?主编 李中发
?制作 李中发
?2003年 7月
电工电子技术基础
第 7章 基本放大电路
?半导体器件工作原理
?共射放大电路组成、工作原理、性
能特点及分析方法
?射极输出器基本特点，差动放大电
路及功率放大电路工作原理
?多级放大电路概念
?场效应管放大电路组成及分析
方法
学习要点
?7.1 半导体二极管
?7.2 半导体三极管
?7.3 三极管单管放大电路
?7.4 场效应晶体管及其放大电路
?7.5 多级放大电路
?7.6 差动放大电路
?7.7 互补对称功率放大电路
第 7章 基本放大电路
7.1 半导体二极管
半导体器件是用半导体材料制成的电子器
件。常用的半导体器件有二极管、三极管、
场效应晶体管等。半导体器件是构成各种
电子电路最基本的元件。
7.1.1 PN结
半导体,导电性能介于导体和绝缘体之
间的物质，如硅 (Si),锗 (Ge)。 硅和锗是
4价元素，原子的最外层轨道上有 4个价
电子。
热激发产生自由电子和空穴
室温下，由于热运动少数价电子挣脱共价键的
束缚成为自由电子，同时在共价键中留下一个
空位这个空位称为 空穴 。失去价电子的原子成
为正离子，就好象空穴带正电荷一样。
在电子技术中，将空穴看成带正电荷的载流子。
每个原子周围有四个相邻的原子，原子之间通
过 共价键 紧密结合在一起。两个相邻原子共用
一对电子。
1．半导体的导电特征
空穴运动 （与自由电子的运动不同）
有了空穴，邻近共价键中的价电子很容易过来填补这个
空穴，这样空穴便转移到邻近共价键中。新的空穴又会
被邻近的价电子填补。带负电荷的价电子依次填补空穴
的运动，从效果上看，相当于带正电荷的空穴作相反方
向的运动。
本征半导体中有两种载流子：带负电荷的自由电子和带正
电荷的空穴
热激发产生的自由电子和空穴是成对出现的，电子和空穴
又可能重新结合而成对消失，称为 复合 。在一定温度下自
由电子和空穴维持一定的浓度。
在纯净半导体中掺入某些微量杂
质，其导电能力将大大增强。
在纯净半导体硅或锗中掺入磷、砷等 5价元素，由于这
类元素的原子最外层有 5个价电子，故在构成的共价键
结构中，由于存在多余的价电子而产生大量自由电子，
这种半导体主要靠自由电子导电，称为电子半导体或 N
型半导体，其中自由电子为多数载流子，热激发形成的
空穴为少数载流子。
N型半导体
自由电子 多数载流子（简称多子）
空 穴 少数载流子（简称少子）
P型半导体
在纯净半导体硅或锗中掺入硼, 铝等 3价元素, 由于
这类元素的原子最外层只有 3个价电子, 故在构成的
共价键结构中, 由于缺少价电子而形成大量空穴,
这类掺杂后的半导体其导电作用主要靠空穴运动,
称为空穴半导体或 P型半导体, 其中空穴为多数载流
子, 热激发形成的自由电子是少数载流子 。
自由电子
多数载流子（简称多子）空 穴
少数载流子（简称少子）
P 型半导体N 型半导体
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
无论是 P型半导体还是 N型半导体都是中
性的，对外不显电性。
掺入的杂质元素的浓度越高，多数载流
子的数量越多。
少数载流子是热激发而产生的，其数量
的多少决定于温度。
2,PN结及其单向导电性
PN结的形成
?半导体中载流子有扩散运动和漂移运动两
种运动方式。载流子在电场作用下的定向运
动称为 漂移运动 。在半导体中，如果载流子
浓度分布不均匀，因为浓度差，载流子将会
从浓度高的区域向浓度低的区域运动，这种
运动称为 扩散运动 。
?将一块半导体的一侧掺杂成 P型半导体，
另一侧掺杂成 N型半导体，在两种半导体的
交界面处将形成一个特殊的薄层 → PN结 。
P 区 空间电荷区 N 区
PN 结及其内电场
内电场方向
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
P 区 N 区
载流子的扩散运动
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
多子
扩散
形成空间电荷区
产生内电场 少子漂移
促使
阻止
扩散与漂移达到动态平衡
形成一定宽度的 PN结
?①外加正向电压（也叫正向偏置）
?外加电场与内电场方向相反，内电场削弱，扩散运
动大大超过漂移运动,N区电子不断扩散到 P区,P
区空穴不断扩散到 N区，形成较大的正向电流，这
时称 PN结处于 导通 状态。
PN结的单向导电性
空间电荷区
变窄
E R
内电场
外电场
P N
I
F
＋
＋
＋
E R
内电场
外电场
空间电荷区
变宽
P N
I
R
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
?②外加反向电压（也叫反向偏置）
?外加电场与内电场方向相同，增强了内电
场，多子扩散难以进行，少子在电场作用
下形成反向电流 IR,因为是少子漂移运动
产生的,IR很小，这时称 PN结处于 截止 状
态。
7.1.2 半导体二极管
一个 PN结加上相应的电极引线并用管壳封装起来, 就构
成了半导体二极管, 简称二极管 。
半导体二极管按其结构不同可分为点接触型和面接
触型两类 。
点接触型二极管 PN结面积很小, 结电容很小, 多用
于高频检波及脉冲数字电路中的开关元件 。
面接触型二极管 PN结面积大, 结电容也小, 多用在
低频整流电路中 。
阳极 阴极
1,半导体二极管的结构与符号
- 60 - 40 - 20
0,4 0,8 U /V
40
30
20
10
I / m A
0
正向特性
反向特性
2,半导体二极管的伏安特性曲线
（ 1）正向特性
外加正向电压较小时，外
电场不足以克服内电场对
多子扩散的阻力,PN结仍
处于截止状态 。
正向电压大于死区电压后
，正向电流 随着正向电压
增大迅速上升。通常死区
电压硅管约为 0.5V,锗管
约为 0.2V。
外加反向电压时,PN结处于截止状态，反向电流 很小。
反向电压大于击穿电压时，反向电流急剧增加。
（ 2）反向特性
3,半导体二极管的主要参数
1）最大整流电流 IF,指管子长期运行时，允许通过的最
大正向平均电流。
2）反向击穿电压 UB,指管子反向击穿时的电压值。
3）最大反向工作电压 UDRM,二极管运行时允许承受的最
大反向电压（约为 UB 的一半）。
4）反向电流 IR,指管子未击穿时的反向电流，其值越小
，则管子的单向导电性越好。
5）最高工作频率 fm,主要取决于 PN结结电容的大小。
理想二极管,正向电阻为零，正向导通时为短路特性，
正向压降忽略不计；反向电阻为无穷大，反向截止时为
开路特性，反向漏电流忽略不计。
7.1.3 稳压管
稳压管是一种用特殊工艺制造的半导体二极管，稳压管
的稳定电压就是反向击穿电压。稳压管的稳压作用在于：
电流增量很大，只引起很小的电压变化。
阳极 阴极
稳压管的主要参数：
（ 1） 稳定电压 UZ。 反向击穿后稳定工作的电压 。
（ 2） 稳定电流 IZ。 工作电压等于稳定电压时的电流 。
（ 3） 动态电阻 rZ。 稳定工作范围内, 管子两端电压的变
化量与相应电流的变化量之比 。 即,rZ=ΔUZ/ΔIZ
（ 4） 额定功率 PZ和最大稳定电流 IZM。 额定功率 PZ是在
稳压管允许结温下的最大功率损耗 。 最大稳定电流 IZM是
指稳压管允许通过的最大电流 。 它们之间的关系是：
PZ=UZIZM
7.2 半导体三极管
7.2.1 三极管的结构及类型
半导体三极管是由两个背靠背的 PN结构成
的。在工作过程中，两种载流子（电子和空
穴）都参与导电，故又称为 双极型晶体管,
简称晶体管或三极管。
两个 PN结，把半导体分成三个区域。
这三个区域的排列，可以是 N-P-N,也可以
是 P-N-P。 因此，三极管有两种类型,NPN
型 和 PNP型 。
集电结
B
发射结
N
P
N
集电区
基区
发射区
C
C
E
E
B
集电结
B
发射结
P
N
P
C
C
E
E
B
集电区
基区
发射区
NPN型
PNP型
箭
头
方
向
表
示
发
射
结
加
正
向
电
压
时
的
电
流
方
向
7.2.2 电流分配和电流放大作用
（ 1）产生放大作用的条件
内部,a） 发射区杂质浓度 >>基区 >>集电区
b） 基区很薄
外部：发射结正偏，集电结反偏
N
P
N
I
C
I
E
I
B
R
B
U
BB
U
CC
R
C
（ 2）三极管内部载流子的
传输过程
a） 发射区向基区注入电子
，形成发射极电流 iE
b） 电子在基区中的扩散与
复合，形成基极电流 iB
c） 集电区收集扩散过来的
电子，形成集电极电流 iC
（ 3）电流分配关系：
iE = iC + iB
实验表明 IC比 IB大数十至数百倍，因而有。 IB虽然很
小，但对 IC有控制作用,IC随 IB的改变而改变，即基
极电流较小的变化可以引起集电极电流较大的变化，
表明基极电流对集电极具有小量控制大量的作用，这
就是三极管的电流放大作用。
7.2.3 三极管的特性曲线
I
C
I
B
R
B
U
BB
U
CC
R
C
V
V
μ A
mA
+
U
CE
－
+
U
BE
－ 0.4 0.8 U BE / V
40
30
20
10
I
B
/ m A
0
U
CE
≥ 1V
测量三极管特性的实验电路 三极管的输入特性曲线
1,输入特性曲线 与二极管类似
4
3
2
1
I
B
=0
0
3 6 9 12 U
CE
/V
20 μ A
4 0 μ A
6 0 μ A
8 0 μ A
10 0 μ A饱和区
截止区
放
大
区
I
C
/ m A
2,输出特性曲线
（ 1）放大区：发射极正向偏置，集电结反向偏置
BECEBEB uuui ???,0,0
BC ii ??
0,0 ?? CB ii
BC ii ??（ 2）截止区：发射结反向偏置，集电结反向偏置
（ 3）饱和区：发射结正向偏置，集电结正向偏置
此时
7.2.4 三极管的主要参数
1、电流放大系数 β,iC= β iB
2、极间反向电流 iCBO,iCEO,iCEO=（ 1+ β ） iCBO
3、极限参数
（ 1）集电极最大允许电流 ICM,?下降到额定值 的
2/3时所允许的最大集电极电流。
（ 2）反向击穿电压 U（ BR） CEO,基极开路时，集电
极、发射极间的最大允许电压。
（ 3）集电极最大允许功耗 PCM 。
7.3 三极管单管放大电路
7.3.1 共发射极基本放大电路
的组成及工作原理
放大的实质：用较小的信号去控制较大的信号。
R
s R B
u
s
+
－
+
u
i
－
+
－
U
BB
R
L
+
u
o
－
+
U
CC
－
R
C
C
1
C
2
V
+
+
（ 1） 晶体管 V。 放大元件, 用基极电流 iB控制集电极电
流 iC。
（ 2） 电源 UCC和 UBB。 使晶体管的发射结正偏, 集电结
反偏, 晶体管处在放大状态, 同时也是放大电路的能量
来源, 提供电流 iB和 iC。 UCC一般在几伏到十几伏之间 。
（ 3） 偏置电阻 RB。 用来调节基极偏置电流 IB,使晶体管
有一个合适的工作点, 一般为几十千欧到几百千欧 。
（ 4） 集电极负载电阻 RC。 将集电极电流 iC的变化转换为
电压的变化, 以获得电压放大, 一般为几千欧 。
（ 5） 电容 Cl,C2。 用来传递交流信号, 起到耦合的作用
。 同时, 又使放大电路和信号源及负载间直流相隔离,
起隔直作用 。 为了减小传递信号的电压损失, Cl,C2应
选得足够大, 一般为几微法至几十微法, 通常采用电解
电容器 。
R
s
u
s
+
－
+
u
i
－
R
L
+
u
o
－
+ U
CC
R
C
C
1
C
2
V
R
B
+
+
共发射极放大电路的实用电路
7.3.2 共发射极基本放大电路的静态分析
静态 是指无交流信号输入时, 电路中的电流, 电压都
不变的状态, 静态时三极管各极电流和电压值称为静
态工作点 Q（ 主要指 IBQ,ICQ和 UCEQ） 。 静态分析主要
是确定放大电路中的静态值 IBQ,ICQ和 UCEQ。
R
C
+ U
CC
V
R
B
+
U
C E Q
－
+
U
B E Q
－
I
CQ
I
BQ
B
B E QCC
BQ R
UU
I
?
?
BQCQ II ??
CCQCCC EQ RIUU ??
1,估算法
直流通路,耦合电容可视为开路。
图解步骤：
（ 1） 用估算法求出基极电流 IBQ（ 如 40μA） 。
（ 2） 根据 IBQ在输出特性曲线中找到对应的曲线 。
（ 3） 作直流负载线 。 根据集电极电流 IC与集, 射间电
压 UCE的关系式 UCE=UCC－ ICRC可画出一条直线, 该直
线在纵轴上的截距为 UCC/RC,在横轴上的截距为 UCC，
其斜率为－ 1/ RC, 只与集电极负载电阻 RC有关, 称为
直流负载线 。
（ 4） 求静态工作点 Q,并确定 UCEQ,ICQ的值 。 晶体管
的 ICQ和 UCEQ既要满足 IB=40μA的输出特性曲线, 又要
满足直流负载线, 因而晶体管必然工作在它们的交点
Q,该点就是静态工作点 。 由静态工作点 Q便可在坐标
上查得静态值 ICQ和 UCEQ。
2,图解法
I
B
=0
0
U
CE
/V
20 μ A
4 0 μ A
6 0 μ A
8 0 μ A
I
C
/mA
Q
I
CQ
U
CE Q
U
CC
R
C
U
CC
IB=40μA的输
出特性曲线
由 UCE=UCC－ ICRC所决定的直流负载线
两者的交点 Q就是静态工作点
过 Q点作水平
线，在纵轴上
的截距即为 ICQ
过 Q点作垂线，
在横轴上的截
距即为 ICQ
7.3.3 共发射极基本放大电路的动态分析
动态 是指有交流信号输入时，电路中的电流、电压随
输入信号作相应变化的状态。由于动态时放大电路是
在直流电源 UCC和交流输入信号 ui共同作用下工作，
电路中的电压 uCE,电流 iB和 iC均包含两个分量。
R
s
R
B
u
s
+
－
+
u
i
－
R
L
+
u
o
－
V
R
C
i
b
i
c
交流通路, （ ui单独作用下的电路 ） 。 由于电容 C1,C2
足够大, 容抗近似为零 （ 相当于短路 ）, 直流电源 UCC
去掉 （ 短接 ） 。
1,图解法
图解步骤：
（ 1） 根据静态分析方法, 求出静态工作点 Q。
（ 2） 根据 ui在输入特性上求 uBE和 iB。
（ 3） 作交流负载线 。
（ 4） 由输出特性曲线和交流负载线求 iC和 uCE。
0
( a ) 输入回路 ( b ) 输出回路
u
CE
i
C
Q
I
CQ
U
CC
u
BE
i
B
0
u
BE
t
i
B
t
0
i
C
t
0
t
①
②
③
④
Q 'Q '
Q
Q "
Q "
I
BQ
U
BE Q
u
CE
U
CE Q
直流负载线
交流负载线
00
从图解分析过程, 可得出如下几个重要结论：
（ 1） 放大器中的各个量 uBE,iB,iC和 uCE都由直流分量和
交流分量两部分组成 。
（ 2） 由于 C2的隔直作用, uCE中的直流分量 UCEQ被隔开,
放大器的输出电压 uo等于 uCE中的交流分量 uce,且与输入
电压 ui反相 。
（ 3） 放大器的电压放大倍数可由 uo与 ui的幅值之比或有效
值之比求出 。 负载电阻 RL越小, 交流负载电阻 RL'也越小
,交流负载线就越陡, 使 Uom减小, 电压放大倍数下降 。
（ 4） 静态工作点 Q设置得不合适, 会对放大电路的性能
造成影响 。 若 Q点偏高, 当 ib按正弦规律变化时, Q'进入
饱和区, 造成 ic和 uce的波形与 ib（ 或 ui） 的波形不一致, 输
出电压 uo（ 即 uce） 的负半周出现平顶畸变, 称为饱和失真；若 Q点偏低, 则 Q"进入截止区, 输出电压 uo的正半周出
现平顶畸变, 称为截止失真 。 饱和失真和截止失真统称为
非线性失真 。
( a ) 饱和失真
0
u
CE
i
C
Q
I
CQ
i
C
t
0
t
Q '
Q "
u
CE
U
C E Q
0
( b ) 截止失真
0
u
CE
i
C
Q
I
CQ
i
C
t
0
t
Q '
Q "
U
C E Q
0
u
CE
2,微变等效电路法
把非线性元件晶体管所组成的放大电路等效成一个线性
电路，就是放大电路的微变等效电路，然后用线性电路
的分析方法来分析，这种方法称为微变等效电路分析法。
等效的条件 是晶体管在小信号（微变量）情况下工作。
这样就能在静态工作点附近的小范围内，用直线段近似
地代替晶体管的特性曲线。
（ 1）基本思路
（ 2）晶体管微变等效电路
U BE
I B
0
Δ I B
Δ U BE
Q
输入特性曲线在 Q点附近的微小范
围内可以认为是线性的。当 uBE有一
微小变化 ΔUBE时，基极电流变化
ΔIB,两者的比值称为三极管的动
态输入电阻，用 rbe表示，即：
b
be
B
BE
be i
u
I
Ur ?
?
??
+
u
be
－
+
u
ce
－
i
c
i
b
C
B
E
r
be
+
u
ce
－
i
ci b
CB
E
+
u
be
－
β i
b
( a ) 三极管 ( b ) 三极管的微变等效电路
)mA(
m V )(26)1(300
EQ
be Ir ????
0
U
CE
I
C
Δ I
B
Δ I
C
Q
输出特性曲线在放大区域内可认
为呈水平线，集电极电流的微小
变化 ΔIC仅与基极电流的微小变
化 ΔIB有关，而与电压 uCE无关，
故集电极和发射极之间可等效为
一个受 ib控制的电流源，即：
bc ii ??
r be
+
o
U ?
－
cI
?
bI
?
CB
E
+
i
U ?
－
bI
??
R C R LR
B
R s
+
sU
?
－
（ 3）放大电路微变等效电路
R
s
R
B
u
s
+
－
+
u
i
－
R
L
+
u
o
－
V
R
C
i
b
i
c
r be
+
o
U ?
－
cI
?
bI
?
CB
E
+
i
U ?
－
bI
??
R C R LR
B
R s
+
sU
?
－
①电压放大倍数
be
L
bbe
bL
bbe
cLo
r
R
Ir
IR
Ir
IR
U
UA
i
u
?????????? ??
?
?
?
?
?
??
式中 RL'=RC//RL。 当 RL=∞（ 开路）时
be
C
r
RA
u
????
②输入电阻
beB // rRI
UR
i
i
i ?? ?
?
r be
+
o
U ?
－
cI
?
bI
?
CB
E
+
i
U ?
－
bI
??
R C R LR
B
R s
+
sU
?
－
iI
?
Ri
输入电阻 Ri的大小决定了放大电路从信号源吸取电流
（输入电流）的大小。为了减轻信号源的负担，总希
望 Ri越大越好。另外，较大的输入电阻 Ri,也可以降低
信号源内阻 Rs的影响，使放大电路获得较高的输入电压。
在上式中由于 RB比 rbe大得多,Ri近似等于 rbe,在几百欧
到几千欧，一般认为是较低的，并不理想。
③输出电阻
r be
+
U ?
－
cI
?
bI
?
CB
E
bI
??
R CR
B
R s
I?
Co RI
UR ??
?
?
R o 的计算方法是：信号源 sU ? 短路，断开负载 R L,在输
出端加电压 U ?,求出由 U ? 产生的电流 I?,则输出电阻 R o 为：
对于负载而言，放大器的输出电阻 Ro越小，负载电阻 RL的
变化对输出电压的影响就越小，表明放大器带负载能力越
强，因此总希望 Ro越小越好。上式中 Ro在几千欧到几十千
欧，一般认为是较大的，也不理想。
例,图示电路，已知 V12
CC
?U, 300
B
?R k Ω,
3
C
?R k Ω, 3
L
?R k Ω, 3
s
?R k Ω, 50??,试求：
（ 1 ） R
L
接入和断开两种情况下电路的电压放大倍
数 uA
?；
（ 2 ）输入电阻 R
i
和输出电阻 R
o；
（ 3 ）输出端开路时的源电压放大倍数
s
us
U
U
A
?
?
? o
? 。
R
s
u
s
+
－
+
u
i
－
R
L
+
u
o
－
+ U
CC
R
C
C
1
C
2
V
R
B
+
+
解：先求静态工作点
40A
3 0 0
12
B
CC
B
B E QCC
BQ
???
?
?
R
U
R
UU
I μ A
mA204.050
BQCQ
???? II ?
V63212
CCQCCC E Q
?????? RIUU
再求三极管的动态输入电阻
9 6 3
)mA(2
m V )(26
)501(3 0 0
)mA(
m V )(26
)1(3 0 0
EQ
be
???????
I
r ? Ω 9 6 3.0? k Ω
R
C
+ U
CC
V
R
B
+
U
C E Q
－
+
U
B E Q
－
I
CQ
I
BQ
（ 1 ） R
L
接入时的电压放大倍数
u
A
?
为：
78
963.0
33
33
50
be
L
??
?
?
?
??
?
??
r
R
A
u
?
?
R
L
断开时的电压放大倍数
u
A
?
为：
156
963.0
350
be
C
??
?
????
r
R
A
u
?
?
（ 2 ）输入电阻 R
i
为：
96.0963.0//300//
beB
??? rRR
i
k Ω
输出电阻 R
o
为：
3
Co
?? RR
k Ω
（ 3 ） 39)1 5 6(
13
1
oo
????
?
?
?
????
u
is
i
is
i
s
us
A
RR
R
U
U
U
U
U
U
A
?
?
?
?
?
?
?
?
7.3.4 工作点稳定的放大电路
1,温度对工作点的影响
温度升高
UBE减小
ICBO增大
β增大
IC增大
2,工作点稳定的放大电路
R
s
u
s
+
－
+
u
i
－
R
L
+
u
o
－
+ U
CC
R
C
C
1
C
2
V
R
B1
R
B2 R
E C
E
+
+
+
+ U
CCR
C
V
R
B1
R
B2 R
E
U
B
I
1
I
2
I
CQ
I
BQ
U
E
+
U
CE Q
－
+
U
BE Q
－
条件, I2>>IB,则
CC
B2B1
B2B U
RR
RU
??
与温度基本无关。
温度 t ↑→ I C ↑→ I E ↑→ U E (= I E R E ) ↑→ U BE (= U B － I E R E ) ↓→ I B ↓
I C ↓
调节过程：
（ 1）静态分析
)(
CQ
BQ
E
B E QB
EQ
CC
B2B1
B2
B
ECCQCCC E Q
CQ
RRIUU
I
I
R
UU
II
U
RR
R
U
???
?
?
??
?
?
?
（ 2）动态分析
C
beBBi
u
RR
rRRR
r
R
A
?
?
?
??
o
21
be
L
////
??
例,图示电路 （ 接 CE）, 已知 UCC=12V,RB1=20kΩ，
RB2=10kΩ,RC=3kΩ,RE=2kΩ,RL=3kΩ,β=50。 试估算
静态工作点, 并求电压放大倍数, 输入电阻和输出电阻
。
R
s
u
s
+
－
+
u
i
－
R
L
+
u
o
－
+ U
CC
R
C
C
1
C
2
V
R
B1
R
B2 R
E C
E
+
+
+
解,（ 1） 用估算法计算静态工作点
V75.3)23(65.112
)(
A33mA
50
65.1
mA65.1
2
7.04
V412
1020
10
ECCQCCC E Q
CQ
BQ
E
B E QB
EQ
CC
B2B1
B2
B
?????
???
???
?
?
?
?
??
??
?
?
?
?
RRIUU
I
I
R
UU
II
U
RR
R
U
CQ
?
?
（ 2） 求电压放大倍数
68
1.1
33
33
50
k1.11 1 0 0
65.1
26
)501(300
26
)1(300
be
L
EQ
be
??
?
?
?
??
?
??
??????????
r
R
A
I
r
u
?
?
?
（ 3）求输入电阻和输出电阻
???
????
k3
k9 9 4.01.1//10//20////
o
beB2B1
C
i
RR
rRRR
ECQCCEEQCCC E Q
BQCQ
EB
B E QCC
BQ
EBQB E QBBQEEQB E QBBQCC
)1(
)1(
RIURIUU
II
RR
UU
I
RIURIRIURIU
????
?
??
?
?
???????
?
?
?
7.3.5 射极输出器
R
s
u
s
+
－
+
u
i
－
R
L
+
u
o
－
+ U
CC
C
1
C
2
V
R
B
R
E
+
+
+ U
CC
V
R
B1
R
E
I
CQ
I
BQ
+
U
C E Q
－
+
U
B E Q
－
（ 1）静态分析
（ 2）动态分析 r be
+
o
U
?
－
c
I
?
b
I
?
CB
E
+
i
U
?
－
b
I
?
?
R
E R L
R
B
R
s
+
s
U
?
－
射极输出器的微变等效电路
1
I
?
e
I
?
i
I
?
Lbe
Lo
Lbbebobeb
LbLo
)1(
)1(
)1(
)1(
Rr
R
U
U
A
RIrIUrIU
RIRIU
i
u
i
e
???
??
??
??????
?????
?
?
?
?
?
?
?
?????
???
① 求电压放大倍数
② 求输入电阻
])1(/ / [
)1(
LbeB
LbeB
b1
RrR
I
U
R
Rr
U
R
U
III
i
i
i
ii
i
?????
???
????
?
?
?
?
??
???
r
be
+
o
U
?
－
c
I
?
b
I
?
CB
E
+
i
U
?
－
b
I
?
?
R
E R L
R
B
R
s
+
s
U
?
－
射极输出器的微变等效电路
1
I
?
e
I
?
i
I
?
计算输出电阻的等效电路
I
?
r
be
+
U
?
－
c
I
?
b
I
?
CB
E
b
I
?
?
R
E
R
B
R
s
e
I
?
③ 求输出电阻
?
??
?
??
??
?
??
?
??
????
1
// beEo
Ebebe
bb
s
ss
e
Rr
R
I
U
R
R
U
Rr
U
Rr
U
IIII
?
?
???
????
射极输出器的特点：
①电压放大倍数小于 1，但约等于 1，即电压跟随。
②输入电阻较高。
③输出电阻较低。
射极输出器的用途：
射极跟随器具有较高的输入电阻和较低的输出电阻，这
是射极跟随器最突出的优点。射极跟随器常用作多级放
大器的第一级或最末级，也可用于中间隔离级。用作输
入级时，其高的输入电阻可以减轻信号源的负担，提高
放大器的输入电压。用作输出级时，其低的输出电阻可
以减小负载变化对输出电压的影响，并易于与低阻负载
相匹配，向负载传送尽可能大的功率。
例,图示电路, 已知 UCC=12V,RB=200kΩ,RE=2kΩ，
RL=3kΩ,RS=100Ω, β=50。 试估算静态工作点, 并求电
压放大倍数, 输入电阻和输出电阻 。
R
s
u
s
+
－
+
u
i
－
R
L
+
u
o
－
+ U
CC
C
1
C
2
V
R
B
R
E
+
+
V26.8287.112
mA87.10 3 7 4.050
A3 7, 4mA0 3 7 4.0
2)501(2 0 0
7.012
)1(
ECQCCC E Q
BQCQ
EB
B E QCC
BQ
????
??
???
?
??
???
?
?
??
?
?
RIUU
II
RR
UU
I
?
?
?
解,（ 1） 用估算法计算静态工作点
（ 2 ）求电压放大倍数
u
A
?
、输入电阻 R
i
和输出电阻 R
o
。
1 0 0 9
87.1
26
)501(3 0 0
26
)1(3 0 0
EQ
be
???????
I
r ? Ω 1? k Ω
98.0
2.1)501(1
2.1)501(
)1(
)1(
Lbe
Lo
?
???
??
?
???
??
??
Rr
R
U
U
A
i
u
?
?
?
?
?
式中
2.13//2//
LEL
???? RRR
k Ω
4.47]2.1)501(1/ / [200])1(/ / [
LbeB
????????? RrRR
i
?
k Ω
22
50
1001 0 0 0
be
o
?
?
?
??
?
?
s
Rr
R Ω
式中
1 0 01 0 0//102 0 0//
3
sBs
????? RRR
Ω
7.4 场效应管及其放大电路
7.4.1 绝缘栅型场效应管
N 沟道
P 型硅衬底
N + N +
源极 S 栅极 G 漏极 D S i O
2
绝缘层金属铝
D
S
G
衬底
D
S
G
衬底
N 沟道绝缘栅型场效应管的结构
N 沟道耗尽型场
效应管的符号
N 沟道增强型场
效应管的符号
P 沟道
N 型硅衬底
P + P+
源极 S 栅极 G 漏极 D S i O
2
绝缘层金属铝
D
S
G
衬底
D
S
G
衬底
P 沟道绝缘栅型场效应管的结构
P 沟道耗尽型场效
应管的符号
P 沟道增强型场
效应管的符号
耗尽型, UGS=0时漏, 源极之间已经存在原始导电沟道 。
增强型, UGS=0时漏, 源极之间才能形成导电沟道 。
无论是 N沟道 MOS管还是 P沟道 MOS管，都只有一种载流
子导电，均为单极型电压控制器件。
MOS管的栅极电流几乎为零，输入电阻 RGS很高
16
12
8
4
0
3 6 9 12 U
DS
/V
－ 2V
U
GS
= 0V
放
大
区
I
D
/ m A
(b ) 漏极特性曲线
－ 4 － 2 0 2 4 U
GS
/V
I
D
/ m A
U
G S ( o f f )
16
12
8
4
I
D S S
(a ) 转移特性曲线
可变电阻区
2V
U
DS
= 常数
N沟道耗尽型场效应管的特性曲线
耗尽型场效应管存在原始导电沟道,UGS=0时漏、源极之
间就可以导电。这时在外加电压 UDS作用下的漏极电流称
为漏极饱和电流 IDSS。 UGS>0时沟道内感应出的负电荷增
多，沟道加宽，沟道电阻减小,ID增大。 UGS<0时会在沟
道内产生出正电荷与原始负电荷复合，沟道变窄，沟道
电阻增大,ID减小。 UGS达到一定负值时，沟道内载流子
全部复合耗尽，沟道被夹断,ID=0,这时的 UGS称为夹断
电压 UGS(off)。
16
12
8
4
0
3 6 9 1 2 U
DS
/V
U
GS
= 2 V
4V
放
大
区
I
D
/ m A
( b ) 漏极特性曲线
0 2 4 6 U
GS
/V
I
D
/ m A
U
G S ( t h )
16
12
8
4
I
D S S
( a ) 转移特性曲线
可变电阻区
6V
U
DS
= 常数
增强型场效应管不存在原始导电沟道,UGS=0时场效应管
不能导通,ID=0 。 UGS>0时会产生垂直于衬底表面的电场。
P型衬底与绝缘层的界面将感应出负电荷层,UGS增加，负
电荷数量增多，积累的负电荷足够多时，两个 N+区沟通，
形成导电沟道，漏、源极之间有 ID出现。在一定的漏、源
电压 UDS下，使管子由不导通转为导通的临界栅、源电压称
为开启电压 UGS(th)。 UGS< UGS(th)时,ID=0； UGS> UGS(th)时，
随 UGS的增加 ID增大。
N沟道增强型场效应管的特性曲线
按场效应管的工作情况可将漏极特性曲线分为两个区
域。在虚线左边的区域内，漏、源电压 UDS相对较小，
漏极电流 ID随 UDS的增加而增加，输出电阻 ro较小，且
可以通过改变栅、源电压 UGS的大小来改变输出电阻 ro
的阻值，这一区域称为可变电阻区。在虚线右边的区
域内，当栅、源电压 UGS为常数时，漏极电流 ID几乎不
随漏、源电压 UDS的变化而变化，特性曲线趋于与横轴
平行，输出电阻 ro很大，在栅、源电压 UGS增大时，漏
极电流 ID随 UGS线性增大，这一区域称为放大区。
常数??
?
?
DSGS
D
m
UU
I
g
综上所述，场效应管的漏极电流 ID受栅、源电压 UGS的
控制，即 ID随 UGS的变化而变化，所以场效应管是一种
电压控制器件。场效应管栅、源电压 UGS对漏极 ID控制
作用的大小用跨导 gm表示：
7.4.2 场效应管放大电路
场效应管共源极放大电路
R
G
R
G1
R
G2 R S
R
D
R
L
+ U
DD
C
1
C
2
C
S
+
u
i
－
+
u
o
－
G
D
S
V
+
+
+
1,静态分析
设 UGS=0,则：
DD
G2G1
G2
GS URR
RUU
???
)( SDDDDDS
S
G
S
S
D
RRIUU
R
U
R
UI
???
??
微变等效电路
R
G
R
G1
R
G2
R
D
R L
G D
S
+
iU
?
－
+
gsU
?
－
+
oU
?
－
gsm Ug
?2．动 态分析
（ 1 ）电压放大倍数。
Lm
gs
Lgsm
gs
Ldo
Rg
U
RUg
U
RI
U
U
A
i
u
???
??
?
??
??
?
?
?
?
?
?
?
（ 2 ）输入电阻。
G2G1G
// RRRR
i
??
R
G
一般取几兆欧。可见 R
G
的接入可使输入电
阻大大提高。
（ 3 ）输出电阻。
Do
RR ?
R
D
一般在几千欧到几十千欧，输出电阻较高。
例,图示电 路，已知 V20DD ?U, 5D ?R k Ω,
5S ?R k Ω, 5L ?R k Ω, 1G ?R M Ω, 300G1 ?R k Ω,
100G2 ?R k Ω, m A / V5m ?g 。求静态工作点及电压放大倍
数 uA?,输入电阻 R i 和输出电阻 R o 。
R
G
R
G1
R
G2 R S
R
D
R
L
+ U
DD
C
1
C
2
C
S
+
u
i
－
+
u
o
－
G
D
S
V
+
+
+
解,静态工作点：
V10)55(120)(
mA1
5
5
V520
1 0 03 0 0
1 0 0
SDDDDDS
S
G
S
S
D
DD
G2G1
G2
G
????????
????
??
?
?
?
?
RRIUU
R
U
R
U
I
U
RR
R
U
电压放大倍数：
5.25//5//
LDL
???? RRR
k Ω
5.125.25
Lm
???????? RgA
u
?
输入电阻：
1 0 7 51 0 0//3 0 01 0 0 0//
G2G1G
????? RRRR
i
k Ω
输出电阻：
5
Do
?? RR
k Ω
7.5 多级放大电路
7.5.1 阻容耦合多级放大电路
R
s
u
s
+
－
+
u
i
－
R
C1
C
1
C
2
V
1
R
B 1 1
R
B 1 2
C
E1
R
L
+
u
o
－
+ U
CC
R
C2
C
3
V
2
R
B 2 1
R
B 2 2
C
E2
R
E1 R E2
+
u
o1
－
+
+
+
+
+
各极之间通过耦合电容及下级输入电阻连接。优点：各级
静态工作点互不影响，可以单独调整到合适位置；且不存
在零点漂移问题。缺点：不能放大变化缓慢的信号和直流
分量变化的信号；且由于需要大容量的耦合电容，因此不
能在集成电路中采用。
1,阻容耦合多级放大电路分析
（ 1）静态分析：各级单独计算。
（ 2）动态分析
① 电压放大倍数等于各级电压放大倍数的乘积。
21
o1
oo1o
uu
ii
u AAU
U
U
U
U
UA ??
?
?
?
?
?
??
?????
注意：计算前级的电压放大倍数时必须把后级的输入电
阻考虑到前级的负载电阻之中 。 如计算第一级的电压放
大倍数时, 其负载电阻就是第二级的输入电阻 。
② 输入电阻就是第一级的输入电阻 。
③ 输出电阻就是最后一级的输出电阻 。
2,阻容耦合多级放大的频率特性和频率失真
A
u
A
um
0,7 0 7 A
um
f
H
f
L
f
通频带
共发射级放大电路的幅频特性
中频段,电压放大倍数近似为常数 。
低频段,耦合电容和发射极旁路电容的容抗增大, 以
致不可视为短路, 因而造成电压放大倍数减小 。
高频段,晶体管的结电容以及电路中的分布电容等的
容抗减小, 以致不可视为开路, 也会使电压放大倍数
降低 。
除了电压放大倍数会随频率而改变外, 在低频和高频段
,输出信号对输入信号的相位移也要随频率而改变 。 所
以在整个频率范围内, 电压放大倍数和相位移都将是频
率的函数 。 电压放大倍数与频率的函数关系称为 幅频特
性, 相位移与频率的函数关系称为 相频特性, 二者统称
为 频率特性或频率响应 。 放大电路呈现带通特性 。 图中 fH
和 fL为电压放大倍数下降到中频段电压放大倍数的 0.707
倍时所对应的两个频率, 分别称为 上限频率 和 下限频率
,其差值称为 通频带 。
一般情况下, 放大电路的输入信号都是非正弦信号, 其
中包含有许多不同频率的谐波成分 。 由于放大电路对不
同频率的正弦信号放大倍数不同, 相位移也不一样, 所
以当输入信号为包含多种谐波分量的非正弦信号时, 若
谐波频率超出通频带, 输出信号 uo波形将产生失真 。 这种
失真与放大电路的频率特性有关, 故称为 频率失真 。
+
u
i
－
R
C1
V
1
R
B1
+
u
o
－
+ U
CC
R
C2
V
2
R
E2
+
u
o1
－
7.5.2 直接耦合多级放大电路
优点：能放大变化很缓慢的信号和直流分量变化的信号；
且由于没有耦合电容，故非常适宜于大规模集成。
缺点：各级静态工作点互相影响；且存在零点漂移问题。
零点漂移,放大电路在无输入信号的情况下，输出电压 uo
却出现缓慢、不规则波动的现象。产生零点漂移的原因
很多，其中最主要的是温度影响。
7.6 差动放大电路
7.6.1 差动放大电路的工作原理
抑制零漂的方法有多种，如采用温度补偿电路、稳压电
源以及精选电路元件等方法。最有效且广泛采用的方法
是输入级采用差动放大电路。
R
C R C
R
E
－ U
EE
+ U
CC
V
1 V 2
+
u
i 1
－
+ u
o
－
+
u
i 2
－
+
u
o1
－
+
u
o2
－
o2o1o
21
uuu
uuu iii
??
??
温度变化时两个单管放大电路的工作点都要发生变动,
分别产生输出漂移 Δuol和 Δuo2。 由于电路是对称的, 所以
Δuol=Δuo2, 差动放大电路的输出漂移 Δuo＝ Δuol－ Δuo2 ＝
0,即消除了零点漂移 。
1,抑制零点漂移的原理
2,差模输入
iiii uuuu 2
1
2
1
21 ???
差模信号：两输入端加的信号大小相等、极性相反。
idiid
idid
uAuuAuuu
uAuuAu
?????
??
)(
21o2o1o
2o21o1
因两侧电路对称，放大倍数相等，电压放大倍数用 Ad表
示，则：
差模电压放大倍数,
d
i
AuuA ?? od
可见差模电压放大倍数等于单管放大电路的电压放大倍
数 。 差动放大电路用多一倍的元件为代价, 换来了对零
漂的抑制能力 。
3,共模输入
共模信号：两输入端加的信号大小相等、极性相同。
iii uuu ?? 21
0o2o1o
o2o1
???
??
uuu
uAuu iu
共模电压放大倍数：
0oc ??
iu
uA
说明电路对共模信号无放大作用，即完全抑制了共模信号。
实际上，差动放大电路对零点漂移的抑制就是该电路抑制
共模信号的一个特例。所以差动放大电路对共模信号抑制
能力的大小，也就是反映了它对零点漂移的抑制能力。
共模抑制比：
c
d
C M R lg20 A
AK ?
共模抑制比越大，表示电路放大差模信号和抑制共模信号
的能力越强。
在发射极电阻 RE的作用,是为了提高整个电路以及单管
放大电路对共模信号的抑制能力。
负电源 UEE的作用,是为了补偿 RE上的直流压降，使发
射极基本保持零电位。
R
C
R
C
+ U
CC
V
1
V
2
+ u
o
－
(a ) 具有恒流源的差动放大电路
u
i 2u
i 1
V
3
R
1
R
2 R
E
－ U
EE
R
C
R
C
+ U
CC
V
1
V
2
+ u
o
－
u
i 2u
i 1
－ U
EE
(b) 图 (a ) 的简化电路
I
恒流源比 发射极电阻 RE对共模信号 具有更强的抑制作用。
7.6.2 差动放大电路的输入输出方式
(a ) 双端输入双端输出
R
C
R
C
+ U
CC
V
1
V
2
+
u
o
－
－ U
EE
(b) 双端输入单端输出
I
R
C
R
C
+ U
CC
V
1
V
2
+ u
o
－
－ U
EE
I
+
u
i 1
－
+
u
i 1
－
+
u
i 2
－
+
u
i 2
－
双端输入单端输出式电路的输出 uo与输入 ui1极性（或相
位）相反，而与 ui2极性（或相位）相同。所以 uil输入端
称为反相输入端，而 ui2输入端称为同相输入端。双端输
入单端输出方式是集成运算放大器的基本输入输出方式。
(c ) 单端输入双端输出
R
C R C
+ U
CC
V
1
V
2
+
u
o
－
－ U
EE
(d ) 单端输入单端输出
I
R
C R C
+ U
CC
V
1
V
2
+ u
o
－
－ U
EE
I
+
u
i 1
－
+
u
i 1
－
单端输入式差动放大电路的输入信号只加到放大器的一个
输入端，另一个输入端接地。由于两个晶体管发射极电流
之和恒定，所以当输入信号使一个晶体管发射极电流改变
时，另一个晶体管发射极电流必然随之作相反的变化，情
况和双端输入时相同。此时由于恒流源等效电阻或发射极
电阻 RE的耦合作用，两个单管放大电路都得到了输入信号
的一半，但极性相反，即为差模信号。所以，单端输入属
于差模输入。
单端输出式差动电路，输出减小了一半，所以差模放大
倍数亦减小为双端输出时的二分之一。此外，由于两个
单管放大电路的输出漂移不能互相抵消，所以零漂比双
端输出时大一些。由于恒流源或射极电阻 RE对零点漂移
有极强烈的抑制作用，零漂仍然比单管放大电路小得多。
所以单端输出时仍常采用差动放大电路，而不采用单管
放大电路。
7.7 互补对称功率放大电路
7.7.1 功率放大电路的特点及类型
1,功率放大电路的特点
功率放大电路的任务是向负载提供足够大的功率，这就
要求 ① 功率放大电路不仅要有较高的输出电压，还要有
较大的输出电流。因此功率放大电路中的晶体管通常工
作在高电压大电流状态，晶体管的功耗也比较大。对晶
体管的各项指标必须认真选择，且尽可能使其得到充分
利用。因为功率放大电路中的晶体管处在大信号极限运
用状态,② 非线性失真也要比小信号的电压放大电路严
重得多。此外，功率放大电路从电源取用的功率较大，
为提高电源的利用率,③ 必须尽可能提高功率放大电路
的效率。放大电路的效率是指负载得到的交流信号功率
与直流电源供出功率的比值。
2,功率放大电路的类型
( a ) 甲类 ( b ) 乙类 ( c ) 甲乙类
0
u
CE
i
C
u
CE
i
C
00 u CE
i
C
甲类功率放大电路的静态工作点设置在交流负载线的中点
。 在工作过程中, 晶体管始终处在导通状态 。 这种电路功
率损耗较大, 效率较低, 最高只能达到 50％ 。
乙类功率放大电路的静态工作点设置在交流负载线的截止
点, 晶体管仅在输入信号的半个周期导通 。 这种电路功率
损耗减到最少, 使效率大大提高 。
甲乙类功率放大电路的静态工作点介于甲类和乙类之间,
晶体管有不大的静态偏流 。 其失真情况和效率介于甲类和
乙类之间 。
7.7.2 互补对称功率放大电路
1,OCL功率放大电路
R
L
V
1
V
2
+ U
CC
－ U
CC
+
u
i
－
+
u
o
－
i
c1
i
c2
静态 （ ui=0） 时, UB=0,UE=0,偏置
电压为零, V1,V2均处于截止状态, 负
载中没有电流, 电路工作在乙类状态 。
动态 （ ui≠0） 时, 在 ui的正半周 V1导通
而 V2截止, V1以射极输出器的形式将正
半周信号输出给负载；在 ui的负半周 V2
导通而 V1截止, V2以射极输出器的形式
将负半周信号输出给负载 。 可见在输入
信号 ui的整个周期内, V1,V2两管轮流
交替地工作, 互相补充, 使负载获得完
整的信号波形, 故称互补对称电路 。
由于 V1,V2都工作在共集电极接法，输出电阻极小，可
与低阻负载 RL直接匹配。
u
i
0 t
u
o1
0 t
u
o2
0 t
u
o
0 t
交越失真
从工作波形可以看到, 在
波形过零的一个小区域内
输出波形产生了失真, 这
种失真称为交越失真 。 产
生交越失真的原因是由于
V1,V2发射结静态偏压为
零, 放大电路工作在乙类
状态 。 当输入信号 ui小于
晶体管的发射结死区电压
时, 两个晶体管都截止,
在这一区域内输出电压为
零, 使波形失真 。
R
L
V
1
V
2
+ U
CC
－ U
CC
+
u
i
－
+
u
o
－
R
1
R
2
R
3
D
1
D
2
为减小交越失真，可给 V1、
V2发射结加适当的正向偏
压，以便产生一个不大的
静态偏流，使 V1,V2导通
时间稍微超过半个周期，
即工作在甲乙类状态，如
图所示。图中二极管 D1、
D2用来提供偏置电压。静
态时三极管 V1,V2虽然都
已基本导通，但因它们对
称,UE仍为零，负载中仍
无电流流过。
R
L
V
1
V
2
+ U
CC
+
u
i
－
+
u
o
－
R
1
R
2
R
3
D
1
D
2
C
+
2,OTL功率放大电路
因电路对称，静态时两个晶
体管发射极连接点电位为电
源电压的一半，负载中没有
电流。动态时，在 ui的正半周
V1导通而 V2截止,V1以射极
输出器的形式将正半周信号
输出给负载，同时对电容 C充
电；在 ui的负半周 V2导通而 V1
截止，电容 C通过 V2,RL放电，
V2以射极输出器的形式将负
半周信号输出给负载，电容 C
在这时起到负电源的作用。
为了使输出波形对称，必须
保持电容 C上的电压基本维持
在 UCC/2不变，因此 C的容量
必须足够大。
?制作 李中发
?2003年 7月
电工电子技术基础
第 7章 基本放大电路
?半导体器件工作原理
?共射放大电路组成、工作原理、性
能特点及分析方法
?射极输出器基本特点，差动放大电
路及功率放大电路工作原理
?多级放大电路概念
?场效应管放大电路组成及分析
方法
学习要点
?7.1 半导体二极管
?7.2 半导体三极管
?7.3 三极管单管放大电路
?7.4 场效应晶体管及其放大电路
?7.5 多级放大电路
?7.6 差动放大电路
?7.7 互补对称功率放大电路
第 7章 基本放大电路
7.1 半导体二极管
半导体器件是用半导体材料制成的电子器
件。常用的半导体器件有二极管、三极管、
场效应晶体管等。半导体器件是构成各种
电子电路最基本的元件。
7.1.1 PN结
半导体,导电性能介于导体和绝缘体之
间的物质，如硅 (Si),锗 (Ge)。 硅和锗是
4价元素，原子的最外层轨道上有 4个价
电子。
热激发产生自由电子和空穴
室温下，由于热运动少数价电子挣脱共价键的
束缚成为自由电子，同时在共价键中留下一个
空位这个空位称为 空穴 。失去价电子的原子成
为正离子，就好象空穴带正电荷一样。
在电子技术中，将空穴看成带正电荷的载流子。
每个原子周围有四个相邻的原子，原子之间通
过 共价键 紧密结合在一起。两个相邻原子共用
一对电子。
1．半导体的导电特征
空穴运动 （与自由电子的运动不同）
有了空穴，邻近共价键中的价电子很容易过来填补这个
空穴，这样空穴便转移到邻近共价键中。新的空穴又会
被邻近的价电子填补。带负电荷的价电子依次填补空穴
的运动，从效果上看，相当于带正电荷的空穴作相反方
向的运动。
本征半导体中有两种载流子：带负电荷的自由电子和带正
电荷的空穴
热激发产生的自由电子和空穴是成对出现的，电子和空穴
又可能重新结合而成对消失，称为 复合 。在一定温度下自
由电子和空穴维持一定的浓度。
在纯净半导体中掺入某些微量杂
质，其导电能力将大大增强。
在纯净半导体硅或锗中掺入磷、砷等 5价元素，由于这
类元素的原子最外层有 5个价电子，故在构成的共价键
结构中，由于存在多余的价电子而产生大量自由电子，
这种半导体主要靠自由电子导电，称为电子半导体或 N
型半导体，其中自由电子为多数载流子，热激发形成的
空穴为少数载流子。
N型半导体
自由电子 多数载流子（简称多子）
空 穴 少数载流子（简称少子）
P型半导体
在纯净半导体硅或锗中掺入硼, 铝等 3价元素, 由于
这类元素的原子最外层只有 3个价电子, 故在构成的
共价键结构中, 由于缺少价电子而形成大量空穴,
这类掺杂后的半导体其导电作用主要靠空穴运动,
称为空穴半导体或 P型半导体, 其中空穴为多数载流
子, 热激发形成的自由电子是少数载流子 。
自由电子
多数载流子（简称多子）空 穴
少数载流子（简称少子）
P 型半导体N 型半导体
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
无论是 P型半导体还是 N型半导体都是中
性的，对外不显电性。
掺入的杂质元素的浓度越高，多数载流
子的数量越多。
少数载流子是热激发而产生的，其数量
的多少决定于温度。
2,PN结及其单向导电性
PN结的形成
?半导体中载流子有扩散运动和漂移运动两
种运动方式。载流子在电场作用下的定向运
动称为 漂移运动 。在半导体中，如果载流子
浓度分布不均匀，因为浓度差，载流子将会
从浓度高的区域向浓度低的区域运动，这种
运动称为 扩散运动 。
?将一块半导体的一侧掺杂成 P型半导体，
另一侧掺杂成 N型半导体，在两种半导体的
交界面处将形成一个特殊的薄层 → PN结 。
P 区 空间电荷区 N 区
PN 结及其内电场
内电场方向
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
P 区 N 区
载流子的扩散运动
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
多子
扩散
形成空间电荷区
产生内电场 少子漂移
促使
阻止
扩散与漂移达到动态平衡
形成一定宽度的 PN结
?①外加正向电压（也叫正向偏置）
?外加电场与内电场方向相反，内电场削弱，扩散运
动大大超过漂移运动,N区电子不断扩散到 P区,P
区空穴不断扩散到 N区，形成较大的正向电流，这
时称 PN结处于 导通 状态。
PN结的单向导电性
空间电荷区
变窄
E R
内电场
外电场
P N
I
F
＋
＋
＋
E R
内电场
外电场
空间电荷区
变宽
P N
I
R
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
?②外加反向电压（也叫反向偏置）
?外加电场与内电场方向相同，增强了内电
场，多子扩散难以进行，少子在电场作用
下形成反向电流 IR,因为是少子漂移运动
产生的,IR很小，这时称 PN结处于 截止 状
态。
7.1.2 半导体二极管
一个 PN结加上相应的电极引线并用管壳封装起来, 就构
成了半导体二极管, 简称二极管 。
半导体二极管按其结构不同可分为点接触型和面接
触型两类 。
点接触型二极管 PN结面积很小, 结电容很小, 多用
于高频检波及脉冲数字电路中的开关元件 。
面接触型二极管 PN结面积大, 结电容也小, 多用在
低频整流电路中 。
阳极 阴极
1,半导体二极管的结构与符号
- 60 - 40 - 20
0,4 0,8 U /V
40
30
20
10
I / m A
0
正向特性
反向特性
2,半导体二极管的伏安特性曲线
（ 1）正向特性
外加正向电压较小时，外
电场不足以克服内电场对
多子扩散的阻力,PN结仍
处于截止状态 。
正向电压大于死区电压后
，正向电流 随着正向电压
增大迅速上升。通常死区
电压硅管约为 0.5V,锗管
约为 0.2V。
外加反向电压时,PN结处于截止状态，反向电流 很小。
反向电压大于击穿电压时，反向电流急剧增加。
（ 2）反向特性
3,半导体二极管的主要参数
1）最大整流电流 IF,指管子长期运行时，允许通过的最
大正向平均电流。
2）反向击穿电压 UB,指管子反向击穿时的电压值。
3）最大反向工作电压 UDRM,二极管运行时允许承受的最
大反向电压（约为 UB 的一半）。
4）反向电流 IR,指管子未击穿时的反向电流，其值越小
，则管子的单向导电性越好。
5）最高工作频率 fm,主要取决于 PN结结电容的大小。
理想二极管,正向电阻为零，正向导通时为短路特性，
正向压降忽略不计；反向电阻为无穷大，反向截止时为
开路特性，反向漏电流忽略不计。
7.1.3 稳压管
稳压管是一种用特殊工艺制造的半导体二极管，稳压管
的稳定电压就是反向击穿电压。稳压管的稳压作用在于：
电流增量很大，只引起很小的电压变化。
阳极 阴极
稳压管的主要参数：
（ 1） 稳定电压 UZ。 反向击穿后稳定工作的电压 。
（ 2） 稳定电流 IZ。 工作电压等于稳定电压时的电流 。
（ 3） 动态电阻 rZ。 稳定工作范围内, 管子两端电压的变
化量与相应电流的变化量之比 。 即,rZ=ΔUZ/ΔIZ
（ 4） 额定功率 PZ和最大稳定电流 IZM。 额定功率 PZ是在
稳压管允许结温下的最大功率损耗 。 最大稳定电流 IZM是
指稳压管允许通过的最大电流 。 它们之间的关系是：
PZ=UZIZM
7.2 半导体三极管
7.2.1 三极管的结构及类型
半导体三极管是由两个背靠背的 PN结构成
的。在工作过程中，两种载流子（电子和空
穴）都参与导电，故又称为 双极型晶体管,
简称晶体管或三极管。
两个 PN结，把半导体分成三个区域。
这三个区域的排列，可以是 N-P-N,也可以
是 P-N-P。 因此，三极管有两种类型,NPN
型 和 PNP型 。
集电结
B
发射结
N
P
N
集电区
基区
发射区
C
C
E
E
B
集电结
B
发射结
P
N
P
C
C
E
E
B
集电区
基区
发射区
NPN型
PNP型
箭
头
方
向
表
示
发
射
结
加
正
向
电
压
时
的
电
流
方
向
7.2.2 电流分配和电流放大作用
（ 1）产生放大作用的条件
内部,a） 发射区杂质浓度 >>基区 >>集电区
b） 基区很薄
外部：发射结正偏，集电结反偏
N
P
N
I
C
I
E
I
B
R
B
U
BB
U
CC
R
C
（ 2）三极管内部载流子的
传输过程
a） 发射区向基区注入电子
，形成发射极电流 iE
b） 电子在基区中的扩散与
复合，形成基极电流 iB
c） 集电区收集扩散过来的
电子，形成集电极电流 iC
（ 3）电流分配关系：
iE = iC + iB
实验表明 IC比 IB大数十至数百倍，因而有。 IB虽然很
小，但对 IC有控制作用,IC随 IB的改变而改变，即基
极电流较小的变化可以引起集电极电流较大的变化，
表明基极电流对集电极具有小量控制大量的作用，这
就是三极管的电流放大作用。
7.2.3 三极管的特性曲线
I
C
I
B
R
B
U
BB
U
CC
R
C
V
V
μ A
mA
+
U
CE
－
+
U
BE
－ 0.4 0.8 U BE / V
40
30
20
10
I
B
/ m A
0
U
CE
≥ 1V
测量三极管特性的实验电路 三极管的输入特性曲线
1,输入特性曲线 与二极管类似
4
3
2
1
I
B
=0
0
3 6 9 12 U
CE
/V
20 μ A
4 0 μ A
6 0 μ A
8 0 μ A
10 0 μ A饱和区
截止区
放
大
区
I
C
/ m A
2,输出特性曲线
（ 1）放大区：发射极正向偏置，集电结反向偏置
BECEBEB uuui ???,0,0
BC ii ??
0,0 ?? CB ii
BC ii ??（ 2）截止区：发射结反向偏置，集电结反向偏置
（ 3）饱和区：发射结正向偏置，集电结正向偏置
此时
7.2.4 三极管的主要参数
1、电流放大系数 β,iC= β iB
2、极间反向电流 iCBO,iCEO,iCEO=（ 1+ β ） iCBO
3、极限参数
（ 1）集电极最大允许电流 ICM,?下降到额定值 的
2/3时所允许的最大集电极电流。
（ 2）反向击穿电压 U（ BR） CEO,基极开路时，集电
极、发射极间的最大允许电压。
（ 3）集电极最大允许功耗 PCM 。
7.3 三极管单管放大电路
7.3.1 共发射极基本放大电路
的组成及工作原理
放大的实质：用较小的信号去控制较大的信号。
R
s R B
u
s
+
－
+
u
i
－
+
－
U
BB
R
L
+
u
o
－
+
U
CC
－
R
C
C
1
C
2
V
+
+
（ 1） 晶体管 V。 放大元件, 用基极电流 iB控制集电极电
流 iC。
（ 2） 电源 UCC和 UBB。 使晶体管的发射结正偏, 集电结
反偏, 晶体管处在放大状态, 同时也是放大电路的能量
来源, 提供电流 iB和 iC。 UCC一般在几伏到十几伏之间 。
（ 3） 偏置电阻 RB。 用来调节基极偏置电流 IB,使晶体管
有一个合适的工作点, 一般为几十千欧到几百千欧 。
（ 4） 集电极负载电阻 RC。 将集电极电流 iC的变化转换为
电压的变化, 以获得电压放大, 一般为几千欧 。
（ 5） 电容 Cl,C2。 用来传递交流信号, 起到耦合的作用
。 同时, 又使放大电路和信号源及负载间直流相隔离,
起隔直作用 。 为了减小传递信号的电压损失, Cl,C2应
选得足够大, 一般为几微法至几十微法, 通常采用电解
电容器 。
R
s
u
s
+
－
+
u
i
－
R
L
+
u
o
－
+ U
CC
R
C
C
1
C
2
V
R
B
+
+
共发射极放大电路的实用电路
7.3.2 共发射极基本放大电路的静态分析
静态 是指无交流信号输入时, 电路中的电流, 电压都
不变的状态, 静态时三极管各极电流和电压值称为静
态工作点 Q（ 主要指 IBQ,ICQ和 UCEQ） 。 静态分析主要
是确定放大电路中的静态值 IBQ,ICQ和 UCEQ。
R
C
+ U
CC
V
R
B
+
U
C E Q
－
+
U
B E Q
－
I
CQ
I
BQ
B
B E QCC
BQ R
UU
I
?
?
BQCQ II ??
CCQCCC EQ RIUU ??
1,估算法
直流通路,耦合电容可视为开路。
图解步骤：
（ 1） 用估算法求出基极电流 IBQ（ 如 40μA） 。
（ 2） 根据 IBQ在输出特性曲线中找到对应的曲线 。
（ 3） 作直流负载线 。 根据集电极电流 IC与集, 射间电
压 UCE的关系式 UCE=UCC－ ICRC可画出一条直线, 该直
线在纵轴上的截距为 UCC/RC,在横轴上的截距为 UCC，
其斜率为－ 1/ RC, 只与集电极负载电阻 RC有关, 称为
直流负载线 。
（ 4） 求静态工作点 Q,并确定 UCEQ,ICQ的值 。 晶体管
的 ICQ和 UCEQ既要满足 IB=40μA的输出特性曲线, 又要
满足直流负载线, 因而晶体管必然工作在它们的交点
Q,该点就是静态工作点 。 由静态工作点 Q便可在坐标
上查得静态值 ICQ和 UCEQ。
2,图解法
I
B
=0
0
U
CE
/V
20 μ A
4 0 μ A
6 0 μ A
8 0 μ A
I
C
/mA
Q
I
CQ
U
CE Q
U
CC
R
C
U
CC
IB=40μA的输
出特性曲线
由 UCE=UCC－ ICRC所决定的直流负载线
两者的交点 Q就是静态工作点
过 Q点作水平
线，在纵轴上
的截距即为 ICQ
过 Q点作垂线，
在横轴上的截
距即为 ICQ
7.3.3 共发射极基本放大电路的动态分析
动态 是指有交流信号输入时，电路中的电流、电压随
输入信号作相应变化的状态。由于动态时放大电路是
在直流电源 UCC和交流输入信号 ui共同作用下工作，
电路中的电压 uCE,电流 iB和 iC均包含两个分量。
R
s
R
B
u
s
+
－
+
u
i
－
R
L
+
u
o
－
V
R
C
i
b
i
c
交流通路, （ ui单独作用下的电路 ） 。 由于电容 C1,C2
足够大, 容抗近似为零 （ 相当于短路 ）, 直流电源 UCC
去掉 （ 短接 ） 。
1,图解法
图解步骤：
（ 1） 根据静态分析方法, 求出静态工作点 Q。
（ 2） 根据 ui在输入特性上求 uBE和 iB。
（ 3） 作交流负载线 。
（ 4） 由输出特性曲线和交流负载线求 iC和 uCE。
0
( a ) 输入回路 ( b ) 输出回路
u
CE
i
C
Q
I
CQ
U
CC
u
BE
i
B
0
u
BE
t
i
B
t
0
i
C
t
0
t
①
②
③
④
Q 'Q '
Q
Q "
Q "
I
BQ
U
BE Q
u
CE
U
CE Q
直流负载线
交流负载线
00
从图解分析过程, 可得出如下几个重要结论：
（ 1） 放大器中的各个量 uBE,iB,iC和 uCE都由直流分量和
交流分量两部分组成 。
（ 2） 由于 C2的隔直作用, uCE中的直流分量 UCEQ被隔开,
放大器的输出电压 uo等于 uCE中的交流分量 uce,且与输入
电压 ui反相 。
（ 3） 放大器的电压放大倍数可由 uo与 ui的幅值之比或有效
值之比求出 。 负载电阻 RL越小, 交流负载电阻 RL'也越小
,交流负载线就越陡, 使 Uom减小, 电压放大倍数下降 。
（ 4） 静态工作点 Q设置得不合适, 会对放大电路的性能
造成影响 。 若 Q点偏高, 当 ib按正弦规律变化时, Q'进入
饱和区, 造成 ic和 uce的波形与 ib（ 或 ui） 的波形不一致, 输
出电压 uo（ 即 uce） 的负半周出现平顶畸变, 称为饱和失真；若 Q点偏低, 则 Q"进入截止区, 输出电压 uo的正半周出
现平顶畸变, 称为截止失真 。 饱和失真和截止失真统称为
非线性失真 。
( a ) 饱和失真
0
u
CE
i
C
Q
I
CQ
i
C
t
0
t
Q '
Q "
u
CE
U
C E Q
0
( b ) 截止失真
0
u
CE
i
C
Q
I
CQ
i
C
t
0
t
Q '
Q "
U
C E Q
0
u
CE
2,微变等效电路法
把非线性元件晶体管所组成的放大电路等效成一个线性
电路，就是放大电路的微变等效电路，然后用线性电路
的分析方法来分析，这种方法称为微变等效电路分析法。
等效的条件 是晶体管在小信号（微变量）情况下工作。
这样就能在静态工作点附近的小范围内，用直线段近似
地代替晶体管的特性曲线。
（ 1）基本思路
（ 2）晶体管微变等效电路
U BE
I B
0
Δ I B
Δ U BE
Q
输入特性曲线在 Q点附近的微小范
围内可以认为是线性的。当 uBE有一
微小变化 ΔUBE时，基极电流变化
ΔIB,两者的比值称为三极管的动
态输入电阻，用 rbe表示，即：
b
be
B
BE
be i
u
I
Ur ?
?
??
+
u
be
－
+
u
ce
－
i
c
i
b
C
B
E
r
be
+
u
ce
－
i
ci b
CB
E
+
u
be
－
β i
b
( a ) 三极管 ( b ) 三极管的微变等效电路
)mA(
m V )(26)1(300
EQ
be Ir ????
0
U
CE
I
C
Δ I
B
Δ I
C
Q
输出特性曲线在放大区域内可认
为呈水平线，集电极电流的微小
变化 ΔIC仅与基极电流的微小变
化 ΔIB有关，而与电压 uCE无关，
故集电极和发射极之间可等效为
一个受 ib控制的电流源，即：
bc ii ??
r be
+
o
U ?
－
cI
?
bI
?
CB
E
+
i
U ?
－
bI
??
R C R LR
B
R s
+
sU
?
－
（ 3）放大电路微变等效电路
R
s
R
B
u
s
+
－
+
u
i
－
R
L
+
u
o
－
V
R
C
i
b
i
c
r be
+
o
U ?
－
cI
?
bI
?
CB
E
+
i
U ?
－
bI
??
R C R LR
B
R s
+
sU
?
－
①电压放大倍数
be
L
bbe
bL
bbe
cLo
r
R
Ir
IR
Ir
IR
U
UA
i
u
?????????? ??
?
?
?
?
?
??
式中 RL'=RC//RL。 当 RL=∞（ 开路）时
be
C
r
RA
u
????
②输入电阻
beB // rRI
UR
i
i
i ?? ?
?
r be
+
o
U ?
－
cI
?
bI
?
CB
E
+
i
U ?
－
bI
??
R C R LR
B
R s
+
sU
?
－
iI
?
Ri
输入电阻 Ri的大小决定了放大电路从信号源吸取电流
（输入电流）的大小。为了减轻信号源的负担，总希
望 Ri越大越好。另外，较大的输入电阻 Ri,也可以降低
信号源内阻 Rs的影响，使放大电路获得较高的输入电压。
在上式中由于 RB比 rbe大得多,Ri近似等于 rbe,在几百欧
到几千欧，一般认为是较低的，并不理想。
③输出电阻
r be
+
U ?
－
cI
?
bI
?
CB
E
bI
??
R CR
B
R s
I?
Co RI
UR ??
?
?
R o 的计算方法是：信号源 sU ? 短路，断开负载 R L,在输
出端加电压 U ?,求出由 U ? 产生的电流 I?,则输出电阻 R o 为：
对于负载而言，放大器的输出电阻 Ro越小，负载电阻 RL的
变化对输出电压的影响就越小，表明放大器带负载能力越
强，因此总希望 Ro越小越好。上式中 Ro在几千欧到几十千
欧，一般认为是较大的，也不理想。
例,图示电路，已知 V12
CC
?U, 300
B
?R k Ω,
3
C
?R k Ω, 3
L
?R k Ω, 3
s
?R k Ω, 50??,试求：
（ 1 ） R
L
接入和断开两种情况下电路的电压放大倍
数 uA
?；
（ 2 ）输入电阻 R
i
和输出电阻 R
o；
（ 3 ）输出端开路时的源电压放大倍数
s
us
U
U
A
?
?
? o
? 。
R
s
u
s
+
－
+
u
i
－
R
L
+
u
o
－
+ U
CC
R
C
C
1
C
2
V
R
B
+
+
解：先求静态工作点
40A
3 0 0
12
B
CC
B
B E QCC
BQ
???
?
?
R
U
R
UU
I μ A
mA204.050
BQCQ
???? II ?
V63212
CCQCCC E Q
?????? RIUU
再求三极管的动态输入电阻
9 6 3
)mA(2
m V )(26
)501(3 0 0
)mA(
m V )(26
)1(3 0 0
EQ
be
???????
I
r ? Ω 9 6 3.0? k Ω
R
C
+ U
CC
V
R
B
+
U
C E Q
－
+
U
B E Q
－
I
CQ
I
BQ
（ 1 ） R
L
接入时的电压放大倍数
u
A
?
为：
78
963.0
33
33
50
be
L
??
?
?
?
??
?
??
r
R
A
u
?
?
R
L
断开时的电压放大倍数
u
A
?
为：
156
963.0
350
be
C
??
?
????
r
R
A
u
?
?
（ 2 ）输入电阻 R
i
为：
96.0963.0//300//
beB
??? rRR
i
k Ω
输出电阻 R
o
为：
3
Co
?? RR
k Ω
（ 3 ） 39)1 5 6(
13
1
oo
????
?
?
?
????
u
is
i
is
i
s
us
A
RR
R
U
U
U
U
U
U
A
?
?
?
?
?
?
?
?
7.3.4 工作点稳定的放大电路
1,温度对工作点的影响
温度升高
UBE减小
ICBO增大
β增大
IC增大
2,工作点稳定的放大电路
R
s
u
s
+
－
+
u
i
－
R
L
+
u
o
－
+ U
CC
R
C
C
1
C
2
V
R
B1
R
B2 R
E C
E
+
+
+
+ U
CCR
C
V
R
B1
R
B2 R
E
U
B
I
1
I
2
I
CQ
I
BQ
U
E
+
U
CE Q
－
+
U
BE Q
－
条件, I2>>IB,则
CC
B2B1
B2B U
RR
RU
??
与温度基本无关。
温度 t ↑→ I C ↑→ I E ↑→ U E (= I E R E ) ↑→ U BE (= U B － I E R E ) ↓→ I B ↓
I C ↓
调节过程：
（ 1）静态分析
)(
CQ
BQ
E
B E QB
EQ
CC
B2B1
B2
B
ECCQCCC E Q
CQ
RRIUU
I
I
R
UU
II
U
RR
R
U
???
?
?
??
?
?
?
（ 2）动态分析
C
beBBi
u
RR
rRRR
r
R
A
?
?
?
??
o
21
be
L
////
??
例,图示电路 （ 接 CE）, 已知 UCC=12V,RB1=20kΩ，
RB2=10kΩ,RC=3kΩ,RE=2kΩ,RL=3kΩ,β=50。 试估算
静态工作点, 并求电压放大倍数, 输入电阻和输出电阻
。
R
s
u
s
+
－
+
u
i
－
R
L
+
u
o
－
+ U
CC
R
C
C
1
C
2
V
R
B1
R
B2 R
E C
E
+
+
+
解,（ 1） 用估算法计算静态工作点
V75.3)23(65.112
)(
A33mA
50
65.1
mA65.1
2
7.04
V412
1020
10
ECCQCCC E Q
CQ
BQ
E
B E QB
EQ
CC
B2B1
B2
B
?????
???
???
?
?
?
?
??
??
?
?
?
?
RRIUU
I
I
R
UU
II
U
RR
R
U
CQ
?
?
（ 2） 求电压放大倍数
68
1.1
33
33
50
k1.11 1 0 0
65.1
26
)501(300
26
)1(300
be
L
EQ
be
??
?
?
?
??
?
??
??????????
r
R
A
I
r
u
?
?
?
（ 3）求输入电阻和输出电阻
???
????
k3
k9 9 4.01.1//10//20////
o
beB2B1
C
i
RR
rRRR
ECQCCEEQCCC E Q
BQCQ
EB
B E QCC
BQ
EBQB E QBBQEEQB E QBBQCC
)1(
)1(
RIURIUU
II
RR
UU
I
RIURIRIURIU
????
?
??
?
?
???????
?
?
?
7.3.5 射极输出器
R
s
u
s
+
－
+
u
i
－
R
L
+
u
o
－
+ U
CC
C
1
C
2
V
R
B
R
E
+
+
+ U
CC
V
R
B1
R
E
I
CQ
I
BQ
+
U
C E Q
－
+
U
B E Q
－
（ 1）静态分析
（ 2）动态分析 r be
+
o
U
?
－
c
I
?
b
I
?
CB
E
+
i
U
?
－
b
I
?
?
R
E R L
R
B
R
s
+
s
U
?
－
射极输出器的微变等效电路
1
I
?
e
I
?
i
I
?
Lbe
Lo
Lbbebobeb
LbLo
)1(
)1(
)1(
)1(
Rr
R
U
U
A
RIrIUrIU
RIRIU
i
u
i
e
???
??
??
??????
?????
?
?
?
?
?
?
?
?????
???
① 求电压放大倍数
② 求输入电阻
])1(/ / [
)1(
LbeB
LbeB
b1
RrR
I
U
R
Rr
U
R
U
III
i
i
i
ii
i
?????
???
????
?
?
?
?
??
???
r
be
+
o
U
?
－
c
I
?
b
I
?
CB
E
+
i
U
?
－
b
I
?
?
R
E R L
R
B
R
s
+
s
U
?
－
射极输出器的微变等效电路
1
I
?
e
I
?
i
I
?
计算输出电阻的等效电路
I
?
r
be
+
U
?
－
c
I
?
b
I
?
CB
E
b
I
?
?
R
E
R
B
R
s
e
I
?
③ 求输出电阻
?
??
?
??
??
?
??
?
??
????
1
// beEo
Ebebe
bb
s
ss
e
Rr
R
I
U
R
R
U
Rr
U
Rr
U
IIII
?
?
???
????
射极输出器的特点：
①电压放大倍数小于 1，但约等于 1，即电压跟随。
②输入电阻较高。
③输出电阻较低。
射极输出器的用途：
射极跟随器具有较高的输入电阻和较低的输出电阻，这
是射极跟随器最突出的优点。射极跟随器常用作多级放
大器的第一级或最末级，也可用于中间隔离级。用作输
入级时，其高的输入电阻可以减轻信号源的负担，提高
放大器的输入电压。用作输出级时，其低的输出电阻可
以减小负载变化对输出电压的影响，并易于与低阻负载
相匹配，向负载传送尽可能大的功率。
例,图示电路, 已知 UCC=12V,RB=200kΩ,RE=2kΩ，
RL=3kΩ,RS=100Ω, β=50。 试估算静态工作点, 并求电
压放大倍数, 输入电阻和输出电阻 。
R
s
u
s
+
－
+
u
i
－
R
L
+
u
o
－
+ U
CC
C
1
C
2
V
R
B
R
E
+
+
V26.8287.112
mA87.10 3 7 4.050
A3 7, 4mA0 3 7 4.0
2)501(2 0 0
7.012
)1(
ECQCCC E Q
BQCQ
EB
B E QCC
BQ
????
??
???
?
??
???
?
?
??
?
?
RIUU
II
RR
UU
I
?
?
?
解,（ 1） 用估算法计算静态工作点
（ 2 ）求电压放大倍数
u
A
?
、输入电阻 R
i
和输出电阻 R
o
。
1 0 0 9
87.1
26
)501(3 0 0
26
)1(3 0 0
EQ
be
???????
I
r ? Ω 1? k Ω
98.0
2.1)501(1
2.1)501(
)1(
)1(
Lbe
Lo
?
???
??
?
???
??
??
Rr
R
U
U
A
i
u
?
?
?
?
?
式中
2.13//2//
LEL
???? RRR
k Ω
4.47]2.1)501(1/ / [200])1(/ / [
LbeB
????????? RrRR
i
?
k Ω
22
50
1001 0 0 0
be
o
?
?
?
??
?
?
s
Rr
R Ω
式中
1 0 01 0 0//102 0 0//
3
sBs
????? RRR
Ω
7.4 场效应管及其放大电路
7.4.1 绝缘栅型场效应管
N 沟道
P 型硅衬底
N + N +
源极 S 栅极 G 漏极 D S i O
2
绝缘层金属铝
D
S
G
衬底
D
S
G
衬底
N 沟道绝缘栅型场效应管的结构
N 沟道耗尽型场
效应管的符号
N 沟道增强型场
效应管的符号
P 沟道
N 型硅衬底
P + P+
源极 S 栅极 G 漏极 D S i O
2
绝缘层金属铝
D
S
G
衬底
D
S
G
衬底
P 沟道绝缘栅型场效应管的结构
P 沟道耗尽型场效
应管的符号
P 沟道增强型场
效应管的符号
耗尽型, UGS=0时漏, 源极之间已经存在原始导电沟道 。
增强型, UGS=0时漏, 源极之间才能形成导电沟道 。
无论是 N沟道 MOS管还是 P沟道 MOS管，都只有一种载流
子导电，均为单极型电压控制器件。
MOS管的栅极电流几乎为零，输入电阻 RGS很高
16
12
8
4
0
3 6 9 12 U
DS
/V
－ 2V
U
GS
= 0V
放
大
区
I
D
/ m A
(b ) 漏极特性曲线
－ 4 － 2 0 2 4 U
GS
/V
I
D
/ m A
U
G S ( o f f )
16
12
8
4
I
D S S
(a ) 转移特性曲线
可变电阻区
2V
U
DS
= 常数
N沟道耗尽型场效应管的特性曲线
耗尽型场效应管存在原始导电沟道,UGS=0时漏、源极之
间就可以导电。这时在外加电压 UDS作用下的漏极电流称
为漏极饱和电流 IDSS。 UGS>0时沟道内感应出的负电荷增
多，沟道加宽，沟道电阻减小,ID增大。 UGS<0时会在沟
道内产生出正电荷与原始负电荷复合，沟道变窄，沟道
电阻增大,ID减小。 UGS达到一定负值时，沟道内载流子
全部复合耗尽，沟道被夹断,ID=0,这时的 UGS称为夹断
电压 UGS(off)。
16
12
8
4
0
3 6 9 1 2 U
DS
/V
U
GS
= 2 V
4V
放
大
区
I
D
/ m A
( b ) 漏极特性曲线
0 2 4 6 U
GS
/V
I
D
/ m A
U
G S ( t h )
16
12
8
4
I
D S S
( a ) 转移特性曲线
可变电阻区
6V
U
DS
= 常数
增强型场效应管不存在原始导电沟道,UGS=0时场效应管
不能导通,ID=0 。 UGS>0时会产生垂直于衬底表面的电场。
P型衬底与绝缘层的界面将感应出负电荷层,UGS增加，负
电荷数量增多，积累的负电荷足够多时，两个 N+区沟通，
形成导电沟道，漏、源极之间有 ID出现。在一定的漏、源
电压 UDS下，使管子由不导通转为导通的临界栅、源电压称
为开启电压 UGS(th)。 UGS< UGS(th)时,ID=0； UGS> UGS(th)时，
随 UGS的增加 ID增大。
N沟道增强型场效应管的特性曲线
按场效应管的工作情况可将漏极特性曲线分为两个区
域。在虚线左边的区域内，漏、源电压 UDS相对较小，
漏极电流 ID随 UDS的增加而增加，输出电阻 ro较小，且
可以通过改变栅、源电压 UGS的大小来改变输出电阻 ro
的阻值，这一区域称为可变电阻区。在虚线右边的区
域内，当栅、源电压 UGS为常数时，漏极电流 ID几乎不
随漏、源电压 UDS的变化而变化，特性曲线趋于与横轴
平行，输出电阻 ro很大，在栅、源电压 UGS增大时，漏
极电流 ID随 UGS线性增大，这一区域称为放大区。
常数??
?
?
DSGS
D
m
UU
I
g
综上所述，场效应管的漏极电流 ID受栅、源电压 UGS的
控制，即 ID随 UGS的变化而变化，所以场效应管是一种
电压控制器件。场效应管栅、源电压 UGS对漏极 ID控制
作用的大小用跨导 gm表示：
7.4.2 场效应管放大电路
场效应管共源极放大电路
R
G
R
G1
R
G2 R S
R
D
R
L
+ U
DD
C
1
C
2
C
S
+
u
i
－
+
u
o
－
G
D
S
V
+
+
+
1,静态分析
设 UGS=0,则：
DD
G2G1
G2
GS URR
RUU
???
)( SDDDDDS
S
G
S
S
D
RRIUU
R
U
R
UI
???
??
微变等效电路
R
G
R
G1
R
G2
R
D
R L
G D
S
+
iU
?
－
+
gsU
?
－
+
oU
?
－
gsm Ug
?2．动 态分析
（ 1 ）电压放大倍数。
Lm
gs
Lgsm
gs
Ldo
Rg
U
RUg
U
RI
U
U
A
i
u
???
??
?
??
??
?
?
?
?
?
?
?
（ 2 ）输入电阻。
G2G1G
// RRRR
i
??
R
G
一般取几兆欧。可见 R
G
的接入可使输入电
阻大大提高。
（ 3 ）输出电阻。
Do
RR ?
R
D
一般在几千欧到几十千欧，输出电阻较高。
例,图示电 路，已知 V20DD ?U, 5D ?R k Ω,
5S ?R k Ω, 5L ?R k Ω, 1G ?R M Ω, 300G1 ?R k Ω,
100G2 ?R k Ω, m A / V5m ?g 。求静态工作点及电压放大倍
数 uA?,输入电阻 R i 和输出电阻 R o 。
R
G
R
G1
R
G2 R S
R
D
R
L
+ U
DD
C
1
C
2
C
S
+
u
i
－
+
u
o
－
G
D
S
V
+
+
+
解,静态工作点：
V10)55(120)(
mA1
5
5
V520
1 0 03 0 0
1 0 0
SDDDDDS
S
G
S
S
D
DD
G2G1
G2
G
????????
????
??
?
?
?
?
RRIUU
R
U
R
U
I
U
RR
R
U
电压放大倍数：
5.25//5//
LDL
???? RRR
k Ω
5.125.25
Lm
???????? RgA
u
?
输入电阻：
1 0 7 51 0 0//3 0 01 0 0 0//
G2G1G
????? RRRR
i
k Ω
输出电阻：
5
Do
?? RR
k Ω
7.5 多级放大电路
7.5.1 阻容耦合多级放大电路
R
s
u
s
+
－
+
u
i
－
R
C1
C
1
C
2
V
1
R
B 1 1
R
B 1 2
C
E1
R
L
+
u
o
－
+ U
CC
R
C2
C
3
V
2
R
B 2 1
R
B 2 2
C
E2
R
E1 R E2
+
u
o1
－
+
+
+
+
+
各极之间通过耦合电容及下级输入电阻连接。优点：各级
静态工作点互不影响，可以单独调整到合适位置；且不存
在零点漂移问题。缺点：不能放大变化缓慢的信号和直流
分量变化的信号；且由于需要大容量的耦合电容，因此不
能在集成电路中采用。
1,阻容耦合多级放大电路分析
（ 1）静态分析：各级单独计算。
（ 2）动态分析
① 电压放大倍数等于各级电压放大倍数的乘积。
21
o1
oo1o
uu
ii
u AAU
U
U
U
U
UA ??
?
?
?
?
?
??
?????
注意：计算前级的电压放大倍数时必须把后级的输入电
阻考虑到前级的负载电阻之中 。 如计算第一级的电压放
大倍数时, 其负载电阻就是第二级的输入电阻 。
② 输入电阻就是第一级的输入电阻 。
③ 输出电阻就是最后一级的输出电阻 。
2,阻容耦合多级放大的频率特性和频率失真
A
u
A
um
0,7 0 7 A
um
f
H
f
L
f
通频带
共发射级放大电路的幅频特性
中频段,电压放大倍数近似为常数 。
低频段,耦合电容和发射极旁路电容的容抗增大, 以
致不可视为短路, 因而造成电压放大倍数减小 。
高频段,晶体管的结电容以及电路中的分布电容等的
容抗减小, 以致不可视为开路, 也会使电压放大倍数
降低 。
除了电压放大倍数会随频率而改变外, 在低频和高频段
,输出信号对输入信号的相位移也要随频率而改变 。 所
以在整个频率范围内, 电压放大倍数和相位移都将是频
率的函数 。 电压放大倍数与频率的函数关系称为 幅频特
性, 相位移与频率的函数关系称为 相频特性, 二者统称
为 频率特性或频率响应 。 放大电路呈现带通特性 。 图中 fH
和 fL为电压放大倍数下降到中频段电压放大倍数的 0.707
倍时所对应的两个频率, 分别称为 上限频率 和 下限频率
,其差值称为 通频带 。
一般情况下, 放大电路的输入信号都是非正弦信号, 其
中包含有许多不同频率的谐波成分 。 由于放大电路对不
同频率的正弦信号放大倍数不同, 相位移也不一样, 所
以当输入信号为包含多种谐波分量的非正弦信号时, 若
谐波频率超出通频带, 输出信号 uo波形将产生失真 。 这种
失真与放大电路的频率特性有关, 故称为 频率失真 。
+
u
i
－
R
C1
V
1
R
B1
+
u
o
－
+ U
CC
R
C2
V
2
R
E2
+
u
o1
－
7.5.2 直接耦合多级放大电路
优点：能放大变化很缓慢的信号和直流分量变化的信号；
且由于没有耦合电容，故非常适宜于大规模集成。
缺点：各级静态工作点互相影响；且存在零点漂移问题。
零点漂移,放大电路在无输入信号的情况下，输出电压 uo
却出现缓慢、不规则波动的现象。产生零点漂移的原因
很多，其中最主要的是温度影响。
7.6 差动放大电路
7.6.1 差动放大电路的工作原理
抑制零漂的方法有多种，如采用温度补偿电路、稳压电
源以及精选电路元件等方法。最有效且广泛采用的方法
是输入级采用差动放大电路。
R
C R C
R
E
－ U
EE
+ U
CC
V
1 V 2
+
u
i 1
－
+ u
o
－
+
u
i 2
－
+
u
o1
－
+
u
o2
－
o2o1o
21
uuu
uuu iii
??
??
温度变化时两个单管放大电路的工作点都要发生变动,
分别产生输出漂移 Δuol和 Δuo2。 由于电路是对称的, 所以
Δuol=Δuo2, 差动放大电路的输出漂移 Δuo＝ Δuol－ Δuo2 ＝
0,即消除了零点漂移 。
1,抑制零点漂移的原理
2,差模输入
iiii uuuu 2
1
2
1
21 ???
差模信号：两输入端加的信号大小相等、极性相反。
idiid
idid
uAuuAuuu
uAuuAu
?????
??
)(
21o2o1o
2o21o1
因两侧电路对称，放大倍数相等，电压放大倍数用 Ad表
示，则：
差模电压放大倍数,
d
i
AuuA ?? od
可见差模电压放大倍数等于单管放大电路的电压放大倍
数 。 差动放大电路用多一倍的元件为代价, 换来了对零
漂的抑制能力 。
3,共模输入
共模信号：两输入端加的信号大小相等、极性相同。
iii uuu ?? 21
0o2o1o
o2o1
???
??
uuu
uAuu iu
共模电压放大倍数：
0oc ??
iu
uA
说明电路对共模信号无放大作用，即完全抑制了共模信号。
实际上，差动放大电路对零点漂移的抑制就是该电路抑制
共模信号的一个特例。所以差动放大电路对共模信号抑制
能力的大小，也就是反映了它对零点漂移的抑制能力。
共模抑制比：
c
d
C M R lg20 A
AK ?
共模抑制比越大，表示电路放大差模信号和抑制共模信号
的能力越强。
在发射极电阻 RE的作用,是为了提高整个电路以及单管
放大电路对共模信号的抑制能力。
负电源 UEE的作用,是为了补偿 RE上的直流压降，使发
射极基本保持零电位。
R
C
R
C
+ U
CC
V
1
V
2
+ u
o
－
(a ) 具有恒流源的差动放大电路
u
i 2u
i 1
V
3
R
1
R
2 R
E
－ U
EE
R
C
R
C
+ U
CC
V
1
V
2
+ u
o
－
u
i 2u
i 1
－ U
EE
(b) 图 (a ) 的简化电路
I
恒流源比 发射极电阻 RE对共模信号 具有更强的抑制作用。
7.6.2 差动放大电路的输入输出方式
(a ) 双端输入双端输出
R
C
R
C
+ U
CC
V
1
V
2
+
u
o
－
－ U
EE
(b) 双端输入单端输出
I
R
C
R
C
+ U
CC
V
1
V
2
+ u
o
－
－ U
EE
I
+
u
i 1
－
+
u
i 1
－
+
u
i 2
－
+
u
i 2
－
双端输入单端输出式电路的输出 uo与输入 ui1极性（或相
位）相反，而与 ui2极性（或相位）相同。所以 uil输入端
称为反相输入端，而 ui2输入端称为同相输入端。双端输
入单端输出方式是集成运算放大器的基本输入输出方式。
(c ) 单端输入双端输出
R
C R C
+ U
CC
V
1
V
2
+
u
o
－
－ U
EE
(d ) 单端输入单端输出
I
R
C R C
+ U
CC
V
1
V
2
+ u
o
－
－ U
EE
I
+
u
i 1
－
+
u
i 1
－
单端输入式差动放大电路的输入信号只加到放大器的一个
输入端，另一个输入端接地。由于两个晶体管发射极电流
之和恒定，所以当输入信号使一个晶体管发射极电流改变
时，另一个晶体管发射极电流必然随之作相反的变化，情
况和双端输入时相同。此时由于恒流源等效电阻或发射极
电阻 RE的耦合作用，两个单管放大电路都得到了输入信号
的一半，但极性相反，即为差模信号。所以，单端输入属
于差模输入。
单端输出式差动电路，输出减小了一半，所以差模放大
倍数亦减小为双端输出时的二分之一。此外，由于两个
单管放大电路的输出漂移不能互相抵消，所以零漂比双
端输出时大一些。由于恒流源或射极电阻 RE对零点漂移
有极强烈的抑制作用，零漂仍然比单管放大电路小得多。
所以单端输出时仍常采用差动放大电路，而不采用单管
放大电路。
7.7 互补对称功率放大电路
7.7.1 功率放大电路的特点及类型
1,功率放大电路的特点
功率放大电路的任务是向负载提供足够大的功率，这就
要求 ① 功率放大电路不仅要有较高的输出电压，还要有
较大的输出电流。因此功率放大电路中的晶体管通常工
作在高电压大电流状态，晶体管的功耗也比较大。对晶
体管的各项指标必须认真选择，且尽可能使其得到充分
利用。因为功率放大电路中的晶体管处在大信号极限运
用状态,② 非线性失真也要比小信号的电压放大电路严
重得多。此外，功率放大电路从电源取用的功率较大，
为提高电源的利用率,③ 必须尽可能提高功率放大电路
的效率。放大电路的效率是指负载得到的交流信号功率
与直流电源供出功率的比值。
2,功率放大电路的类型
( a ) 甲类 ( b ) 乙类 ( c ) 甲乙类
0
u
CE
i
C
u
CE
i
C
00 u CE
i
C
甲类功率放大电路的静态工作点设置在交流负载线的中点
。 在工作过程中, 晶体管始终处在导通状态 。 这种电路功
率损耗较大, 效率较低, 最高只能达到 50％ 。
乙类功率放大电路的静态工作点设置在交流负载线的截止
点, 晶体管仅在输入信号的半个周期导通 。 这种电路功率
损耗减到最少, 使效率大大提高 。
甲乙类功率放大电路的静态工作点介于甲类和乙类之间,
晶体管有不大的静态偏流 。 其失真情况和效率介于甲类和
乙类之间 。
7.7.2 互补对称功率放大电路
1,OCL功率放大电路
R
L
V
1
V
2
+ U
CC
－ U
CC
+
u
i
－
+
u
o
－
i
c1
i
c2
静态 （ ui=0） 时, UB=0,UE=0,偏置
电压为零, V1,V2均处于截止状态, 负
载中没有电流, 电路工作在乙类状态 。
动态 （ ui≠0） 时, 在 ui的正半周 V1导通
而 V2截止, V1以射极输出器的形式将正
半周信号输出给负载；在 ui的负半周 V2
导通而 V1截止, V2以射极输出器的形式
将负半周信号输出给负载 。 可见在输入
信号 ui的整个周期内, V1,V2两管轮流
交替地工作, 互相补充, 使负载获得完
整的信号波形, 故称互补对称电路 。
由于 V1,V2都工作在共集电极接法，输出电阻极小，可
与低阻负载 RL直接匹配。
u
i
0 t
u
o1
0 t
u
o2
0 t
u
o
0 t
交越失真
从工作波形可以看到, 在
波形过零的一个小区域内
输出波形产生了失真, 这
种失真称为交越失真 。 产
生交越失真的原因是由于
V1,V2发射结静态偏压为
零, 放大电路工作在乙类
状态 。 当输入信号 ui小于
晶体管的发射结死区电压
时, 两个晶体管都截止,
在这一区域内输出电压为
零, 使波形失真 。
R
L
V
1
V
2
+ U
CC
－ U
CC
+
u
i
－
+
u
o
－
R
1
R
2
R
3
D
1
D
2
为减小交越失真，可给 V1、
V2发射结加适当的正向偏
压，以便产生一个不大的
静态偏流，使 V1,V2导通
时间稍微超过半个周期，
即工作在甲乙类状态，如
图所示。图中二极管 D1、
D2用来提供偏置电压。静
态时三极管 V1,V2虽然都
已基本导通，但因它们对
称,UE仍为零，负载中仍
无电流流过。
R
L
V
1
V
2
+ U
CC
+
u
i
－
+
u
o
－
R
1
R
2
R
3
D
1
D
2
C
+
2,OTL功率放大电路
因电路对称，静态时两个晶
体管发射极连接点电位为电
源电压的一半，负载中没有
电流。动态时，在 ui的正半周
V1导通而 V2截止,V1以射极
输出器的形式将正半周信号
输出给负载，同时对电容 C充
电；在 ui的负半周 V2导通而 V1
截止，电容 C通过 V2,RL放电，
V2以射极输出器的形式将负
半周信号输出给负载，电容 C
在这时起到负电源的作用。
为了使输出波形对称，必须
保持电容 C上的电压基本维持
在 UCC/2不变，因此 C的容量
必须足够大。
