1、模拟电子技术教案信息工程系目 录第一章 常用半导体器件第一讲 半导体基础知识第二讲 半导体二极管第三讲 双极型晶体管三极管第四讲 场效应管第二章 基本放大电路第五讲 放大电路的主要性能指标及基本共射放大电路组成原理第六讲 放大电路的基本分析方法第七讲 放大电路静态工作点的稳定第八讲 共集放大电路和共基放大电路第九讲 场效应管放大电路第十讲 多级放大电路第十一讲 习 题 课第三章 放大电路的频率响应第十二 讲 频率响应概念、RC 电路频率响应及晶体管的高频等效模型第十三讲 共射放大电路的频率响应以及增益带宽积第 四 章 功率放大电路第十四讲 功率放大电路概述和互补功率放大电路第十五讲 改进型 O
2、CL 电路第 五 章 模 拟 集 成 电 路 基 础第十六讲 集 成 电 路 概述、电流源电路和有源负载放大电路第十七讲 差动放大电路第十八讲 集成运算放大电路第六章 放大电路的反馈第十九讲 反馈的基本概念和判断方法及负反馈放大电路的方框图第二十讲 深度负反馈放大电路放大倍数的估算第二十一讲 负反馈对放大电路的影响第七章 信号的运算和处理电路第二十二讲 运算电路概述和基本运算电路第二十三讲 模拟乘法器及其应用第二十四讲 有源滤波电路第 八 章 波 形 发 生 与 信 号 转 换 电 路第二十五讲 振荡电路概述和正弦波振荡电路第二十六讲 电压比较器第二十七讲 非正弦波发生电路第二十八讲 利用集成
3、运放实现信号的转换第九章 直流电源第二十九讲 直流电源的概述及单相整流电路第三十讲 滤波电路和稳压管稳压电路第三十一讲 串联型稳压电路第三十二讲 总复习第一章 半导体基础知识本章主要内容本章重点讲述半导体器件的结构原理、外特性、主要参数及其物理意义，工作状态或工作区的分析。首先介绍构成 PN 结的半导体材料、PN 结的形成及其特点。其后介绍二极管、稳压管的伏安特性、电路模型和主要参数以及应用举例。然后介绍两种三极管（BJT 和 FET）的结构原理、伏安特性、主要参数以及工作区的判断分析方法。本章学时分配本章分为 4 讲，每讲 2 学时。第一讲 常用半导体器件本讲重点1、PN 结的单向导电性；2
4、、PN 结的伏安特性；本讲难点1、 半导体的导电机理:两种载流子参与导电；2、 掺杂半导体中的多子和少子3、 PN 结的形成；教学组织过程本讲宜教师讲授。用多媒体演示半导体的结构、导电机理、PN 结的形成过程及其伏安特性等，便于学生理解和掌握。主要内容1、半导体及其导电性能根据物体的导电能力的不同，电工材料可分为三类：导体、半导体和绝缘体。半导体可以定义为导电性能介于导体和绝缘体之间的电工材料，半导体的电阻率为 10-310 -9 cm。典型的半导体有硅 Si 和锗 Ge 以及砷化镓 GaAs 等。半导体的导电能力在不同的条件下有很大的差别：当受外界热和光的作用时，它的导电能力明显变化；往纯净
5、的半导体中掺入某些特定的杂质元素时，会使它的导电能力具有可控性；这些特殊的性质决定了半导体可以制成各种器件。2、本征半导体的结构及其导电性能本征半导体是纯净的、没有结构缺陷的半导体单晶。制造半导体器件的半导体材料的纯度要达到 99.9999999%，常称为 “九个 9”，它在物理结构上为共价键、呈单晶体形态。在热力学温度零度和没有外界激发时,本征半导体不导电。3、半导体的本征激发与复合现象当导体处于热力学温度 0 K 时，导体中没有自由电子。当温度升高或受到光的照射时，价电子能量增高，有的价电子可以挣脱原子核的束缚而参与导电，成为自由电子。这一现象称为本征激发（也称热激发）。因热激发而出现的自
6、由电子和空穴是同时成对出现的，称为电子空穴对。游离的部分自由电子也可能回到空穴中去，称为复合。在一定温度下本征激发和复合会达到动态平衡，此时，载流子浓度一定，且自由电子数和空穴数相等。4、半导体的导电机理自由电子的定向运动形成了电子电流，空穴的定向运动也可形成空穴电流，因此，在半导体中有自由电子和空穴两种承载电流的粒子（即载流子） ，这是半导体的特殊性质。空穴导电的实质是:相邻原子中的价电子（共价键中的束缚电子）依次填补空穴而形成电流。由于电子带负电，而电子的运动与空穴的运动方向相反，因此认为空穴带正电。5、杂质半导体掺入杂质的本征半导体称为杂质半导体。杂质半导体是半导体器件的基本材料。在本征
7、半导体中掺入五价元素（如磷） ，就形成 N 型（电子型）半导体；掺入三价元素（如硼、镓、铟等）就形成 P 型（空穴型）半导体。杂质半导体的导电性能与其掺杂浓度和温度有关，掺杂浓度越大、温度越高，其导电能力越强。在 N 型半导体中，电子是多数载流子，空穴是少数载流子。多子（自由电子）的数量正离子数少子（空穴）的数量在 P 型半导体中，空穴是多数载流子，电子是少数载流子。多子（空穴）的数量负离子数少子（自由电子）的数量6、PN 结的形成及其单向导电性半导体中的载流子有两种有序运动：载流子在浓度差作用下的扩散运动和电场作用下的漂移运动。同一块半导体单晶上形成 P 型和 N 型半导体区域，在这两个区域
8、的交界处，当多子扩散与少子漂移达到动态平衡时，空间电荷区（亦称为耗尽层或势垒区）的宽度基本上稳定下来，PN 结就形成了。当 P 区的电位高于 N 区的电位时，称为加正向电压（或称为正向偏置） ，此时，PN 结导通，呈现低电阻，流过 mA 级电流，相当于开关闭合；当 N 区的电位高于 P 区的电位时，称为加反向电压（或称为反向偏置） ，此时，PN 结截止，呈现高电阻，流过 A 级电流，相当于开关断开。PN 结是半导体的基本结构单元，其基本特性是单向导电性：即当外加电压极性不同时，PN 结表现出截然不同的导电性能。PN 结加正向电压时，呈现低电阻，具有较大的正向扩散电流；PN 结加反向电压时，呈现
9、高电阻，具有很小的反向漂移电流。这正是 PN 结具有单向导电性的具体表现。7、PN 结伏安特性PN 结伏安特性方程：1TUuSeIi式中： Is 为反向饱和电流； UT为温度电压当量，当 T300K 时， TU26mV当 u0 且 u T时，uSIi，伏安特性呈非线性指数规律 ；当 u0 且 u 时， 0，电流基本与 u 无关；由此亦可说明 PN 结具有单向导电性能。PN 结的反向击穿特性：当 PN 结的反向电压增大到一定值时，反向电流随电压数值的增加而急剧增大。PN 结的反向击穿有两类：齐纳击穿和雪崩击穿。无论发生哪种击穿，若对其电流不加以限制，都可能造成 PN 结的永久性损坏。8、PN 结
10、温度特性当温度升高时，PN 结的反向电流增大，正向导通电压减小。这也是半导体器件热稳定性差的主要原因。9、PN 结电容效应PN 结具有一定的电容效应，它由两方面的因素决定:一是势垒电容 CB ，二是扩散电容CD，它们均为非线性电容。势垒电容是耗尽层变化所等效的电容。势垒电容与 PN 结的面积、空间电荷区的宽度和外加电压等因素有关。扩散电容是扩散区内电荷的积累和释放所等效的电容。扩散电容与 PN 结正向电流和温度等因素有关。PN 结电容由势垒电容和扩散电容组成。PN 结正向偏置时，以扩散电容为主；反向偏置时以势垒电容为主。只有在信号频率较高时，才考虑结电容的作用。第二讲 半导体二极管本讲重点1、
11、二极管的伏安特性、单向导电性及等效电路（三个常用模型） ；2、稳压管稳压原理及简单稳压电路；3、二极管的箝位、限幅和小信号应用举例；本讲难点1、二极管在电路中导通与否的判断方法，共阴极或共阳极二极管的优先导通问题；2、稳压管稳压原理；教学组织过程本讲以教师讲授为主。用多媒体演示二极管的结构、伏安特性以及温度对二极管特性的影响等，便于学生理解和掌握。二极管的箝位、限幅和小信号应用举例可以启发讨论。主要内容1、半导体二极管的几种常见结构及其应用场合在 PN 结上加上引线和封装，就成为一个二极管。二极管按结构分为点接触型、面接触型和平面型三大类。点接触型二极管 PN 结面积小，结电容小，常用于检波和
12、变频等高频电路。面接触型二极管 PN 结面积大，结电容大，用于工频大电流整流电路。平面型二极管 PN 结面积可大可小，PN 结面积大的，主要用于功率整流；结面积小的可作为数字脉冲电路中的开关管。2、二极管的伏安特性以及与 PN 结伏安特性的区别半导体二极管的伏安特性曲线如 P7 图 1.9 所示，处于第一象限的是正向伏安特性曲线，处于第三象限的是反向伏安特性曲线。1）正向特性：当 V0，即处于正向特性区域。正向区又分为两段：（1）当 0VU on 时，正向电流为零， Uon 称为死区电压或开启电压。（2）当 VU on 时，开始出现正向电流，并按指数规律增长。2）反向特性：当 V0 时，即处于
13、反向特性区域。反向区也分两个区域：（1）当 VBRV0 时，反向电流很小，且基本不随反向电压的变化而变化，此时的反向电流也称反向饱和电流 IS。（2）当 V VBR 时，反向电流急剧增加，V BR 称为反向击穿电压。从击穿的机理上看，硅二极管若|VBR|7 V 时，主要是雪崩击穿；若 VBR4 V 则主要是齐纳击穿，当在 4 V7 V 之间两种击穿都有，有可能获得零温度系数点。3）二极管的伏安特性与 PN 结伏安特性的区别：二极管的基本特性就是 PN 结的特性。与理想 PN 结不同的是，正向特性上二极管存在一个开启电压 Uon。一般，硅二极管的Uon=0.5 V 左右，锗二极管的 Uon=0.
14、1 V 左右；二极管的反向饱和电流比 PN 结大。3、温度对二极管伏安特性的影响温度对二极管的性能有较大的影响，温度升高时，反向电流将呈指数规律增加，硅二极管温度每增加 8，反向电流将约增加一倍；锗二极管温度每增加 12，反向电流大约增加一倍。另外，温度升高时，二极管的正向压降将减小，每增加 1，正向压降 UD大约减小2mV，即具有负的温度系数。4、二极管的等效电路（或称为等效模型）1）理想模型：即正向偏置时管压降为 0，导通电阻为 0；反向偏置时，电流为 0，电阻为。适用于信号电压远大于二极管压降时的近似分析。2）简化电路模型：是根据二极管伏安特性曲线近似建立的模型，它用两段直线逼近伏安特性
15、，即正向导通时压降为一个常量 Uon；截止时反向电流为 0。3）小信号电路模型：即在微小变化范围内，将二极管近似看成线性器件而将它等效为一个动态电阻 rD 。这种模型仅限于用来计算叠加在直流工作点 Q 上的微小电压或电流变化时的响应。5、二极管的主要参数1）最大整流电流 I ：二极管长期工作允许通过的最大正向电流。在规定的散热条件下，二极管正向平均电流若超过此值，则会因结温过高而烧坏。2）最高反向工作电压 UBR：二极管工作时允许外加的最大反向电压。若超过此值，则二极管可能因反向击穿而损坏。一般取 UBR 值的一半。3）电流 IR：二极管未击穿时的反向电流。对温度敏感。 IR 越小，则二极管的
16、单向导电性越好。4）最高工作频率 fM：二极管正常工作的上限频率。若超过此值，会因结电容的作用而影响其单向导电性。6、稳压二极管（稳压管）及其伏安特性稳压管是一种特殊的面接触型半导体二极管，通过反向击穿特性实现稳压作用。稳压管的伏安特性与普通二极管类似，其正向特性为指数曲线；当外加反压的数值增大到一定程度时则发生击穿，击穿曲线很陡，几乎平行于纵轴，当电流在一定范围内时，稳压管表现出很好的稳压特性。7、稳压管等效电路稳压管等效电路由两条并联支路构成：加正向电压以及加反向电压而未击穿时，与普通硅管的特性相同；加反向电压且击穿后，相当于理想二极管、电压源 Uz 和动态电阻 rz 的串联。如 P16
17、图 1.18 所示。8、稳压管的主要参数1）稳定电压 UZ：规定电流下稳压管的反向击穿电压。2）最大稳定工作电流 IZMAX 和最小稳定工作电流 IZMIN：稳压管的最大稳定工作电流取决于最大耗散功率，即 PZmax =UZIZmax 。而 Izmin 对应 UZmin。若 IZ IZmin，则不能稳压。3）额定功耗 PZM：P ZM U Z IZMAX ，超过此值，管子会因结温升太高而烧坏。4）动态电阻 rZ：r z =VZ /IZ，其概念与一般二极管的动态电阻相同，只不过稳压二极管的动态电阻是从它的反向特性上求取的。R Z 愈小，反映稳压管的击穿特性愈陡，稳压效果愈好。5）温度系数 ：温度
18、的变化将使 UZ 改变，在稳压管中，当 UZ7 V 时，U Z 具有正温度系数，反向击穿是雪崩击穿；当 UZ4 V 时，U Z 具有负温度系数，反向击穿是齐纳击穿；当 4 VV Z7 V 时，稳压管可以获得接近零的温度系数。这样的稳压二极管可以作为标准稳压管使用。 9、稳压管稳压电路稳压二极管在工作时应反接，并串入一只电阻。电阻有两个作用：一是起限流作用，以保护稳压管；二是当输入电压或负载电流变化时，通过该电阻上电压降的变化，取出误差信号以调节稳压管的工作电流，从而起到稳压作用。如 P17 图 1.19 所示。10、特殊二极管与普通二极管一样，特殊二极管也具有单向导电性。利用 PN 结击穿时的
19、特性可制成稳压二极管，利用发光材料可制成发光二极管，利用 PN 结的光敏特性可制成光电二极管。第三讲 双极型晶体管本讲重点1、BJT 电流放大原理及其电流分配关系式；2、BJT 的输入、输出特性；3、BJT 三种工作状态的判断方法；本讲难点1、BJT 放大原理及电流分配关系式；2、BJT 三种工作状态的判断方法；教学组织过程本讲以教师讲授为主。用多媒体演示三极管的结构、输入与输出特性以及温度对三极管特性的影响等，便于学生理解和掌握。三极管工作状态、电位和管型的判断方法可以启发讨论。主要内容1、晶体管的主要类型和应用场合双极型晶体管 BJT 是通过一定的工艺，将两个 PN 结接合在一起而构成的器
20、件，是放大电路的核心元件，它能控制能量的转换，将输入的任何微小变化不失真地放大输出，放大的对象是变化量。BJT 常见外形有四种，分别应用于小功率、中功率或大功率，高频或低频等不同场合。2、BJT 具有放大作用的内部条件和外部条件1）BJT 的内部条件为：BJT 有三个区（发射区、集电区和基区） 、两个 PN 结（发射结和集电结） 、三个电极（发射极、集电极和基极）组成；并且发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，基区厚度很小。2）BJT 放大的外部条件为：发射结正偏，集电结反偏。3、BJT 的电流放大作用及电流分配关系晶体管具有电流放大作用。当发射结正向偏置而集电结反向偏置时，从发射区注入到基区的非
21、平衡少子中仅有很少部分与基区的多子复合，形成基极电流，而大部分在集电结外电场作用下形成漂移电流 IC，体现出 IB对的 IC控制作用。此时，可将 IC看成电流 IB控制的电流源。三个重要的电流分配关系式：IEI BI C IC IBI CEO IBIC IEI CBO IE4、晶体管的输入特性和输出特性晶体管的输入特性和输出特性表明各电极之间电流与电压的关系。现以共射电路为例说明。1）共射输入特性：i Bf (uBE)V CE=常数 如 P24 图 1.26 所示。输入特性曲线分为三个区：死区、非线性区和线性区。其中 vCE=0V 的那一条相当于发射结的正向特性曲线。当 vCE1V 时，特性曲
22、线将会向右稍微移动一些。但 vCE 再增加时，曲线右移很不明显。曲线的右移是三极管内部反馈所致，右移不明显说明内部反馈很小。2）共射输出特性：i Cf (uCE)i B =常数 如 P25 图 1.27 所示，它是以 iB 为参变量的一族特性曲线。对于其中某一条曲线，当 vCE=0 V 时，i C=0；当 vCE 微微增大时，i C 主要由vCE 决定；当 vCE 增加到使集电结反偏电压较大时，特性曲线进入与 vCE 轴基本平行的区域(这与输入特性曲线随 vCE 增大而右移的原因是一致的 )。因此，输出特性曲线可以分为三个区域：饱和区、截止区和放大区。3）晶体管工作在三种不同工作区外部的条件和
23、特点工作状态 NPN 型 PNP 型 特点截止状态 E 结、C 结均反偏VBV E、V BV CE 结、C 结均反偏VBV E、V BV C IC 0放大状态 E 结正偏、C 结均反偏VC V B V EE 结正偏、C 结均反偏VC V B V E IC I B饱和状态 E 结、C 结均正偏VB V E、V B V CE 结、C 结均正偏VB V E、V B V C V CEV CES5、晶体管的主要参数1）直流参数(1)共射直流电流放大系数： =（I CI CEO）/I BI C/IB constEv， 在放大区基本不变。(2)共基直流放大系数： =（I CI CBO）/I EI C/IE显
24、然 与 之间有如下关系： = IC/IE= IB/1+ IB= /1+ (3)穿透电流ICEO：I CEO=（1+ ）I CBO；式中 ICBO 相当于集电结的反向饱和电流。2）交流参数(1)共射交流电流放大系数 ： =IC/IB constv，在放大区 值基本不变。(2)共基交流放大系数 ： =IC/IE U当 ICBO 和 ICEO 很小时， 、 ，可以不加区分。(3)特征频率 fT ：三极管的 值不仅与工作电流有关，而且与工作频率有关。由于结电容的影响，当信号频率增加时，三极管的 将会下降。当 下降到 1 时所对应的频率称为特征频率。3）极限参数和三极管的安全工作区（1）最大集电极电流
25、ICM：当集电极电流增加时， 就要下降，当 值下降到线性放大区 值的 7030时，所对应的集电极电流称为最大集电极电流 ICM。至于 值下降多少，不同型号的三极管，不同的厂家的规定有所差别。可见，当 ICI CM 时，并不表示三极管会损坏。（2） 最大集电极耗散功率 PCM：P CM = iCuCE 。对于确定型号的晶体管， PCM 是一个定值。当硅管的结温大于 150、锗管的结温大于 70时，管子的特性明显变坏，甚至烧坏。（3）极间反向击穿电压：晶体管某一级开路时，另外两个电极之间所允许加的最高反向电压，即为极间反向击穿电压，超过此值管子会发生击穿现象。极间反向电压有三种：UCBO、 UCE
26、O和 UEBO。由于各击穿电压中 UCEO值最小，选用时应使其大于放大电路的工作电源VCC。（4）三极管的安全工作区：由 PCM、I CM 和击穿电压 V(BR)CEO 在输出特性曲线上可以确定四个区：过损耗区、过电流区、击穿区和安全工作区。使用时应保证三极管工作在安全区。如 P28 图 1.29 所示。6、温度对晶体管特性及参数的影响1）温度对反向饱和电流的影响：温度对 ICBO和 ICEO等由本征激发产生的平衡少子形成的电流影响非常严重。2）温度对输入特性的影响：当温度上升时，正向特性左移。当温度变化 1时， UBE大约下降 22.5mV， UBE具有负温度系数。3）温度对输出特性的影响温
27、度升高时，由于 ICEO和 增大，且输入特性左移，导致集电极电流 IC增大，输出特性上移。总之，当温度升高时， ICEO和 增大，输入特性左移，最终导致集电极电流增大。第四讲 场效应管本讲重点 1、MOS 管结构原理；2、MOS 管的伏安特性及其在三个工作区的工作条件；本讲难点：1、MOS 管各工作区的工作条件；教学组织过程本讲以教师讲授为主。用多媒体演示 FET 的结构原理、输出与转移特性等，便于学生理解和掌握。FET 的工作区、管型的判断方法可以启发讨论。主要内容、效应管及其类型效应管 FET 是一种利用电场效应来控制其电流大小的半导体器件。根据结构不同可分为两大类：结型场效应管（JFET
28、）和金属氧化物半导体场效应管（MOSFET 简称 MOS 管）。每一类又有 N 沟道和 P 沟道两种类型。其中 MOS 管又可分为增强型和耗尽型两种。2、N 沟道增强型 MOS 管结构N 沟道增强型 MOSFET 基本上是一种左右对称的拓扑结构，它是在 P 型半导体上生成一层 SiO2 薄膜绝缘层，然后用光刻工艺扩散两个高掺杂的 N 型区，从 N 型区引出两个电极，漏极 D，和源极 S。在源极和漏极之间的绝缘层上镀一层金属铝作为栅极 G。P 型半导体称为衬底，用符号 B 表示。因为这种 MOS 管在 VGS=0V 时 ID=0；只有当 UGSU GS(th) 后才会出现漏极电流，所以称为增强型
29、 MOS 管。如 P42 图 1.44 所示。3、N 沟道增强型 MOS 管的工作原理1）夹断区工作条件UGS=0 时，D 与 S 之间是两个 PN 结反向串联，没有导电沟道，无论 D 与 S 之间加什么极性的电压，漏极电流均接近于零；当 0U GSU GS(th 时， 由柵极指向衬底方向的电场使空穴向下移动，电子向上移动，在 P 型硅衬底的上表面形成耗尽层，仍然没有漏极电流。 工作条件UGS UGS(th) 时，栅极下 P 型半导体表面形成 N 型导电沟道(反型层)，若 D、S 间加上正向电压后可产生漏极电流 ID。若 uDSu GS- UGS(th)，则沟道没夹断，对应不同的 uGS，ds
30、 间等效成不同阻值的电阻，此时，FET 相当于压控电阻。3）恒流区（或饱和区）工作条件当 uDS=uGS- UGS(th) 时，沟道预夹断；若 uDSu GS - UGS(th)，则沟道已夹断，i D 仅仅决定于 uGS，而与 uDS 无关。此时，i D 近似看成 uGS 控制的电流源， FET 相当于压控流源。可见，对于 N 沟道增强型 MOS 管，栅源电压 VGS对导电沟道有控制作用，即 UGS UGS(th)时，才能形成导电沟道将漏极和源极沟通。如果此时加有漏源电压，就可以形成漏极电流 ID。当场效应管工作在恒流区时，利用栅源之间外加电压 uGS 所产生的电场来改变导电沟道的宽窄，从而控
31、制多子漂移运动所产生的漏极电流 ID。此时，可将 ID 看成电压 uGS 控制的电流源。4、N 沟道耗尽型 MOSFETN 沟道耗尽型 MOSFET 是在栅极下方的 SiO2 绝缘层中掺入了大量的金属正离子，所以当UGS=0 时，这些正离子已经感应出反型层，形成了沟道。如 P45 图 1.48 所示。于是，只要有漏源电压，就有漏极电流存在。当 UGS0 时，将使 ID 进一步增加。U GS0 时，随着UGS 的减小漏极电流逐渐减小，直至 ID=0。对应 ID=0 的 UGS 称为夹断电压，用符号 UGS(off)表示，5、P 沟道增强型和耗尽型 MOSFETP 沟道 MOSFET 的工作原理与
32、 N 沟道 MOSFET 完全相同，只不过导电的载流子不同，供电电压极性不同而已。这如同双极型三极管有 NPN 型和 PNP 型一样。6、场效应管的伏安特性场效应三极管的特性曲线类型比较多，根据导电沟道的不同以及是增强型还是耗尽型可有四种转移特性曲线和输出特性曲线，其电压和电流方向也有所不同。以增强型 N 沟 MOSFET 为例，输出特性：i D f (uDS)U GS =常数 反映 UGSU GS(th) 且固定为某一值时，U DS 对 ID 的影响；转移特性：i D f (uGS)U DS =常数 反映 UGS 对漏极电流的控制关系；输出特性和转移特性反映了场效应管工作的同一物理过程，因此
33、，转移特性可以从输出特性上用作图法一一对应地求出。场效应管的输出特性可分为四个区：夹断区、可变阻区、饱和区（或恒流区）和击穿区。在放大电路中，场效应管工作在饱和区。7、场效应管的主要参数：1） 直流参数（1）开启电压 UGS(th)：开启电压是 MOS 增强型管的参数，栅源电压小于开启电压的绝对值，场效应管不能导通。（2）夹断电压 UGS(off)：夹断电压是耗尽型 FET 的参数，当 UGS=UGS(off) 时，漏极电流为零。（3）饱和漏极电流 IDSS：I DSS 是耗尽型 FET 的参数，当 UGS=0 时所对应的漏极电流。（4）直流输入电阻 RGS（DC） ：FET 的栅源输入电阻。
34、对于 JFET，反偏时 RGS 约大于107；对于 MOSFET，R GS 约是 10910 15。 交流参数（1）低频跨导 gm：低频跨导反映了栅压对漏极电流的控制作用，这一点与电子管的控制作用十分相像。g m 可以在转移特性曲线上求取，单位是 mS(毫西门子)。（2）级间电容：FET 的三个电极间均存在极间电容。通常 Cgs 和 Cgd 约为 13pF,而Cds 约为 0.1 1pF。在高频电路中，应考虑极间电容的影响。极限参数（1）最大漏极电流 IDM：是 FET 正常工作时漏极电流的上限值。（2）漏-源击穿电压 U(BR)DS：FET 进入恒流区后，使 iD 骤然增大的 uDS 值称为
35、漏源击穿电压，u DS 超过此值会使管子烧坏。（3）最大耗散功率 PDM：可由 PDM= VDS ID 决定，与双极型三极管的 PCM 相当。8、场效应管 FET 与晶体管 BJT 的比较1） FET 是另一种半导体器件，在 FET 中只是多子参与导电，故称为单极型三极管；而普通三极管参与导电的既有多数载流子，也有少数载流子，故称为双极型三极管（BJT） 。由于少数载流子的浓度易受温度影响，因此，在温度稳定性、低噪声等方面 FET 优于BJT。2） BJT 是电流控制器件，通过控制基极电流达到控制输出电流的目的。因此，基极总有一定的电流，故 BJT 的输入电阻较低；FET 是电压控制器件，其输
36、出电流取决于栅源间的电压，栅极几乎不取用电流，因此，FET 的输入电阻很高，可以达到 1090 14。高输入电阻是 FET 的突出优点。3） FET 的漏极和源极可以互换使用，耗尽型 MOS 管的栅极电压可正可负，因而 FET 放大电路的构成比 BJT 放大电路灵活。4） FET 和 BJT 都可以用于放大或作可控开关。但 FET 还可以作为压控电阻使用，可以在微电流、低电压条件下工作，且便于集成。在大规模和超大规模集成电路中应用极为广泛。本章小节本章首先介绍了半导体的基础知识，然后阐述了半导体二极管、晶体管（BJT）和场效应管（FET）的工作原理、特性曲线和主要参数。现将各部分归纳如下：1、
37、杂质半导体与 PN 结本征半导体中掺入不同的杂质就形成 N 型半导体和 P 型半导体，控制掺入杂质的多少就可以有效地改变其导电性能，从而实现导电性能的可控性。半导体中有两种载流子：自由电子与空穴。载流子有两种有序运动：因浓度差异而产生的运动称为扩散运动，因电位差而产生的运动称为漂移运动。将两种杂质半导体制作在同一块硅片（或锗片）上，在它们的交界面处，上述两种运动达到动态平衡，从而形成 PN 结。正确理解 PN 结单向导电性、反向击穿特性、温度特性和电容效应，有利于了解半导体二极管、晶体管和场效应管等电子器件的特性和参数。2、半导体二极管一个 PN 结经封装并引出电极后就构成二极管。二极管加正向
38、电压时，产生扩散电流，电流与电压成指数关系；加反向电压时，产生漂移电流，其数值很小，体现出单向导电性。 FI、 R、 U和 Mf是二极管的主要参数。特殊二极管与普通二极管一样，具有单向导电性。利用 PN 结击穿时的特性可制成稳压二极管，利用发光材料可制成发光二极管，利用 PN 结的光敏性可制成光电二极管。3、晶体管晶体管具有电流放大作用。当发射结正向偏置而集电结反向偏置时，从发射区注入到基区的非平衡少子中仅有很少部分与基区的多子复合，形成基极电流，而大部分在集电结外电场作用下形成漂移电流 CI，体现出 BI（或 E、 BU）对 CI的控制作用。此时，可将 CI看成为电流 BI控制的电流源。晶体
39、管的输入特性和输出特性表明各极之间电流与电压的关系，、 O( E)、 M、 COR)(、 MP和 Tf是它的主要参数。晶体管有截止、放大、饱和三个工作区域，学习时应特别注意使管子工作在不同工作区的外部条件。4、场效应管场效应管分为结型和绝缘栅型两种类型，每种类型均分为两种不同的沟道：N 沟道和P 沟道，而 MOS 管又分为增强型和耗尽型两种形式。场效应管工作在恒流区时，利用栅一源之间外加电压所产生的电场来改变导电沟道的宽窄，从而控制多子漂移运动所产生的漏极电流 DI。此时，可将 DI看成电压 GSU控制的电流源，转移特性曲线描述了这种控制关系。输出特性曲线描述 GS、 和 DI三者之间的关系。
40、 mg、 )(thGSU或 )(ofS、 SI、 M、 P和极间电容是它的主要参数。和晶体管相类似，场效应管有夹断区（即截止区） 、恒流区（即线性区）和可变电阻区三个工作区域。尽管各种半导体器件的工作原理不尽相同，但在外特性上却有不少相同之处。例如，晶体管的输入特性与二极管的伏安特性相似；二极管的反向特性（特别是光电二极管在第三象限的反向特性）与晶体管的输出特性相似，而场效应管与晶体管的输出特性也相似。第二章 基本放大电路本章主要内容本章重点讲述基本放大电路的组成原理和分析方法，分别由 BJT 和 FET 组成的三种组态基本放大电路的特点和应用场合。多级放大电路的耦合方式和分析方法。首先介绍基
41、本放大电路的组成原则。三极管的低频小信号模型。固定偏置共射放大电路的图解法和等效电路法静态和动态分析，最大不失真输出电压和波形失真分析。分压式偏置共射放大电路的分析以及稳定静态工作点的方法。共集和共基放大电路的分析，由 BJT 构成的三种组态放大电路的特点和应用场合。然后介绍由 FET 构成的共源、共漏和共栅放大电路的静态和动态分析、特点和应用场合。最后介绍多级放大电路的两种耦合方式、直接耦合多级放大电路的静态偏置以及多级放大电路的静态和动态分析。通过习题课掌握放大电路的静态偏置方法和性能指标的分析计算方法。学时分配本章有七讲，每讲两个学时。第五讲 放大电路的主要性能指标及基本共射放大电路组成
42、原理本讲重点1、放大的本质；2、放大电路工作原理及静态工作点的作用；3、利用放大电路的组成原则判断放大电路能否正常工作；本讲难点1、放大电路静态工作点的设置方法；2、利用放大电路的组成原则判断放大电路能否正常工作；教学组织过程本讲以教师讲授为主。用多媒体演示放大电路的组成原理、信号传输过程和设置合适 Q点的必要性等，便于学生理解和掌握。判断放大电路能否正常工作举例可以启发讨论。主要内容1、放大的概念在电子电路中，放大的对象是变化量，常用的测试信号是正弦波。放大电路放大的本质是在输入信号的作用下，通过有源元件（BJT 或 FET）对直流电源的能量进行控制和转换，使负载从电源中获得输出信号的能量，
43、比信号源向放大电路提供的能量大的多。因此，电子电路放大的基本特征是功率放大，表现为输出电压大于输入电压，输出电流大于输入电流，或者二者兼而有之。在放大电路中必须存在能够控制能量的元件，即有源元件，如 BJT 和 FET 等。放大的前提是不失真，只有在不失真的情况下放大才有意义。2、电路的主要性能指标1） 输入电阻 iR：从输入端看进去的等效电阻，反映放大电路从信号源索取电流的大小。2） 输出电阻 o：从输出端看进去的等效输出信号源的内阻，说明放大电路带负载的能力。3） 放大倍数（或增益）：输出变化量幅值与输入变化量幅值之比。或二者的正弦交流值之比，用以衡量电路的放大能力。根据放大电路输入量和输
44、出量为电压或电流的不同，有四种不同的放大倍数：电压放大倍数、电流放大倍数、互阻放大倍数和互导放大倍数。电压放大倍数定义为： iouUA电流放大倍数定义为： ioiiIA互阻放大倍数定义为： iouiIA互导放大倍数定义为：ioiuUIA注意：放大倍数、输入电阻、输出电阻通常都是在正弦信号下的交流参数，只有在放大电路处于放大状态且输出不失真的条件下才有意义。4）最大不失真输出电压：未产生截止失真和饱和失真时，最大输出信号的正弦有效值或峰值。一般用有效值 UOM 表示；也可以用峰峰值 UOPP 表示。5）上限频率、下限频率和通频带：由于放大电路中存在电感、电容及半导体器件结电容，在输入信号频率较低
45、或较高时，放大倍数的幅值会下降并产生相移。一般，放大电路只适合于放大某一特定频率范围内的信号。如 P75 图 2.1.4 所示。上限频率 fH（或称为上限截止频率）：在信号频率下降到一定程度时，放大倍数的数值等于中频段的 0.707 倍时的频率值即为上限频率。下限频率 fL（或称为下限截止频率）：在信号频率上升到一定程度时，放大倍数的数值等于中频段的 0.707 倍时的频率值即为上限频率。通频带 fBW：f BW = fH - fL 通频带越宽，表明放大电路对不同频率信号的适应能力越强。6）最大输出功率 POM 与效率 ：POM 是在输出信号基本不失真的情况下，负载能够从放大电路获得的最大功率
46、，是负载从直流电源获得的信号功率。此时，输出电压达到最大不失真输出电压。 为直流电源能量的利用率。 VOMP式中 vp为电源消耗的功率7）非线性失真系数 D：在某一正弦信号输入下，输出波形因放大器件的非线性特性而产生失真，其谐波分量的总有效值与基波分量之比。即%10123A，式中： 1A为基波幅值， 2、 3A为各次谐波幅值；3、两种常见的共射放大电路组成及各部分作用 1）直接耦合共射放大电路：信号源与放大电路、放大电路与负载之间均直接相连。适合于放大直流信号和变化缓慢的交流信号。2）阻容耦合共射放大电路：信号源与放大电路、放大电路与负载之间均通过耦合电容相连。不能放大直流信号和变化缓慢的交流
47、信号；只能放大某一频段范围的信号。如 P72 图 2.7所示。3）放大电路中元件及作用（1）三极管 T 起放大作用。（2）集电极负载电阻 RC 将变化的集电极电流转换为电压输出。（3）偏置电路 VCC， Rb使三极管工作在放大区， VCC还为输出提供能量。（4）耦合电容 C1， C2输入电容 C1保证信号加到发射结，不影响发射结偏置。输出电容 C2保证信号输送到负载，不影响集电结偏置。4、静态工作点设置的必要性对放大电路的基本要求一是不失真，二是能放大。只有保证在交流信号的整个周期内三极管均处于放大状态，输出信号才不会产生失真。故需要设置合适的静态工作点。Q 点不仅电路是否会产生失真，而且影响
48、放大电路几乎所有的动态参数。5、基本共射放大电路的工作原理及波形分析对于基本放大电路，只有设置合适的静态工作点，使交流信号驮载在直流分量之上，以保证晶体管在输入信号的整个周期内始终工作在放大状态，输出电压波形才不会产生非线性失真。波形分析见 P74 图 2.8 所示。 基本共射放大电路的电压放大作用是利用晶体管的电流放大作用，并依靠将电流的变化转化为电压的变化来实现的。6、放大电路的组成原则1）为了使 BJT 工作于放大区、FET 工作于恒流区,必须给放大电路设置合适的静态工作点，以保证放大电路不失真。2）在输入回路加入 ui 应能引起 uBE 的变化,从而引起 iB 和 iC 的变化。3）输
49、出回路的接法应当使 iC 尽可能多地流到负载 RL 中去,或者说应将集电极电流的变化转化为电压的变化送到输出端。 第六讲 放大电路的基本分析方法本讲重点1、基本放大电路静态工作点的估算； 2、BJT 的 h 参数等效模型及放大电路输入电阻、输出电阻与电压放大倍数的计算；本讲难点1、 放大电路的微变等效电路的画法；2、放大电路输入电阻、输出电阻与电压放大倍数的计算；教学组织过程本讲以教师讲授为主。用多媒体演示图解法求 Q 点、 OMU及分析非线形失真；用直流通路估算 Q 点；BJT 的 h 参数模型建立、微变等效电路的画法及动态参数计算等，便于学生理解和掌握。主要内容1、直流通路、交流通路及其画法（1）直流通路：在直流电源的作用下，直流电流流经的通路，用于求解静态工作点 Q的值。（
