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场效应管 FET (Field Effect Transistor)
利用输入回路的电场效应控制输出回路的 电流 ，只有一种载流子导电。
N沟道 （耗尽型） P沟道 N沟道 MOSFET 增强型 P沟道 (IGFET) N沟道 耗尽型 绝缘栅型 P沟道 JFET 结型
分类：
FET 场效应管
增强型 N 沟道 MOSFET (Mental Oxide Semi— FET)
E ui B 共基极 E B
C
uo
B
C uo
ui
E 共发射极
ui
uo C
共集电极
如何判断：交流回路判断
典型电路 共发射极放大电路
RB1 RC C1 + + RS + ui R R us B2 E


+VCC C2
+
+
RL CE
+ uo

特点： uo、ui反向， Ri、Ro大小适中，电压电 流功率增益都较大，适用 于一般放大，作为放大电 路中间级
D
G S
B
箭头方向表示PN结加 正向电压时的电流方向
转移特性曲线
i D f ( uGS ) U
DS
iD /mA 4 UDS = 10 V
3 2 1 UGS (th) 开启电压
O
2 4 6
uGS /V
当 uGS > UGS(th) 时， uDS 对iD影响不大
输出特性曲线
可 变 电 阻 区
i D f ( uDS ) U
共基极放大电路
RB1 RC
(电流跟随器)
+VCC C3 C1
Au 大小与共射电路相同。 输入电阻小
+
+ C2
RB2
+ RE u s
+ RS

+ RL uo

α=ic/ie小于并接近于1，电流
跟随器。
三种组态的特点列表如下：
组态
共射放 大电路
电压增益 Au
较大 uo、ui反相
电流 输入 输出 放大 电阻 电阻 Ri Ro
饱和区(放大区、恒流区)
uDS，iD 不变
iD 只受uGS 控制，与uDS 无关。
D、S之间相当于一个只受uGS 控制的电流源。 电压控制电流源 截止区 uGS UGS(th) ，导电沟道消失，全夹断 iD ≈ 0
耗尽型 N 沟道 MOSFET
G
SiO2 绝缘层中掺入正离子 D 在 uGS = 0 时已感应形成沟道 （反型层）；在 DS 间加正电 B 压时形成 iD， S uGS UGS(off) 时，反型层消失， 夹断。 UGS(off)夹断电压。
SiO2 绝缘层 S
N+
G
D
N+
在P型衬底上用扩散的方法制作两个 N 区（高掺杂），用金属铝引出源极 S 和漏极 D 在硅片表面生一层薄 SiO2 绝缘层， 在绝缘层上喷金属铝引出栅极G
(掺杂浓度低)
P 型衬底
B
S — 源极 Source G — 栅极 Gate D — 漏极 Drain 衬底上引出衬底引线B，内部连到S
有电 流放 大 有电 流放 大
不能 放大 电流 适中 较大
应用情况
频带较窄，常作为 低频放大单元电路 常用于电压放大的 输入、输出级
在三种组态中其频 率特性最好，常用 于宽带放大电路
共集放 小于接近于1， 大电路 uo、ui同相，具 电压跟随特性
共基放 大电路 较大 uo、ui同相
最大
最小
小
较大
放大电路的非线性失真问题
C
iB f ( uBE ) u
CE常数
RC + VCC

iB(A)
80 uCE=0V 60 40 20 0.4 uCE =0.5V uCE 1V 工作压降： 硅管UBE(on)0.7V, 锗管UBE(on) 0.2V。
死区电压， 硅管0.5V， 锗管0.2V。
0.8
uBE(V)
第2章
半导体三极管
输出特性
iC f ( uCE ) i
iC / mA 4 50 µ A 饱 40 µ A 3 和 放大区 区 30 µ A
2 1
B常数
截止区： 条件：两个结反偏 特点：IB 0 IC = ICEO 0
放大区： 条件：发射结正偏集电结反偏 特点：水平、等间隔
20 µ A 10 µ A 截止区
i– u– u+
uid — 差模输入电压
uo Ro Aud uid
uo
uid Rid
i+
uid = u – u+
Aud — 开环差模电压放大倍数 uo = Aud(u+ – u)
等效电路
理想 运放：
1) Aud 2) Rid 3)Ro 0 4) KCMR 5)BW 6)UIO 0，IIO 0
反向击穿电压
UD(on) 导通电压 Uth
死区电压
（门槛电压、开启电压）
U (BR)
uD /V
反向击穿
反向特性
反向特性
U(BR) uD 0
uD < U(BR) i D = IS
iD /uA < 0.1 A(硅) 几十 A (锗)
反向电流急剧增大 电击穿 热击穿
(反向击穿)
反向击穿类型：
— PN 结未损坏，断电即恢复。 — PN 结烧毁。
（3）闭环差模输入电阻
（4）特殊情况
当R1=Rf时，uo=-ui，称反相器
特点： 1.为深度电压并联负反馈。
半导体三极管
“Q”过高引起饱和失真
iC
ICS
iC Q
集电极临界 饱和电流 NPN 管：底部失真为饱和失真。
PNP 管：顶部失真为饱和失真。
V CC uCE uCE
O
t O
O
t 引起原因：因工作点不合适或者信号太大使放大电路的工作 范围超出了晶体管特性曲线上的线性范围。
1.1.3 半导体场效应管符号及其特性
理想运放工作在线性区的两个特点 2) i+ i– 0 (虚断) 1) u u (虚短)
+ –
理想运放工作在非线性区的两个特点
1)u+ > u–时， uo = Uomax u+ < u –时, uo= –UOmax
2)i+ i– 0 (虚断)
1.1.4.1 反相放大器的性质与放大参数的选择
输出波形与输入不一样，叫失真。因为是由三极管的非线 性引起来的，所以称为非线性失真。
“Q”过低引起截止失真
iB
ib
O
iB
iC
iC 交流负载线
ic
Q
Q t O
O
t O O
t
uBE/V O uBE/V ui
uCE uCE uce
t
NPN 管： 顶部失真为截止失真。 PNP 管： 底部失真为截止失真。
第2章
（1）电路组成 （2）电压放大倍数
运算放大器在线性应用 时同时存在虚短和虚断
i i 0
Rif
虚断
i1 iF
uO iF Rf
Rif
平衡电阻
为使两输入端对地 直流电阻相等： R2 = R1 // R f
uo iF Rf Rf Auf ui i1 R1 R1
u u 0 虚地
O
2
u /V
工作条件：正向偏置
光电二极管(光敏二极管)
i
暗电流
E = 200 lx E = 400 lx
O
u
工作条件：反向偏置
二极管分析方法：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> UD（on） ( 正向偏置 )，二极管导通
若 V阳 -V阴< UD（on） ( 反向偏置 )，二极管截止
GS
iD /mA uDS =uGS UGS(th) 8V 6V 饱和区 4V
O
可变电阻区 uDS < uGS UGS(th) uDS iD ，直到预夹断 uGS 一定时， iD与uDS 呈线性 关系，相当于一电阻， uGS 不同，电阻也不同，可以认 为是受uGS控制的可变电阻。
uGS = 2 V uDS /V 截止区
rZ

UZ I Z 几 几十 ，rZ愈小，稳压性能愈好。
注意：1）稳压管必须工作在反向偏置； 2）工作电流不能太大，应在稳定电流和最大电流之间; 3）稳压管可以串联使用，但不能并联。
使用时要加限流电阻 发光二极管
i /mA 正向同普通二极管， 一般工作电流几~几十 mA，导通电压 (1 2) V
IC IB ICEO
ICEO
饱和区： 条件：两个结正偏 uCE u BE O 2 4 6 8 uCE /V 特点：IC IB 临界饱和时： uCE = uBE 0.3 V (硅管) 深度饱和时： UCE(SAT)= 0.1 V (锗管)
iB = 0
判断三极管处于什么状态
电位判别法： NPN管： VC> VB> VE VE＜VC ≤VB PNP管： VE> VB> VC VE> VC ≥ VB 电流判别法：
1.1.2 半导体三极管符号、种类、特性 及其基本放大电路
1、 三极管的符号和种类
C B B E C
NPN 型
PNP 型
E
按制造材料分：
硅管、锗管
按结构分： NPN、 PNP
2、 三极管的特性
输入特性
iC
输出 B + 回路 + RB 输入 E uCE uBE + 回路 VBB IE

iB
FET 符号、特性的比较
D iD B D i D iD /mA UGS(th) B
–8V –6Vห้องสมุดไป่ตู้–4V –2V
S S – 2 O 2 uGS /V O uDS /V N 沟道增强型 P 沟道增强型 iD /mA iD /mA D i D uGS = 2 V –2 V D iD 0V 0V UGS(off) I DSS –2V 2V B B G G uGS /V –5V 5V S S 5 O uDS /V N 沟道耗尽型 P 沟道耗尽型 – 5 O iD /mA iD /mA D D uGS = 0 V 0 V iD iD UGS(off) IDSS –2V 2V G G uGS /V –5V 5V S S O uDS /V 5 N 沟道结型 P 沟道结型 – 5 O
共集电极放大电路
RB C1
+VCC
IBQ C2 RL
(射极输出器、射极跟随器) 电压跟随器
++ + RS uiIEQ us – RE
–
+
+ uo
–
Au 1 输入输出同相 射极输出器特点 Ri 高 Ro 低 用途：输入级 输出级 中间隔离级
1. 将射极输出器放在电路的首级，可以提高输入电阻。 2. 将射极输出器放在电路的末级，可以降低输出电阻， 提高带负载能。 3. 将射极输出器放在电路的两级之间，可以起到电路 的匹配作用。
IB> IBS 饱和
放大 饱和 放大 饱和
IB ＜ IBS 饱和
I BS I CS


VCC U CE ( sat )
(RC R E )
临界饱和电流 根据电路求
3、 三极管组成的基本放大电路
根据输入信号与输出信号公共端的不同
共发射极、共集电极、共基极 放大电路 满足放大条件的三种电路
iZ /mA
稳压二极管 反向特性
反向更陡
IZ
正向特性
UZ
IZmin
O
与硅二极管的伏 安特性曲线正向 uZ/V 完全一样
IZ
IZmax
UZ 稳定电压 UZ： 稳压管正常工作(反向击穿)时管子两端的电压。
稳定电流 IZ：稳压管维持稳定电压的工作电流，通常为UZ时对 应的电流。最小稳定电流IZmin 最大稳定电流IZM IZ ＜IZmin，不能稳压，IZ ＞IZM，电流过大，稳压管过热击穿。 动态电阻 rZ
1.1.1 半导体二极管符号、种类及其特性
1、 二极管的符号和种类
普通二极管
稳压二极管
发光二极管
光电二极管
2、 二极管的伏安特性
iD /mA
普通二极管
IS uD /V
反向击穿电压
正向特性 UD(on) 导通电压
Uth
死区电压
（门槛电压、开启电压）
U (BR)
uD /V
反向击穿
反向特性
正向特性 0 uD Uth iD = 0
iD /uA Uth = 0.5 V (硅管) 0.1 V (锗管)
uD Uth
iD指数规律 uD=UD(on) 硅管 (0.6 0.8) V 0.7 V 锗管 (0.1 0.3) V 0.2 V 急剧上升
工程分析处理UD UD(ON)为导通,小于截止
iD /mA 正向特性 IS uD /V
iD /mA 夹断 电压 UGS(off)O uGS /V 转移特性 IDSS 漏极饱和电流
iD /mA
O
2V 0V 2V uGS = 4 V uDS /V 输出特性
结型场效应管
iD
0V
–1V –2VU uGS = – 3 V
iD
IDSS uGS
O
GS(off)
uDS
O
–3V
第2章
半导体三极管 iD /mA uGS = 8 V 6V 4V 2V
G
G
1.1.4 集成运算放大器典型放大电路
运放的符号
u- (uN) u+ (uP)
Aud
u+
uO
- ∞
+ +
u+
uo
习惯用符号
国家标准符号
反向输入端：标“－”的输入端，输入电压 u-，输入信号由 此端输入时，输出信号与输入信号相位相反。
同向输入端：标“+”的输入端，输入电压 u+，输入信号由此 端输入时，输出信号与输入信号相位相同。