圖 TDA2030A引腳排列及功能 功率放大電路 117 TDA2030A集成功效的典型應用 圖 功率放大電路 118 圖 由 TDA2030A構(gòu)成的功放電路 功率放大電路 119 （ 2）單電源應用電路 對僅有一組電源的中、小型錄音機的音響系統(tǒng)，可采用單電源連接方式，如 圖 。由于采用單電源供電，故同相輸入端用阻值相同的 R R2組成分壓電路，使 K點電位為 VC/2，經(jīng) R3加至同相輸入端。在靜態(tài)時，同相輸入端、反相輸入端和輸出端皆為 VC/2。其他元件作用與雙電源電路相同。 功率放大電路 120 圖 由 TDA2030A構(gòu)成的單電源功放電路 功率放大電路 121 場效應管是利用電場效應來控制其電流大小的半導體三極管。它是在 20世紀 60年代逐漸發(fā)展起來的，它不僅具有半導體三極管體積小、質(zhì)量輕、耗電省、壽命長等特點，而且還有輸入阻抗高（最高可達 105Ω）、噪聲低、熱穩(wěn)定性好、抗輻射能力強和制造工藝簡單等優(yōu)點，因此得到廣泛應用。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，場效應管有兩大類：絕緣柵場效應管和結(jié)型場效應管。 場效應管 場效應管 122 絕緣柵場效應管的結(jié)構(gòu)和原理 （ 1）結(jié)構(gòu) 絕緣柵場效應管可分為增強型和耗盡型兩類，每一類又有 N溝道和 P溝道兩種。 N溝道增強型絕緣柵場效應管的結(jié)構(gòu)如 圖 （ a） 所示，它是以一塊摻雜濃度較低的 P型硅片作襯底，利用擴散工藝制造兩個 N型區(qū)，并用金屬鋁引出電極，分別為源極 S和漏極 D。絕緣柵場效應晶體管又稱金屬MOSFET），簡稱 MOS管。當柵極和源極之間不加電壓時，兩個 N型區(qū)之間沒有形成導電溝道，屬增強型。 圖 （ b） 是 N溝道增強型 MOS管的符號。 絕緣柵場效應管 場效應管 123 圖 N溝道增強型 MOS管的結(jié)構(gòu)與符號 （ a）結(jié)構(gòu)；（ b）符號 場效應管 124 （ 2） N溝道增強型 MOS管的工作原理 ① 導電溝道的建立 在 圖 ，如果在柵極和源極之間加正向電壓 UGS產(chǎn)生一個垂直于 P型硅表面的縱向電場，由于二氧化硅絕緣層很薄，因此即使 UGS很小，也會產(chǎn)生很強的電場強度（可達 105～ 106V/cm）。 P型襯底中的電子受到電場力的吸引到達表層，除填補空穴形成負離子的耗盡層外，還在靠近絕緣層那一面形成一個 N型層，如圖 ，通常稱它為反型層。它就是溝通源區(qū)和漏區(qū)的 N型導電溝道。柵源電壓 UGS正值越大，半導體表面吸引的電子越多，形成的導電溝道越寬。形成導電溝道后，在漏極電壓 UDS的作用下，將產(chǎn)生漏極電流 ID，從而管子導通。 場效應管 125 ② 柵源電壓 UGS對漏極電流 ID的控制作用 在一定的漏極電壓 UDS下，使管子由不導通變?yōu)閷▎㈦妷海?UT表示。當外UDS ，UGS越大，形成的導電溝道越寬，導電溝道的電阻就越小，對應的漏極電流 ID越大。因此可通過改變 UGS的數(shù)值來控制電流 ID 。 圖 N溝道增強型 MOS管的工作原理 場效應管 126 N溝道增強型 MOS管的特性曲線 圖 N溝道增強型 MOS管的轉(zhuǎn)移特性曲線和輸出特性曲線。 所謂轉(zhuǎn)移特性，就是輸入電壓 UGS對輸出電流 ID的控制特性。在一定的漏源電壓下，使增強型 MOS管形成導電溝道，產(chǎn)生漏極電流時所對應的柵源電壓稱為開啟電壓，用 UGS(th)表示。顯然，只有 UGS ＞ UGS(th)時，柵源電壓才有對漏極電流的控制作用。 輸出特性表示在 UGS一定時， ID與 UDS之間的關(guān)系。與晶體三極管類似，它也有三個區(qū)域。 場效應管 127 圖 N溝道增強型 MOS 管的轉(zhuǎn)移特性曲線 圖 N溝道增強型 MOS 管的輸出特性曲線 場效應管 128 （ 1）截止區(qū) 截止區(qū)是指 UGS UGS(th)的區(qū)域，圖 UGS(th)為2V。由于這時還未形成導電溝道，因此 ID ≈0。 （ 2）可變電阻區(qū) 可變電阻區(qū)是指 UDS較小時與縱軸之間的區(qū)域。這時導電溝道已形成， ID隨 UDS的增大而增大。由于導電溝道的電阻大小隨 UGS而變，故稱為可變電阻區(qū)。 （ 3）恒流區(qū) —— 線性放大區(qū) 當 UDS增大到脫離可變電阻區(qū)時， ID不再隨 UDS的增大而增大， ID趨于恒定值。但 ID的大小隨 UGS的增加而增加，體現(xiàn)了場效應晶體管 UGS控制 ID的放大作用。 場效應管 129 N溝道耗盡型 MOS管 N溝道耗盡型 MOS管與增強型 MOS管的結(jié)構(gòu)相似，不同的是在制造時已在絕緣層中摻入大量的正離子，它所產(chǎn)生的縱向電場即使在 UGS =0時，也能吸引足夠的電子形成 N型導電溝道。這樣只要 UGS ＞ 0就有 ID產(chǎn)生。這種當 UGS =0時，就有導電溝道的場效應晶體管，稱為耗盡型 MOS管。 N溝道耗盡型 MOS管的特性曲線和符號如表 。從轉(zhuǎn)移特性可以看出，耗盡型 MOS管的柵源電壓可以是正值、負值或零，使用時靈活性較大。 P溝道 MOS管和 N溝道 MOS管的區(qū)別在于作為襯底的半導體材料的類型相反，即它是用 N型硅作襯底的，若是耗盡型，則絕緣層中摻入的是負離子。注意使用時， UGS 、 UDS的極性與 N溝道 MOS管相反。 場效應管 130 結(jié)型場效應管的結(jié)構(gòu) 結(jié)型場效應管是把一塊 N型半導體材料兩邊擴散高濃度的 P型區(qū)，形成兩個 PN結(jié)，如 圖 （ a） 所示。兩個 P型區(qū)引出兩個電極并連在一起稱為柵極 G，在 N型本體材料的兩端各引出一個電極分別稱為源極 S和漏極 D。它的符號如 圖 （ b） 所示。其中箭頭的方向表示柵結(jié)正向偏置時，柵極電流的方向由 P指向 N，故從符號上可以識別 D、 S之間是 N溝道。 按照同樣的方法，可以制成 P溝道結(jié)型場效應管。 結(jié)型場效應管 場效應管 131 圖 N溝道結(jié)型場效晶體管的結(jié)構(gòu)和符號 （ a）結(jié)構(gòu) 。（ b）符號 場效應管 132 結(jié)型場效應管的工作原理 N溝道結(jié)型場效應管的工作原理如 圖 。當 UGS =0時，在一定的 UDS作用下會產(chǎn)生一個電流 ID ，稱其為飽和漏電流，用 ID SS表示。當 UGS反偏電壓增大時，兩個 PN結(jié)逐漸加寬，導電溝道變窄，溝道的電阻值增大，對應的電流 ID逐漸減小。當 UGS反偏電壓增大到一定的數(shù)值時，即等于夾斷電壓 UGS(off)時，兩個 PN結(jié)相遇，導電溝道消失，此時 ID =0。因此結(jié)型場效應管是利用外加電壓 UGS來改變 PN結(jié)的寬度（ PN結(jié)內(nèi)電場的變化），即改變導電溝道電阻的大小，從而實現(xiàn)對漏極電流 ID的控制。 結(jié)型場效晶體管使用時要特別注意柵源之間應加反偏電壓，以保證有高的輸入阻抗。 場效應管 133 圖 N溝道結(jié)型場效晶體管的工作原理圖 場效應管 134 本章小結(jié) 半導體三極管由兩個 PN結(jié)構(gòu)成，它利用微小電流的變化對集電極的大電流進行控制，從而實現(xiàn)放大功能。三極管工作在放大區(qū)，發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置。 為了使放大電路能正常工作，必須給三極管設置合適的靜態(tài)工作點。確定工作點的方法，可以通過放大電路的直流通路進行近似估算，也可以用圖解法直觀而形象地求出。為了保證不失真的最大動態(tài)范圍，靜態(tài)工作點的位置應該大致設在交流負載線的中點。放大電路的靜態(tài)工作點容易受溫度的影響發(fā)生改變。因此，對于放大電路不僅要設置合適的靜態(tài)工作點，而且還必須在電路上采取措施來穩(wěn)定靜態(tài)工作點。分壓式偏置放大電路能夠在較大的溫度變化范圍內(nèi)具有很好的穩(wěn)定性。 小 結(jié) 135 多級放大電路中，阻容耦合是常用的級間連接方式。它的特點是各級直流通路互不影響，分析計算簡便，在一定的頻率范圍內(nèi)能保證信號順利地由前級送到后級。多級放大電路的總電壓放大倍數(shù)等于各級放大倍數(shù)的乘積。 功率放大器要求輸出足夠大的功率，這樣輸出電壓和電流的幅度都很大，對它的要求為輸出功率大，效率高，非線性失真小，并應保證三極管安全可靠地工作。乙類互補對稱功率放大電路效率高，達 78 5%，但存在著交越失真。在實際中多采用甲乙類互補對稱電路，它可有效地消除交越失真，效率也較高。集成功率放大電路具有功耗低、失真小、效率高、安裝調(diào)試方便等優(yōu)點，使用日趨廣泛。 小 結(jié) 136 場效應晶體管是一種高輸入阻抗的電壓控制器件，有絕緣柵型和結(jié)型兩大類。場效應晶體管放大電路有共源、共漏及共柵三種組態(tài)。分析方法與三極管放大電路類似。應用方面，凡是普通三極管可以使用的場合，原則上都可使用場效應晶體管器件，但要注意場效應晶體管的單級效益較低。 小 結(jié)