1、. 本章主要講述如何構建一個合乎自身要本章主要講述如何構建一個合乎自身要求的放大電路。求的放大電路。 如何實現放大，放大倍數的大小受到哪些因如何實現放大，放大倍數的大小受到哪些因素素/元件參數的影響？元件參數的影響？ 放大電路如何獲得盡可能多的信號能量？通放大電路如何獲得盡可能多的信號能量？通過改變哪些參數就可以實現？過改變哪些參數就可以實現？ 放大電路的輸出信號如何才能不受外界負載放大電路的輸出信號如何才能不受外界負載變化的干擾，實現穩定輸出。變化的干擾，實現穩定輸出。 設計放大電路，有多少種電路模型可以供你設計放大電路，有多少種電路模型可以供你選擇，這些模型的各自特色又在哪里？選擇，這些模

2、型的各自特色又在哪里？.第四章 第185頁起：4.4.3 4.4.4 .4 4 雙極結型三極管及放大電路基礎雙極結型三極管及放大電路基礎4.1 半導體三極管半導體三極管4.3 放大電路的分析方法放大電路的分析方法4.4 放大電路靜態工作點的穩定問題放大電路靜態工作點的穩定問題4.5 共集電極放大電路和共基極放大電路共集電極放大電路和共基極放大電路4.2 共射極放大電路的工作原理共射極放大電路的工作原理4.6 組合放大電路組合放大電路4.7 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應.4.1 半導體三極管半導體三極管4.1.1 BJT的結構簡介的結構簡介4.1.2 放大狀態下放大狀態下BJT的工作原理

3、的工作原理4.1.3 BJT的的VI特性曲線特性曲線4.1.4 BJT的主要參數的主要參數.4.1.1 BJT的結構簡介的結構簡介(a) 小功率管小功率管 (b) 小功率管小功率管 (c) 大功率管大功率管 (d) 中功率管中功率管. 半導體三極管的結半導體三極管的結構示意圖如圖所示。構示意圖如圖所示。它有兩種類型它有兩種類型:NPN型型和和PNP型。型。4.1.1 BJT的結構簡介的結構簡介(a) NPN型管結構示意圖型管結構示意圖(b) PNP型管結構示意圖型管結構示意圖(c) NPN管的電路符號管的電路符號(d) PNP管的電路符號管的電路符號. 結構特點：結構特點： 發射區的摻雜濃度最

4、高；發射區的摻雜濃度最高； 集電區摻雜濃度低于發射區，且面積最大；集電區摻雜濃度低于發射區，且面積最大； 基區最薄，一般在幾個微米至幾十個微米，且基區最薄，一般在幾個微米至幾十個微米，且摻雜濃度最低。摻雜濃度最低。管芯結構剖面圖管芯結構剖面圖.集成電路中典型集成電路中典型NPNNPN型型BJTBJT的截面圖的截面圖4.1.1 BJT的結構簡介的結構簡介. 三極管的放大作用：三極管的放大作用：特定的外部條件特定的外部條件實現了三極管的實現了三極管的載載流子傳輸流子傳輸，在宏觀上就表現為在輸出端得到與輸入小信號形狀，在宏觀上就表現為在輸出端得到與輸入小信號形狀相同的大信號。相同的大信號。外部條件：

5、外部條件：發射結正偏發射結正偏 集電結反偏集電結反偏4.1.2 放大狀態下放大狀態下BJT的工作原理的工作原理1. 內部載流子的傳輸過程內部載流子的傳輸過程發射區：發射載流子（發射區：發射載流子（JeJe正偏）正偏）集電區：收集載流子（集電區：收集載流子（JcJc反偏）反偏）基區：傳送和控制載流子基區：傳送和控制載流子 （以（以NPNNPN為例）為例） 雙極型三極管或雙極型三極管或BJTBJT ( (Bipolar Junction Transistor) )。 IE=IB+ IC放大狀態下放大狀態下BJTBJT中載流子的傳輸過程中載流子的傳輸過程 IC= ICN+ ICBO.放大狀態下放大狀

6、態下BJTBJT中載流子的傳輸過程中載流子的傳輸過程少數載流少數載流子的運動子的運動基區空穴基區空穴的擴散的擴散因發射區多子濃度高使大因發射區多子濃度高使大量電子從發射區擴散到基量電子從發射區擴散到基區區因基區薄且多子濃度低，使極少因基區薄且多子濃度低，使極少數擴散到基區的電子與空穴復合數擴散到基區的電子與空穴復合因集電區面積因集電區面積大，在外電場大，在外電場作用下大部分作用下大部分擴散到基區的擴散到基區的電子漂移到集電子漂移到集電區電區IE=IB+ IC IC= ICN+ ICBO.2. 電流分配關系電流分配關系發射極發射的總電流傳輸到集電極的分電流設 CNE II即根據傳輸過程可知根據傳

7、輸過程可知通常通常 IC ICBO，不考慮少子不考慮少子影響影響EC II則有 為電流放大系數，為電流放大系數，它它只與管子的結構尺寸和摻只與管子的結構尺寸和摻雜濃度有關，與外加電壓雜濃度有關，與外加電壓無關無關。一般。一般 = 0.9 0.99IE=IB+ IC載流子的傳輸過程載流子的傳輸過程 IC= ICN+ ICBO. 1CNECNIII進入集電區的發射極電流又設被基區復合的發射極電流 是另一個電流放大系數，是另一個電流放大系數，同樣，它也只與管同樣，它也只與管子的結構尺寸和摻雜濃度有關，與外加電壓無關。子的結構尺寸和摻雜濃度有關，與外加電壓無關。一般一般 1CCCEOB IIII若不考

8、慮少子影響，當時，2. 電流分配關系電流分配關系根據根據IE=IB+ IC IC= ICN+ ICBOCNE II且令且令ICEO= (1+ ) ICBO（穿透電流）（穿透電流）BCEOCIII 則則.3. 三極管的三種組態三極管的三種組態共集電極接法共集電極接法，集電極作為公共電極，用，集電極作為公共電極，用CC表示。表示。共基極接法共基極接法，基極作為公共電極，用，基極作為公共電極，用CB表示；表示；共發射極接法共發射極接法，發射極作為公共電極，用，發射極作為公共電極，用CE表示；表示；BJT的三種組態的三種組態.共基極放大電路共基極放大電路4. 放大作用放大作用若若 vI = 20mV電

9、壓放大倍數電壓放大倍數4920mVV98. 0IO vvvA使使 iE = -1 mA，則則 iC = iE = -0.98 mA， vO = - iC RL = 0.98 V，當 = 0.98 時，時，. 綜上所述，三極管的放大作用，主要是依綜上所述，三極管的放大作用，主要是依靠它的發射極電流能夠通過基區傳輸，然后到靠它的發射極電流能夠通過基區傳輸，然后到達集電極而實現的。達集電極而實現的。實現這一傳輸過程的兩個條件是：實現這一傳輸過程的兩個條件是：（1）內部條件：內部條件：發射區雜質濃度遠大于基區發射區雜質濃度遠大于基區雜質濃度，且基區很薄。雜質濃度，且基區很薄。（2）外部條件：外部條件：

10、發射結正向偏置，集電結反發射結正向偏置，集電結反向偏置。向偏置。.vCE = 0V+-bce共射極放大電路VBBVCCvBEiCiB+-vCE iB=f(vBE) vCE=const(2) 當當1vCE0V時，時， vCB= vCE - - vBE0，集電結已進入反偏狀態，開始，集電結已進入反偏狀態，開始收集電子，基區復合減少收集電子，基區復合減少，同樣的，同樣的vBE下下 IB減小，特性曲線右移。減小，特性曲線右移。vCE = 0VvCE 1V(1) 當當vCE=0V時，相當于發射結的正向伏安特性曲線。時，相當于發射結的正向伏安特性曲線。1. 輸入特性曲線輸入特性曲線（以共射極放大電路為例）

11、（以共射極放大電路為例）(3) 當當vCE1V時，時， 在集電結附近電子已經全部被拉走，再增大在集電結附近電子已經全部被拉走，再增大vCE，對基，對基區復合無影響，特性曲線不變。區復合無影響，特性曲線不變。4.1.3 BJT的的V-I 特性曲線特性曲線.(3) 輸入特性曲線的三個部分輸入特性曲線的三個部分死區死區非線性區非線性區線性區線性區1. 輸入特性曲線輸入特性曲線4.1.3 BJT的的V-I 特性曲線特性曲線.飽和區：飽和區：iC明顯受明顯受vCE控制的區域，控制的區域，該區域內，一般該區域內，一般vCE0.3V 。此時，。此時，發射結正偏，集電結正偏發射結正偏，集電結正偏C,E之間相當

12、于閉合的開關之間相當于閉合的開關iC=f(vCE) iB=const2. 2. 輸出特性曲線輸出特性曲線輸出特性曲線的三個區域輸出特性曲線的三個區域: :截止區：截止區：iC接近零的區域，相當接近零的區域，相當iB=0曲線（其對應的曲線（其對應的iC 為穿透電流）的下為穿透電流）的下方。方。此時，此時， vBE小于死區電壓小于死區電壓。發射結反發射結反偏，集電結反偏偏，集電結反偏C,E之間相當于斷開的開關之間相當于斷開的開關放大區：放大區：iC平行于平行于vCE軸的區域，曲軸的區域，曲線基本平行等距。此時，線基本平行等距。此時，發射結正偏，發射結正偏，集電結反偏集電結反偏。模擬放大電路的工作區

13、域模擬放大電路的工作區域4.1.3 BJT的的V-I 特性曲線特性曲線. (1) 共發射極直流電流放大系數共發射極直流電流放大系數 =（ICICEO）/IBIC / IB vCE=cons11. 電流放大系數電流放大系數 4.1.4 BJT的主要參數的主要參數與與iC的關系曲線的關系曲線 (2) 共發射極交流電流放大系數共發射極交流電流放大系數 = IC/ IB vCE=const.1. 電流放大系數電流放大系數 (3) 共基極直流電流放大系數共基極直流電流放大系數 =（ICICBO）/IEIC/IE IBQ ，CCb2b1b2BQVRRRV 此時，此時，VBQ與溫度無關與溫度無關VBQ VB

14、EQRe取值越大，反饋控制作用越強取值越大，反饋控制作用越強一般取一般取 I1 =(510)IBQ ， VBQ =35V 1. 基極分壓式射極偏置電路基極分壓式射極偏置電路（1 1）穩定工作點原理）穩定工作點原理.1. 基極分壓式射極偏置電路基極分壓式射極偏置電路（2 2）放大電路指標分析）放大電路指標分析靜態工作點靜態工作點CCb2b1b2BQVRRRV eBEQBQEQCQRVVII )(ecCQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVV IICQBQ .電壓增益電壓增益畫小信號等效電路畫小信號等效電路（2 2）放大電路指標分析）放大電路指標分析.電壓增益電壓增益輸出回路：輸出回路：)/(LcboRRi v輸入回路：輸入回路：ebbebeebebi)1(RiriRiri v電壓增益：電壓增益：ebeLcebebLcbio)1()/()1()/(RrRRRriRRiA vvv畫小信號等效電路畫小信號等效電路確定模型參數確定模型參數 已知，求已知，求r rbebe)mA()mV(26)1(200EQbeIr 增益增益（2 2）放大電路指標分析）放大電路指標分析（可作為公式用）（可作為公式用）Re的的影響？影響？.輸入電阻輸入電阻則輸入電阻則輸入電阻放大電路的輸入電阻不包