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1、第二節(jié)半導(dǎo)體的基本知識(shí)多數(shù)現(xiàn)代電子器件是由性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間的半導(dǎo)體材料制成的。為了從電路的觀點(diǎn)理解這些器件的性能,首先必須從物理的角度了解它們是如何工作的。一、半導(dǎo)體材料從導(dǎo)電性能上看,物質(zhì)材料可分為三大類:導(dǎo)體: 電阻率 < 10-4 ·cm絕緣體:電阻率 > 109 ·cm半導(dǎo)體:電阻率介于前兩者之間。目前制造半導(dǎo)體器件的材料用得最多的有:硅和鍺兩種二、本征半導(dǎo)體及本征激發(fā)1、本征半導(dǎo)體沒(méi)有雜質(zhì)和缺陷的半導(dǎo)體單晶,叫做本征半導(dǎo)體。2、本征激發(fā)當(dāng)溫度升高時(shí),電子吸收能量擺脫共價(jià)鍵而形成一對(duì)電子和空穴的過(guò)程,稱為本征激發(fā)。三、雜質(zhì)半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入
2、微量的雜質(zhì), 就會(huì)使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著的變化。因摻入雜質(zhì)不同,雜質(zhì)半導(dǎo)體可分為空穴(P)型半導(dǎo)體和電子(N)型半導(dǎo)體兩大類。1、P型半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入少量的三價(jià)元素雜質(zhì)就形成P型半導(dǎo)體,P型半導(dǎo)體的多數(shù)載流子是空穴,少數(shù)載流子是電子。2、N型半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入少量的五價(jià)元素雜質(zhì)就形成N型半導(dǎo)體。N型半導(dǎo)體的多數(shù)載流子是電子,少數(shù)載流子是空穴。 返回第三節(jié)PN結(jié)的形成及特性一、PN結(jié)及其形成過(guò)程在雜質(zhì)半導(dǎo)體中, 正負(fù)電荷數(shù)是相等的,它們的作用相互抵消,因此保持電中性。1、載流子的濃度差產(chǎn)生的多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)在P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體結(jié)合后,在它們的交界處就出現(xiàn)了電子和空穴
3、的濃度差,N型區(qū)內(nèi)的電子很多而空穴很少,P型區(qū)內(nèi)的空穴很多而電子很少,這樣電子和空穴都要從濃度高的地方向濃度低的地方擴(kuò)散,因此,有些電子要從N型區(qū)向P型區(qū)擴(kuò)散, 也有一些空穴要從P型區(qū)向N型區(qū)擴(kuò)散。2、電子和空穴的復(fù)合形成了空間電荷區(qū)電子和空穴帶有相反的電荷,它們?cè)跀U(kuò)散過(guò)程中要產(chǎn)生復(fù)合(中和),結(jié)果使P區(qū)和N區(qū)中原來(lái)的電中性被破壞。 P區(qū)失去空穴留下帶負(fù)電的離子,N區(qū)失去電子留下帶正電的離子, 這些離子因物質(zhì)結(jié)構(gòu)的關(guān)系,它們不能移動(dòng),因此稱為空間電荷,它們集中在P區(qū)和N區(qū)的交界面附近,形成了一個(gè)很薄的空間電荷區(qū),這就是所謂的PN結(jié)。3、空間電荷區(qū)產(chǎn)生的內(nèi)電場(chǎng)E又阻止多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)在空間電荷區(qū)后
4、,由于正負(fù)電荷之間的相互作用,在空間電荷區(qū)中形成一個(gè)電場(chǎng),其方向從帶正電的N區(qū)指向帶負(fù)電的P區(qū),由于該電場(chǎng)是由載流子擴(kuò)散后在半導(dǎo)體內(nèi)部形成的,故稱為內(nèi)電場(chǎng)。因?yàn)閮?nèi)電場(chǎng)的方向與電子的擴(kuò)散方向相同,與空穴的擴(kuò)散方向相反,所以它是阻止載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的。綜上所述,PN結(jié)中存在著兩種載流子的運(yùn)動(dòng)。一種是多子克服電場(chǎng)的阻力的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng);另一種是少子在內(nèi)電場(chǎng)的作用下產(chǎn)生的漂移運(yùn)動(dòng)。因此,只有當(dāng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)與漂移運(yùn)動(dòng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí),空間電荷區(qū)的寬度和 內(nèi)建電場(chǎng)才能相對(duì)穩(wěn)定。 由于兩種運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電流方向相反,因而在無(wú)外電場(chǎng)或其他因素激勵(lì)時(shí),PN結(jié)中無(wú)宏觀電流。二、PN結(jié)的單向?qū)щ娦訮N結(jié)在外加電壓的作用下,動(dòng)態(tài)平衡
5、將被打破,并顯示出其單向?qū)щ姷奶匦浴?、外加正向電壓當(dāng)PN結(jié)外加正向電壓時(shí),外電場(chǎng)與內(nèi)電場(chǎng)的方向相反,內(nèi)電場(chǎng)變?nèi)?,結(jié)果使空間電荷區(qū)(PN結(jié))變窄。同時(shí)空間電荷區(qū)中載流子的濃度增加,電阻變小。這時(shí)的外加電壓稱為正向電壓或正向偏置電壓用VF表示。在VF作用下,通過(guò)PN結(jié)的電流稱為正向電流IF。外加正向電壓的電路如圖所示。2、外加反向電壓當(dāng)PN結(jié)外加反向電壓時(shí),外電場(chǎng)與內(nèi)電場(chǎng)的方向相同,內(nèi)電場(chǎng)變強(qiáng),結(jié)果使空間電荷區(qū)(PN結(jié))變寬, 同時(shí)空間電荷區(qū)中載流子的濃度減小,電阻變大。這時(shí)的外加電壓稱為反向電壓或反向偏置電壓用VR表示。在VR作用下,通過(guò)PN結(jié)的電流稱為反向電流IR或稱為反向飽和電流IS。如下
6、圖所示。3、PN結(jié)的伏安特性根據(jù)理論分析,PN結(jié)的伏安特性可以表達(dá)為:式中iD為通過(guò)PN結(jié)的電流,vD為PN結(jié)兩端的外加電壓;VT為溫度的電壓當(dāng)量=kT/q=T/11600=0.026V, 其中k為波爾慈曼常數(shù)(1.38×10-23J/K),T為絕對(duì)溫度(300K),q為電子電荷(1.6×10-19C) ;e為自然對(duì)數(shù)的底;IS為反向飽和電流。返回第四節(jié)半導(dǎo)體二極管一、半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體二極管按其結(jié)構(gòu)的不同可分為點(diǎn)接觸型和面接觸型兩類。點(diǎn)接觸型二極管是由一根很細(xì)的金屬觸絲(如三價(jià)元素鋁)和一塊半導(dǎo)體(如鍺)的表面接觸,然后在正方向通過(guò)很大的瞬時(shí)電流,使觸絲和半導(dǎo)體牢固
7、地熔接在一起,三價(jià)金屬與鍺結(jié)合構(gòu)成PN結(jié),并做出相應(yīng)的電極引線,外加管殼密封而成,如圖 2.7所示。由于點(diǎn)接觸型二極管金屬絲很細(xì), 形成的PN結(jié)面積很小, 所以極間電容很小,同時(shí),也不能承受高的反向電壓和大的電流。這種類型的管子適于做高頻檢波和脈沖數(shù)字電路里的開(kāi)關(guān)元件, 也可用來(lái)作小電流整流。 如2APl是點(diǎn)接觸型鍺二極管, 最大整流電流為16mA, 最高工作頻率為15OMHz。面接觸型或稱面結(jié)型二極管的PN結(jié)是用合金法或擴(kuò)散法做成的,其結(jié)構(gòu)如圖2.7 所示。由于這種二極管的PN結(jié)面積大,可承受較大的電流,但極間電容也大。這類器件適用于整流,而不宜用于高頻電路中。如2CPl為面接觸型硅二極管,
8、最大整流電流為40OmA, 最高工作頻率只有3kHz。圖2.7中的硅工藝平面型二極管結(jié)構(gòu)圖, 是集成電路中常見(jiàn)的一種形式。代表二極管的符號(hào)也在圖2.7中示出。部分二極管實(shí)物如圖2.8所示。二、極管的伏安特性實(shí)際的二極管的V-I特性如圖2.9所示。由圖可以看出,二極管的V-I特性和PN結(jié)的V-I特性(圖2.6)基本上是相同的。下面對(duì)二極管V-I特性分三部分加以說(shuō)明:1、正向特性:二極管外加正向偏置電壓時(shí)的V-I特性對(duì)應(yīng)于圖2.9(b)的第段為正向特性,此時(shí)加于二極管的正向電壓只有零點(diǎn)幾伏,但相對(duì)來(lái)說(shuō)流過(guò)管子的電流卻很大,因此管子呈現(xiàn)的正向電阻很小。但是,在正向特性的起始部分,由于正向電壓較小,外
9、電場(chǎng)還不足以克服PN結(jié)的內(nèi)電場(chǎng),因而這時(shí)的正向電流幾乎為零,二極管呈現(xiàn)出一個(gè)大電阻,好像有一個(gè)門坎。 硅管的門坎電壓Vth(又稱死區(qū)電壓)約為0·5V,鍺管的Vth約為0·lV,當(dāng)正向電壓大于Vth時(shí),內(nèi)電場(chǎng)大為削弱,電流因而迅速增長(zhǎng)。2、反向特性:二極管外加反向偏置電壓時(shí)的V-I特性P型半導(dǎo)體中的少數(shù)載流子(電子)和N型半導(dǎo)體中的少數(shù)載流子(空穴),在反向電壓作用下很容易通過(guò)PN結(jié), 形成反向飽和電流。但由于少數(shù)載流子的數(shù)目很少, 所以反向電流是很小的, 如圖2.9(b)的第段所示, 一般硅管的反向電流比鍺管小得多,其數(shù)量級(jí)為:硅管nA級(jí),鍺管大mA級(jí)。溫度升高時(shí),由于少
10、數(shù)載流子增加,反向電流將隨之急劇增加。3、反向擊穿特性:二極管擊穿時(shí)的V-I特性當(dāng)增加反向電壓時(shí), 因在一定溫度條件下, 少數(shù)載流子數(shù)目有限,故起始一段反向電流沒(méi)有多大變化,當(dāng)反向電壓增加到一定大小時(shí),反向電流劇增,這叫做二極管的反向擊穿, 對(duì)應(yīng)于圖2.9的第段,其原因與PN結(jié)擊穿相同。三、二極管的主要參數(shù)1、最大整流電流 IF:是指管子長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí),允許通過(guò)的最大正向平均電流。因?yàn)殡娏魍ㄟ^(guò)PN結(jié)要引起管子發(fā)熱,電流太大,發(fā)熱量超過(guò)限度,就會(huì)使PN結(jié)燒壞。例如2APl最大整流電流為16mA。2、反向擊穿電壓 VBR:指管子反向擊穿時(shí)的電壓值。擊穿時(shí),反向電流劇增,二極管的單向?qū)щ娦员黄茐?,甚至?/p>
11、過(guò)熱而燒壞。一般手冊(cè)上給出的最高反向工作電壓約為擊穿電壓的一半,以確保管子安全運(yùn)行。例如2APl最高反向工作電壓規(guī)定為2OV, 而反向擊穿電壓實(shí)際上大于40V。3、反向電流 IR:指管子末擊穿時(shí)的反向電流, 其值愈小,則管子的單向?qū)щ娦杂?。由于溫度增加,反向電流?huì)急劇增加,所以在使用二極管時(shí)要注意溫度的影響。4、極間電容 CJ:二極管的極間電容包括勢(shì)壘電容和擴(kuò)散電容,在高頻運(yùn)用時(shí)必須考慮結(jié)電容的影響。二極管不同的工作狀態(tài),其極間電容產(chǎn)生的影響效果也不同。二極管的參數(shù)是正確使用二極管的依據(jù),一般半導(dǎo)體器件手冊(cè)中都給出不同型號(hào)管子參數(shù)。使用時(shí),應(yīng)特別注意不要超過(guò)最大整流電流和最高反向工作電壓,否
12、則將容易損壞管子。返回第五節(jié)二極管基本電路及其分析方法在電子技術(shù)中,二極管電路得到廣泛的應(yīng)用。本節(jié)只介紹幾種基本的電路,如限幅電路、開(kāi)關(guān)電路、低電壓穩(wěn)壓電路等。二極管是一種非線性器件,因而二極管電路一般要采用非線性電路的分析方法。這里主要介紹比較簡(jiǎn)單理想模型和恒壓模型分析法。一、二極管正向特性的數(shù)學(xué)模型1、理想模型-理想的開(kāi)關(guān)圖2.10表示理想二極管的VI特性和符號(hào),其中的虛線表示實(shí)際二極管的VI特性。由圖中可見(jiàn),在正向偏置時(shí),其管壓降為OV,而當(dāng)二極管處于反向偏置時(shí),認(rèn)為它的電阻為無(wú)窮大,電流為零。在實(shí)際的電路中,當(dāng)電源電壓遠(yuǎn)比二極管的管壓降大時(shí),利用此法來(lái)近似分析是可行的。2、恒壓模型-其
13、正向壓降為0.7V(硅管)這個(gè)模型如圖2.11所示,其基本思想是當(dāng)二極管導(dǎo)通后,其管壓降認(rèn)為是恒定的,且不隨電流而變,典型值為0.7V,不過(guò),這只有當(dāng)二極管的電流iD近似等于或大于1mA時(shí)才是正確的。 該模型提供了合理的近似,因此應(yīng)用也較廣。二、模型分析法應(yīng)用舉例1、靜態(tài)工作點(diǎn)分析電路如圖2.12所示,請(qǐng)分別用二極管的理想模型和恒壓模型分析其靜態(tài)工作點(diǎn)。(1)使用理想模型得:VD=0V,ID=VDD/R(2)使用恒壓模型得:VD=0.7V,ID=(VDD-VD)/R上述的計(jì)算結(jié)果表明:VDD>>VD時(shí),使用恒壓模型較好,因此,根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的模型是關(guān)鍵。2、模型分析法應(yīng)用舉例
14、例題1:如果圖示電路(a)中設(shè)二極管為恒壓模型。求電路中輸出的電壓Vo值說(shuō)明二極管處于何種狀態(tài)?解:假設(shè)先將A、B斷開(kāi),則VA = -10V, VB = -5V,VAB= VA-VB= -5V,可見(jiàn)重新接入后二極管將處于反向截止?fàn)顟B(tài):電路中電流為0(反向電阻無(wú)窮大),電阻R上的壓降為0,Vo = -5V成立。例題2:如果圖2.13所示電路(b)中設(shè)二極管為恒壓模型。求電路中輸出的電壓Vo值說(shuō)明二極管處于何種狀態(tài)?解:將D1、D2斷開(kāi),VB1A9V,VB2A= -12-(-9)=-3V 將D1、D2接入后,D1導(dǎo)通,D2截止,VA被D1箝位在0.7V上。Vo= VA= -0.7V成立。返回第六節(jié)
15、特殊二極管除前面所討論的普通二極管外,還有若干種特殊二極管,如齊納二極管、變?nèi)荻O管、光電子器件(包括光電二極管、 發(fā)光二極管和激光二極管)等,本節(jié)主要討論齊納二極管及其應(yīng)用。一、齊納二極管齊納二極管又稱穩(wěn)壓二極管,是一種特殊的面接觸型硅晶體二極管。由于它有穩(wěn)定電壓的作用,經(jīng)常應(yīng)用在穩(wěn)壓設(shè)備和一些電子線路中。 穩(wěn)壓二極管的特性曲線與普通二極管基本相似,只是穩(wěn)壓二極管的反向特性曲線比較陡。穩(wěn)壓二極管的正常工作范圍,是在伏安特性曲線上的反向電流開(kāi)始突然上升的A、B段。 這一段的電流, 對(duì)于常用的小功率穩(wěn)壓管來(lái)講,一般為幾毫安至幾十毫安。1、穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)(1)穩(wěn)定電壓Vz穩(wěn)定電壓就是穩(wěn)壓二極
16、管在正常工作時(shí),管子兩端的電壓值。這個(gè)數(shù)值隨工作電流和溫度的不同略有改變,既是同一型號(hào)的穩(wěn)壓二極管,穩(wěn)定電壓值也有一定的分散性, 例如2CW14硅穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定電壓為67.5V。(2)耗散功率PM反向電流通過(guò)穩(wěn)壓二極管的PN結(jié)時(shí),要產(chǎn)生一定的功率損耗,PN結(jié)的溫度也將升高。根據(jù)允許的PN結(jié)工作溫度決定出管子的耗散功率。通常小功率管約為幾百毫瓦至幾瓦。(3)穩(wěn)定電流IZ、最小穩(wěn)定電流IZmin、大穩(wěn)定電流IZmax穩(wěn)定電流:工作電壓等于穩(wěn)定電壓時(shí)的反向電流;最小穩(wěn)定電流:穩(wěn)壓二極管工作于穩(wěn)定電壓時(shí)所需的最小反向電流;最大穩(wěn)定電流:穩(wěn)壓二極管允許通過(guò)的最大反向電流。2、穩(wěn)壓二極管的應(yīng)用穩(wěn)壓管常用
17、在整流濾波電路之后,用于穩(wěn)定直流輸出電壓的小功率電源設(shè)備中。如圖由R、Dz組成的就是穩(wěn)壓電路,穩(wěn)壓管在電路中穩(wěn)定電壓的原理如下:只要R參數(shù)選得適當(dāng),就可以基本上抵消Vi的升高值,因而使Vo基本保持不變。可見(jiàn),在這種穩(wěn)壓電路中, 起自動(dòng)調(diào)節(jié)作用的主要是穩(wěn)壓二極管Dz,當(dāng)輸出電壓有較小的變化時(shí), 將引起穩(wěn)壓二極管電流Iz的較大變化,通過(guò)限流電阻R的補(bǔ)償作用,保持輸出電壓Vo基本不變。限流電阻R的選擇:1、當(dāng)I0 = I0min、VI = VImax 時(shí) 要求:2、當(dāng)I0 = I0max、VI = VImin 時(shí) 要求:故R的取值范圍為:第二節(jié) 半導(dǎo)體三極管(BJT)BJT是通過(guò)一定的工藝,將兩個(gè)P
18、N結(jié)結(jié)合在一起的器件,由于PN結(jié)之間的相互影響, 使BJT表現(xiàn)出不同于單個(gè) PN結(jié)的特性而具有電流放大,從而使PN結(jié)的應(yīng)用發(fā)生了質(zhì)的飛躍。本節(jié)將圍繞BJT為什么具有電流放大作用這個(gè)核心問(wèn)題,討論BJT的結(jié)構(gòu)、內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)過(guò)程以及它的特性曲線和參數(shù)。一、BJT的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介BJT又常稱為晶體管,它的種類很多。按照頻率分,有高頻管、低頻管; 按照功率分,有小、中、大功率管;按照半導(dǎo)體材料分,有硅管、鍺管;根據(jù)結(jié)構(gòu)不同, 又可分成NPN型和PNP型等等。但從它們的外形來(lái)看,BJT都有三個(gè)電極,如圖3.1所示。圖3.1是NPN型BJT的示意圖。 它是由兩個(gè) PN結(jié)的三層半導(dǎo)體制成的。中間是一塊很薄的P
19、型半導(dǎo)體(幾微米幾十微米),兩邊各為一塊N型半導(dǎo)體。從三塊半導(dǎo)體上各自接出的一根引線就是BJT的三個(gè)電極,它們分別叫做發(fā)射極e、基極b和集電極c,對(duì)應(yīng)的每塊半導(dǎo)體稱為發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)。雖然發(fā)射區(qū)和集電區(qū)都是N型半導(dǎo)體,但是發(fā)射區(qū)比集電區(qū)摻的雜質(zhì)多。在幾何尺寸上, 集電區(qū)的面積比發(fā)射區(qū)的大,這從圖3.1也可看到,因此它們并不是對(duì)稱的。二、BJT的電流分配與放大作用1、BJT內(nèi)部載流子的傳輸過(guò)程BJT工作于放大狀態(tài)的基本條件:發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏。在外加電壓的作用下, BJT內(nèi)部載流子的傳輸過(guò)程為:(1)發(fā)射極注入電子由于發(fā)射結(jié)外加正向電壓VEE,因此發(fā)射結(jié)的空間電荷區(qū)變窄,這時(shí)發(fā)射區(qū)的多數(shù)
20、載流子電子不斷通過(guò)發(fā)射結(jié)擴(kuò)散到基區(qū), 形成發(fā)射極電流IE,其方向與電子流動(dòng)方向相反,如圖3.2所示。(2)電子在基區(qū)中的擴(kuò)散與復(fù)合由發(fā)射區(qū)來(lái)的電子注入基區(qū)后, 就在基區(qū)靠近發(fā)射結(jié)的邊界積累起來(lái), 右基區(qū)中形成了一定的濃度梯度,靠近發(fā)射結(jié)附近濃度最高,離發(fā)射結(jié)越遠(yuǎn)濃度越小。因此, 電子就要向集電結(jié)的方向擴(kuò)散,在擴(kuò)散過(guò)程中又會(huì)與基區(qū)中的空穴復(fù)合,同時(shí)接在基區(qū)的電源VEE的正端則不斷從基區(qū)拉走電子, 好像不斷供給基區(qū)空穴。電子復(fù)合的數(shù)目與電源從基區(qū)拉走的電子數(shù)目相等, 使基區(qū)的空穴濃度基本維持不變。這樣就形成了基極電流IB, 所以基極電流就是電子在基區(qū)與空穴復(fù)合的電流。 也就是說(shuō), 注人基區(qū)的電子有
21、一部分未到達(dá)集電結(jié), 如復(fù)合越多, 則到達(dá)集電結(jié)的電子越少, 對(duì)放大是不利的。 所以為了減小復(fù)合,常把基區(qū)做得很薄 (幾微米),并使基區(qū)摻入雜質(zhì)的濃度很低,因而電子在擴(kuò)散過(guò)程中實(shí)際上與空穴復(fù)合的數(shù)量很少, 大部分都能到達(dá)集電結(jié)。(3)集電區(qū)收集電子集電結(jié)外加反向電壓,其集電結(jié)的內(nèi)電場(chǎng)非常強(qiáng),且電場(chǎng)方向從C區(qū)指向B區(qū)。使集電區(qū)的電子和基區(qū)的空穴很難通過(guò)集電結(jié),但對(duì)基區(qū)擴(kuò)散到集電結(jié)邊緣的電子卻有很強(qiáng)的吸引力, 使電子很快地漂移過(guò)集電結(jié)為集電區(qū)所收集,形成集電極電流IC。 與此同時(shí),集電區(qū)的空穴也會(huì)在該電場(chǎng)的作用下,漂移到基區(qū), 形成很小的反向飽和電流ICB0 。2、電流分配關(guān)系與正向偏置的二極管電
22、流類似,發(fā)射極電流iE與vBE成指數(shù)關(guān)系: 集電極電流iC是iE的一部分,即:式中稱為BJT的電流放大系數(shù)三、BJT的特性曲線.共射極電路的特性曲線(1)輸入特性VCE=0V時(shí),b、e間加正向電壓,這時(shí)發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均為正偏,相當(dāng)于兩個(gè)二極管正向并聯(lián)的特性。VCE1V時(shí),這時(shí)集電結(jié)反偏,從發(fā)射區(qū)注入基區(qū)的電子絕大部分都漂移到集電極,只有小部分與空穴復(fù)合形成IB。 vCE>1V以后,IC增加很少,因此IB的變化量也很少,可以忽略vCE對(duì)IB的影響,即輸入特性曲線都重合。注意:發(fā)射結(jié)開(kāi)始導(dǎo)通的電壓vBE:0.6V0.7V(硅管),0.10.3V(鍺管)(2)輸出特性曲線對(duì)于一確定的iB值,i
23、C隨VCE的變化形成一條曲線,給出多個(gè)不同的iB值,就產(chǎn)生一個(gè)曲線族。如圖3.6所示。 IB = 0V, IC=ICEO BJT截止,無(wú)放大作用,因此對(duì)應(yīng)IB=0的輸出特性曲線以下的區(qū)域稱為截止區(qū)如圖3.6所示。 IB0 , VCE<1V ,iC隨IB的變化不遵循的規(guī)律,而且iC隨VCE的變化也是非線性的,所以該區(qū)域稱為飽和區(qū)。 IB0、VCE1V,iC隨iB的變化情況為: 或在這個(gè)區(qū)域中IC幾乎不隨VCE變化,對(duì)應(yīng)于每一個(gè)IB值的特性曲線都幾乎與水平軸平行,因此該區(qū)域稱為線性區(qū)或放大區(qū)。四、BJT的主要參數(shù) BJT的參數(shù)是用來(lái)表征管子性能優(yōu)劣相適應(yīng)范圍的,它是選用BJT的依據(jù)。了解這些
24、參數(shù)的意義,對(duì)于合理使用和充分利用BJT達(dá)到設(shè)計(jì)電路的經(jīng)濟(jì)性和可靠性是十分必要的。1.流放大系數(shù)BJT在共射極接法時(shí)的電流放大系數(shù),根據(jù)工作狀態(tài)的不同,在直流和交流兩種情況下分別用符號(hào) 和表示。其中上式表明:BJT集電極的直流電流 IC與基極的直流電流IB的比值, 就是BJT接成共射極電路時(shí)的直流電流放大系數(shù), 有時(shí)用hFE來(lái)代表。但是,BJT常常工作在有信號(hào)輸人的情況下,這時(shí)基極電流產(chǎn)生一個(gè)變化量,相應(yīng)的集電極電流變化量為,則與之比稱為BJT的交流電流放大系數(shù),記作即2.極間反向電流(1)集電極-基極反向飽和電流ICBO。表示發(fā)射極開(kāi)路,c、b間加上一定的反向電壓時(shí)的電流。(2)集電極-發(fā)射
25、極反向飽和電流(穿透電流)ICEO。表示基極開(kāi)路,c、e間加上一定的反向電壓時(shí)的集電極電流。3.極限參數(shù)(1)集電極最大允許電流ICM。表示BJT的參數(shù)變化不超過(guò)允許值時(shí)集電極允許的最大電流。當(dāng)電流超過(guò)ICM時(shí),三極管的性能將顯著下降,甚至有燒壞管子的可能。(2)集電極最大允許功耗PCM。表示BJT的集電結(jié)允許損耗功率的最大值。超過(guò)此值時(shí),三極管的性能將變壞或燒毀。(3)反向擊穿電壓V(BR)CEO。 表示基極開(kāi)路,c、e間的反向擊穿電壓。4、晶體管的選擇(1)依使用條件選PCM在安全區(qū)工作的管子, 并給予適當(dāng)?shù)纳嵋蟆#?)要注意工作時(shí)反向擊穿電壓 , 特別是VCE不應(yīng)超過(guò) V(BR)CE
26、O。(3)要注意工作時(shí)的最大集電極電流IC不應(yīng)超過(guò)ICM。(4)要依使用要求:是小功率還是大功率, 低頻、高頻還是超高頻,工作電源的極性,值大小要求。返回第三節(jié)共射極放大電路在實(shí)踐中,放大電路的用途是非常廣泛的,它能夠利用BJT的電流控制作用把微弱的電信號(hào)增強(qiáng)到所要求的數(shù)值, 例如常見(jiàn)的擴(kuò)音機(jī)就是一個(gè)把微弱的聲音變大的放大電路。 聲音先經(jīng)過(guò)話筒變成微弱的電信號(hào),經(jīng)過(guò)放大器,利用BJT的控制作用,把電源供給的能量轉(zhuǎn)為較強(qiáng)的電信號(hào),然后經(jīng)過(guò)揚(yáng)聲器 (喇叭)還原成為放大了的聲音。為了了解放大器的工作原理,先從最基本的放大電路開(kāi)始討論。一、共射極基本放大電路的組成在圖3.7所示的單管放大電路中, 采用
27、NPN型硅BJT,VCC是集電極回路的直流電源 (一般在幾伏到幾十伏的范圍), 它的負(fù)端接發(fā)射極,正端通過(guò)電阻R接集電極, 以保證集電結(jié)為反向偏置;R是集電極電阻(一般在幾千歐至幾十千歐的范圍),它的作用是將BJT的集電極電流iC的變化轉(zhuǎn)變?yōu)榧姌O電壓VCE的變化。VBB是基極回路的直流電源,它的負(fù)端接發(fā)射極, 正端通過(guò)基極電阻Rb接基極,以保證發(fā)射結(jié)為正向偏置,并通過(guò)基極電阻 Rb(一般在幾千歐至幾百千歐的范圍) (一般在幾十千歐至幾百千歐的范圍),由VBB供給基極一個(gè)合適的基極電流對(duì)于硅管,VBE約為0.7V左右, 對(duì)于鍺管,VBE約為0.2V左右,而VBB一般在幾伏至幾十伏的范圍內(nèi)(常取
28、VBB=VCC),即VBBVBE,所以近似有由上式可見(jiàn),這個(gè)電路的偏流IB決定于VB,和Rb的大小,VBB和Rb經(jīng)確定后,偏流IB就是固定的,所以這種電路稱為固定偏流電路。Rb又稱為基極偏且電阻。電容Cb1和Cb2稱為隔直電容或耦合電容(一般在幾微法到幾十微法的范圍),它們?cè)陔娐分械淖饔檬?quot;傳送交流,隔離直流"。值得指出的是, 放大作用是利用BJT的基極對(duì)集電極的控制作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的, 即在輸入端加一個(gè)能量較小的信號(hào),通過(guò)BJT的基極電流去控制流過(guò)集電極電路的電流, 從而將直流電源VCC的能量轉(zhuǎn)化為所需要的形式供給負(fù)載。 因此, 放大作用實(shí)質(zhì)上是放大器件的控制作用;放大器是一種
29、能量控制部件。同時(shí)還要注意放大作用是針對(duì)變化量而言的。 二、共射極基本放大電路的工作過(guò)程待放大的輸人電壓vi從電路的A、O兩點(diǎn)(稱為放大電路的輸入端)輸入,放大電路的輸出電壓Vo由B、O兩點(diǎn)(稱為放大電路的輸出端)輸出。輸入端的交流電壓vi 通過(guò)電容Cb,加到BJT的發(fā)射結(jié),從而引起基極電流iB相應(yīng)的變化。iB的變化使集電極電流iC隨之變化。iC的變 化量在集電極電阻RC上產(chǎn)生壓降。集電極電壓vCE =VCC 一iCRC,當(dāng)iC的瞬時(shí)值增加時(shí),vCE 就要減小,所以vCE 的變化恰與iC 相反。vCE 中的變化量經(jīng)過(guò)電容Cb ,傳送到輸出端成為輸出電壓Vo 。如果電路參數(shù)選擇適當(dāng),v0 的幅度
30、將比vi 大得多,從而達(dá)到放大的目的,對(duì)應(yīng)的電流、電壓波形示于圖3.8中。在半導(dǎo)體電路中,常把輸人電壓、輸出電壓以及直流電源Vcc 和VBB 的共同端點(diǎn)(0點(diǎn))稱為"地",用符號(hào)""表示(注意,實(shí)際上這一點(diǎn)并不真正接到大地上),并以地端作為零電位點(diǎn) (參考電位點(diǎn))。這樣,電路中各點(diǎn)的電位實(shí)際上就是該點(diǎn)與地之間的電壓(即電位差)。例如Vc就是指集電極對(duì)地的電壓。這些概念和術(shù)語(yǔ),前面已作過(guò)初步的介紹,但這里所討論的放大電路要復(fù)雜得多。三、共射極放大電路的簡(jiǎn)化為了分析方便,我們規(guī)定:電壓的正方向是以共同端 (0點(diǎn)) 為負(fù)端,其他各點(diǎn)為正端。 圖3.9中所標(biāo)出的
31、"十"、"一"號(hào)分別表示各電壓的假定正方向;而電流的假定正方向如圖中的箭頭所示,即ic、ib 以流入電極為正;iE則以流出電極為正。圖中表示電流、電壓的符號(hào)的意義如下:VBE 、IB (大寫符號(hào),大寫下標(biāo))表示直流值。vbe 、ib (小寫符號(hào),小寫下標(biāo))表示瞬時(shí)值。vBE 、iB (小寫符號(hào),大寫下標(biāo))表示交直流量之和。Vbe 、Ib (大寫符號(hào),小寫下標(biāo))表示交流有效值。圖3.9是簡(jiǎn)化后共射極放大電路, 它是工程實(shí)際中用得較廣泛的一種電路組態(tài)。為了簡(jiǎn)化電路, 一般選取VCC =VBB ,如圖3.9所示。左圖是右圖的習(xí)慣畫法。返回第四節(jié)圖解分析法一、靜
32、態(tài)工作情況分析我們把放大電路未加入信號(hào)VS時(shí)的狀態(tài)稱為靜態(tài),此時(shí)電路的電壓(電流)值稱為靜態(tài)值,可用IBQ、ICQ、VCEQ表示。 這些值在特性曲線上確定一點(diǎn),這一點(diǎn)就稱為Q點(diǎn)。當(dāng)放大電路輸入信號(hào)后,電路中各處的電壓、電流便處于變動(dòng)狀態(tài),這時(shí)電路處于動(dòng)態(tài)工作情況,簡(jiǎn)稱動(dòng)態(tài)。對(duì)于靜態(tài)工作情況,可以近似地進(jìn)行估算,也可用圖解法求解。1.近似估算Q點(diǎn)這里以圖3.10所示電路為例估算電路的Q點(diǎn)。(1)畫出電路的直流通路如圖3.10所示。畫直流通路時(shí),要將耦合電容Cb1、Cb2當(dāng)成開(kāi)路;(2)由VCC、Rb和三極管T構(gòu)成的基極回路可得: (3)利用IC=IB 的關(guān)系,可以求得ICQ(4)從VCC、Rc和
33、三極管T構(gòu)成的集電極回路可得:2、用圖解法確定Q點(diǎn)(1)作出電路非線性部分(包括由廠家提供或從手冊(cè)中獲得特性曲線和確定其偏流的VCC、Rb)的V-I特性如圖3.11所示。(2)作出線性部分的V-I特性-直流負(fù)載線根據(jù):VCEQ=VCC-ICRC令iC=0,得vCE=VCC令vCE=0,得iC=VCC/RC畫出由(VCC,0)和(0,VCC/Rc)兩點(diǎn)決定的直線,顯然這是一條斜率為-1/Rc的直線。由于討論的是靜態(tài)工作情況,電路中的電壓、電流值都是直流量,所以上述直線稱為直流負(fù)載線。(3)由電路的線性與非線性兩部分V-I特性的交點(diǎn)確定Q點(diǎn)(VCEQ,ICQ)二、動(dòng)態(tài)工作情況分析1、放大電路在接入
34、正弦信號(hào)時(shí)的工作情況當(dāng)接入正弦信號(hào)時(shí),電路將處在動(dòng)態(tài)工作情況, 可以根據(jù)輸入信號(hào)電壓vi通過(guò)圖解確定輸出電壓vo,從而可以得出vi與vo之間的相位關(guān)系和動(dòng)態(tài)范圍。 圖解的步驟是先根據(jù)輸入信號(hào)電壓vi在輸入特性上畫出iB的波形, 然后根據(jù)iB的變化在輸出特性上畫出ic和vBE 的波形。(1)根據(jù)vi在輸入特性上求iB設(shè)放大電路的輸入電壓正弦波, 當(dāng)它加到放大電路的輸入端后,BJT的基極和發(fā)射極之間的電壓vBE就是在原有直流電壓VBE的基礎(chǔ)上疊加了一個(gè)交流量vi(vbe),根據(jù)vBE的變化規(guī)律, 便可從輸入特性畫出對(duì)應(yīng)的iB的波形圖,如圖3.12所示。由圖上可讀出對(duì)應(yīng)于峰值為0.02V的輸入電壓,
35、基極電流iB將在60A與20A之間變動(dòng)。(2)根據(jù)iB在輸出特性曲線上求iC和vBE因?yàn)榉糯箅娐返闹绷髫?fù)載線是不變的, 當(dāng)iB在60A與20A之間變動(dòng)時(shí), 直流負(fù)載線與輸出特性的交點(diǎn)也會(huì)隨之而變, 對(duì)應(yīng)于iB=60A 的一條輸出特性與直流負(fù)載線的交點(diǎn)是Q'點(diǎn), 對(duì)應(yīng)于iB=20A的一條輸出特性與直流負(fù)載線的交點(diǎn)是0''點(diǎn),所以放大電路只能在負(fù)載線的Q'0''段上工作,即放大電路的工作點(diǎn)隨著iB的變動(dòng)將沿著直流負(fù)載線在 Q'與0''點(diǎn)之間移動(dòng),因此,直線段 Q'0'' 是工作點(diǎn)移動(dòng)的軌跡,通常稱為動(dòng)態(tài)
36、工作范圍。由圖可見(jiàn),在vi的正半周, vi先由40A增大到60A,放大電路的工作點(diǎn)將由Q點(diǎn)移到Q'點(diǎn),相應(yīng)的iC和IC增到最大值, 而vCE由原來(lái)的VCE減小到最小值;然后iB由60A減小到40A,放大電路的工作點(diǎn)將由 Q'回到 Q,相應(yīng)的iC也由最大值回到IC, 而vCE則由最小值回到VCE。在的負(fù)半周, 其變化規(guī)律恰好相反, 放大電路的工作點(diǎn)先由 Q 移到Q",再由Q"回到Q點(diǎn)。這樣,就可在坐標(biāo)平面上畫出對(duì)應(yīng)的iB、iC和vCE的波形圖,如圖3.12所示,vCE中的交流量vce的波形就是輸出電壓v0的波形。綜上分析,可總結(jié)如下幾點(diǎn): 沒(méi)有輸入信號(hào)電壓時(shí),
37、 BJT 各電極都是恒定的電流和電壓(IB、IC、VCE),當(dāng)在放大電路輸入端加入輸入信號(hào)電壓后,iB、ic、vCE都在原來(lái)靜態(tài)直流量的基礎(chǔ)上疊加了一個(gè)交流量,即iB=IB+ib, iC=IC+ic, vCE=VCE+vce因此,放大電路中電壓、電流包含兩個(gè)分量:一個(gè)是靜態(tài)工作情況決定的直流成分 IB、 IC、VCE;另一個(gè)是由輸入電壓引起的交流成分ib、ic和vce。雖然這些電流、電壓的瞬時(shí)值是變化的,但它們的方向始終是不變的。 vCE中的交流分量vce(即經(jīng)Cb2隔直后的交流輸出電壓vo)的幅度遠(yuǎn)比vi為大,且同為正弦波電壓,體現(xiàn)了放大作用。 從圖3.12中還可以看到,v0(vce)與vi
38、相位相反。這種現(xiàn)象稱為放大電路的反相作用 , 因而共射極放大電路又叫做反相電壓放大器,它是一種重要的電路組態(tài)。圖3.13 共射極電路 合適的靜態(tài)工作點(diǎn)是電路實(shí)現(xiàn)不失真放大的必要條件2.交流負(fù)載線放大電路在工作時(shí), 輸出端總要接上一定的負(fù)載,如在圖 3.13 中,負(fù)載電阻RL=4k,這時(shí)放大電路的工作情況是否會(huì)因?yàn)镽L的接人而受到影響呢?這是下面所要討論的問(wèn)題。(1)畫交流通路在靜態(tài)時(shí),由于隔直電容Cb2比的作用,RL對(duì)電路的Q點(diǎn)無(wú)影響。動(dòng)態(tài)工作時(shí)的情況則不同, 隔直電容Cb1和Cb2在具有一定頻率的信號(hào)作用下,其容抗可以忽略;同時(shí)考慮到電源Vcc的內(nèi)阻很小,可視為短路。這樣便可畫出圖3.13的
39、交流通路如圖3.14所示。 此時(shí)圖中的電壓和電流都是交流成分。(2)計(jì)算交流負(fù)載電阻的阻值由圖3.14中可以看出, 放大電路的交流負(fù)載電阻為RL與RC的并聯(lián)值,即(3)畫交流負(fù)載線可見(jiàn),交流負(fù)載線要比直流負(fù)載線更陡一些。 另外交流負(fù)載線和直流負(fù)載線必然在Q點(diǎn)相交,這是因?yàn)樵诰€性工作范圍內(nèi),輸人電壓在變化過(guò)程中是一定經(jīng)過(guò)零點(diǎn)的。在通過(guò)零點(diǎn)時(shí)vi=0, 因此,這一時(shí)刻既是動(dòng)態(tài)過(guò)程中的一個(gè)點(diǎn),又與靜態(tài)工作情況相符 ,所以這一時(shí)刻的 iC 和 vCE應(yīng)同時(shí)在兩條負(fù)載線上,這只有是兩條負(fù)載線的交點(diǎn)才有可能。因此只要再確定一點(diǎn)即可畫出交流負(fù)載線。由圖3.15中可知,icpICQ=1.5mA,RL=2kW,
40、則vop=ICQRL=3V只要作過(guò)Q(VCEQ,ICQ)和vCEM(vCEM,0)的直線即可獲得交流負(fù)載線。返回第五節(jié)小信號(hào)模型(微變等效電路)分析法如果放大電路的輸入信號(hào)電壓很小,就可以設(shè)想把BJT小范圍內(nèi)的特性曲線近似地用直線來(lái)代替,從而可以把BJT這個(gè)非線性器件所組成的電路當(dāng)作線性電路來(lái)處理,這就是BJT小信號(hào)建模的指導(dǎo)思想。這種方法是把非線性問(wèn)題線性化的工程處理方法。關(guān)于BJT的小信號(hào)建模,通常有兩種方法,一種是已知網(wǎng)絡(luò)的特性方程,按此方程畫出小信號(hào)模型;另一種則是從網(wǎng)絡(luò)所代表的BJT的物理機(jī)構(gòu)出發(fā)加以分析, 再用電阻、電容、電感等電路元件來(lái)模擬其物理過(guò)程,從而得出模型。 本節(jié)從方程出
41、發(fā)結(jié)合特性曲線來(lái)建立小信號(hào)模型。一、BJT的小信號(hào)模型1.BJT H 參數(shù)的引出BJT在共射極接法時(shí),可表示為圖3.16所示的雙口網(wǎng)絡(luò)。 BJT的特性曲線用圖形描述了管子內(nèi)部電壓、電流的關(guān)系。而B(niǎo)JT的參數(shù),則是用數(shù)學(xué)形式表示管子內(nèi)部電壓、電流微變量的關(guān)系, 兩種方法都是表征管子性能、反映管內(nèi)物理過(guò)程的, 因而兩者之間必然具有密切的內(nèi)在聯(lián)系。下面從管子的特性曲線出發(fā),來(lái)找出BJT的參數(shù)。圖3.16中的輸入回路和輸出回路電壓、電流的關(guān)系可分別表示為 vBE=f1(iB,vCE) iC=f2(iB,vCE)如果BJT工作在小信號(hào)下,考慮電壓、電流之間的微變關(guān)系,對(duì)上面兩式取全微分可得:在上面兩個(gè)式
42、子中,由于dvBE、dvCE、diB、diC代表無(wú)限小的信號(hào)增量,也就是可以用電流、電壓的交流分量來(lái)代替。即:式中hie hre hfe hoe 稱為BJT的H參數(shù),其中2. BJT的H參數(shù)模型(1) H參數(shù)模型的引出vbe=hieib+hrevce 表示輸入回路方程,它表明輸人電壓vbe是由兩個(gè)電壓相加構(gòu)成的,其中一個(gè)是hfeib,表示輸入電流ib在rbe上的電壓降;另一個(gè)是hfevce, 表示輸出電壓vce對(duì)輸入回路的反作用,用一個(gè)電壓源來(lái)代表。 如圖3.17左邊的輸入端等效電路,這是戴維南等效電路的形式。ic=hfeib+hoevce 表示輸出回路方程,它表明輸出電流ic是由兩個(gè)并聯(lián)支路
43、的電流相加而成的,一個(gè)是由基極電流ib引起的ic = hfeib,用電流源表示;另一個(gè)是由于輸出電壓加在輸出電阻l/hoe上引起的電流,即vcehoe。這樣,又得到圖3.17右邊的輸出端等效電路, 這是諾頓等效電路的形式。由此得到包含四個(gè)H參數(shù)的BJT的小信號(hào)模型,這就是把BJT線性化后的線性模型。在分析計(jì)算時(shí),可以利用這個(gè)模型來(lái)代替BJT,從而可以把BJT電路當(dāng)作線性電路來(lái)處理, 使復(fù)雜電路的計(jì)算大為簡(jiǎn)化。 因此,它在電子電路分析中應(yīng)用得很廣泛。用電子電路中的習(xí)慣符號(hào)表示四個(gè)H參數(shù)的 BJT微變等效電路如圖3.17所示。(2)模型的簡(jiǎn)化對(duì)于共射接法的三極管微變等效電路,H參數(shù)的量級(jí)一般是:由
44、這些具體數(shù)字可見(jiàn),hre和hoe相對(duì)而言是很小的,對(duì)于低頻放大電路,輸入回路中hrevce 比 vbe小得多,而輸出回路中負(fù)載電阻RC(或RL)比BJT輸出電阻l/hoe小得多, 所以在模型中常常可以把hoe和hre忽略掉,這在工程計(jì)算上不會(huì)帶來(lái)顯著的誤差。 因此圖3.17可改畫成圖3.18。利用這個(gè)簡(jiǎn)化模型來(lái)表示BJT時(shí), 將使BJT放大電路的分析計(jì)算進(jìn)一步簡(jiǎn)化。當(dāng)負(fù)載電阻Rc(RL)較小, 滿足Rc(RL)/rce 0.1的條件時(shí), 利用這個(gè)簡(jiǎn)化模型來(lái)分析低頻放大電路所得放大電路的各主要指標(biāo), 如電壓增益、電流增益、放大電路的輸入電阻及輸出電阻等,其誤差不會(huì)超過(guò)10%。這在工程上已能滿足要
45、求了。 (3)H參數(shù)的確定應(yīng)用H參數(shù)等效電路來(lái)分析放大電路時(shí),首先必須得到BJT在Q點(diǎn)處的H參數(shù)。由于BJT本身參數(shù)的分散性以及參數(shù)會(huì)隨Q點(diǎn)變化而改變,實(shí)際上在計(jì)算時(shí)不能直接采用手冊(cè)上提供的數(shù)據(jù) , 因此在計(jì)算電路 之前,首先必須確定所用的BJT在給定Q點(diǎn)上的H參數(shù)。獲得H參數(shù)的方法可采用H參數(shù)測(cè)試儀,或利用BJT特性圖示儀測(cè)量和rbe,rbe也可以借助下面的公式進(jìn)行估算: 式中rbb為基區(qū)體電阻,對(duì)于低頻小功率管,rbb約為200左右。 這樣上式可改寫為式中 VT為溫度的電壓當(dāng)量, 前已述及在室溫(3ooK)時(shí),其值為26mV。應(yīng)當(dāng)注意的是,上式的適用范圍為0.1mAIE5mA,實(shí)驗(yàn)表明,超
46、越此范圍,將帶來(lái)較大的誤差。幾點(diǎn)說(shuō)明:(1)四個(gè)參數(shù)均對(duì)交流變化量而言,只能解決交流分量的計(jì)算,不能用于計(jì)算Q 。(2)采用此法分析放大電路的步驟是:確定Q點(diǎn);求出Q點(diǎn)附近的微變等效參數(shù);畫放大電路的微變等效電路;求解AV、Ri、Ro。二、用H參數(shù)小信號(hào)模型分析共發(fā)射極基本放大電路例題1:原理電路如圖3.19所示(1)確定Q點(diǎn)(2)求出Q點(diǎn)附近的微變等效參數(shù)(3)畫放大電路的微變等效電路畫微變等效電路的步驟: 畫出交流等效電路,將電源和電容器視為短路; 用BJT的H參數(shù)等效電路代替交流通路中的BJT符號(hào) 標(biāo)出各支路和節(jié)點(diǎn)之間的電流、電壓關(guān)系(4)求解Av、Ri、Ro 求AV根據(jù)定義:由圖可得:
47、 計(jì)算輸入電阻Ri根據(jù)定義: 計(jì)算輸出電阻R0根據(jù)定義:返回第六節(jié) 放大電路的工作點(diǎn)穩(wěn)定問(wèn)題一、放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)Q的重要性一個(gè)放大電路的性能與靜態(tài)工作點(diǎn)Q的位置有著十分密切的關(guān)系,而靜態(tài)工作點(diǎn)是由晶體管參數(shù)和放大器偏置電路共同決定的。晶體管是一個(gè)對(duì)溫度非常敏感的器件,當(dāng)環(huán)境溫度改變時(shí),其參數(shù)會(huì)隨之改變。這樣, 放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)將發(fā)生變化, 從而引起性能發(fā)生改變。因此,晶體管電路的溫度穩(wěn)定性,是必須重視的問(wèn)題。二、溫度對(duì)晶體管參數(shù)的影響以圖3.23所示共射極電路為例,分析溫度對(duì)晶體管參數(shù)的影響:(1)當(dāng)溫度升高時(shí),基極門限電壓VBE減小。由電路的輸入回路VCC=IBQRb+VBE可知, VBE下降,IB增大,因而IC增加。(2)當(dāng)溫度升高時(shí),電流放大系數(shù)增大,即IC增加。(3)當(dāng)溫度升高時(shí),ICEO增大,IC增加。綜上所述,ICBO、VBE隨溫度升高的結(jié)果,都集中表現(xiàn)在靜態(tài)電流IC增加。如果在溫度變化時(shí),能設(shè)法使IC近似維持恒定,就可解決問(wèn)題。三、采取的措施:(1)針對(duì)ICBO的影響,設(shè)法使基
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