《图解电晶体实用电路》採用大量图示的方法，对电路的原理、基本思路及其工作情况进行了详细的介绍。另外，《图解电晶体实用电路》中作为例子给出的电路，都经过工作检验，只要按照图示装配电路，就能正确地工作。　《图解电晶体实用电路》既可作为电子线路初学者的入门书，也可供从事电路设计、电路组装的技术人员参考。

第1章 二极体的基础

1.1 二极体的工作原理

晶体二极体为一个由p型半导体和n型半导体形成的pn结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。当不存在外加电压时，由于pn ；结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。当外界有正向电压偏置时，外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。当外界有反向电压偏置时，外界电场和自建电场进一步加强，形成在一定反向电压範围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流I0。当外加的反向电压高到一定程度时，pn结空间电荷层中的电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程，产生大量电子空穴对，产生了数值很大的反向击穿电流，称为二极体的击穿现象。pn结的反向击穿有齐纳击穿和雪崩击穿之分。

1.2 二极体的电压电流特性

1.3 二极体的种类与特点

二极体种类有很多，按照所用的半导体材料，可分为锗二极体（Ge管）和硅二极体（Si管）。根据其不同用途，可分为检波二极体、整流二极体、稳压二极体、开关二极体、隔离二极体、肖特基二极体、发光二极体、硅功率开关二极体、旋转二极体等。按照管芯结构，又可分为点接触型二极体、面接触型二极体及平面型二极体。点接触型二极体是用一根很细的金属丝压在光洁的半导体晶片表面，通以脉冲电流，使触丝一端与晶片牢固地烧结在一起，形成一个“PN结”。由于是点接触，只允许通过较小的电流（不超过几十毫安），适用于高频小电流电路，如收音机的检波等。面接触型二极体的“PN结”面积较大，允许通过较大的电流（几安到几十安），主要用于把交流电变换成直流电的“整流”电路中。平面型二极体是一种特製的硅二极体，它不仅能通过较大的电流，而且性能稳定可靠，多用于开关、脉冲及高频电路中。

1.4 二极体的规格与读法

第2章 电晶体的基础

2.1 电晶体的工作原理

电晶体（transistor）是一种固体半导体器件，可以用于检波、整流、放大、开关、稳压、信号调製和许多其它功能。电晶体作为一种可变开关，基于输入的电压，控制流出的电流，因此电晶体可做为电流的开关，和一般机械开关（如Relay、switch）不同处在于电晶体是利用电讯号来控制，而且开关速度可以非常之快，在实验室中的切换速度可达100GHz以上。

2.2 电晶体的特性

2.3 电晶体的种类

是内部含有两个PN结，外部通常为三个引出电极的半导体器件。它对电信号有放大和开关等作用，套用十分广泛。输入级和输出级都採用电晶体的逻辑电路，叫做电晶体－电晶体逻辑电路，书刊和实用中都简称为TTL电路，它属于半导体积体电路的一种，其中用得最普遍的是TTL与非门。TTL与非门是将若干个电晶体和电阻元件组成的电路系统集中製造在一块很小的硅片上，封装成一个独立的元件。半导体三极体是电路中套用最广泛的器件之一，在电路中用“V”或“VT”（旧文字元号为“Q”、“GB”等）表示。

半导体三极体主要分为两大类：双极性电晶体（BJT）和场效应电晶体（FET）。电晶体有三个极；双极性电晶体的三个极，分别由N型跟P型组成发射极（Emitter）、基极 (Base) 和集电极（Collector）；场效应电晶体的三个极，分别是源极（Source）、栅极（Gate）和漏极（Drain）。电晶体因为有三种极性，所以也有三种的使用方式，分别是发射极接地（又称共射放大、CE组态）、基极接地、集电极接地。最常用的用途应该是属于讯号放大这一方面，其次是阻抗匹配、讯号转换……等，电晶体在电路中是个很重要的组件，许多精密的组件主要都是由电晶体製成的。

三极体的导通 三极体处于放大状态还是开关状态要看给三极体基极加的直流偏 置，随这个电流变化，三极体工作状态由截止-线性区-饱和状态变化而变， 如果三极体Ib（直流偏置点）一定时，三极体工作线上性区，此时Ic电流的变化只随着Ib的交流信号变化，Ib继续升高，三极体进入饱和状态，此时三极体的Ic不再变化，三极体将工作在开关状态。

三极体为开关管使用时工作在饱和状态1，用放大状态1表示不是很科学。

请对照三极体手册的Ib；Ic曲线加以参考我的回答来理解三极体的工作状态，三极体be结和ce结导通三极体才能正常工作。

如果三极体没有加直流偏置时，放大电路时输入的交流正弦信号正半周时，基极对发射极而言是正的，由于发射结加的是反向电压，此时没有基极电流和集电极电流，此时集电极电流变化与基极反相，在输入电压的负半周，发射极电位对于基极电位为正的，此时由于发射极加的是正向电压，才有基极和集电极电流通过，此时集电极电流变化与基极同相，在三极体没有加直流偏置时三极体be结和ce结导通，三极体放大电路将只有半个波输出将产生严重的失真。

电晶体被认为是现代历史中最伟大的发明之一，在重要性方面可以与印刷术，汽车和电话等发明相提并论。电晶体实际上是所有现代电器的关键活动（active）元件。电晶体在当今社会的重要性，主要是因为电晶体可以使用高度自动化的过程，进行大规模生产的能力，因而可以不可思议地达到极低的单位成本。

虽然数以百万计的单体电晶体还在使用，但是绝大多数的电晶体是和电阻、电容一起被装配在微晶片（晶片）上以製造完整的电路。模拟的或数字的或者这两者被集成在同一块晶片上。设计和开发一个複杂晶片的成本是相当高的，但是当分摊到通常百万个生产单位上，每个晶片的价格就是最小的。一个逻辑门包含20个电晶体，而2005年一个高级的微处理器使用的电晶体数量达2.89亿个。

电晶体的低成本、灵活性和可靠性使得其成为非机械任务的通用器件，例如数字计算。在控制电器和机械方面，电晶体电路也正在取代电机设备，因为它通常是更便宜、更有效地，仅仅使用标準积体电路并编写电脑程式来完成同样的机械任务，使用电子控制，而不是设计一个等效的机械控制。

因为电晶体的低成本和后来的电子计算机、数位化信息的浪潮来到了。由于计算机提供快速的查找、分类和处理数字信息的能力，在信息数位化方面投入了越来越多的精力。今天的许多媒体是通过电子形式发布的，最终通过计算机转化和呈现为模拟形式。受到数位化革命影响的领域包括电视、广播和报纸。

电力电晶体按英文Giant Transistor直译为巨型电晶体，是一种耐高电压、大电流的双极结型电晶体（Bipolar Junction Transistor—BJT），所以有时也称为Power BJT；其特性有：耐压高，电流大，开关特性好，但驱动电路複杂，驱动功率大；GTR和普通双极结型电晶体的工作原理是一样的。

光电晶体（phototransistor）由双极型电晶体或场效应电晶体等三端器件构成的光电器件。光在这类器件的有源区内被吸收，产生光生载流子，通过内部电放大机构，产生光电流增益。光电晶体三端工作，故容易实现电控或电同步。光电晶体所用材料通常是砷化镓（CaAs），主要分为双极型光电晶体、场效应光电晶体及其相关器件。双极型光电晶体通常增益很高，但速度不太快，对于GaAs-GaAlAs，放大係数可大于1000，回响时间大于纳秒，常用于光探测器，也可用于光放大。场效应光电晶体回响速度快（约为50皮秒），但缺点是光敏面积小，增益小（放大係数可大于10），常用作极高速光探测器。与此相关还有许多其他平面型光电器件，其特点均是速度快（回响时间几十皮秒）、适于集成。这类器件可望在光电集成中得到套用。

双极电晶体（bipolar transistor）指在音频电路中使用得非常普遍的一种电晶体。双极则源于电流系在两种半导体材料中流过的关係。双极电晶体根据工作电压的极性而可分为NPN型或PNP型。

双极结型电晶体（Bipolar Junction Transistor—BJT）又称为半导体三极体，它是通过一定的工艺将两个PN结结合在一起的器件，有PNP和NPN两种组合结构；外部引出三个极：集电极，发射极和基极，集电极从集电区引出，发射极从发射区引出，基极从基区引出（基区在中间）；BJT有放大作用，重要依靠它的发射极电流能够通过基区传输到达集电区而实现的，为了保证这一传输过程，一方面要满足内部条件，即要求发射区杂质浓度要远大于基区杂质浓度，同时基区厚度要很小，另一方面要满足外部条件，即发射结要正向偏置（加正向电压）、集电结要反偏置；BJT种类很多，按照频率分，有高频管，低频管，按照功率分，有小、中、大功率管，按照半导体材料分，有硅管和锗管等；其构成的放大电路形式有：共发射极、共基极和共集电极放大电路。

场效应电晶体（field effect transistor）利用场效应原理工作的电晶体。英文简称FET。场效应就是改变外加垂直于半导体表面上电场的方向或大小，以控制半导体导电层（沟道）中多数载流子的密度或类型。它是由电压调製沟道中的电流，其工作电流是由半导体中的多数载流子输运。这类只有一种极性载流子参加导电的电晶体又称单极型电晶体。与双极型电晶体相比，场效应电晶体具有输入阻抗高、噪声小、极限频率高、功耗小，製造工艺简单、温度特性好等特点，广泛套用于各种放大电路、数字电路和微波电路等。以硅材料为基础的金属?氧化物?半导体场效应管（MOSFET)和以砷化镓材料为基础的肖特基势垒栅场效应管（MESFET ）是两种最重要的场效应电晶体，分别为MOS大规模积体电路和MES超高速积体电路的基础器件。

2.4 电晶体的规格

第3章 二极体的基本电路

3.1 小信号二极体的电路

3.2 与电源有关的二极体电路

3.3 与光有关的二极体电路

第4章 双极型电晶体的基本电路

4.1 电晶体的等效电路与四端参数

4.2 电晶体的接地方式与特点

4.3 电晶体的偏置电路

第5章 双极型电晶体的基本放大电路

5.1 电晶体开关电路

5.2 低频放大电路

5.3 高频放大电路

5.4 功率放大电路

5.5 负反馈放大电路

第6章 双极电晶体的实用电路

6.1 脉冲电路

脉冲电路的基本知识

在数字电路中分别以高电平和低电平表示1状态和0状态。此时电信号的波形是非正弦波。通常，就把一切既非直流又非正弦交流的电压或电流统称为脉冲。

图Z1601表示出几种常见的脉冲波形，它们既可有规律地重複出现，也可以偶尔出现一次。

脉冲波形多种多样，表征它们特性的参数也不尽相同，这里，仅以图Z1602所示的矩形脉冲为例，介绍脉冲波形的主要参数。

（1）脉冲幅度Vm--脉冲电压或电流的最大值。脉冲电压幅度的单位为V、mV，脉冲电流幅度的单位为A、mA。

（2）脉冲前沿上升时间tr--脉冲前沿从0.1Vm上升到0．9Vm所需要的时间。单位为ms、μs、ns。

（3）脉冲后沿下降时间tf--脉冲后沿从0.9Vm下降到0.1Vm所需要的时间。单位为：ms、μs、ns。

（4）脉冲宽度tk--从脉冲前沿上升到0.5Vm处开始，到脉冲下降到0.5Vm处为止的一段时间。单位为：s、ms、μs或ns。

（5）脉冲周期T--周期性重複的脉冲序列中，两相邻脉冲重複出现的间隔时间。单位为：s、ms、μs。

（6）脉冲重複频率--脉冲周期的倒数，即f =1/T，表示单位时间内脉冲重複出现的次数，单位为Hz、kHz、MHz。

（7）占空比tk/T--脉冲宽度与脉冲周期的比值，亦称占空係数。

6.2 直流电路

直流电路就是电流的方向不变的电路，直流电路的电流大小是可以改变的。电流的大小方向都不变的称为恆定电流。

由欧姆定律I=U/R的推导式R=U/I或U=IR不能说导体的电阻与其两端的电压成正比，与通过其的电流成反比，因为导体的电阻是它本身的一种性质，取决于导体的长度、横截面积、材料和温度、湿度，即使它两端没有电压，没有电流通过，它的阻值也是一个定值。（这个定值在一般情况下，可以看做是不变的，因为对于光敏电阻和热敏电阻来说，电阻值是不定的。对于一般的导体来讲，还存在超导的现象，这些都会影响电阻的阻值，也不得不考虑。）导体中的电流，跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比（I=U/R) 。

标準式：R=U/I　部分电路欧姆定律公式： I=U/R或I= U/R= GU(I=U/R)。

定义：在电压一定时，导体中通过的　其中G= 1/R，电阻R的倒数G叫做电导，其国际单位制为西门子(S)。

I=Q/t　电流=电荷量/时间(单位均为国际单位制）也就是说：电流=电压/ 电阻或者电压=电阻×电流『只能用于计算电压、电阻，并不代表电阻和电压或电流有变化关係』

适用範围

欧姆定律适用于金属导电和电解液导电，在气体导电和半导体元件等中欧姆定律将不适用。

含有电源的闭合电路。

I=E/(R+r)=(Ir+U)/(R+r)

I-电流安培（A）　E-电动势伏特（V） R-电阻欧姆（Ω）

r-内电阻欧姆（Ω） U-电压伏特（V）

其中E为电动势,R为外电路电阻，r为电源内阻，内电压U内=Ir,E=U内+U外。

只适用于纯电阻电路路端电压与外电阻的关係。

①当外电阻R增大时，根据I=E/(R+r)可知，电流I减小(E和r为定值)，内电压Ir减少，根据U=E-Ir可知路端电压U增大。

特例：当外电路断开时，R=∞，I=0，Ir=0，U=E。即电源电动势在数值上等于外电路开路时的电压。

②当外电阻R减少时，根据I=E/(R+r)可知，电流I增大(E和r为定值)，内电压Ir增大，根据U=E-Ir可知路端电压U减小。

6.3 正弦波振荡电路

6.4 调製电路

6.5 与频率有关的电路

6.6 电压稳定化电源电路

参考文献