《低频电子电路_03章(20120314)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《低频电子电路_03章(20120314)（42页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、低频电子电路何丰-人民邮电出版社21世纪高等院校信息与通信工程规划教材普通高等教育“十一五”国家级规划教材第三章第三章 半导体受控器件的分析半导体受控器件的分析 因半导体因半导体PNPN结的复杂性，导致结的复杂性，导致非线性导电非线性导电 具有区域特性具有区域特性，区域特性是分析的关键点，区域特性是分析的关键点 。-具体包含：区域条件区域模型与表达方式低频电子电路总论：3.4 3.4 应用目标、非线性元器件的区域特性应用目标、非线性元器件的区域特性 和分析方法的选取和分析方法的选取3.2 3.2 非线性受控器件的求解分析与应用非线性受控器件的求解分析与应用3.1 3.1 非线性半导体元器件的分
2、析概述非线性半导体元器件的分析概述第三章第三章 半导体受控器件的分析半导体受控器件的分析回顾第一章分析具体方法大范围锁定工作点3.3 3.3 直流工作点分析直流工作点分析低频电子电路1. 1. 明确非线性元器件明确非线性元器件工作区域工作区域2.2. 明确非线性元器件是否需要明确非线性元器件是否需要工作点工作点平台平台第三章第三章 半导体受控器件的分析半导体受控器件的分析3.1 3.1 非线性半导体元器件的分析概述非线性半导体元器件的分析概述3.13.1 非线性半导体元器件的分析概述非线性半导体元器件的分析概述 回顾第一章例题回顾第一章例题1.3.2 1.3.2 或门电路或门电路（二极管上电压
3、（二极管上电压在在 大范围的内大范围的内确定确定) )第三章第三章 半导体受控器件的分析半导体受控器件的分析 回顾第一章例题回顾第一章例题1.4.3 1.4.3 全波整流电路全波整流电路（二极管上电压（二极管上电压 在在大范围内变化大范围内变化) )第三章第三章 半导体受控器件的分析半导体受控器件的分析 回顾第一章例题回顾第一章例题1.3.2 1.3.2 电位平移电路电位平移电路（二极管上电压在导通（二极管上电压在导通 区内的区内的较较小范围变化小范围变化) )工作点工作点第三章第三章 半导体受控器件的分析半导体受控器件的分析. .要点：输出应属高低 电位情况，即是在非 线性大范围内求点。具体
4、步骤：分别以两种 输入电平出发来分析。3.23.2 非线性受控电流器件的求解分析非线性受控电流器件的求解分析3.2.1 3.2.1 晶体管非门基础电路晶体管非门基础电路第三章第三章 半导体受控器件的分析半导体受控器件的分析已知：输入只有5V和 0V两种情况。要点：发射结反偏 ，集电结反偏。- -管子截止，输出 高电位5V。要点：管子导通（放大、饱 和或击穿）-电阻参数合理 情况下，管子可以处于饱和 ，输出低电位(约等于0V)。3.2.1 3.2.1 晶体管非门基础电路晶体管非门基础电路第三章第三章 半导体受控器件的分析半导体受控器件的分析要点：管子导通（ 放大、饱和）。第三章第三章 半导体受控
5、器件的分析半导体受控器件的分析在电阻 或 较大情况下，管子均可以 处于饱和状态，输出低电位约等于0V。管子处于放大区，在信号作用下的小范围变 化时的近似线性等效电路。3.2.2 3.2.2 晶体管晶体管微变等效电路微变等效电路分析法及条件分析法及条件第三章第三章 半导体受控器件的分析半导体受控器件的分析说明如下 ：第三章第三章 半导体受控器件的分析半导体受控器件的分析放大情况-小信号基础电路模型（1）输入与二极管相似（2）输出 受 的控制按结构精细化模型发射极E基极BPNN+集电极C发射结集电结第三章第三章 半导体受控器件的分析半导体受控器件的分析参数的数学表达第三章第三章 半导体受控器件的分
6、析半导体受控器件的分析（1）其中，（1）参数 的为放大情况下 的发射结交流小信号等效电阻；（2 ）低频晶体管 为200 300，高 频晶体管约几十欧姆。第三章第三章 半导体受控器件的分析半导体受控器件的分析（2）参数的数学表达放大倍数与跨导的关系第三章第三章 半导体受控器件的分析半导体受控器件的分析（3）参数的数学表达即：只适合交流小信号条件：管子处于饱和区，在信号作用下的小范 围变化时的近似线性等效电路。3.2.3 3.2.3 场效应管场效应管微变等效电路微变等效电路第三章第三章 半导体受控器件的分析半导体受控器件的分析电路模型第三章第三章 半导体受控器件的分析半导体受控器件的分析注：各种场
7、效 应管的小信号 特性相同。饱和时，输入电阻极大场效应管衬底（或背栅）跨导第三章第三章 半导体受控器件的分析半导体受控器件的分析参 数 的 数 学 表 达（2）（3）（4）（1）按结构精细化小信号模型说明第三章第三章 半导体受控器件的分析半导体受控器件的分析要点：直流电源作用下的计算问题。具体步骤：（1）直流通路3.3 3.3 直流工作点分析直流工作点分析3.3.1 3.3.1 工作点的建立及近似计算工作点的建立及近似计算（2）近似计算法或作图法的选择第三章第三章 半导体受控器件的分析半导体受控器件的分析具体步骤：（1）画出直流通路（c） ,其中 E03.3.1 3.3.1 工作点的建立及近似
8、计算工作点的建立及近似计算（2）近似计算法或作图法的选择 双电源供电方案双电源供电方案第三章第三章 半导体受控器件的分析半导体受控器件的分析结论分析：计算结果 显然与放大区假设矛 盾，计算结果不可信 。 采用近似计算方法采用近似计算方法（2）晶体管特性描述第三章第三章 半导体受控器件的分析半导体受控器件的分析VBE(on) 、 ICBO 0（3）设其它元器件参数已知（1）假设晶体管处于放大区晶体管PN结必然均处于反偏状态。即 采用近似计算方法采用近似计算方法第三章第三章 半导体受控器件的分析半导体受控器件的分析在 E0条件下，晶体管发 射极反偏，基极电流不可能小 于0。结合上述计算判断计算结论
9、与之前“放大区”假设是否矛盾， 若不矛盾，则计算结果可信。 采用近似计算方法的要点采用近似计算方法的要点第三章第三章 半导体受控器件的分析半导体受控器件的分析首先，假设晶体管处于放大区，并按放大区计算 。若矛盾，则应结合计算结果，正确判断晶体管所 处区域，再根据该区域的情况另行计算。 作图法作图法与与采用作图法对前述计算的说明采用作图法对前述计算的说明则晶体管特性可描述为如下图所示的实线直线。第三章第三章 半导体受控器件的分析半导体受控器件的分析（1）假设晶体管在任何情况下均处于处于放大区，晶体管B、E之外的线性电路特性第三章第三章 半导体受控器件的分析半导体受控器件的分析（2）输入回路-输入
10、直流负载线将输入直流负载线与晶体管特性画在同一图上 ，所得交点，即为所求工作点。第三章第三章 半导体受控器件的分析半导体受控器件的分析显然，Q点是在假设晶 体管始终处于放大区条件下 得到的结果，即与计算法结 论对应，即而Q点才是依据真实晶体管获得的结果，即这与计算法的最终结果一致。晶体管C、E之外的线性电路特性第三章第三章 半导体受控器件的分析半导体受控器件的分析（3）输出回路-输出直流负载线将输入直流负载线与晶体管特性画在同一图上 ，所得交点，即为所求工作点。第三章第三章 半导体受控器件的分析半导体受控器件的分析显然，Q点是在假设晶 体管始终处于放大区条件下 得到的结果，即与计算法结 论对应
11、，即而Q点才是依据真实晶体管获得的结果，即这与计算法的最终结果一致。注：作图法有利于解题思路的建立（2）选择近似解析计算法（1）基于场效应管的电 压控制原理，以及该电 路可能会处于饱和区， 假定就处于饱和区。第三章第三章 半导体受控器件的分析半导体受控器件的分析 单电源供电方案单电源供电方案（4）代入数值，计算得依据与晶体管类似，可 判断该该场效应管处于非饱 和区工作，于是根据非饱和 区 近似为零的情况，可 得第三章第三章 半导体受控器件的分析半导体受控器件的分析和（1）温度变化前3.3.2 3.3.2 工作点的稳定性工作点的稳定性（2）温度升高30 后 实际问题提出实际问题提出，。 结论：管
12、子靠近饱和区 。第三章第三章 半导体受控器件的分析半导体受控器件的分析保持集电极电流稳定，就可以保证CE之间电压 稳定，即达到稳定放大区工作点的目的。 实际典型改进电路实际典型改进电路，。 第三章第三章 半导体受控器件的分析半导体受控器件的分析保持集电极电流稳定，就可以保证CE之间电 压稳定，即达到稳定放大区工作点的目的。 实际典型改进电路实际典型改进电路，。 第三章第三章 半导体受控器件的分析半导体受控器件的分析 实际典型工作点稳定电路实际典型工作点稳定电路原理原理，。 结论：发射极电阻是稳定集 电极电流的关键。第三章第三章 半导体受控器件的分析半导体受控器件的分析注：关键 :即: 工作点稳
13、定电路工作点稳定电路条件条件，。 为了提高效果，希望基极电位 稳定，也就是 ，即即满足第三章第三章 半导体受控器件的分析半导体受控器件的分析工程条件：（1）时，等式（1）成立。要点：电路数学目标、电路构成、分析手段 、分析结论与改进。具体实例（1）电路数学要求3.4 3.4 运用目标、非线性元器件的区域特运用目标、非线性元器件的区域特 性和分析方法的选取性和分析方法的选取（2）小信号分析计算第三章第三章 半导体受控器件的分析半导体受控器件的分析第三章第三章 半导体受控器件的分析半导体受控器件的分析交流通过电容，引起基极电流变化，经完成交 流比例变换，最后再经电容将变换后的交流引出。通过直流 通路，将晶体 管工作点推向 放大区； 电路构造电路构造第三章第三章 半导体受控器件的分析半导体受控器件的分析工作点处于放大区，计算合理可信。（1）直流通路 ，工作点计算 电路分析电路分析第三章第三章 半导体受控器件的分析半导体受控器件的分析（2）交流信号分析在外接电容阻抗较小 时，通过选用晶体管低 中频晶体管小信号模型 ，得放大电路的小信号 等效电路如下：根据小信号等效图，小信号计算如下：第三章第三章 半导体受控器件的分析半导体受控器件的分析结论：电路可以完成信号比例变换任务其中 ：
