1.1半导体基础知识
物质按照其导电能力可以分为导体、半导体、和绝缘体三种类型。导电能力介于导体和绝缘体之间的物质叫做半导体。
半导体之所以被用来制造电子元器件是因为它具有不同于其他物质的特性。这些独特的性质集中体现在它的电阻率可以因某些外界因素的改变而明显的变化。
1掺杂性：半导体的电阻率受掺入的“杂质”影响极大，在半导体中即使掺入的杂质十分微量，也能使其电阻率大大地下降，利用这种独特的性质可以制成各种各样的晶体管器件。
2热敏性：一些半导体对温度的反应很灵敏，其电阻率随着温度的上升而明显下降，利用这种特性很容易制成各种热敏元件，如热敏电阻、温度传感器等。
3光敏性：有些半导体的电阻率随着光照的增强而明显下降，利用这些特性可以做成各种光敏元件，如光敏电阻歌光电管等。
1.1.1本征半导体
一、晶体结构
用物理方法，使半导体材料的原子按结晶方式规则的排列，形成的半导体叫做单晶体。如果半导体材料中的原子排列不规则，则形成的半导体晶体叫做多晶体。高度提纯、结构完整的半导体单晶体叫做本征半导体。
硅和锗在使用时都要做成本征半导体。在组成本征半导体时，硅
锗原子按一定规律整齐排列，组成一定形式的空间点阵。每个硅锗原子最外层的四个价电子与相邻的四个硅锗原子的各一个价电子形成四对共价键结构。共价键中的电子受两个原子核引力的束缚，使得每个硅锗原子最外层形成拥有八个共有电子的稳定结构。
二、本征激发和两种载流子
价电子受激发挣脱共价键的束缚，离开原子，跃迁到导带成为能参与导电的自由电子；同时在共价键中留下相同数量的空位，上述现象称为本征激发。
1在绝对零度和无外界激发时，本征半导体中无载流子共价键内的两个电子称为束缚电子。共价键有很强的结合力，如果没有足够的能量，则价电子不能挣脱原子核的束缚成为自由电子。此时，在本征半导体中，没有可以自由运动的带电粒子——载流子，因而在外电场作用时不会产生电流。在这种条件下，本征半导体不能导电。
2本征半导体受激发产生载流子——自由电子和空穴在获得一定的能量热、光等后，少量价电子即可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，称为空穴。空穴的出现是半导体区别于导体的一个重要特点。
①本征半导体中的自由电子载流子价电子挣脱共价键后成为自由电子。自由电子带负电，在外电场的作用下，自由电子将逆着电场方向定向运动，形成电子电流。因此，自由电子是本征半导体中的一种载流子。
②本征半导体中的空穴载流子由于空穴的存在，在外加电场的作用
下，处于共价键上的价电子也按一定方向依次填补空穴。因此，在半导体中出现了价电子填补空穴的运动，相当于空穴在于价电子运动相反的方向上运动。
由此可见，在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。它们是成对出现的，通常称为电子空穴对，其浓度相等。另外，由于两者电荷量相等，极性相反，所以本征半导体呈电中性。
三、本征半导体中载流子的浓度
由于本征激发在本征半导体中产生自由电子—空穴对的同时，还会出现另一种现象：自由电子和空穴在运动过程中的随机相遇，使自由电子释放原来获取的激发能量，从导带跌入价带，填充共价键中的空穴，电子—空穴对消失，这种现象称为复合。在一定的温度下，本征半导体中的自由电子和空穴成对产生和复合的运动都在不停的进行，最终要达到一种热平衡的状态，使本征半导体中的载流子浓度处于某一热平衡值。
本征激发和复合式本征半导体中电子—空穴对的两种矛盾运动形式，在本征半导体中的电子和空穴的浓度总是相等的。若设ni为本征半导体热平衡状态时的电子浓度，pi为空穴浓度，本征载流子的浓度可用下式表示：
2nipiK1TeEGO
式中，T为热力学温度，k为玻常数，EGO为热力学零度时破
坏共价键所需的能量，又称禁带宽度硅为1.21eV，锗为0.785eV，K1是与半导体材料载流子有效质量、有效能级密度有关的常量。应当指出，本征半导体的导电性能很差，且与环境温度密切相关。半导体材料性能对温度的这种敏感性，既可以用来制作热敏和光敏器件，又是造成半导体器件温度稳定性差的原因。
1.1.2杂志半导体
在本征半导体中人为的掺入一定量的杂质成分的半导体称为杂质半导体。这样会使半导体材料的导电能力显著改善。
在本征半导体中掺入不同类型的杂质可以改变半导体中两种载流子的浓度。根据掺入杂质的种类的不同，半导体可分为N型半导体掺入五价元素杂质和P型半导体掺入三价元素杂质。
一、N型半导体
1本征半导体中掺入微量的五价元素构成N型半导体由于杂质原子的最外层有五个价电子，则晶体点阵中的某些位置上，杂质原子取代硅锗原子，有四个价电子与相邻的硅锗原子的四个价电子组成共价键，多余的一个价电子处于共价键之外，这个多余的电子不受共价键的束缚，只需要很少的能量就能成为自由电子，但在产生自由电子的同时并不产生新的空穴。这样，每个杂质原子都能提供一个自由电子，从而使半导体中的自由电子数量大大增加。因此，杂质半导体的导电能力也大大增强。
2N型半导体中的“多子”——自由电子和“少子”——空穴除了杂质原子提供的自由电子外，在半导体中还有少量有本征激发产
生的电子空穴对。但由于增加了许多额外的自由电子，因此在N型半导体中自由电子数远大于空穴数。这种半导体主要依靠自由电子导电，所以自由电子叫做“多数载流子”，简称“多子”；而空穴叫做“少数载流子”，简称“少子”。掺入的杂质越多，多子自由电子的浓度就越高，N型半导体的导电性能也就越强。
3N型半导体呈电中性在N型半导体中，杂质原子可以提供电子，故称为施主原子。杂质原子失去电子后成为带正电荷的正离子，由原子核以及核外电子组成，处在晶体结构当中不能自由移动。因此，正离子不是载流子。N型半导体中的正电荷量由正离子和本征激发的空穴所带与负电荷量由杂质原子施放的电子和本征激发的电子所带相等，所以N型半导体呈电中性。
二、P型半导体
1本征半导体中，掺入微量的三价元素构成P型半导体在本征半导体中掺入少量的三价元素，如硼B、铟In等，由于杂质原子的最外层只有三个价电子，在与周围硅锗原子组成共价键时，因缺少一个价电子而产生一个空位。当受能量激发时，相邻共价键上的电子就可能填补这个空位，在电子原来所处的位置上产生一个空穴。在常温下，每个杂质原子都能引起一个空穴，从而使半导体中的空穴数量大大增加。
2P型半导体中的“多子”——空穴和“少子”——自由电子在P型半导体中，尽管有本征激发产生的电子空穴对，但由于掺入的每个杂质原子都能引起一个空穴，因而空穴数远大于自由电子数。空
穴导电成为这种半导体的主要导电方式，故空穴为多数载流子，而电子为少数载流子。控制掺入杂质的浓度，便可控制多数载流子空穴的数目。
3P型半导体呈电中性在P型半导体中，杂质原子中的空位可以吸收电子，故称为受主原子。杂质原子吸收电子后成为带负电荷的负离子，但不能自由移动。因此，负离子不是载流子。P型半导体中的正电荷量由硅锗原子失去电子形成的空穴和本征激发的空穴所带与负电荷量负离子和本征激发的电子所带相等，所以P型半导体呈电中性。
在杂质半导体中，多子浓度主要取决于掺入杂质的浓度，掺入杂质越多，多子浓度就越大，而少子由本征激发产生，其浓度主要取决于温度，温度越高，少子浓度就越大。
1.1.3漂移电流与扩散电流
半导体中有两种载流子：电子和空穴，这两种载流子的定向运动会引起导电电流。一般一起载流子定向运动的原因有两种：一种是由于电场而引起载流子的定向运动，成为漂移运动，由此引起的导电电流称为漂移电流；另一种是由于载流子的浓度梯度而引起的定向运动，称为扩散运动，由此引起的导电电流称为扩散电流。
一、漂移电流
半导体内的漂移电流和我们所熟悉的金属导体内的电流的概念相当，两者都是电场力作用的结果，只是金属中只有自由电子电流，没有洞穴电流。在半导体中，带正电荷的空穴沿电场力方向漂移，带负
电荷的自由电子逆电场力方向漂移，虽然两者漂移方向相反，但产生的漂移电流方向却相同，故两者电流相加。
电场力使载流子定向运动，但载流子在运动过程中又不断与晶格“碰撞”而改变方向。因此，载流子的微观运动并不是定向的，只是在宏观上有一个平均漂移速度。电场越强，载流子的平均漂移速度越快。由漂移电流产生的原因很容易得出：漂移电流与电场强度和载流子浓度成正比。杂质半导体中的多子浓度远大于少子浓度，因此，多子漂移电流远大于少子电流。
二、扩散电流
导体中只有电子一种载流子，建立不了电子的浓度差，故导体中载流子只有在电场作用下的漂移运动。而半导体中有电子和空穴两种载流子，在实际工作中，当有载流子注入或光照作用是，就会出现非平衡载流子。在半导体处处满足电中性的条件下，只要有非平衡电子，就会有等量的非平衡空穴，因而也就会存在浓度差。这样，在浓度差的作用下，、就产生了非平衡载流子的扩散运动。
扩散电流是半导体中载流子的一种特殊运动形式，是由于载流子的浓度差而引起的，扩散运动总是从浓度高的区域向浓度低的区域进行。
另外需要注意：扩散电流不是电场力产生的，所以它与电场强度无关。扩散电流与载流子浓度也无关，主要决定于载流子的浓度梯度或浓度差。
1.1.4PN结
PN结并不是简单的将P型和N型材料压合在一起，它是根据“杂质补偿”的原理，采用合金法或平面扩散法等半导体工艺制成的。虽然PN结的物理界面把半导体材料分为P区和N区，但整个材料仍然保持完整的晶体结构。
一、PN结的形成
假设P区和N区结合初期，在N型和P型半导体的界面两侧明显的存在着电子和空穴的浓度差，将导致载流子的扩散运动：N型半导体中的电子多子向P区扩散，这些载流子一旦越过界面，就会与P区空穴复合，在N区靠近界面处留下正离子，P区生成负离子；同理，P型半导体中的空穴多子由于浓度差向N区扩散，与N区中电子复合，在P区靠近界面处留下负离子，N区生成正离子。伴随着这种扩散和复合运动的进行，在界面两侧附近将形成一个由正离子和负离子构成的空间电荷区。
显然，空间电荷区内存在着由N区指向P区的电场，N区一侧为正，
P区一侧为负，这个电场称为内建电场E。另外，内建电场E的形成又将阻止两区多子的扩散，同时有利于形成两区内少子的漂移运动。或者说，内建电场将产生两区内少子的越结漂移电流，在一定程度上将抵消两区多子越结的扩散电流。
半导体中多子的扩散运动和少子的漂移运动是一对矛盾运动的两个方面。随着多子扩散的进行，空间电荷区内的离子数增多，内建电场增强；与此同时，随着内建电场的增强，有利于少子的漂移，漂移电流将增大。最终，当漂移电流和扩散电流相等时，将达到一种动态的平衡，PN结即形成。这时，再没有净的电流流过PN结，也不会有净的电荷迁移。
二、PN结的单向导电性
1PN结外加正向电压PN结外加正向电压是指：外加电源的正极接到PN结的P端，负极接到PN结的N端，也称作正向接法或正向偏置，简称“PN结正偏”。此时，外加电场与PN结内电场方向相反。在外加电场的作用下，PN结的平衡状态被打破，P区的多子空穴向N区移动，与空间电荷区的负离子中和。同时，N区的多子自由电子向P区移动，与空间电荷区的正离子中和。这样，使空间电荷区变窄，内电场减弱。这致使扩散运动加剧，漂移运动减弱，从而使扩散电流大于漂移电流。PN结内的电流由起支配作用的扩散电流决定，在外电路上形成一个流入P区的电流，称为正向电流。当外加正向电压增大时，内电场进一步减弱，扩散电流随之增加，形成较大的PN结正向电流。
在正常工作范围内，到同事的PN结压降只有零点几伏。因此，不大的正向电压可以产生相当大的正向电流。而且，外加正向电压的微小变化便能引起正向电流的显著变化。由此，正偏的PN结表现为一个很小的电阻。
2PN结外加反向电压PN结外加反向电压是指：外加电源的正极接到PN结的N端、负极接到PN结的P端，也称作反向接法或反向偏置，简称“PN结反偏”。此时，外加电场与PN结内电场方向相同，这将促使P区的多子空穴和N区的多子自由电子背离PN结运动，使空间电荷数目增多，空间电荷区变宽，内电场增强。这就使多子的扩散运动减弱，少子的漂移运动增强并占优势。流过PN结内的电流主要由少子的漂移电流决定。这一漂移电流的方向与扩散电流方向相反，表现在外电路上为流入N区的电流，称为反向电流。由于少子是由本征激发产生的，浓度很小，因此PN结的反向电流远小于正向电流。在一定温度下，少子的浓度基本不变，PN结反向电流几乎与外加反向电压的大小无关，这时的反向电流称为反向饱和电流。当温度变化时，少子的浓度也要变化，因而PN结的反向电流同样随之变化。
由于PN结的反向电流很小，所以PN结在反向偏置时，可认为基本上是截止的，表现为一个很大的电阻。
由此可见，PN结具有单向导电性。外加正向电压时，电阻很小，正向电流是多子的扩散电流，数值很大，PN结导通；外加反向电压时，电阻很大，反向电流是少子的漂移电流，数值很小，PN结几乎
3PN结的击穿特性当加到PN结上的反向电压超过一定数值后，反向电流急剧增加，这种现象称为PN结反向击穿。发生反向击穿所需要的反向电压称为反向击穿电压。按机理击穿分为齐纳击穿和雪崩击穿两种情况。
①齐纳击穿在掺杂浓度较高的情况下，空间电荷区很薄，不大的反向电压就可在耗尽层形成很强的电场。强电场的作用足以把电子从共价键中拉出来形成大量的电子空穴对，致使反向电流急剧增大，这种击穿称为齐纳击穿。
②雪崩击穿如果掺杂浓度较低，空间电荷区较宽，那么低的反向电压不会产生齐纳击穿。随着PN结反向电压的逐渐增加，空间电荷区的电场也逐渐增强，这使得漂移过空间电荷区的少数载流子获得足够大的动能，它们能把共价键中的价电子撞出来，产生新的电子空穴对。新的载流子又被电场加速，再去碰撞其他离子，产生新的电子空穴对。形成连锁反应造成载流子倍增，反向电流迅速增大，这种击穿称为雪崩击穿。
1.2半导体二极管
半导体二极管简称二极管是由PN结加上电极引线和管壳组成的，由P区引出的电极为阳极或称正极，由N区引出的电极为阴极或称负极，箭头表示正向电流的方向。
二极管的种类很多，按材料来分，最常用的有硅管和锗管两种，按结
构形式来分，有点接触型、面接触型和硅平面型几种。
1.2.2半导体二极管的伏安特性
一、正向特性
当正向电压较小时，外电场还不足以克服PN结的内电场，载流子的扩散运动尚未明显增强。因此，这时的正向电流很小，近似为零。只有当正向电压大于一定数值后，才有明显的正向电流。使正向电流从零开始明显增长的外加电压叫做开启电压或阈值电压。
当正向电压大于开启电压后，正向电流近似按指数规律迅速增长，二极管呈现充分导通状态。在伏安特性的这一部分，当电流增加很大时，二极管的正向压降却变化很小。硅二极管的正向导通压降为0.6~0.8V，锗二极管的正向导通压降为0.1~0.3V。
二、反向特性
二极管外加反向电压，反向电流很小。由于表面漏电流的存在，实际二极管的反向电流要比PN结的大。而且，随着反向电压的增加，
反向电流也略有增加。
三、击穿特性
当二极管承受的反向电压大于击穿电压时，二极管的反向电流急剧增加，称为二极管反向击穿。其原因与PN结反向击穿相同。不同型号二极管的击穿电压差别很大，从几十伏到几千伏不等。
1.2.3温度对二极管伏安特性的影响
环境温度的变化对二极管的伏安特性的影响较大，其规律与PN结的温度特性相似。当环境温度升高时，二极管的正向特性曲线将左移。这说明产生同样大小的正向电流，正向压降随温度的升高而减小。另外，二极管的反向电流是由少子漂移形成的，当温度升高时，半导体中本征激发增强，少子浓度升高，故反向电流增大。所以，二极管的反向特性曲线随温度的升高将向下移动。
1.2.4半导体二极管的主要参数
半导体器件的参数是对其特性和极限运用条件的定量描述，是设计电路时正确选择和合理使用器件的依据。各种器件的参数由生产厂家的产品手册给出。由于制造工艺所限，即使同一型号的管子，参数也存在一定的分散性。因此，手册上往往给出的是参数的上限值，下限值或范围。半导体二极管的主要参数有以下几种。
1最大整流电流指二极管长期运行时允许通过的最大正向平均电流，其大小与PN结的面积和散热条件等有关。实际使用时，应注意通过二极管的电流平均值不能大于这一数值。并且要满足规定的散热条件，否则会使二极管中PN结的温度超过允许值而导致损坏。
2最高反向工作电压指二极管运行时允许施加的最大反向电压。为避免二极管反向击穿，通常取反向击穿电压的一半。
3反向电流指在室温和最大反向电压或其他测试条件下的反向电流。反向电流越小，管子的单向导电性越好。反向电流对环境温度的影响非常敏感，使用时应特别注意。
4最高工作频率指二极管工作的上限频率。它主要取决于PN结的结电容的大小。使用时，如果信号频率超过此值，二极管的单向导电性将变差，甚至不复存在。
1.3稳压二极管
稳压二极管简称稳压管是一种硅材料制成的面接触型晶体二极管，利用PN结的反向击穿特性来实现稳定电压的，正常使用时工作在反向击穿状态。稳压二极管广泛用于稳压电源与限幅电路中。伏安特性
稳压管的伏安特性如图
其正向特性与普通硅二极管的相同，但其反向击穿特性更陡一些。当反向电压达到击穿电压同样也是稳压管的稳定电压后，流过管子的反向电流会急剧增加。即使通过稳压管的反向电流在较大范围内变化，管子两端的反向击穿电压也几乎不变，表现出很好的稳压特性。只要控制反向电流不超过一定值，管子就不会因过热而损坏。击穿特性曲线越陡，稳压管的稳压性能就越好。
2.1晶体管
晶体管，即晶体三极管，又称半导体三极管。因晶体管中有两种带有不同极性的载流子参与导电，所以也称为双极型晶体管。它是组成各种放大电路和电子电路的核心器件。
2.1.1晶体管的结构及其类型
晶体管是在同一块半导体材料上，通过一定的工艺加工形成不同杂质类型和浓度的三个区以及两个PN结而制成的。因为杂质半导体有P型和N型两种，所以晶体管可组成NPN型和PNP型两种，其结构
和符号如图。
NPN型和PNP型晶体管表示符号的区别是发射极的箭头方向不同，这个箭头的方向表示发射结正向偏置时的电流方向。
NPN型和PNP型晶体管，其内部均包含三个区：发射区，基区，和集电区，相应的引出三个电极：发射极，基极，和集电极。同时，在三个区的两两交界处，分别形成两个PN结。发射区和基区交界处形成的PN结，称发射结，集电区和基区交界处形成的PN结，称集
为了实现电流控制和放大作用，晶体管的三个区在制作时结构，尺寸和掺杂浓度要保证如下重要特点：
①基区很薄，厚度一般只有几微米，掺杂浓度很低；
②发射区和集电区虽然掺杂类型相同，但发射区掺杂浓度远大于集电区；
③集电结面积大于发射结面积。
2.1.2晶体管的三种连接方式
为了发挥晶体管的电流控制作用，吧晶体管接入电路时必须涉及两个回路：一是控制电流所在的输入回路，二是受控电流所在的输出回路晶体管有三个电极，因此在组成放大电路时必须有一个电极作为输入端，另一个电极作为输出端，第三个电极作为输入、输出回路的公共端。根据所选择的公共端e，c和b的不同，晶体管在电路中分别有三种不同的连接方式。
①共发射极接法：以基极作为输入端，集电极作为输出端；②共集电极接法：以基极作为输入端，发射极作为输出端；③共基极接法：以发射极作为输入端，集电极作为输入端。
2.1.3晶体管的工作状态
晶体管在电路中工作时，依据两个PN结的偏置情况不同，其工作状态可分为三种：放大状态、饱和状态和截止状态。
放大状态——发射结正向偏置、集电结反向偏置
一、晶体管电流分配关系晶体管在满足放大的内部结构条件和发射结正向偏置、集电结反向偏置的外部条件下，晶体管三个电极上的电流与内部载流子传输形成的电流之间有如下关系：
IEIENICNIB/p>
基极电流IBIBNICB电极电流IC
发射极电流EICNICBICI/p>
从外电路看，示流入NPN型管的基极电流IB与集电
极电流IC之和等于流出晶体管的发射极电流IE，满足霍夫电流定律。
①共射直流电流放大系数β定义β：
ICNICICBOIBNIBICBO
Β称为共射直流电流放大系数，是集电极收集到的电子数ICN与在基区复合掉的电子数IBN之比。这意味着基区每复合一个电子，则有β个电子扩散到集电区去。Β值一般在几十到几百之间，说明ICN比IBN大得多。在共发射极电路中，只要稍稍改变输入电流IB就可以使输出电流IC有很大的变化，从而实现电流控制及放大作用。已知β，由得电流关系CIB1ICBOIBICEE1IBICECEO1ICB2-6中，1+βICBO具有特殊意义，它是基极开路时，流经集电极和发射极的电流。因为它直接穿过反向偏置的集电结和正向偏置的发射结，所以称ICEO为穿透电流，也称之为失控电流，它是衡量晶体管质量的重要参数。ICEO比ICBO大1+β倍，测量起来比较容易，故此常用ICEO的测量值作为判定晶体管质量优劣的依据。ICEO与ICBO一样，随温度的升高而增加。在常温下，工程计算中多数情况下可以将ICEO忽略不计。但在考虑温度对晶体管的影响时，则必
须考虑ICEO的影响。
二、晶体管的放大作用
①晶体管三个电极的电流关系符合：
IEICIB,IBIC,ICIE
②当晶体管的基极电流有一个微小变化量时，集电极电流产生了一个较大的变化量。这种现象称为晶体管的电流放大作用。
电流放大作用的实质是通过改变基极电流的大小，达到控制IC的目的，而并非真正的把微笑电流放大了。因此称晶体管为电流控制型器件。
饱和状态——发射结正向偏置、集电结正向偏置
减小Vcc，使集电极电位下降，晶体管发射结正向偏置，集电结也正向偏置。此时，称晶体管工作于饱和状态。集电极电位低于基极电位，集电结正向偏置，不利于集电极从基区收集非平衡少数载流子。从发射区扩散到基区的非平衡少子在基区复合的数量增大，而进入集电区的数量减少。集电极电流Ic不再随基极电流Ib的增大而增大，基极电流失去了对集电极电流的控制作用，集电极的电流好像饱和了。在这种偏置条件下，Ic主要受Uce的控制。随着Uce的增大，集电结由正向偏置向零偏变化的过程中，集电区收集电子的能力逐步增强，集电极电流Ic随Uce的增大而增大。晶体管工作于饱和状态时的Uce称为集电极饱和电压降，记做Uces。处于深度饱和时，硅管Uces在0.3V左右，锗管Uces在0.1V左右。
截止状态——发射结反向偏置、集电结反向偏置
晶体管发射结反向偏置或零偏，集电结反向偏置，不利于发射极多数载流子的扩散运动，发射极电流几乎为零。此时，集电极流过反向饱和电流Ic=Icbo，基极电流Ibo，Icbo很小可忽略不计，认为晶体管处于截止状态。
2.1.4晶体管的伏安特性曲线
一、输入特性
①输入特性曲线是非线性的，存在一段死区。当外加电压Ube小于阈值电压时，晶体管不能导通，处于截止状态。硅管约为0.5V，锗管约为0.1V。
②当外加电压大于阈值电压时，随着Ube的增大，Ib开始按指数规律增加，然后近似按直线上升。晶体管正常工作时，Ube变化不大，硅管导通电压约为0.7V，锗管约为0.1V。
1Uce=0V伏安特性曲线和普通二极管的特性相似。当Uce=0
时，Ube=Ubc，此时晶体管的发射结和集电结相当于两个并接的二极管；当Ube≥Ubeth时，晶体管的伏安特性就是两个并接的二极管正向偏置时的伏安特性。
2Uce=1Ve的伏安特性曲线与Uce=0V时相比，特性曲线右移。当Uce从0V增加到1V时，对应于用一个Ube的Ib减小。此时，集电结由Uce=0V的正向偏置转化为U的反向偏置。
3Uce＞1V当Uce从1V继续增大时，特性曲线将继续右移，但是移动量不大了。对于不同的Uce，特性曲线基本重合。
二、输出特性
①截止区习惯上将Ib≤0的区域称为截止区，此时Ic也近似为零，晶体管没有放大作用。
②放大区对于NPN型晶体管，发射结正向偏置Ube≥0.7V，集电结反向偏置Ubc＜0，在输出特性曲线上有一段几乎是水平的部分称为放大区。这表明在Uce的一定范围内，Ic基本上不随Uce的变化而变化，而主要取决于Ib。在放大区内，如果基极电流发生一个微小的变化，则相应的集电极电流将产生一个较大的变化量。这就体现了晶体管的电流放大作用。
③饱和区当Uce固定时，Ib增大，Ic增加不多，出现“饱和”现象。继续增大Ib，Ic几乎不变，不同Ib的输出特性起始部分几乎重叠在一起，Ib对Ic失去了控制作用，晶体管失去了放大作用。
④击穿区晶体管在放大区工作时，发射结正向偏置，集电结反向偏置。如果使Uce继续增大，当增加到某一值时，Ic会急剧上升，此时
集电结发生了雪崩击穿。晶体管不允许工作在击穿区。
2.1.5温度对晶体管的影响
温度对Ube、Icbo和β的影响，都将使Ic随温度上升而增加，这将严重影响晶体管的工作状态。
2.2放大的概念及放大电路的性能指标
2.2.1放大的基本概念
放大电路是一种用来放大电信号的装置，是电子设备中使用最广泛的一种电路，也是现代通信、自动控制、电子测量、生物电子等设备中不可缺少的组成部分。其主要功能是将微弱的电信号电压、电流和功率进行放大，以满足人们的实际需要。
放大电路主要用于放大微弱的电信号。电子技术中所说的“放大”，表面上看是将信号的幅度由小变大，用较小的输入信号区控制较大的输出信号，且输出与输入之间的变化情况完全一致，实现所谓的“线性放大”不能产生失真。
2.2.2放大电路的主要性能指标
一、放大倍数
①电压放大倍数电压增益电压放大倍数Au。是指放大电路的输出电压Uo与放大电路的输入电压Ui之比，即
AuU0Ui
源电压放大倍数Aus，是指考虑信号源内阻时放大电路的输出电压Uo与信号源开路电压Us之比，即
AusU0Us
②电流放大倍数电流增益电流放大倍数Ai，是指放大电路的输出电流Io与输入电流Ii之比，即
AiIoIi
二、输入电阻
输入电阻是放大电路从输入端看进去的等效电阻。放大电路的输入端外接信号源，对信号源来说放大电路相当于信号源的负载，这个等效的负载电阻就是放大电路的输入电阻。
对于低内阻的电压源，Ri越大，表明放大电路从信号源索取的电流越小。放大电路输入端所得到的电压越接近信号源电压，信号源电压损失越小。所以，从电压传输角度而言，希望输入电阻Ri越大越好。对于高内阻电流源，Ri越小，放大电路从该信号源获取的电流越大。所以，从电流传输角度而言，则希望输入电阻Ri越小越好。
三、输出电阻
输出电阻Ro是从放大电路输出看进去的等效电阻。放大电路的输出端电压在带负载时和空载时是不同的。带负载时的输出电压Uo比空载时的输出电压有所降低。这是因为从输出端看放大电路时，放大电路可等效成一个内阻为Ro，大小为Uo的电压源。这个电压源的内阻Ro就是放大电路的输出电阻。
2.3共发射极放大电路的组成及工作原理
2.3.1共发射极放大电路的组成
晶体管可以通过控制输入电流来控制输出电流，起到能量控制盒转换的作用，从而达到放大的目的。
2.3.2共发射极放大电路的工作原理
一、输入信号为零时的工作情况
当输入信号Ui=0时，电路中各处的电压电流都是不变的直流信号，这时电路的工作状态称为直流工作状态，也称为静态。放大电路的输入端Ui短路，电容C1与晶体管VT的发射结并联，C1两端的直流电压Uc1=Ube，极性为左负右正；电容C2两端的的电压Uc2=Uce，极性为左正右负。基极电流，也称基极偏置电流为直流电流Ib，集电极电流为直流电流Ic，集射极电压为直流电压Uce
Uce=VIc
放大电路在输入Ui=0时，整个电路只有直流电源供电，C1和C2起隔离直流的作用，对直流可看做开路，这一等效电路也称为直流通路。在直流工作状态静态时，晶体管的各级直流电流和极间直流电压Ib、Ube、Ic和Uce的值，称为放大电路的直流工作点，也称为静态工作点，常用Q表示。
二、输入信号不为零时的工作情况
①输入信号Ui≠0，基极电流Ib的变化输入的交流电压Ui通过电容C1加载晶体管VT的基极和发射极之间。设输入的交流小信号为正弦波电压
uiUimsint
此时发射结上的瞬时电压Ube为
uBEUc1uiUBEUimsintUBEube
ubeuiUimsint
在Ube=Uimsinwt的作用下，基极电流产生相应的变化量Ib，基极瞬时电流Ib为基极直流电流Ib与基极交流电流Ib的叠加，即
iBIBibIBIbmsint
ibIbmsint
②集电极电流Ic的变化由于晶体管工作在放大区，VT的集电极电流Ic受基极电流Ib的控制，根据Ic=βIb，则有
icIBIbmsintIcIcmsintICie
icIcmsint
集电极电流产生相应的变化量Ic=Icmsinwt，集电极瞬时电流Ic为直流电流Ic与交流电流Ic的叠加。
③集电极和发射极之间的电压Uce的变化当输入信号Ui增大时，交流电流Ic增大，Rc上的电压增大，于是Uce减小；当Ui减小时，Ic减小，Rc上的电压随之减小，故Uce增大。可见，Uce的变化正好与Ic的变化方向相反。因此，Uce是在直流电压Uce基础上叠加了一个与Ui变化方向相反的交流电压UcRc，即uCEVCCiCRCVCCICRCiCRCUCEiCRC当输入信号Ui增大时，交流电流Ic增大，Rc上的电压增大，于是Uce减小；当Ui减小时，Ic减小，Rc上的电压随之减小，故Uce增
大。可见，Uce的变化正好与Ic的变化方向相反。因此，Uce是在直流电压Uce基础上叠加了一个与Ui变化方向相反的交流电压UcRc,即
uCEUCEuceUCEiCRCUCEIcmRCsintUCEUcemsint瞬时电压Uce中的交流分量Uce为
uceUcemsint
④输出交流电压Uo瞬时电压Uce中的交流分量Uce经电容C2耦合到放大电路的输出端，称为输出交流电压Uo，实现了电压放大作用。如果放大电路的输出端接有负载RL，则负载两端就得到被放大的交流电压Uo，即
uouceUcemsint
通过上述分析可知，晶体管的放大是对输入信号的变化量进行放大。即在输入端加一微小的变化量Ui，通过积极电流对集电极电流的控制作用，在输出端得到一个被放大的变化量Uo，放大部分的能量由直流电源提供。
2.4放大电路的图解分析法
2.4.1静态分析
静态直流分析，是指对放大电路输入信号Ui=0时的工作状态进行分析，求晶体管的各极直流电流和极间直流电压。直流图解分析是在晶体管输入、输出特性曲线上，用作图的方法确定出直流工作点Q，即在输入特性曲线上求出Ubeq，Ibq，在输出特性曲线上求出Uceq，Icq。
一、在输入特性上确定QUbeq。Ibq
从输入回路可列出IbheUbe的回路电压方程
UBEVCCIBRB
UBEVCCIBRBR
同时，Ib和Ube还满足该电路中晶体管的输入特性曲线Ib=fUbe。是由电路参数决定的，在输入特性曲线中是一条直线，该直线可由两个特殊点H和L决定。由此，便得到输入回路的直流负载线HL，其斜Rb。该直线与输入特性曲线的交点可求得静态工作点Q
二、在输出特性上确定Q
从输出回路可列出Ic和Uce的回路电压方程
UCEVCCICRC
UCEVCCICRCR
同时，Ic和Uce还应满足该电路中晶体管的输出特性曲线Ic=fUce。是由电路参数决定的，在输出特性曲线中是一条直线，该直线可由两个特殊点M和N决定，连接M和N两点便得到输出回路的直流负载线MN，其斜Rc。该直流负载线与Ib=Ibq的那条输出特性曲线的交点，即为静态工作点Q
2.4.2电路参数对静态工作点的影响
一、改变Rb对静态工作点Q的影响
①增大Rb，Ib减小，Q趋近截止区增大Rb，其他参数不变，输入回路直流负载线在输入特性上与纵轴的截距Vcc/Rb将变小。它与纵轴的交点向下移动，静态工作点Q将向下移动趋近于截止区，基极电流很小。在输出特性曲线上静态工作点Q将沿直流负载线向右下方移动趋近于截止区。
②减小Rb，Ib增大，Q趋近饱和区减小Rb，其他参数不变，直流负载线在纵轴上的截距Vcc/Rb将变大。他与纵轴的交点向上移动，静态工作点Q将向上移动，基极电流Ib增大。在输出特性曲线上静态工作点Q沿直流负载线向左上方移动趋近于饱和区。
二、改变Rc对静态工作点的影响
①增大Rc，Q趋近于饱和区增大Rc，其他参数不变，直流负载线在纵轴上的截距Vcc/Rc将变小。他与纵轴的交点向下移动，直流负载线变平坦，工作点Q将沿Ib=Ibq这一条特性曲线向左移趋近于饱和区。
②减小Rc，Q远离饱和区减小Rc，其他参数不变，基极电流Ibq不变，直流负载线在纵轴上的截距Vcc/Rc将变大，他与纵轴的交点向上移动，直流负载线变陡。工作点Q将沿Ib=Ibq这一条特性曲线向右移远离饱和区。
2.4.3非线性失真
一、静态工作点Q过低引起截止失真
静态工作点Q设置过低，在输入电压负半周的部分时间内，动态工作点进入截止区，使Ib和Ic不能跟随输入变化而恒为零，从而引起Ib，Ic和Uce的波形产生失真。这种失真称为截止失真。对于NPN型管，输出电压波形顶部失真为截止失真；对于PNP型管，输出电压波形底部失真为截止失真。
输出电压不产生截止失真的条件为
Ibq>Ibm
二、静态工作点Q过高引起饱和失真
若静态工作点Q设置过高，则在输入电压正半周的部分时间内，动态工作点进入饱和区。此时，当Ib增大时，Ic不能随之增大，从而
引起Ic和Uce波形的失真，这种失真称为饱和失真；对于NPN型管，输出电压波形底部失真为饱和失真；对于PNP型管，输出电压波形顶部失真为饱和失真。
三、静态工作点Q的位置应适中
静态工作点的选择，还要考虑交流输入信号的大小。如果输入信号幅度小，则可把静态工作点选的低一些，以减少管子在静态时的功率损耗；如果交流输入信号幅度大，则可把静态工作点选的高一些。这些都应以交流输出信号的波形不出现失真为准。
有时，尽管静态工作点位置适当，但当输入信号幅度过大时，输出信号将会同时出现饱和失真和截止失真，称之为双向失真。
2.5共集电极放大电路
一、共集电极放大电路的静态分析
RB2UBVCCRB1RB2
ICQIEQUBUBEQUBRERE
UCEQVCCIEQRE
二、共集电极放大电路的动态分析
①电压放大倍数Au负载上得到的交流输出信号Uo=IeRe//RL=1+βIbRL。其中RL=Re//RL，放大电路交流输入信号
Ui=IbRbe+Uo=IbRbe+1+βIbRL,则该放大电路的电压放大倍数为
Uo1R'LAUUirbe1R'L
通常，1+βRL>>Rbe，故
Uo1R'LAu1Uirbe1R'L
射极输出器的电压放大倍数Au小于1，但接近于1。说明Uo与Ui同相，Uo虽小于Ui，但接近于Ui，输出电压Uo随输入电压Ui的变化而变化，故又称这种电路为射极跟随器。
虽然共集电极放大电路的电压放大倍数小于1，没有电压放大能力，但是它有电流放大能力和功率放大能力。
②输入电阻Ri放大电路的输入电压Ui=IbRbe+1+βIbRL③输入电阻Ro计算输出电阻Ro的等效电路
I=-βIb=βIb
共集电极电路的特点为：
1电压放大倍数小于1，但接近于1，无电压放大能力；
2Uo与Ui同相；
3具有电流放大能力和功率放大能力；
4具有较高的输入电阻和较低的输出电阻。因此，共集电极电路可以用作阻抗变换，在两级放大电路之间或者在高内阻信号源与低阻抗负载之间起缓冲作用，在多级放大电路中作为输入级和输出级。
2.6共基极放大电路
一、共基极放大电路的静态分析
静态工作点如下：
RB2UBVCCRB1RB2
UBUBEQUBICQIEQRERE
UCEQVCCICQRCRE
二、共基极放大电路的动态分析
三、①电压放大倍数Au
②输入电阻RiR'Lrbe
IeIbIb
UiIbrberbeR'iIeIbIb1
这表明晶体管在共基极接法时的输入电阻比共发射极接法时的输入电阻减小了1+β倍。输入电阻Ri由Re与Rbe/1+β并联组成。其中，Rbe为晶体管等效的输入电阻，当折合到发射极回路时减小1/1+β。因此，共基极放大电路的输入电阻很低，一般为几欧到几十欧。
③输出电阻Ro将输入电压短路，Ui=0，则有Ib=0，βIb=0，所以，从输出端看进去，放大电路等效的输出电阻为
Ro=Rc
由于共基极放大电路的电流放大系数ɑ=Ic/Ie小于且接近于1，所以，共基极电路又称为电流跟随器。虽然它不能放大电流，但是可以放大电压，故而可实现功率放大。
共基极放大电路的特点如下：
1没有电流放大能力，但有电压放大能力；
2输出电压Uo与输入电压Ui同相；
3输入电阻Ri小，输出电阻Ro大。
在低频放大电路中共基极放大电路很少被选用。
2.7三种基本组态放大电路的比较
1共发射极放大电路电压和电流的增益都较大。在三种基本放大电路中，其功率增益是最大的，所以得到了广泛的应用。但是该电路频带较窄，常用作低频电压放大电路中的主放大级，以及多级放大中的中间级。在电压放大时，它的输入和输出电阻并不理想，输入电阻不够大，输出电阻又不够小。
2共集电极放大电路只有电流增益，没有电压增益，但仍具有功率放大能力。电压放大倍数小于且接近于1，具有电压跟随的特点。其输入电阻大，输出电阻小，常用于多级当打电路的输入级和输出级，或作为隔离用的中间级。
3共基极放大电路只有电压增益，没有电流增益，电流增益小
于1，且具有很低的输入电阻，这使得晶体管的结电容影响不明显。所以其频率特性是三种接法中最好的，常用于宽频带放大电路和高频电压放大的场合。