晶体管电路设计.
晶体管输出特性曲线测试电路的设计实验报告
晶体管输出特性曲线测试电路的设计无29班 宋林琦 2002011547一、实验任务：设计一个测量NPN 型晶体管特性曲线的电路。
测量电路设置标有e 、b 、c 引脚的插孔。
当被测晶体管插入插孔通电后，示波器屏幕上便显示出被测晶体管的输出特性曲线。
要有具体指标的要求。
二、实验目的：1、了解测量双极型晶体管输出特性曲线的原理和方法。
2、熟悉脉冲波形的产生和波形变换的原理和方法。
3、熟悉各单元电路的设计方法。
三、实验原理：晶体管共发射极输出特性曲线如图1所示，它是由函数ic =f (v CE )|i B=常数，表示的一簇曲线。
它既反映了基极电流i B 对集电极电流i C 的控制作用，同时也反映出集电极和发射极之间的电压v CE 对集电极电流i C 的影响。
如使示波器显示图1那样的曲线，则应将集电极电流i C 取样，加至示波器的Y 轴输入端，将电压v CE 加至示波器的X 轴输入端。
若要显示i B 为不同值时的一簇曲线，基极电流应为逐级增加的阶梯波形。
通常晶体管的集电极电压是从零开始增加，达到某一图2 晶体管输出特性测试电路图1 晶体管输出特性曲线 V CE V CC 0IsI B =0I B =5μAI B =10μA103 Ic/mA数值后又回到零值的扫描波形，本次实验采用锯齿波。
测量晶体管输出特性曲线的一种参考电路框图如图2所示。
矩形波震荡电路产生矩形脉冲输出电压v O1。
该电路一方面经锯齿波形成电路变换成锯齿波v O2，作为晶体管集电极的扫描电压；另一方面经阶梯波形成电路，通过隔离电阻送至晶体管的基极，作为积极驱动电流i B ，波形见图3的第三个图（波形不完整，没有下降）。
电阻R C 将集电极电流取样，经电压变换电路转换成与电流i C 成正比的对地电压V O3,加至示波器的Y 轴输入端，则示波器的屏幕上便会显示出晶体管输出特性曲线。
需要注意，锯齿波的周期与基极阶梯波每一级的时间要完全同步（用同一矩形脉冲产生的锯齿波和阶梯波可以很好的满足这个条件）。
《晶体管电路设计》铃木雅臣,模电,读后总结
输入阻抗
P23 如果电源内阻为0R，则电源正与相当于短路，则输入 阻抗为R1//R2,与输入隔直电容形成RC滤波器
P27 基极电压为一定值，减去0.6V，可知Ve也是固定值， Ie=Ve/Re,所以射极电流不变，Ice相当于恒流源,所以等 效内阻无限大，相当于断路，最后可知输出阻抗为Rc本 身。
输出阻抗
共模抑制比（CMRR）:表示加在两个输入端的同一信 号成分有多大程度能够受到抑制的特性。如果频率超 过一定值，两个晶体管相互抑制的能力会变差。
பைடு நூலகம்
插入图11.3 图中两个共发射极放大电路的发射极并在一起，并且 用一个三极管做恒流源，等效如图。由于发射极电流 是恒定的，那么可以将发射极的负载可以看成一个可 变电阻，电压升高则负载阻值也增大（I=V/R），以维 持电流恒定不变。而这两个负载电阻可以看成Vbe1与 Vbe2串联形成的，Vbe1增加则Vbe2减少。由于是两 个相同结构的共发射极放大电路并起来，所以两个电 压V1=V2，同时增加Δv,则经过放大后输出振幅也都会 增加Δv*Av(乘以增益倍)，也就是说两个输出都会增加 Δv*Av，那么从输出端Vo1与Vo2之间测量压差Vo1Vo2=0。即，Vout=Vo1-Vo2=Av(Vi1-Vi2),也就是说这 个放大器是对Vi1与Vi2的差进行放大。
加负反馈也能改善频率特性及噪声特性，这也是其优点之一。 闭环增益越小，越能扩展高频特性。
为什么负反馈放大电路的增益是由反馈网络决定的（Rf、Rg）? 为什么加了负反馈网络后，增益就固定在一定值而与本身增益 无关，本来的放大电路具有离散性，那为什么加了负反馈后电 路增益就固定了？ 原因：如果没有加负反馈，Rs上的电流is=Vi/Rs，如果输入电压 是一定的值，那么三极管的发射极交流电压就是交流输入电压 Vi，最关键的是加了负反馈后的叠加电压不能高于Vi,否则不能 工作。没有加反馈时电路的放大倍数是晶体管本身Hfe，是很大 的值，加负反馈后只会把整体放大倍数压制下来。如果输出电 压由Rf与Rs由分压后产生的电压超过Vi，则输入停止。所以由 反馈叠加到发射极的电压会接近输入电压Vi，而永远不会超过 。所以，整体增益会被反馈网络限制而与晶体管本身增益无关 。
晶体管放大倍数β检测电路的设计
晶体管β值数显测量电路实验报告宁波大学科技学院理工分院课题五晶体管β值数显测量电路一、实验目的1、设计任务设计一个低频小功率NPN型硅三极管共射极电流放大倍数β值测量电路。
2、基本要求（1）β值的测量范围为50 ～ 250。
（2）接入晶体管后自动显示被测晶体管的β值，当没有接入晶体管时数码管显示为零。
（3）当接入晶体管的β值不在测量范围时，用发光二极管指示。
（4）测量精度为±5%。
（5）测量响应时间t<1S。
3、扩展要求（1）分档指示功能，当β值为50～100，100～180，180～250时，分别用发光二极管指示。
（2）能测量PNP管的β值。
二、实验原理由设计要求可知只要将被测晶体管的β值转换为对应的电压值，对β值的测量转变为对电压的测量。
将此电压进行比例调整后，进行A/D转换，然后进行译码显示即可。
其原理框图如图2-5-1所示。
三、单元电路设计参考1、β/V转换电路基本思路为：对被测晶体管输入一固定值的基极电流，则其集电极电流Ic=βIb，然后将集电极电流转换为电压即可。
基极电流的设置可以采用如下两种方式。
其一、如图2-5-2所示，选择恰当的基极偏置电阻Rb实现基极电流设置。
其二，利用恒流源实现基极电流的设置，如图2-5-3所示。
这种方式的优点是可以对锗管设置基极电流而不需要改变电路结构或元件参数。
由于要提供很小的基极电流，恒流源可以用如图2-5-4所示的微电流源实现。
微电流源的参考电流与输出电流之间的函数关系为：2、 比例调整电路比例调整电路的主要作用是将β/V 转换电路的输出电压作适当的调整提供给A/D 转换电路，以期得到一个适当的二进制数值，便于译码器显示对应的β值。
常用的比例电路有反相比例电路，同相比例电路，差动放大电路等。
在此介绍一下常用的三运放差动放大电路，电压如图2-5-6所示。
CSC S C b C R I U I I I I ===β10AR I U CC C μβ*==))(21(1220I I PU U R RU -+=6.19)21(255512510)21()21(28322=+=-==⨯+=+-PP C P R R LSB R R U R R 得：由：LM324N芯片引脚图3、A/D转换电路A/D转换电路将模拟量转换为数字量。
晶体管电路设计 精讲 第十二贴 电路实例分析
晶体管电路设计精讲第十二贴电路实例分析学习内容：常见共射极放大电路分析及灵活变化针对要求，灵活变化（一）在上一贴中我们分析了使用负电源的共射极放大电路，也对电容的极性和射极反馈电阻的作用进行了深入的了解，但是在实际应用中，我们会发现，共射极放大器会有很多的变化，也许多了一个电容，也许多了一个电阻，那么这些变化会对放大器的工作状态带来什么样的影响呢？我们来看今天的第一个例子，使用正负电源的电路。
我们先来看看这个电路与我们以前分析的电路有什么区别：1、红色框部分，电源是正负电源。
2、输入耦合电容没有了，上下偏置电阻变成了一个10K电阻2、蓝色框部分，发射极多了个串联在一起的电阻和电容下面我们来一个一个的分析一下，首先第一个区别，电源是正负电源，那么什么是正负电源呢？其实就是我们所定义的“地”的不同，在前面的电路中，“地”是一个电路中的电位最低点（使用正电源的放大器）或最高点（使用负电源的放大器），而这里的“地电位”是介于电路中最高电压和最低电压之间，注意不是正中间，大多数的时候这个地是在正中间的，以有利于电路的设计工作，但个别电路也不一定要求“地”必须在电压的中点，这种情况在稳压电源的设计中经常会见到。
如果你对这个概念还不明白的话，看看下面这个图：把上图两节电池串起来电压是多少呢？你会毫无疑问的说：2.4V，但是如果我们规定两节电池中间为“地”，也就是中间为0V，那么这组电池两端的电压是多少呢？相信这样大家能对正负电源的概念有个印象了吧。
那么在电路设计时使用正负电源有什么意义呢？这时我们需要再来看第二个区别，输入耦合电容没有了，三极管的基极直接通过10K电阻接地（0V）。
我们想一下，书中前面讲耦合电容作用的那部分内容。
“隔直通交”，切断直流以免对前面或后面电路的直流工作点产生影响，这样我们在设计电路时可以单独的一级一级的设计，而不用考虑前后级的影响。
这是使用耦合电容的优点，但是事物都是一体两面的，如果你认真看书的话，会发现在书中的第2.2.9和2.3.3小节有关于耦合电容对电路的影响，并给出了下面这个图。
晶体管电路设计 精讲 第十三贴 控制频率特性的电路实例
晶体管电路设计精讲第十三贴放大电路的频率特性学习内容：简单的高低通和谐振放大电路原理针对要求，灵活变化（二）今天同样是几个例子，电路的基础还是基于带发射极电阻的共射极放大器，下面我们来看一下第一个图：我们观察一下这张图，象以前一样，我们先来找到这个电路与基本电路的区别。
大家应该能很轻松的发现，只有一个区别：在集电极电阻Rc上并联了一个0.015uF的电容。
那么这个仅价值不到1毛钱的电容会对电路产生什么样的影响呢？首先，我们来看一看它的位置，是与Rc并联，在以前的学习中我们了解到，Rc对于整个放大电路而言主要会影响两个方面。
第一、Rc/Re决定了放大器的增益也就是放大倍数。
第二，Rc在交流上等效于放大器的输出阻抗。
下面分析一下，当电容并联上以后会发生什么呢？在分析时我们明确一点，电路在工作时，是交流信号和直流偏置（也可以看做直流信号）共同存在的，那么我们就要分别在交流和直流的两种情况下进行分析。
在直流通路中，根据电容“隔直通交”的特点，电容C相当于无穷大的一个电阻，那么一个无穷大的电阻并联在Rc上也就相当于Rc还是原先的Rc，就同没有这个电容一样。
这个应该很容易理解。
而正由于电容“隔直通交”的这个特点，电容往往会对交流通路产生很特别的作用。
在这时我们就不能仅仅停留在电容可以“隔直通交”上，而需要更深入一步的了解电容了。
对于电容“通交”的工作原理我们这里不多做介绍，感兴趣的朋友可以找相关资料看一下。
我们需要记住的是一个结论：电容在交流通路中的作用表现为一个电阻（阻抗），这个电阻是可变的，当通过电容的信号频率高时电容表现出来的电阻小，当通过电容的信号频率低时电容表现出来的电阻大。
大家还记得以前讲的三极管的微变等效电路吗？当加上这个0.015uF的电容后，我们可以简单的画一下输出部分的等效电路。
如下图：从图中大家可以看到，三极管的输出回路等效为一个恒流源加一个电阻Rc 和电容C，将这个电路做戴维南变换后可得下图，注意，因为电容C是非线性器件，故其不参与变换：电阻RL是新加上去的，表示负载。
晶体管差分放大电路
晶体管差分放大电路1. 前言晶体管是一种应用非常广泛的电子元件，它被广泛用于各种电子器件中。
例如，它可以作为开关来控制电流的流动，或者作为放大器来放大信号。
在本文中，我们将关注晶体管的一个重要应用——差分放大电路。
2. 差分放大电路的基本概念差分放大电路是一种基本的放大电路，它通常由两个晶体管组成。
这两个晶体管可以看作是一个晶体管对的形式，一个晶体管对相对于另一个晶体管对是反向的。
在差分放大电路中，晶体管对会受到输入电压的影响，从而输出一个放大后的电压。
3. 差分放大电路的工作原理差分放大电路的工作原理可以分为两个部分：差分输入电路和共射放大电路。
在差分输入电路中，输入信号被应用到晶体管对的基极上。
由于它是一个以反向有源负载为特点的放大器，因此输出电流会从一个晶体管到另一个晶体管，从而产生放大后的输出电路。
共射放大电路通常是用来产生输出信号的一个节点。
在这种放大器中，晶体管对位于电路的输入段，而晶体管的反向有源负载则位于电路的输出段。
这种放大器的输出信号是晶体管对的输出电流的一个函数。
一般情况下，差分输入电路中的电流会被放大，从而产生一个较大的电流信号。
由于输出电流被流通到共射放大器中，因此它被分为两部分，分别流向上面的电路电阻和下面的电路电阻。
该电路电阻是通过调整不同电流管的电阻来实现的。
4. 差分放大电路的应用差分放大器广泛应用于电子电路和通信电路中。
在电子电路中，它通常用作一种前置放大器或通用放大器，以增加电路输入信号的幅度。
在通信电路中，它通常用于放大电路接收器中的不同信号，以便更好地识别信号。
此外，差分放大器还被发现可以用于控制系统中的某些应用中，例如调节系统参数等，从而提高系统的稳定性并降低系统成本。
5. 结论总的来说，差分放大电路是一种重要的电子元件，在广泛的领域中得到了广泛的应用。
电子工程师们利用差分放大电路的特性，设计出很多不同用途的电子电路和通信电路，从而实现了很多不同的功能和应用。
晶体管电路设计
晶体管电路设计
晶体管是一种使用半导体材料制成的电子器件，广泛应用于电子设备中。
晶体管电路设计主要包括放大电路、开关电路和逻辑电路等。
下面以放大电路为例，简要介绍晶体管电路的设计过程。
首先，放大电路旨在将输入信号经过放大器放大后输出，一般需要确定放大器的增益、频率响应和电压偏置等参数。
以共射极放大电路为例，设计步骤如下：
1. 确定放大器的电压供应范围，一般为芯片规格提供的电源电压范围，如5V。
2. 确定放大器的输入电阻和输出电阻，一般根据应用需要确定，一般情况下，输入电阻应该大于输出电源才能更好地适应各种输入信号源，输出电阻则应该小于输入信号源。
3. 选择合适的晶体管型号和工作点。
根据应用要求选择合适的晶体管型号，根据电压供应范围、放大器工作点和输入输出电阻来确定最佳的工作点。
4. 计算放大器的增益。
根据晶体管的静态特性参数以及放大电路的拓扑结构计算放大器的增益。
5. 考虑反馈和补偿。
根据放大器的稳定性要求选择恰当的补偿电路和反馈电阻。
6. 优化设计并进行仿真。
对设计的放大电路进行电路的仿真和优化，验证其性能和稳定性。
7. PCB布线。
根据原理图进行PCB布线设计，注意电路的电磁兼容性和信号完整性。
8. 调试和测试。
将设计好的放大电路进行调试和测试，以保证性能和稳定性。
通过以上设计步骤，可以设计出满足需求的晶体管放大电路。
当然，设计晶体管电路还需要考虑众多因素，如噪声、功耗、温度稳定性等，在实际设计中还需要更加细致的考虑和优化。
晶体管-晶体管逻辑(TTL)电路定义与设计
➢ 在上述的四管单元和五管单元与非门电路中，输出 管Q5的基极回路由电阻R3构成。
当输入电压Vi＞0.55V时，Q2管开始导通，VC2开始 下降，而此时Q5管尚未导通，由于电压传输特性曲 线上出现了线性区BC段，使电路的抗干扰能力下降。
在电路导通的瞬态，由于R3的存在，分走了部分Q5 管的基极驱动电流，使下降时间延长。
Vi<0.6V时，VB2<0.7V，Q2，Q5截止，输出高电平， 对应曲线上的AB段；
Vi≥0.6V时，Q2开始导通，VC2下降，V0跟随VC2 的下降线性下降，对应线段BC，BC斜率为 1.3V≤Vi≤1.4V时，Q5导通并达到饱和，输出电平下 降很快，直到低电平VOL对应曲线上CDE段，
3、二极管D的作用 电路导通时：Q2，Q5饱和，输出V0＝VOL，这
时Q2的集电极和输出之间的电位差为
这使Q3和D不能同时导通，所以D是一个电平 位移二极管，确保Q2，Q5饱和时，Q3截止。
4.1.2 54H/74H五管单元与非门
四管单元的劣势
输出端从低电平向高电乎转换的瞬间，从电源经R5， Q3，D到Q5有瞬态大电流流过，因而在二极管D的 PN结有大量的存储电荷，由于在线路上没有泄放回 路，这些电荷只能靠管子本身的复合而消失，这必 将影极管的反抽作用，电路截止延迟时间有了改 善，但因IB2太小，电路导通延迟时间改善不大。
总结：虽然它不能作为单块电路使用，但它线路简单， 所占版图面积小，在TTL中大规模集成电路中有着重要 应用。
二、四管单元的优势
1、电路抗干扰能力增强 因为在Q1、Q5之间增加的Q2管，它的发射结
相当于一个起电平位移作用的二极管，它使电 路低电平噪声容限VNML提高了一个结压降。
➢ 为了解决这些问题，在六管单元与非门电路中，用RB，RC， Q6泄放网络代替R3。
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重新认识电阻
电阻：对电流起阻碍作用的元件。
uR iR R
电阻依靠改变其端电压来限制电流。
电容电容：维持Fra bibliotek压不变的元件duC iC C dt
电容依靠吸收或释放足量的电流，来维持 电压不变。
电感
电感：维持电流不变的元件
diL uL L dt
电感依靠产生足够的高压，来维持电流不 变。
e
三极管恒流源电路（放电恒流源）
1 5 V
VE 5V - 0.7V 4.3V VE 4.3V IC I E 1m A RE 4.3k
G N
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I
c
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5
V
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D
思考 1、当电容电压为10V时，UCE=? 2、当电容电压为3V时呢？
R
G
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4.3K
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三极管恒流源电路（充电恒流源）
U
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8.5 5sin t
R
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实用的共射放大电路
1、如何给输入信号提升2V？ 2、如何给输出信号降低8.5V？
• 什么是ω？ • 为什么要学傅 立叶分解？
模拟电路中的 频率
• 什么是阻抗？ • 电阻、电容、 电感的阻抗表 达式是什么？
阻抗的概念
• 什么是滤波器？ • 由1个电阻和1 个电容如何构 成滤波器？
V C C
1、选定VCC 2、设定Ic 3、根据负载设定Rc 4、根据放大倍数计算Re 5、根据VEQ计算VBQ 6、计算R1和R2比值 7、依据工程上“远大于” 选定合适R1和R2。 8、根据高通滤波器截止 频率，选定C1和C2
V
C
C
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1
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放大电路的失真
低通滤波器与 高通滤波器
• 截止频率如何 定义？ • 100M示波器 是什么含义？
带宽与截止频 率
• 什么是电容的 频率特性？ • 常用电容有哪 些种类？
电解电容与瓷 片电容
• 工程上为什 么要近似？ • 究竟多大是 远大于？
电气电子领域 的远大于
设计要求：对1kHz，1Vpp正弦信号放大5倍，负载电阻100k。
1 5 V
U Re 5V - 0.7V 4.3V U Re 4.3V IC I E 1m A RE 4.3k
1 2 R R 1kΩ 20kΩ UCE=? UCE=?
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5
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4.3K
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1、共射放大电路
R c
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C
C
VE U i U BE U i 0.7V VE U i 0.7V IC I E RE RE RC ( U i 0.7V ) U O VCC I C RC VCC RE
晶体管电路设计
如何对小信号进行放大
电压源与电流源
电压源：无论接什么负载，端电压不能变。
1. 2.
电压源本质上要能提供极大的电流。 当负载阻抗很小时，也能通过加大电流来维 持电压不变。
电流源本质上要能产生极高的电压。 当负载电阻很大（甚至断开）时，电流源产 生极高的电压即使击穿空气，也要维持电流 不变。
电流源：无论接什么负载，电流不能变。
1. 2.
电子器件的本质
我们如果“强加”一个电压在某个器件上， 那么器件上“被迫”流过的电流就是不可 控的，电流具体是多少，则是该器件的性 质。 同理，我们如果“强行”让一个电流流过 某器件，那么该器件两端“反抗”电压是 不可控的，电压具体是多少，则是该器件 的性质。
R
V
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V
C
C
C
2
C
3
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选频放大（放大特定频率）
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1
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减小高频放大（高频滤波）
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高频增强放大（预加重电路）
o
三极管的敌人：温漂
半导体好比是受交通管制的1-100车道高速 公路，先天牺牲了车道数，但是换来了可 控。 当车流很小，只开1条车道，通行所花时间 为0.7V。车流很大时，多开车道，反正保 证通行花的时间是0.7V。 即使考虑电导调制，半导体的导电能力也 远不及导体，半导体是牺牲了导流性能换 来了可控性！
稳压二极管
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c
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C
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2
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C
3
G
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扩大放大倍数
3
2
1 VCC GND
RC uO ui RE 1
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2
1
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C
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c
e
G
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2
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C
3
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继续增大放大倍数
o
RC uO ui 0
实际放大倍数与β差不 多
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C
1
G
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C
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C
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R
2
1
G
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D L
二极管
1. 2.
二极管 只能流过正向电流，反向阻断 如果流过正向电流，那么 uD 0.7V
D
凭什么二极管增加电流却不增加“阻碍” 电流增长的电压？
什么是PN结的电导调制效应？
导体电阻率很小（电导率很大）好比1万条 车道的高速公路。 电流好比是车辆，电压好比是通行时间。 车流越大，必然通行时间越长。 由于车道数太多，导体不可控！！
问题： 1、怎样保证iB一定存在？ 2、Uo是交流还是直流？？
U o U i V R e e
RC uO ui RE
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波形分析
R c
V
C
C
Vcc 15V RE 2k RC 10k ui 2 sin t
: uO VCC I C RC VCC RC (ui 0.7V ) RE
稳压二极管：正向特性等同普通二极管， 导通后端电压0.7V。反向可被击穿导电， 击穿后，端电压维持标定值。
D Z
稳压二极管依靠改变流过自身的电流来达 到端电压稳定。
NPN型晶体三极管
ube 0.7V 当ib和ic存在时 ic = ib
b
NPN
c
三极管通过改变uce来实现 ic = ib 如果uce减小到0，ic仍不够大，那么三极管 将饱和，β将不是常数。 如果ic不存在，称为三极管截止。
R c
V
C
C
Vcc 15V RE 2k RC 10k (1)ui 2 1.28 sin t (2)ui 1.7 1.28 sin t (3)ui 1.95 1.25 sin t
U
U
i
V
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o
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1
G
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C
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C
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Re2
Re1