【正文】 LL ffffH ????Lffa rc t a n90 ????北京郵電大學(xué)出版社 PN結(jié)電容效應(yīng)及其等效高頻結(jié)構(gòu) ? PN結(jié)的勢壘區(qū)，對 PN結(jié)以外的電路來說，等效為電容，稱之為勢壘電容。 HffjjfH ?? 11)(?2211HffH???Hffa rc ta n???)(jfH?北京郵電大學(xué)出版社 高通電路 ? 傳遞函數(shù)為 ? 與低通電路相同，電路的時(shí)間常數(shù) ?＝ RC，令 ωL＝ 1/?，則 RCjRCjRRUUjHCjio ???? ????? 1)( 1???RCf LL ?????21212 ???稱 fL為高通電路的下截止頻率。常用于寬頻帶放大電路。常用于電壓放大電路的輸人級(jí)和輸出級(jí)，在功率放大電路中也常采用射極輸出的形式。常作為低頻電壓放大電路的單元電路。試計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)、 Au、 Ri和 Ro。電路無電壓放大能力，但是輸出電流 iE遠(yuǎn)大于輸入電流 iB，所以電路仍有功率放大作用。 北京郵電大學(xué)出版社 ? 解 : (1) 畫出該放大電路的直流如右圖所示。 北京郵電大學(xué)出版社 ? 1. 電壓放大倍數(shù) Au ui＝ iBrbe， uo＝ ?iB RC//RL ? 2. 源電壓放大倍數(shù) AS beLCiourRRuuA //????beLCbebSbebSiioSoSrRRrRRrRuuuuuuA ////// ???????SbebS bebi urRRrRu////??北京郵電大學(xué)出版社 ? 3. 輸入電阻 Ri ? Ri是從放大電路輸入端看進(jìn)去的等效電阻 ? 4. 輸出電阻 Ro ? 首先令信號(hào)源電壓 uS?0，在放大電路的輸出端加電壓 uo，產(chǎn)生電流 iC，由于輸出端電壓 uo不能作用到輸入回路，所以在輸入回路中 iB＝ 0，在輸出回路中 ?iB＝ 0，由此 iC＝ uo/RC。 ? 三極管的輸入回路的等效電路如圖 (b)所示。 根據(jù)電路回路方程，直流負(fù)載線滿足直線方程 UCE=VCC－ IC RC，當(dāng) IC＝ 0時(shí)，UCE=VCC=12V，當(dāng) UCE＝ 0時(shí)， IC＝VCC/RC=4mA，所以直流負(fù)載線及工作點(diǎn) Q如下圖所示。如此忽略 IB對基極電壓 UB的影響，基極電壓 UB為 CCbb bB VRR RU 21 2??北京郵電大學(xué)出版社 ? 利用三極管的直流模型，三極管發(fā)射極電壓 UE為 ? 發(fā)射極電流 IEQ為 ? 基極電流 IBQ為 ? 三極管 CE間電壓 UCEQ為 DBB E QBE UUUUU －－ ??EDBEB E QBEQCQRUURUUII ??????＋1EQBQII ?CCQEEQCCC E Q RIRIVU －－?北京郵電大學(xué)出版社 ? 例 21 在圖 220(a)所示的直接耦合放大電路中，三極管發(fā)射極的導(dǎo)通電壓 UD=、 β＝ 100、輸出特性曲線如圖 220(b)， VCC=12V， Rb1=， Rb2=1k，RC=3k，試計(jì)算其工作點(diǎn)、畫出直流負(fù)載線、標(biāo)出工作點(diǎn)。從圖中看出，由于工作點(diǎn)選的過高，當(dāng)交流輸入電壓較大時(shí)，三極管進(jìn)入了飽和狀態(tài)，從而產(chǎn)生了波形失真，稱這種失真為飽和失真。 ? 從圖中看出，由于工作點(diǎn)選的過低，當(dāng)交流輸入電壓較大時(shí)，三極管進(jìn)入了截止?fàn)顟B(tài)，從而產(chǎn)生了波形失真，稱這種失真為截止失真。 北京郵電大學(xué)出版社 ? 通過上面的分析得到放大電路在輸入特性近似為線性時(shí)的各處的電壓、電流波形，如圖所示。在三極管的輸出特性曲線中找到 IB+iB的那條曲線，如圖 (b)所示，此曲線與交流負(fù)載線的交點(diǎn)為（ UCEQuO， ICQ+iC）， uO為交流輸出電壓，從而得到放大電路的交流輸出電壓 uO與輸入電壓 ui制比，即電壓放大倍數(shù) Au為 : iou uuA ??北京郵電大學(xué)出版社 ? 3. 輸入、輸出波形分析 ? 設(shè)輸入電壓 ui為正弦波、且幅度較小，若靜態(tài)工作點(diǎn) Q選的合適，三極管的輸入特性曲線在 Q附近可視為直線，則三極管 B、 E間的交流電壓 uBE和基極電流 iB也是正弦波 ，如圖 (a)所示。與直流負(fù)載線類似，交流負(fù)載線的斜率為－ 1/RC//RL，同時(shí)，由于輸入電壓 ui＝ 0時(shí)，三極管的集電極電流為 IC=ICQ， CE極間的管壓降為 UCE=UCEQ，所以交流負(fù)載線必過 Q點(diǎn)。 ? 在靜態(tài)特性分析中得到了直流負(fù)載線。由式 (2)所確定的直線稱為輸出回路直流負(fù)載線，簡稱直流負(fù)載線。 ? 與輸入回路相似，在放大電路的輸出回路中，輸出特性受到式 (2)和三極管的輸出特性曲線的共同約束。直線與曲線的交點(diǎn)就是靜態(tài)工作點(diǎn) Q，其橫坐標(biāo)值為 UBEQ，縱坐標(biāo)值為 IBQ，如圖 210(a)中所示。 北京郵電大學(xué)出版社 放大電路的圖解分析 ? 如圖所示共射放大電路 ， 其中 (a)為基本電路 、 (b)為直流通路 、 (c)為交流通路 。 北京郵電大學(xué)出版社 直流通路與交流通路 ? 2. 交流通路 ? 交流通路是指放大電路中對交流特性有直接影響的那部分電路，用于研究放大電路的動(dòng)態(tài)交流特性。 ? 用來研究電路的靜態(tài)特性、分析靜態(tài)工作點(diǎn)。 北京郵電大學(xué)出版社 兩種基本共射放大電路 1. 直接耦合共射放大電路 該電路的靜態(tài)工作點(diǎn)表達(dá)式 ???????????????CCQCCC E QBQCQbB E QbB E QCCBQbB E QBBQRIVUIIRURUVIRUVI?21－或信號(hào)源 uS和負(fù)載電阻 RL均與放大電路直接相連，故稱之為直接藕合放大電路。 ? 因此，只有在交流信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)，三極管始終工作在放大狀態(tài)，輸出信號(hào)才可能不會(huì)產(chǎn)生失真，對于圖所示的放大電路來說，放大才有意義。在近似估算中通常認(rèn)為 UBEQ為已知量，取三極管發(fā)射結(jié)的導(dǎo)通電壓 北京郵電大學(xué)出版社 靜態(tài)特性分析 ? 令 ui?0，根據(jù)回路方程，得到靜態(tài)工作點(diǎn)表達(dá)式 ? 靜態(tài)工作點(diǎn)在三極管輸出特性曲線中所對應(yīng)的點(diǎn)如圖所示 ?????????????CCQCCC E QBQCQbB E QBBBQRIVUIIRUVI?北京郵電大學(xué)出版社 靜態(tài)特性分析 2. 設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)的必要性 ? 在圖所示電路中，如果基極電源 VBB＝ 0，靜態(tài)時(shí)基極直流電流 IBQ＝ 0、集電極直流電流 ICQ＝ 0、 CE極間的管壓降 UCEQ＝ Vcc，三極管處于截止?fàn)顟B(tài)。 北京郵電大學(xué)出版社 基本共射放大電路的組成 ? 由于輸入回路與輸出回路以發(fā)射極為公共端，故稱之為共射放大電路。 北京郵電大學(xué)出版社 第二章 放大電路分析基礎(chǔ) ? 共射放大電路分析基礎(chǔ) ? 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 北京郵電大學(xué)出版社 共射放大電路分析基礎(chǔ) 放大的概念 ? 在電子學(xué)中，放大是利用半導(dǎo)體器件的特性來完成的，例如，在第一章中半導(dǎo)體三極管具有放大特性，即在三極管基極輸入較小的電流（或電壓），在集電極可以獲得較大電流（或電壓）。 此外，由于半導(dǎo)體材料的熱敏性，三極管的參數(shù)幾乎都與溫度有關(guān)。使 ?值明顯減小的 IC即為 ICM。 ? 1. 最大集電極耗散功率 PCM PCM是在一定條件下，三極管允許的最大功耗。 ? 在截止區(qū)，發(fā)射結(jié)電壓小于開啟電壓，且集電結(jié)反向偏置，所以IB=0， IC很小，在近似分析中可以認(rèn)為三極管截止時(shí)的 IC?0。在實(shí)際電路中，若三極管的 UCE增大時(shí)， IB隨之增大，但 IC增大不多或基本不變，則說明三極管進(jìn)入飽和區(qū)。 ? 在放大區(qū)，由于發(fā)射結(jié)正向偏置，且集電結(jié)反向偏置， IC幾乎僅僅由 IB決定的，而與 UCE無關(guān)，表現(xiàn)出 IB對 IC的控制作用， IC=IB，ic=βiB。 北京郵電大學(xué)出版社 三極管的共射特性曲線及主要參數(shù) ? 三極管輸出特性曲線是描述以基極電流 IB為參量 ，集電極電流 IC與三極管 C、 E極之間的管壓降 UCE之間的關(guān)系曲線 。此時(shí)稱三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，條件是發(fā)射結(jié)零偏置或反偏置、集電結(jié)反向偏置。 ? 3. 截止?fàn)顟B(tài) ? 如果在輸入回路的基極直流電源 VBB小于發(fā)射結(jié)的開啟電壓，則發(fā)射結(jié)處于零偏置或反偏置。由于發(fā)射結(jié)和集電結(jié)都是正向偏置，在開始發(fā)射結(jié)和集電結(jié)上的勢壘都變窄，使發(fā)射區(qū)和集電區(qū)的自由電子同時(shí)涌入基區(qū)，但是由于基區(qū)面積很小，且摻雜濃度很低，涌入到基區(qū)的電子中只有極少部分與空穴復(fù)合，形成基極電流 IB，絕大部分?jǐn)U散到基區(qū)的電子堆積在發(fā)射結(jié)和集電結(jié)附近，使發(fā)射結(jié)和集電結(jié)上的勢壘加寬，阻止了發(fā)射區(qū)和集電區(qū)的自由電子進(jìn)一步擴(kuò)散到基區(qū)，由此可見，此時(shí)三極管沒有放大能力。此時(shí)稱三極管處于放大狀態(tài)，條件是發(fā)射結(jié)正向偏置、集電結(jié)反向偏置。 北京郵電大學(xué)出版社 三極管的工作狀態(tài) ? 1. 放大狀態(tài) ? 在上面一部分中分析了三極管的放大原理。 ? 通過上面的分析得到，在輸入回路中輸入較小的電流 IB，可以在輸出回路得到較大的電流 IC，也就是說電流放大了。 ? 絕大部分從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)的電子在電源 VCC的作用下，克服集電結(jié)的阻力，越過集電結(jié)到達(dá)集電區(qū)，形成集電極電流 IC。因?yàn)榘l(fā)射結(jié)加正向電壓，并且大于發(fā)射結(jié)的開啟電壓，使發(fā)射結(jié)的勢壘變窄，又因?yàn)榘l(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度高，所以有大量自由電子因擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)源源不斷地越過發(fā)射結(jié)到達(dá)基區(qū)，從而形成了發(fā)射極電流 IE。對于交流信號(hào)，這兩種電路沒有任何區(qū)別 北京郵電大學(xué)出版社 三極管的電流放大原理 ? 電流放大原理 ? 三極管的電流放大表現(xiàn)為小的基極電流變化，引起較大的集電極電流變化。 北京郵電大學(xué)出版社 ? PNP型三極管組成的基本共射放大電路如圖 117所示。由于發(fā)射極是兩個(gè)回路的公共端，故稱該電路為共射放大電路。 北京郵電大學(xué)出版社 三極管的電流放大原理 ? 放大電路的組成 ? 圖所示的是由 NPN型三極管組成的基本共射放大電路。 ? 半導(dǎo)體三極管并不是簡單地將兩個(gè) PN結(jié)背靠背地連接起來。所以， 時(shí)，輸出 ；否則， 。設(shè)電路的直流輸入電壓 Ui，試討論輸出 Uo的值。對于同一只管子來說，工作電流愈大， rD愈小。 rD愈小，穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓特性愈好。 ? (3) 最大穩(wěn)定電流 IZM|：穩(wěn)壓管的電流超過此值時(shí)，會(huì)因結(jié)溫升過高而損壞。 穩(wěn)壓管的伏安特性及符號(hào) 北京郵電大學(xué)出版社 穩(wěn)壓二極管 穩(wěn)壓管的主要參數(shù) : ? (1) 穩(wěn)定電壓 UZ： UZ是在規(guī)定電流下穩(wěn)壓管的反向擊穿電壓。 北京郵電大學(xué)出版社 穩(wěn)壓二極管 ? 穩(wěn)壓二極管是一種硅材料制成的面接觸型晶體二極管，簡稱穩(wěn)壓管。 (4) 最高工作頻率 fM： fM是二極管工作的上限頻率 。 (3) 反向電流 IS： IS是二極管未擊穿時(shí)的反向飽和電流。在規(guī)定散熱條件下，二極管正向平均電流若超過此值，則將因?yàn)?PN結(jié)的溫度過高而燒壞。當(dāng)二極管的直流工作點(diǎn) Q確定后，直流等效電阻 RD等于直線 OQ斜率的倒數(shù)， RD值隨工作點(diǎn)改變而發(fā)生變化 北京郵電大學(xué)出版社 二極管的主要參數(shù) ? 器件的參數(shù)是用以說明器件特性的數(shù)據(jù)。如圖 19所示，在二極管的兩端加直流電壓 UQ、產(chǎn)生直流電流 IQ，此時(shí)直流等效電阻 RD定義為 ? 交流等效電阻表示，在二極管直流工作點(diǎn)確定后，交流小信號(hào)作用于二極管所產(chǎn)生的交流電流與交流電壓的關(guān)系。新產(chǎn)生的電子 ? 空穴被電場加速后又撞出其它價(jià)電子，載流子雪崩式地增加，致使電流急劇增加，這種擊穿稱為 雪崩擊穿 。 ? 另一種擊穿為雪崩擊穿。 北京郵電大學(xué)出版社 半導(dǎo)體二極管 反向擊穿按機(jī)理分為齊納擊穿和雪崩擊穿兩種情況。由 P區(qū)引出的電極為正極，由 N區(qū)引出的電極為負(fù)極 ? 一般來說，有三種方法來定量地分析一個(gè)電子器件的特性，即特性曲線圖示法、解析式表示法和參數(shù)表示法 二極管符號(hào) ＋ － 北京郵電大學(xué)出版社 半導(dǎo)體二極管 在二極管加有反向電壓，當(dāng)電壓值較小時(shí)，電流極小，其電流值為 反向飽和電流 IS。 ? 在無外電場和無其它激發(fā)