分立元件放大电路

5、稳压二极管
符号 伏安特性
I
+
UZ U IZ IZ
稳压管正常工作 时加反向电压
稳压管反向击穿后， 电流变化很大，但电 UZ 压变化很小，利用此 特性，稳压管在电路 中可起稳压作用。 2016/10/19 电工电子学B
–
IZM
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主要参数
(1)稳定电压UZ 稳压管正常工作(反向击穿)时管子两端的电压。 (2)电压温度系数ｕ 环境温度每变化1C引起稳压值变化的百分数。 (3)动态电阻
0.4
电工电子学B
0.8
UBE(V)
38
（2） 输出特性 I C f (U CE ) I IC(mA ) 4 此区域满足 IC=IB 称为 3 线性区（放 大区），具 2 有恒流特性。 1 3 6 9
B 常数
当UCE 大于一 100A 定的数值时， IC只与 I 有关， B 80A 即 I C = IB 。 60A 40A 20A IB=0 12 UCE(V)
电工电子学B 37
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（1） 输入特性 I B f (U BE ) U
特点:非线性 80 IB： 硅UBE 0.6~0.7V 锗UBE 0.2~0.3V
60
40 20
死区电压： 硅管0.5V， 锗管0.2V。
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• 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。 • 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。
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电工电子学B
15
二、半导体二极管
I C 2.30 1.50 40 I B 0.06 0.04
实质:用一个微小电流的变化去控制一个
较大电流的变化，是电流控制电流的放大 2016/10/19 电工电子学B 器件。
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小结：
• 在晶体管中，不仅IC比IB大很多；当 IB有微小变化时还会引起IC的较大变 化 • 晶体管放大的外部条件－发射结必 须正向偏置，集电结必须反向偏置 • 晶体管是电流控制电流的放大器件
rZ
rZ 愈小，曲线愈陡，稳压性能愈好。
(4)稳定电流IZ 、最大稳定电流 IZM (5)最大允许耗散功率
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UZ IZ
PZM = UZ IZM
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电工电子学B
三、晶体三极管
• • • • 三极管的结构与类型 三极管的放大原理 三极管的特性曲线 三极管的主要参数
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电工电子学B 8
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空穴
+4
+4
自由电子
+4
+4 束缚电子
本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。
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2、杂质半导体
• 本征半导体由于载流子数量极少，因此 导电能力很低。 • 掺入有用杂质的半导体叫杂质半导体。 N型半导体 P型半导体
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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）
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若 V阳 <V阴或 UD为负，二极管截止（反向偏置）
电工电子学B 23
例1
+
R D +
已知： ui 18sin tV
二极管是理想的，试画 出 uo 波形。
ui
–
u2
18V 8V
8V
uo
–
参考点
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4、二极管的应用
二极管的应用范围很广，主要 都是利用它的单向导电性实现整流、
检波、限幅、箝位、开关、元件保护、 温度补偿等。
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电工电子学B
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定性分析：判断二极管的工作状态
导通 截止
若二极管是理想的，正向导通时正向管压降为零相 当于短路，反向截止时二极管相当于断开。 硅 0 .6~0.7V 否则，正向管压降 锗0.2~0.3V 分析方法：将二极管断开，分析二极管两端电位
电工电子学B
10
N 型半导体
在常温下即可 变为自由电子 掺入五价元素
多余电子 掺杂浓度远大于本 征半导体中载流子浓 +4 +4 度，所以，自由电子 浓度远大于空穴浓度。 +4 +4 +5 自由电子称为多数 载流子（多子）， 空穴称为少数载流 失去一个 磷原子 电子变为 子（少子）。 正离子
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t
ui > 8V 二极管导通，可看作短路 uo = 8V ui < 8V 二极管截止，可看作开路 uo = ui
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例2 VD2
VD１
两个二极管的阴极接在一起
求：UAB
6V
3k 12V
A +
UAB
12 流过 取 BVD 点作参考点，断开 2 I D2 4mA 3 的电流为 二极管，分析二极管阳
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电工电子学B
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非线性
反向击穿 电压U(BR)
反向电流 在一定电压 范围内保持 常数。
I
正向特性 P
+
–N
硅0.6~0.8V 导通压降 锗0.2~0.3V
U
P
–
+N
死区电压
硅管0.5V 锗管0.2V
反向特性
外加电压大于死区电 压二极管才能导通。
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外加电压大于反向击 穿电压二极管被击穿， 2016/10/19 电工电子学B 失去单向导电性。
内电场E N 型半导体
+ + + + + + 扩散和漂 + + + + +移这一对相 +
－ － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － －
扩散的结果使 空间电荷区 浓度 多子的扩散运动 空间电荷区变宽。 2016/10/19 差 电工电子学B
反的运动最 + + + + + + 终达到动态 + + + + +平衡，空间 + 电荷区的厚 度固定不变.
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3、 特性曲线
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三极管的伏安特性反映了三极管电极之间 电压和电流的关系。要正确使用三极管必须了 解其伏安特性。 输入特性 输出特性
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电工电子学B
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实验线路
I
I
B
mA
C
A
E
UB
R
B
V
UCE
C
V E
B
E
输入回路
输出回路

共发射极电路
0
0.02 0.04 0.06 0.08 0.10
<0.001 0.70 1.50 2.30 3.10 3.95 <0.001 0.72 1.54 2.36 3.18 33 4.05
电工电子学B
晶体管的电流放大作用： IB 的微小变化可以 引起IC的较大变化 (第三列与第四列的电流增 量比)。 电流放大倍数
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B RB EB
N P N E
RC
EC
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通过实验及测量结果，得
IE IC IB
IC(或IE)比IB大得多，(如
表中第三、四列数据)
I C 1.50 37.5 IB 0.04
IC 2.30 38.3 I B2016/10/19 0.06
IB(mA) IC(mA) IE(mA)
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电工电子学B
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D
（c）符号
图 (c)是二极管的表示符号。 箭头方向表示加正向电压时 的正向电流的方向，逆箭头 方向表示不导通，体现了二 极管的单向导电性能，其文 字符号为D
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2、二极管的伏安特性
二极管的伏安特性是指二极管两端的 电压和流过管子的电流之间的关系。二极 管本质上是一个PN结，它具有单向导电性， 分正向特性和反向特性两部分。
热敏性:温度升高导电能力增强； 光敏性:光照增强导电能力增强； 掺杂后导电能力剧增。
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本征半导体:
完全纯净、具有晶体结构的半导体。
本征半导体的导电性能:
(1)在绝对0度和没有外界影响时, 共价键中的价 电子被束缚很紧,本征半导体中无载流子的存在, 具有绝缘体的性能。 (2)在常温下（温度升高）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，同 时共价键上留下一个空位，称为空穴---本征激发.
B V1阳 =－6 V，V2阳 =0 V ，V1阴 = V2阴 = －12 V
UD1 = 6V，UD2 =12V ∵ UD2 >UD1 ∴ VD2 优先导通， VD1截止。
–
极和阴极的电位。
VD1承受反向电压为－6 V
若忽略管压降，二极管可看作短路，UAB = 0 V
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3、二极管的主要参数
（1）最大整流电流 IFM
二极管长期使用时所允许通过的最大正向平均电流。
（2）最高反向工作电压 URM 是保证二极管不被击穿而允许施加的最高反向电 压，一般是反向击穿电压1/2。 （3）最大反向电流 IRM
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， IRM受温度的影响， 温度越高反向电流越大。
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P 型半导体
掺入三价元素
+4
+4 +3
掺杂浓度远大于本 空穴 +4 征半导体中载流子浓 度，所以，空穴浓度 远大于自由电子浓度。 +4 空穴称为多数载流 子（多子）， 自由电子称为少数 硼原子 载流子（少子）。
电工电子学B 12
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3、PN结的形成
P 型半导体
内电场越强，漂移运动 越强，而漂移使空间电荷 少子的漂移运动 区变薄。 空间电荷区也称 PN 结
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PN结的形成:
当Ｐ型半导体和Ｎ型半导体结合在 一起的时侯，由于交界面处存在载流子 浓度的差异→多子扩散→产生空间电荷 区和内电场→内电场阻碍多子扩散，有 利少子漂移. 当扩散运动和漂移运动达到动态平 衡时，交界面形成稳定的空间电荷区， 即ＰＮ结。
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4、PN结的单向导电性
2016/10/19 电工电子学B
PNP型三极管 3A、3C是PNP 3C、3D是硅管
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三极管的连接方式:
方式
共基极
信号输入 端
发射极
输出端
集电极
共同端
基极
共发射极 共集电极
基极 基极
集电极 发射极
发射极 集电极
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电工电子学B
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2、电流分配关系和放大原理
C
三极管放大的外部条件 发射结正偏、集电结反偏 从电位的角度看： NPN 发射结正偏 VB>VE 集电结反偏 VC>VB
• • • • •
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二极管的结构和类型 二极管的伏安特性 二极管的主要参数 二极管的应用 稳压二极管
电工电子学B 16
1、二极管的结构和类型
• 将PN结加上相应的电极引线和管壳，就成为半 导体二极管。 从P区引出的电极称为阳极（正 极），从N区引出的电极称为阴极（负极）。 • 按结构分二极管有点接触型和面接触型两类。
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电工电子学B
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• 重点 理解半导体二极管、稳压二极管、晶体 三极管 的工作原理和主要参数；理解放 大电路的基本性能指标；掌握共射极的 微变等效电路分析方法 。 • 难点 PN结的单向导电性，微变等效电路分析 方法。
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第一节
• • • •
半导体器件
第四章
分立元件放大电路
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电工电子学
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第四章 分立元件放大电路
1、半导体器件 2、基本放大电路 3、放大电路中静态工作点的稳定 4、共集电极放大电路 5、多级放大电路
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电工电子学B
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• 基本要求 理解半导体二极管、稳压二极管、 晶体三极管和MOS场效应管的工作原理 和主要参数；理解放大电路的基本性能 指标；掌握共射极、共集电极单管放大 电路静态工作点的作用和微变等效电路 的分析方法；了解多级放大的概念。
电工电子学B
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1、 结构与类型
NPN型 C N P N E 发射极
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集电极
集电极 P N P
C
PNP型
B 基极
B 基极
E 发射极
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符号： C B IB
E IC
C B IB
E
IC
IE
IE
NPN型三极管 型号： 3B、3D是NPN 3A、3B是锗管
PN结 半导体二极管 晶体三极管 场效应管
2016/10/19
电工电子学B
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一、PN结
• • • • 本征半导体 杂质半导体 PN结的形成 PN结的单向导电性
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电工电子学B
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1、本征半导体
半导体:
导电能力介于导体和绝缘体之间的材料称 为半导体。最常用的半导体为硅和锗。
半导体导电性能的特点:
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电工电子学B
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IC(mA ) 此区 4 域中IC 3 受UCE 的影响 2 较大
UCEUBE , 集电结正 100A 偏，IBIC，称为饱 和区。 80A 60A