③饱和区:发射结正偏,集电结正偏,UBE〉UON,VCE〈VBE,UCB=VCE-VBE< 0,此时,IC≠β,IC〈βIB,对小功率管,VCE(SAT)≤0.3V VCE=VBE 临界饱和。 5.极限参数
集电极最大允许电流ICM:β明显下降时对应的最大允许集电极电流。
集电极耗散功率PCM:允许的最高集电极结温决定的最大集电极功耗。
反向击穿电压V(BR)CEO:IB=0时,集电结不击穿时,C-E之间对应的电压。
ICM、PCM、V(BR)CEO确定三极管安全工作区。
(二)单极性半导体三极管--场效应管
概念:场效应管是利用内部电场效应来控制输出电流(iD)大小的一种半导体器件。
根据结构的不同,场效应管分为
JFET-结型场效应管
MOSFET-金属-氧化物-半导体场效应管
1、MOS场效应管
MOS管是指由金属(Metal)、氧化物(Oxide)、半导体(Semiconductor)三种材料构成的器件。
分类:
按栅源电压不同 增强型 耗尽型
按载流子 N沟道 P沟道 2、符号:
3、工作原理P35
以增强型N沟道MOS场效应管为例
⑴VGS=0时,不论VDS>0或<0,D、S之间的两个PN结,总有一个反偏,D、S之间的电流ID=0
⑵VGS>0时,由于S极与衬底B相连,在G 、B电场作用下,使靠近SiO2一侧P型硅中的多子(空穴)受到排斥而向体内运动,从而在表面留下不能移动的负离子,形成耗尽层。正向电压VGS增大,耗尽层也随着加宽。P型半导体中的少子(电子),受电场力的吸引,当VGS增大到某一值时,这些电子被吸引到P型半导体表面,使耗尽层与绝缘层之间形成
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一个N型薄层,鉴于N型薄层是由P型半导体转换而来,故称它为反型层。
反型层与漏源间的两个N型区相连,成为漏源间的导电沟道。如果在漏源间加上电压,就会有漏极电流产生。因为载流子是电子,因此称为N型导电沟道。开始形成N型导电沟道所需的VGS值称为开启电压,用VGS(th)表示。
⑶VGS<VGS(th)时,无导电沟道,ID=0。 VGS>VGS(th)时,形成导电沟道,产生ID。
VGS越大,电场越强,被吸引到反型层中的电子愈多,沟道愈厚,沟道电阻就愈小,ID越大。 4、特性曲线
(1)输出特性曲线
概念:输出特性曲线是指当VGS一定时,ID随VDS变化的曲线。
从输出特性曲线上很明显的得出:场效应管是电压控制型器件,栅源间电压VGS控制漏极电流ID。 (2)转移特性曲线
概念:输出特性曲线是指当VDS一定时,ID随VGS变化的曲线。 5、场效应管放大电路与晶体管放大电路类比关系
不同点:场效应管为压控放大元件,晶体管为流控放大元件。 雷同点:
⑴两种器件之间存在电极对应关系,即栅极G--基极B,源极S--发射极E,漏极D--集电极C。
⑵在分析放大电路时,均采用微变等效电路法。需注意场效应管受电压控制,晶体三极管受电流控制。场效应管输入电阻很高,分析时,可认为输入端开路。
(三) 三极管电路的分析方法
三极管工作时,常有直流和交流,三极管电路分析步骤 直流(静态)分析:确定直流工作点。
交流(动态)分析:确定叠加在静态工作点上的各交流量。 1、直流分析
(1)图解分析法
在三极管的特性曲线上用作图的方法,求电路中各直流电流、电压的方法。
①先分析输入回路
首先把电路分为线性和非线性两部分,分别列出它们的方程。在线性部分,其方程为
VBE=VBB-IB*RB
将相应的负载线画在三极管的输入特性曲线上,其交点便是所求的(IBQ,VBQ)。 ②再分析输出回路
用同样的方法,可得到输出回路的负载线方程(直流负载方程)为
VCE=VCC-IC*RC
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将相应的负载线(直流负载线,斜率为1/Rc)画在三极管的输出特性曲线上,找到与IB=IBQ相对应的输出特性曲线,其交点便是所求的(ICQ,VCEQ)。
(2)工程近似法
用放大电路的直流通路。
直流通路:直流信号的通路。放大电路中各电容开路即可得到。 2.动态分析
放大电路输入端接入交流信号ui后的工作状态,称为动态。动态分析时,各极的电流和各极间的电压都在静态值的基础上叠加一个随输入信号Vi作相应变化的交流分量。 (1)图解分析法
在三极管的特性曲线上用作图的方法,求电路中各交流电流、电压的方法。
1)根据Vi在输入特性曲线上求iB的波形 2)画出直流负载线
3)根据iB在输出特性曲线上画出iC和uCE的波形 (2)微变等效电路(小信号模型)分析法
用三极管的小信号模型进行交流分析,适用于小信号。 1)三极管的H参数小信号模型
①前提:输入交流信号很小时,输入电压ube及产生的电流ib呈线性,Δube/Δib=常数,令rbe =Δube/Δib,rbe--三极管输入电阻,这里rbe=rbb+(1+β)re
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rbb—基区体电阻 re—发射结电阻 re=26mV/IEQmA
所以rbe=rbb+(1+β) 26mV/IEQmA
1
1
②三极管的小信号等效电路模型:P50
2)三极管电路的H参数小信号模型交流分析
步骤:
①直流分析:确定直流工作点 ②画出H参数小信号等效电路
方法:先画出放大电路的交流通路(电容及电源交流短接),然后将三极管用H参数小信号模型代替。所谓交流通路是指交流电流流经的路径。
注意,在交流通路中的电流、电压都是交流量。 ③叠加 (四) 题型
1.根据三极管的外部条件判断三极管的类型和工作状态。
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2.求交直流电流传输系数α和电流放大系数β. P33例题 3.三极管电路的交直流电流、电压的分析计算
例1.电路如图所示,设半导体三极管的β=80,试分析当开关K分别接通A、B、C三位置时,三级管各工作在输出特性曲线的哪个区域,并求出相应的集电极电流Ic。 解:(1)当开关K置A,在输入回路IBRb+VBE=Vcc,可得IB=Vcc/Rb=0.3mA
假设工作在放大区,则IC=β.IB=24mA,VCE=Vcc-IC.Re< 0.7V,故假设不成立,三级管工作在饱和区。此时,
VCE=VCES=0.3V,IC=Vcc/Re=3mA
(2)当开关K置B,同样的方法可判断三级管工作在放大区,IC=βIB=1.92mA
(3)当开关K置C,三级管工作在截止状态,IC=0
例2.P45
单 元 检 测 (二)
1、测得某NPN管得VBE=0.7V,VCE=0.2V,由此可判定它工作在__区。 2、在晶体管放大电路中测得三个晶体管的各个电极的电位如图所示。试判断各晶体管的类型(是PNP管还是NPN管,是硅管还是锗管),并区分e、b、c三个电极。
3、 用万用表直流电压档测得电路中晶体管各电极的对地电位,试判断这些晶体管
分别处于那种工作状态(饱和、截止、放大、倒置或已损坏)。
4、P59 2.4
5、P60 2.6 2.7 6、P60 2.9
单元检测 (二)答案
1. 饱和 2.ebcNPN硅管 cbePNP硅管 cebPNP锗管 3. 放大、截止、临界饱和
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第二讲 放大电路(器)
基本要求
? 熟悉:基本放大器、差分放大器、电流源、功率放大电路、多级放
大电路、集成运放的组成及其工作原理
? 正确理解:非线性失真、共模抑制、零点飘移、交越失真 ? 掌握:
1、三种组态放大电路的构成,会分析计算其主要参数(增益、输入电阻和输出电阻);
2、差分放大电路输入输出方式,会分析计算其主要参数(差模增益、差模输入和输出电阻);
3、功率放大电路的工作类型,会分析计算其主要参数(增益、输出功率和效率);
4、会分析计算多级放大电路的主要参数(增益、输入电阻和输出电阻);
5、理想运放的主要参数及概念
一、放大电路的组成
㈠放大电路的组成
对基本放大器,包括信号源、放大电路、负载、直流电源。
对多级放大器,包括信号源、放大电路(多级)、负载、直流电源。 在多级放大器中,前级的输出信号为后级的信号源,后级的输入电阻为前级的负载。
偏置电路:提供合适的静态工作点,有分压反馈式、恒流源式等 耦合电路:对信号进行有效传输的电路,有电容耦合、直接耦合等 ㈡放大电路的性能指标
1.放大电路的四端网络示意图:P64
中频段,电抗元件影响可忽略,实为电阻性的四端网络,只改变信号大小和方向,频率不变。此处,各电量表示瞬时值。
2.放大电路的性能指标
⑴放大倍数:衡量放大电路的放大能力
电压放大倍数Au=uo/ui
电流放大倍数Ai=io/ii 功率放大倍数Ap=Po/Pi
工程上有时用分贝(dβ)表示——增益 如电压增益Au(dβ)=20lg|Au|
⑵输入电阻:从放大电路输入端看进去的等效电阻。
Ri= ui/ ii
而ui= us Ri/ Rs+Ri= us/( Rs/Ri+1)
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