电工电子学分立元件放大电路

《电工电子学分立元件放大电路》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电工电子学分立元件放大电路（126页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第第7 7章章 分立元件放大电路分立元件放大电路返回后一页7.37.3 静态工作点的稳定静态工作点的稳定 7.4 7.4 共集电极电路共集电极电路7.5 7.5 多级放大电路多级放大电路7.2 7.2 基本放大电路基本放大电路7.1 7.1 半导体器件半导体器件7.67.6 功率功率放大电路放大电路7.1 7.1 半导体器件半导体器件半导体的特性：(可制成温度敏感元件，如热敏电阻)掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使其导电能力明显改变。光敏性：当受到光照时，其导电能力明显变化。(可制成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光电池等) 。热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增

2、强。前一页 后一页返回1. 本征半导体完全纯净的、结构完整的半导体晶体，称为本征半导体。硅和锗的晶体结构前一页 后一页返回7.1.1 PN结硅和锗的共价键结构共价键共 用电子对共价键中的 两个电子被紧紧 束缚在共价键中 ，称为束缚电子 。+4+4+4+4前一页 后一页返回+4+4+4+4自由电子空穴束缚电子在常温下，由于 热激发，使一些价电 子获得足够的能量而 脱离共价键的束缚， 成为自由电子（带负 电），同时共价键上 留下一个空位，称为 空穴（带正电）。本征半导体的导电机理这一现象称为本征激发。前一页 后一页返回本征半导体的导电机理在其它力的作用 下，空穴吸引临近的 电子来填补，其结果 相当

3、于空穴的迁移。空穴的迁移相当于 正电荷的移动，因此 可以认为空穴是载流 子。因常温下束缚 电子很难脱离共价 键成为自由电子， 因此本征半导体中 的自由电子和空穴 很少，所以本征半 导体的导电能力很 弱。当半导体外加电压 时，在电场的作用下 将出现两部分电流：1）自由电子作定 向移动 电子电流2）价电子递补空 穴 空穴电流+4+4+4+4前一页 后一页返回本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理 本征半导体中存在数量相等的两种载流 子，即自由电子和空穴。温度越高，载流子的浓度越高，本征半导体的导电能力越强。温度是影响半导体性 能的一个重要的外部因素，这是半导体的一 大特点。本征半导体的导电能力取

4、决于载流子的 浓度。跳转前一页 后一页返回2. N2. N型半导体和型半导体和P P型半导体型半导体 N N 型半导体型半导体掺杂浓度远大于本掺杂浓度远大于本 征半导体中载流子浓征半导体中载流子浓 度，所以，自由电子度，所以，自由电子 浓度远大于空穴浓度浓度远大于空穴浓度 。自由电子称为多数自由电子称为多数 载流子（多子），载流子（多子），空穴称为少数载流空穴称为少数载流 子（少子）。子（少子）。+4+4+4+4+4+4+4+4+5+5多余电子多余电子磷原子磷原子掺入五价元素掺入五价元素在常温下即可在常温下即可 变为自由电子变为自由电子失去一个失去一个 电子变为电子变为 正离子正离子返回前一页

5、 后一页前一页后一页P P 型半导体型半导体掺杂浓度远大于本掺杂浓度远大于本 征半导体中载流子浓征半导体中载流子浓 度，所以，空穴浓度度，所以，空穴浓度 远大于自由电子浓度远大于自由电子浓度 。空穴称为多数载流空穴称为多数载流 子（多子），子（多子），自由电子称为少数自由电子称为少数 载流子（少子）。载流子（少子）。+4+4+4+4+4+4+4+4+3+3硼原子硼原子空穴空穴掺入三价元素掺入三价元素接受一个接受一个 电子变为电子变为 负离子负离子返回杂质半导体的示意表示法杂质半导体的示意表示法P 型半导体+N 型半导体前一页 后一页无论无论N N型或型或P P型半导体都是中性的，对外不显电性。

6、型半导体都是中性的，对外不显电性。返回1. 在杂质半导体中多子的数量与 （a. 掺杂浓度、b.温度）有关。2. 在杂质半导体中少子的数量与（a. 掺杂浓度、b.温度）有关。3. 当温度升高时，少子的数量 （a. 减少、b. 不变、c. 增多）。abc4. 在外加电压的作用下，P 型半导体中的电流主要是 ， N 型半导体中的电流主要是（a. 电子电流、b.空穴电流） ba前一页 后一页返回3. PN结的形成多子的扩散运动内电场E少子的漂移运动浓度差P 型半导体+N 型半导体空间电荷区内电场越强，漂移运动内电场越强，漂移运动 越强，而漂移使空间电荷越强，而漂移使空间电荷 区变薄。区变薄。扩散的结果

7、使扩散的结果使 空间电荷区变宽空间电荷区变宽 。扩散和漂扩散和漂 移这一对相移这一对相 反的运动最反的运动最 终达到动态终达到动态 平衡，空间平衡，空间 电荷区的厚电荷区的厚 度固定不变度固定不变 。空间电荷区也称 PN 结 前一页 后一页返回前一页 后一页4、 PN结的单相导电性PN 结加正向电压（正向偏置） PN PN 结变窄结变窄P接正、N接负 +U内电场 外电场PNIF内电场被削弱，多 子的扩散加强，形成 较大的扩散电流。PN结正向电阻较小 ，正向电流较大，PN 结处于导通状态。返回PN 结加反向电压（反向偏置）+U内电场 外电场PN内电场被加强，少子 的漂移加强，由于少子 数量很少，

8、形成很小的 反向电流。IRPN 结变宽P接负、N接正 PN结反向电阻较大 ，反向电流很小，PN 结处于截止状态。温度越高少子的数量越多，反向电流将随温度增加前一页 后一页返回PN PN 结的单向导电性结的单向导电性1、PN 结加正向电压（正向偏置，P 接正、N接负 ）时， PN 结处于正向导通状态，PN 结正向电阻较小，正向电流较大。2、PN 结加反向电压（反向偏置，P接负、N接正 ）时， PN 结处于反向截止状态，PN 结反向电阻较大，反向电流很小。前一页 后一页返回7.1.2 7.1.2 半导体二极管半导体二极管（a）点接触型1. 结构 ：按结构可分三类(b)面接触型结面积小、 结电容小、

9、正 向电流小。用 于检波和变频 等高频电路。结面积大、 正向电流大、 结电容大，用 于工频大电流 整流电路。前一页 后一页(c)平面型用于集成电路制作工艺中。PN结结面积可大可小 ，用于高频整流和开关电路中。 返回7.1.2 7.1.2 半导体二极管半导体二极管二极管的结构示意图符号：PN 阳极阴极VD前一页 后一页返回2. 伏安特性前一页 后一页P PN N+ + U UI I硅管硅管0.5V,0.5V, 锗管锗管0 0.1V.1V 。反向击穿反向击穿 电压电压U U(BR)(BR)导通压降导通压降死区电压死区电压外加电压大于死区外加电压大于死区 电压二极管才能导通电压二极管才能导通 。外加

10、电压大于反向击外加电压大于反向击 穿电压二极管被击穿，穿电压二极管被击穿， 失去单向导电性。失去单向导电性。正向特性正向特性P PN N+ + 反向特性反向特性非线性非线性反向电流反向电流 在一定电压在一定电压 范围内保持范围内保持 常数。常数。硅硅0 0.60.8V,.60.8V, 锗锗0 0.2.20.3V0.3V 。返回3. 主要参数(1)最大整流电流 IOM 二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平 均电流。 (2)反向工作峰值电压反向工作峰值电压 U URWMRWM 是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，一 般是二极管反向击穿电压U(BR)的一半或三分之一。二二 极管击穿后单

11、向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。极管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。 (3)反向峰值电流反向峰值电流 I IRMRM 指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向 电流大，说明管子的单向导电性差， I IRMRM受温度的影响 ，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管锗管 的反向电流较大，为硅管的几十到几百倍。的反向电流较大，为硅管的几十到几百倍。前一页 后一页返回二极管二极管的单向导电性的单向导电性前一页 后一页1. 1. 二极管加正向电压（正向偏置，阳极接二极管加正向电压（正向偏置，阳极接 正、阴极接负正、阴极接负 ）时，）时， 二极管处于正向导通状二极管处于正向导通状 态，

12、二极管正向电阻较小，正向电流较大。态，二极管正向电阻较小，正向电流较大。2. 2. 二极管加反向电压（反向偏置，阳极接二极管加反向电压（反向偏置，阳极接 负、阴极接正负、阴极接正 ）时，）时， 二极管处于反向截止状二极管处于反向截止状 态，二极管反向电阻较大，反向电流很小。态，二极管反向电阻较大，反向电流很小。3. 3. 外加电压大于反向击穿电压二极管被击外加电压大于反向击穿电压二极管被击 穿，失去单向导电性。穿，失去单向导电性。4. 4. 二极管的反向电流受温度的影响，温度二极管的反向电流受温度的影响，温度 愈高反向电流愈大愈高反向电流愈大。返回4. 二极管电路分析举例 定性分析：判断二极管

13、的工作状态导通 截止否则，正向管压降硅0.60.7V 锗0.20.3V分析方法：将二极管断开，分析二极管两端电位的高低或所加电压UD的正负。若 V阳 V阴或 UD为正，二极管导通（正向偏置）若 V阳 V阴 二极管导通若忽略管压降，二极管可看作短路，UAB = 6V否则， UAB低于6V一个管压降，为6.3或6.7V例1：后一页取 B 点作参考点，断 开二极管，分析二极 管阳极和阴极的电位 。跳转D D6V6V 12V12V3k3kB BA AU UABAB+ + 返回两个二极管的阴极接在一起 求：UAB取 B 点作参考点，断开 二极管，分析二极管阳 极和阴极的电位。V1阳 =6 V，V2阳 =

14、0 V ，V1阴 = V2阴 = 12 VUD1 = 6V，UD2 =12V UD2 UD1 VD2 优先导通， VD1截止。若忽略管压降，二极管可看作短路，UAB = 0 VVD6V12V3kBAVD2VD1承受反向电压为6 V流过VD2的电流为例2:前一页 后一页U UABAB+ + 返回ui 8V 二极管导通，可看作短路 uo = 8Vui VE 集电结反偏 VCVB后一页前一页返回（2）各电极电流关系及电流放大作用IB(mA)IC(mA)IE(mA)00.010.020.030.040.050.0010.501.001.702.50 3.300.0010.511.021.732.54

15、3.35结论1）三电极电流关系 IE = IB + IC2） IC IE ， IC IB 3） IC IB把基极电流的微小变化能够引起集电极电流 较大变化的特性称为晶体管的电流放大作用。实质:用一个微小电流的变化去控制一个较大 电流的变化，是CCCS器件。后一页前一页返回（3）三极管内部载流子的运动规律BECNNPEBRBEC基区空 穴向发射 区的扩散 可忽略。发射结正偏 ，发射区电子 不断向基区扩 散，形成发射 极电流IE。IE进入P 区的 电子少部分与 基区的空穴复 合，形成电流 IBE ，多数扩 散到集电结。IBE从基区扩散来 的电子作为集 电结的少子， 漂移进入集电 结而被收集， 形成ICE。ICE集电结反 偏，有少子 形成的反向 电流ICBO。ICBO后一页前一页返回(3) 三极管内部载流子的运动规律I IC C = = I ICECE+ +I ICBO CBO I ICECEICIBBECNNPEBRBECIEIBEICEICBOI IB B = = I IBEBE- - I ICBO CBO I IBEBEI ICE