异质结发展现状及原理 pn结是组成集成电路的主要细胞。50年代pn结晶体管的发明和其后的发展奠定了这一划时代的技术革命的基础。pn结是在一块半导体单晶中用掺杂的办法做成两个导电类型不同的部分。一般pn结的两边是用同一种材料做成的(例如锗、硅及砷化镓等)，所以称之为“同质结”。如果把两种不同的半导体材料做成一块单晶，就称之为“异质结“。结两边的导电类型由掺杂来控制，掺杂类型相同的为“同型异质结”。掺杂类型不同的称为“异型异质结”。另外,异质结又可分为突变型异质结和缓变型异质结,当前人们研究较多的是突变型异质结。 1 异质结器件的发展过程 pn结是组成集成电路的主要细胞,50年代pn结晶体管的发明及其后的发展奠定了现代电子技术和信息革命的基础。 1947年12月,肖克莱、巴丁和布拉顿三人发明点接触晶体管。1956年三人因为发明晶体管对科学所做的杰出贡献,共同获得了科学技术界的最高荣誉——诺贝尔物理学奖。 1949年肖克莱提出pn结理论,以此研究pn结的物理性质和晶体管的放大作用,这就是著名的晶体管放大效应。由于技术条件的限制,当时未能制成pn结型晶体管,直到1950年才试制出第一个pn结型晶体管。这种晶体管成功地克服了点接触型晶体管不稳定、噪声大、信号放大倍数小的缺点。 1957年,克罗默指出有导电类型相反的两种半导体材料制成异质结,比同质结具有更高的注入效率。 1962年,Anderson提出了异质结的理论模型,他理想的假定两种半导体材料具有相同的晶体结构,晶格常数和热膨胀系数,基本说明了电流输运过程。
1968年美国的贝尔实验室和苏联的约飞研究所都宣布做成了双异质结激光器。 1968年美国的贝尔实验室和RCA公司以及苏联的约飞研究所都宣布做成了GaAs—AlxGal—。As双异质结激光器l；人5)．他们选择了晶格失配很小的多元合金区溶体做异质结对． 在70年代里，异质结的生长工艺技术取得了十分巨大的进展．液相夕随(LPE)、气相外延(VPE)、金属有机化学气相沉积(MO—CVD)和分子束外延(MBE)等先进的材料生长方法相继出现，因而使异质结的生长日趋完善。分子束外延不仅能生长出很完整的异质结界面，而且对异质结的组分、掺杂、各层厚度都能在原子量级的范围内精确控制。 2 异质结的结构、原理、 异型异质结 两块导电类型不同相同的半导体材料组成异质结称为异型异质结，有pN和Pn 两种情况，在这里只分析pN异质结。两种材料没有接触时各自的能带如图所示。接触以后由于费米能级不同而产生电荷转移，直到将费米能级拉平。这样就形成了势垒，但由于能带在界面上断续，势垒上将出现一个尖峰．如图3．2m。我们称这一模型为Anderson模型。
2.5 多级负反馈放大器的研究 一. 实验目的 （1）掌握用仿软件研究多级负反馈放大电路。 （2）学习集成运算放大器的应用，掌握多级集成运放电路的工作特点。 （3）研究负反馈对放大器性能的影响，掌握负反馈放大器性能指标的测试方法。1）测试开环和闭环的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻、反馈网络的电压反馈系数和通频带。 2）比较电压放大倍数、输入电阻、输出电阻、反馈网络的电压反馈系数和通频带。 3）观察负反馈对非线性失真的改善。 二．实验原理 1.实验基本原理及电路 （1）基本概念。在电子电路中，将输出量（输出电压或输出电流）的一部分或全部通过一定的电路形式作用到输出回路，用来影响其输出量（放大电路的输入电压或输入电流）的措施成为反馈。 若反馈的结果使净输入量减小，则称之为负反馈；反之，称之为正反馈。若反馈存在于直流通路，则称为直流反馈；若反馈存在于交流通路，则称为交流反馈。 交流负反馈有四种组态：电压串联负反馈，电压并联负反馈，电流串联负反馈，电流并联负反馈。若反馈量取自输出电压，则称之为电压反馈；以电流形式相叠加，称为并联反馈。 在分析反馈放大电路市，“有无反馈”决定于输出回路和输入回路是否存在反馈支路。“直流反馈或交流反馈”决定于反馈支路存在于直流通路还是交流通路：“正负反馈”的判断可采用瞬时极性法，反馈的结果使净输入量减小的为负反馈，使净输入量增大的为正反馈；“电压反馈或电流反馈”的判断可以看反馈支路与输出支路是否有直接接点，如果反馈支路与输出支路有直接接点则为电压反馈，否则为电流反馈；“串联反馈或并联反馈”的判断可以看反馈支路与输入支路是否有直接直接接点，如果反馈支路与输入支路有直接接点则为并联反馈，
负反馈放大电路实验报告记录
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实验二由分立元件构成的负反馈放大电路 一、实验目的 1．了解N沟道结型场效应管的特性和工作原理； 2．熟悉两级放大电路的设计和调试方法； 3．理解负反馈对放大电路性能的影响。 二、实验任务 设计和实现一个由N沟道结型场效应管和NPN型晶体管组成的两级负反馈放大电路。结型场效应管的型号是2N5486，晶体管的型号是9011。 三、实验内容 1. 基本要求：利用两级放大电路构成电压并联负反馈放大电路。 （1）静态和动态参数要求 1）放大电路的静态电流I DQ和I CQ均约为2mA；结型场效应管的管压降U GDQ < - 4V，晶体管的管压降U CEQ = 2～3V； 2）开环时，两级放大电路的输入电阻要大于90kΩ，以反馈电阻作为负载时的电压放大倍数的数值≥ 120； 3）闭环电压放大倍数为10 s o sf - ≈=U U A u 。 （2）参考电路 1）电压并联负反馈放大电路方框图如图1所示，R模拟信号源的内阻；R f为反馈电阻，取值为100 kΩ。 图1 电压并联负反馈放大电路方框图 2）两级放大电路的参考电路如图2所示。图中R g3选择910kΩ，R g1、R g2应大于100kΩ；C1～C3容量为10μF，C e容量为47μF。考虑到引入电压负反馈后反馈网络的负载效应，应在放大电路的输入端和输出端分别并联反馈电阻R f，见图2，理由详见“五附录－2”。 图2 两级放大电路 实验时也可以采用其它电路形式构成两级放大电路。 3.3k?
一种用于射频和微波测试系统的GaAsSb双异质结双极晶体管集成电路DHBT技术 一种用于射频和微波测试系统的GaAsSb双异质结双极晶体管集成电路DHBT技术 I.简介 一种用于射频和微波测试仪器的高性能GaAsSb基区，InP集电区双异质结双极晶体管集成电路（DHBT IC）工艺被成功研发。其特有的高射频功率和单位面积增益，出色的增益和开启电压一致性，大的跨导，低的1/f和相位噪声使得HBT IC成为一种对于测试仪器极具吸引力的先进技术。InP技术拓展了原有InGaP/GaAs异质结双极晶体管集成电路HBT IC技术[1][2]，在不牺牲可靠性和可制造性的基础上使得测试仪器的性能达到67GHz和54Gb/秒。与GaAs相比InP具有非常优异的材料特性，例如更高的饱和及峰值电子速率，更高的热导率，更低的表面复合速率，以及更高的击穿电场强度。然而，在传统的GaInAs基区/InP集电区双异质结双极晶体管DHBT中存在集电结异质界面导带不连续。解决这种I 型半导体能带结构所带来的问题需要认真设计能带梯度以消除低偏置下集电区电子的阻塞。与之相比，选择GaAsSb作为基区，InP作为集电区能够形成没有阻塞效应的 II型半导体能带结构，同时保持窄的基区带隙所具有的低开启电压和低功耗特性[3].结合其在复杂电路中良好的热学特性，以GaAsSb/InP为基区/集电区的高速、高击穿电压异质结双极晶体管HBT非常适用于测试
仪器产品。 II.制备工艺制备工艺采用1µm临界尺寸G-线分步光刻。在半绝缘InP衬底上通过分子束外延方法生长异质结双极晶体管HBTs各外延层，形成1×3µm²最小尺寸发射极和自对准蒸发基极金属电极。采用选择性和非选择性湿法腐蚀工艺，以及非选择性Cl2/Ar-基电感应耦合等离子体(ICP)干法刻蚀工艺制备发射极台面，基区欧姆接触电极，基区/集电区台面，次集电区隔离台面。等离子体增强化学气相淀积（PECVD）Si3N4作为钝化介质。晶体管集成了22欧姆/sq Ta2N电阻，250欧姆/sq WSiN电阻和PECVD淀积Si3N4的0.58 fF/µm²金属-介质-金属MIM电容。聚苯丙环丁烯（BCB）用来实现器件表面平坦化，发射极、基极、集电极欧姆接触电极以及其他无源单元通过电极孔淀积金属实现金属互联。金属互联采用3层TiPtAu：前两层为6µm电极接触孔，第三层为8µm电极接触孔(Fig.1)。衬底被减薄到90µm.。通过刻蚀背面通孔和电镀金实现背面接地(Fig.2)。背面通孔通过掩膜版和HBr-基ICP刻蚀实现[4]。文献[5][12]介绍了一些其它InP双异质结双极晶体管集成电路DHBT IC技术，它们都采用GaInAs作为基区。GaAsSb-基区双异质结双极晶体管DHBT在高速射频分立器件[13][14]和集成电路[15][16]方面均不断地有相关的研究结果予以报导。本项工作首次报导了在生产环境下制备的具有高击穿电压，200GHz工作，以GaAsSb为基区的InP双异质结双极晶体管集成电路DHBT IC工艺。 III.HBT直流和射频特性
负反馈放大器 一．实验目的 加深理解放大电路中引入负反馈的方法和负反馈对放大器各项指标的影响。 二．实验原理 负反馈在电子电路中的作用：改善放大器的动态指标，如稳定放大倍数，改变输入输出电阻，减小非线性失真和展宽通频带，但同时也会使放大器的放大倍数降低。 负反馈的几种状态：电压串联，电压并联，电流串联，电流并联。 本实验以电压串联为例，分析负反馈对放大器指标的影响。 1.下图为带有电压串联负反馈的两极阻容耦合放大器电路，在电路中通过Rr把输出电压Uo引回到输入端，家在晶体管T1的发射极上，在发射极电阻Rf1上形成反馈电压Uf。主要性能指标如下： （1）闭环电压放大倍数Ar=Av/1+AvFv ,Av为开环放大倍数。
图1为带有电压串联负反馈的两极阻容耦合放大器 （2）反馈系数Fv=RF1/Rf+RF1 （3）输入电阻R1f=(1+AvFv)Rf Rf 为基本放大器的输入电阻 （4）输出电阻Rof=Ro/(1+AvoFv) Ro 为基本放大器的输出电阻Avo为基本放大器Rl=∞时的电压放大倍数。2.本实验还需测量放大器的动态参数，即去掉图1的反馈作用，得到基本放大器电路如下图2 图2基本放大器 三.实验设备与器件 模拟实验箱，函数信号发生器，双踪示波器，交流伏安表，数字万用表。 四．实验内容 1.静态工作点的测量 条件：Ucc=12V,Ui=0V用直流电压表测第一级，第二级的静态工作点。
Us(V) UE(V) Uc(V) Ic(mA) 第一 级 2.81 2.14 7.33 2.00 第二 级 2.72 2.05 7.35 2.00 表3—1 2.测量基本放大器的各项性能指标 实验将图2改接，即把Rf断开后风别并在RF1和RL 上。 测量中频电压放大倍数Av，输入输出电阻Ri和Ro。（1）条件;f=1KH,Us=5mV的正弦信号，用示波器监视输出波形，在输出波形不失真的情况下用交流毫伏表测量Us,Ui,UL计入3—2表 基本放大器Us(mV) Ui(m V) UL(V ) Uo(V) Av Rf(K Ω) Ro(K Ω) 5.0 0.5 0.25 0.48 500 1.11 2.208 负反馈放大器Us(mV) Ui(m V) UL(V ) Uo(V) Avf Rif(K Ω) Rof(K Ω) 5.0 2.3 0.14 0.20 87 8.52 1.028 表3—2 （2）保持Us不变，，断开负载电阻RL，测量空载时的输出电压Uo计入3—2表
实验报告 实验名称：电压串联负反馈放大电路 实验目的： 1.了解反馈放大器的分类和判别方法 2.加深理解负反馈对放大器性能的改善作用 3.进一步熟悉放大器性能指标的测量方法 实验仪器： 1. 直流稳压电源 2. 函数信号发生器 3. 数字示波器 4. 串联电压负反馈放大电路板 实验原理： 1.反馈放大电路的概念与分类： 将放大器电路的输出的电信号（电压或电流）的一部分或全部，通过一定的方式（烦馈网络）引回到放大器输入电路中，并与输入信号一起参与控制的电路称为反馈放大电路。（如下图1-10） 从反馈的极性划分，反馈分为正反馈和负反馈。 负反馈削弱了净输入信号，降低了放大电路的增益，但负反馈的引入改善了放大器的性能。比如负反馈提高了放大器电路的工作稳定性，减小了非线性失真，抑制了内部
的噪声和干扰，展宽通频带。 正反馈增强了净输入信号，在信号产生电路中有着广泛的使用。 按照反馈网络对输出信号的采样划分，分为电压反馈和电流反馈。 按照反馈信号和输入信号在输入回路中的连接方式，分为串联反馈和并联反馈。 本实验使用并联电压放大电路。 2. 负反馈网络的性能参数和对开环电路的影响 如上图1-10，设X 为输入信号，表示电压或电流，i X 表示输入信号，f X 表示反馈信号，则净输入信号X ∑ =i X -f X 。 开环放大器的放大倍数（开环增益为）： 00X A X ∑= 反馈网络的反馈系数为 0f X F X = 所以反馈放大器的放大倍数即闭环增益为：0of i X A X ==00 1A FA + 可见，加入负反馈放大器的增益减小了01FA +倍。令反馈深度D=01FA +，把FA 称为环路增益。当01FA +>>1时，称为深度反馈。得到： 0111f A FA F =≈+，可见在深度反馈中，放大系数取决于反馈网络决定的反馈系数，几乎与开环放大电路无关。而反馈网络通常由性能稳定的无源原件R ，C 组成，所以负反馈放大器较开环放大器较为稳定。 参数D 可直观显示反馈电路对放大电路的影响： 稳定性的影响： 开环放大电路稳定性为00 A A δ?=，闭环放大电路为00f f f A A D δδ?==，稳定性提高了D 倍。 负反馈电路可以展宽放大电路的通频带： 设开环放大电路的上限截止频率和下限截止频率分别为H f 和L f 。而在加入反馈电路后，上限截止频率扩大为原来的D 倍，下限截止频率缩小了D 倍。 对输入输出电阻的影响：
负反馈放大电路实验报告
3）闭环电压放大倍数为10s o sf -≈=U U A u 。 （2）参考电路 1）电压并联负反馈放大电路方框图如图1所示，R 模拟信号源的内阻；R f 为反馈电阻，取值为100 kΩ。 图1 电压并联负反馈放大电路方框图 2）两级放大电路的参考电路如图2所示。图中R g3选择910kΩ，R g1、R g2应大于100kΩ；C 1～C 3容量为10μF ，C e 容量为47μF 。考虑到引入电压负反馈后反馈网络的负载效应，应在放大电路的输入端和输出端分别并联反馈电阻R f ，见图2，理由详见“五 附录－2”。 图2 两级放大电路 实验时也可以采用其它电路形式构成两级放大电路。 3.3k ?
（3）实验方法与步骤 1）两级放大电路的调试 a. 电路图：（具体参数已标明） ? b. 静态工作点的调试 实验方法： 用数字万用表进行测量相应的静态工作点，基本的直流电路原理。 第一级电路：调整电阻参数， 4.2 s R k ≈Ω，使得静态工作点满足：I DQ约为2mA，U GDQ < - 4V。记录并计算电路参数及静态工作点的相关数据（I DQ，U GSQ，U A，U S、U GDQ）。 实验中，静态工作点调整，实际4 s R k =Ω
第二级电路：通过调节R b2，2 40b R k ≈Ω，使得静态工作点满足：I CQ 约为2mA ，U CEQ = 2～3V 。记录电路参数及静态工作点的相关数据（I CQ ，U CEQ ）。 实验中，静态工作点调整，实际2 41b R k =Ω c. 动态参数的调试 输入正弦信号U s ，幅度为10mV ，频率为10kHz ，测量并记录电路的电压放大倍数 s o11U U A u = 、s o U U A u =、输入电阻R i 和输出电阻R o 。 电压放大倍数：（直接用示波器测量输入输出电压幅值） o1 U s U o U 1 u A 输入电阻： 测试电路：
实验报告 课程名称： 电路与模拟电子技术实验 指导老师： 成绩：__________________ 实验名称： 音频功率放大电路 实验类型： 研究探索型实验 同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求 1、理解音频功率放大电路的工作原理。 2、学习手工焊接和电路布局组装方法。 3、提高电子电路的综合调试能力。 4、通过myDAQ 来分析理论数据和实际数据之间的关系。 二、实验内容和原理（必填） 音频功率放大电路，也即音响系统放大器，用于对音频信号的处理和放大。按其构成可分为前置放大级、音调控制级和功率放大级三部分。 作为音响系统中的放大设备，它接受的信号源有多种形式，通常有话筒输出、唱机输出、录音输出和调谐器输出。它们的输出信号差异很大，因此，音频功放电路中设置前置放大级以适应不同信号源的输入。 为了满足听众对频响的要求和弥补设置了音调控制放大器，希望能对高音、低音部分的频率特性进行调节扬声器系统的频率响应不足，。 为了充分地推动扬声器，通常音响系统中的功率放大器能输出数十瓦以上功率，而高级音响系统的功放最大输出功率可达几百瓦以上。 扩音机的整机电路如下图所示，按其构成，可分为前置放大级，音调控制级和功率放大级三部分。 装 订 线
前置放大电路： 前置放大级输入阻抗较高，输出阻抗较低。前置放大级的性能对整个音频功放电路的影响很大，为了减小噪声，前置级通常要选用低噪声的运放。 由A1组成的前置放大电路是一个电压串联负反馈同相输入比例放大器。 理想闭环电压放大倍数为：23 1R R A vf + = 输入电阻：1R R if = 输出电阻：0of =R 功率放大级： 对于功率放大级，除了输出功率应满足技术指标外，还要求电路的效率高、非线性失真小、输出与音箱负载相匹配，否则将会影响放音效果。 集成功率放大器通常有OTL 和OCL 两种电路结构形式。OTL 功放的优点是只需单电源供电，缺点是输出要通过大电容与负载耦合，因此低频响应较差；OCL 功放的优点是输出与负载可直接耦合，频响特性较好，但需要用双电源供电。（实验室提供本功能模块） 本实验电路的功率放大级由集成功率器件TDA2030A 连成OCL 电路输出形式。 TDA2030A 功率集成电路具有转换速率高，失真小，输出功率大，外围电路简单等特点，采用5脚塑料封装结构。其中1脚为同相输入端；2脚为反相输入端；3脚为负电源；4脚为输出端； 5脚为正电源。 功放级电路中，电容C15、C16用作电源滤波。D1和D2为防止输出端的瞬时过电压损坏芯片的保护二极管。R11、C10为输出端校正网络以补偿感性负载，其作用是把扬声器的电感性负载补偿接近纯电阻性，避免自激和过电压。 图中通过R10、R9、C9引入了深度交直流电压串联负反馈。由于接入C9，直流反馈系数F ′＝1。对于交流信号而言，
电工电子实验报告 学生姓名： 学生学号： 系别班级： 报告性质： 课程名称：电工电子实验实验项目：负反馈放大器实验地点： 实验日期： 成绩评定： 教师签名：
实验四 负反馈放大器 一、实验目的 加深理解放大电路中引入负反馈的方法和负反馈对放大器各项性能指标的影响。 二、实验原理 负反馈在电子电路中有着非常广泛的应用,虽然它使放大器的放大倍数降低，但能在多方面改善放大器的动态指标，如稳定放大倍数，改变输入、输出电阻，减小非线性失真和展宽通频带等。因此，几乎所有的实用放大器都带有负反馈。 负反馈放大器有四种组态，即电压串联，电压并联，电流串联，电流并联。本实验以电压串联负反馈为例，分析负反馈对放大器各项性能指标的影响。 1、图4－1为带有负反馈的两级阻容耦合放大电路，在电路中通过R f 把输出电压u o 引回到输入端，加在晶体管T 1的发射极上，在发射极电阻R F1上形成反馈电压u f 。根据反馈的判断法可知，它属于电压串联负反馈。 主要性能指标如下 1) 闭环电压放大倍数 V V V Vf F A 1A A += 其中 A V ＝U O ／U i — 基本放大器（无反馈）的电压放大倍数，即开环电压放大 倍数。
图4－1 带有电压串联负反馈的两级阻容耦合放大器 2) 反馈系数 F1 f F1 V R R R F += 3) 输入电阻 R if ＝(1＋A V F V )R i R i — 基本放大器的输入电阻 4) 输出电阻 V VO O Of F A 1R R += R O — 基本放大器的输出电阻 A VO — 基本放大器R L ＝∞时的电压放大倍数 1) 在画基本放大器的输入回路时，因为是电压负反馈，所以可将负反馈放大器的输出端交流短路，即令u O ＝0，此时 R f 相当于并联在R F1上。 2) 在画基本放大器的输出回路时，由于输入端是串联负反馈，因此需将反馈放大器的输入端（T 1 管的射极）开路，此时（R f ＋R F1）相当于并接在输出端。可近似认为R f 并接在输出端.
电子技术实验报告—实验4单级放大电路
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电子技术实验报告 实验名称：单级放大电路系别： 班号： 实验者姓名： 学号： 实验日期： 实验报告完成日期：
目录 一、实验目的 (5) 二、实验仪器 (5) 三、实验原理 (5) （一）单级低频放大器的模型和性能 (5) （二）放大器参数及其测量方法 (7) 四、实验内容 (9) 1、搭接实验电路 (9) 2、静态工作点的测量和调试 (10) 3、基本放大器的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的测量 (11) 4、放大器上限、下限频率的测量 (12) 5、电流串联负反馈放大器参数测量 (13) 五、思考题 (13) 六、实验总结 (13)
一、实验目的 1.学会在面包板上搭接电路的方法； 2.学习放大电路的调试方法； 3.掌握放大电路的静态工作点、电压放大倍数、输出电阻和通频带测量方法； 4.研究负反馈对放大器性能的影响；了解射级输出器的基本性能； 5.了解静态工作点对输出波形的影响和负载对放大电路倍数的影响。 二、实验仪器 1.示波器1台 2.函数信号发生器1台 3. 直流稳压电源1台 4.数字万用表1台 5.多功能电路实验箱1台 6.交流毫伏表1台 三、实验原理 （一）单级低频放大器的模型和性能 1. 单级低频放大器的模型 单级低频放大器能将频率从几十Hz~几百kHz的低频信号进行不失真地放
大，是放大器中最基本的放大器，单级低频放大器根据性能不同科分为基本放大器和负反馈放大器。 从放大器的输出端取出信号电压（或电流）经过反馈网络得到反馈信号电压（或电流）送回放大器的输入端称为反馈。若反馈信号的极性与原输入信号的极性相反，则为负反馈。 根据输出端的取样信号（电压或电流）与送回输入端的连接方式（串联或并联）的不同，一般可分为四种反馈类型——电压串联反馈、电流串联反馈、电压并联反馈和电流并联反馈。负反馈是改变房卡器及其他电子系统特性的一种重要手段。负反馈使放大器的净输入信号减小，因此放大器的增益下降；同时改善了放大器的其他性能：提高了增益稳定性，展宽了通频带，减小了非线性失真，以及改变了放大器的输入阻抗和输出阻抗。负反馈对输入阻抗和输出阻抗的影响跟反馈类型有关。由于串联负反馈实在基本放大器的输入回路中串接了一个反馈电压，因而提高了输入阻抗，而并联负反馈是在输入回路上并联了一个反馈电流，从而降低了输入阻抗。凡是电压负反馈都有保持输出电压稳定的趋势，与此恒压相关的是输出阻抗减小；凡是电流负反馈都有保持输出电流稳定的趋势，与此恒流相关的是输出阻抗增大。 2.单级电流串联负反馈放大器与基本放大器的性能比较 电路图2是分压式偏置的共射级基本放大电路，它未引入交流负反馈。 电路图3是在图2的基础上，去掉射极旁路电容C e，这样就引入了电流串联负反馈。
异质结双极型晶体管HBT研究背景及简介 1 HBT概述 2 HBT的发展 3 HBT的特点 4 HBT的电流传输原理 5 HBT的主要性能参数 电子信息材料产业的技术水平和发展规模，已经成为衡量一个国家经济发展状况、科技进步和国防实力的重要标志。上世纪中叶，单晶硅和半导体晶体管的发明以及硅集成电路的研制成功，导致了电子工业革命；上世纪70年代初石英光导纤维材料和GaAs激光器的发明，促进了光纤通信技术迅速发展并使人类进入了信息时代。而超晶格概念的提出及其半导体超晶格、量子阱材料的研制成功，则彻底改变了光电器件的设计思想，使半导体器件的设计与制造从“杂质工程”发展到“能带工程”。 第一代半导体材料以硅为代表。硅是目前为止人们认识最全面、制造工艺水平最高的半导体材料。第二代半导体材料以低位错密度的垂直梯度凝固法(VGF)和水平(HB)方法生长的导电GaAs衬底材料为主。第三代半导体材料以宽禁带半导体材料为代表。其中GaAs、InP基晶格匹配和应变补偿材料体系发展得相当成熟，已成功地用来制造超高速，超高频微电子器件和单片集成电路。但是无论是从异质结材料体系设计和生长，器件性能提升，还是器件模型和模拟平台的建立上而言都还处于起步阶段，远未成熟，这其中既有大量的技术问题需要攻关，同时也有大量的基础科学问题亟待解决。 1 HBT概述 异质结双极晶体管（Hetero-junction Bipolar Transistor,简称(HBT)基区(base)异质结SiGe外延(图1)：其原理是在基区掺入Ge组分，通过减小能带宽度,从而使基区少子从发射区到基区跨越的势垒高度降低，从而提高发射效率γ, 因而，很大程度上提高了电流放大系数 。在满足一定的放大系数的前提下，基区可以重掺杂，并且可以做得较薄，这样就减少了载流子的基区渡越时间，从而提高器件的截止频率(Cut-Off Frequency)，这正是异质结在超高速，超高频器件中的优势所在。
深圳大学实验报告课程名称：模拟电路 实验名称：负反馈放大电路设计 学院：信息工程学院 专业：信息工程班级： 组号：指导教师：田明 报告人：学号： 实验地点 N102 实验时间： 实验报告提交时间： 教务处制
一.实验名称: 负反馈放大电路设计 二.实验目的: 加深对负反馈放大电路原理的理解. 学习集成运算反馈放大电路、晶体管反馈放大电路的设计方法. 掌握集成运算反馈放大电路、多级晶体管反馈放大电路的安装调试及测试方法. 三.实验仪器: 双踪示波器一台/组 信号发生器一台/组 直流稳压电源一台/组 万用表一台/组 四.实验容: 设计一个多级晶体管负反馈放大电路或集成运算负反馈放大电路，性能要求如下： 闭环电压放大倍:30---120 输入信号频率围:1KHZ-------10KHZ. 电压输出幅度≥1.5V 输出电阻≤3KΩ 五.实验步骤: 1.选择负反馈放大电路的类型，一般有晶体管负反馈放大电路、集 成运算负反馈放大电路.
为满足上述放大倍数的要求，晶体管负反馈放大电路最少需要二级放大，其连接形式有直接耦合和阻容耦合，阻容耦合可以消除放大器各级静态工作点之间的影响，本设计采用两者相结合的方式；对于各级放大器，其组态有多种多样，有共发射极，共基极和共集电极。本设计可以采用共发射极-共基极-共集电极放大电路。对于负反馈形式，有电压串联、电压并联、电流串联、电流并联。本设计采用电压并联负反馈形式。 2.设计电路,画出电路图. 下面是电源输入电路，通过并联两个电容的滤波电路形式，以效消除干扰,保证电路稳定工作，否则容易产生自激振荡。 整体原理图如下： 从上图可以看出来，整个电路由三级放大和一路负反馈回路构成，第一级电路是NPN管构成的共发射极电路，通过直接耦合的方式输出给
单管放大电路实验报告
电03 王剑晓 2010010929 单管放大电路报告 一、实验目的 (1)掌握放大电路直流工作点的调整与测量方法； (2)掌握放大电路主要性能指标的测量方法； (3)了解直流工作点对放大电路动态特性的影响； (4)掌握发射极负反馈电阻对放大电路动态特性的影响； (5)掌握信号源内阻R S对放大电路频带（上下截止频率）的影响； 二、实验电路与实验原理
实验电路如课本P77所示。 图中可变电阻R W是为调节晶体管静态工作点而设置的。 （1）静态工作点的估算与调整； 将图中基极偏置电路V CC、R B1、R B2用戴维南定理等效成电压源，得到直流通路， 如下图1.2所示。其开路电压V BB和内阻R B分别为： V BB= R B2/( R B1+R B2)* V CC; R B= R B1// R B2; 所以由输入特性可得： V BB= R B I BQ+U BEQ+(R E1+ R E2)(1+Β) I BQ; 即：I BQ=（V BB- U BEQ）/[Β(R E1+ R E2)+ R B]; 因此，由晶体管特性可知： I CQ=ΒI BQ； 由输出回路知： V CC= R C I CQ + U CEQ+(R E1+ R E2) I EQ; 整理得： U CEQ= V CC-(R E1+ R E2+ R C) I CQ； 分析：当R w变化（以下以增大为例）时，R B1增大，R B增大，I BQ减小；I CQ减 小；U CEQ增大，但需要防止出现顶部失真；若R w减小变化相反，需要考虑底部 失真（截止失真）； （2）放大电路的电压增益、输入电阻和输出电阻 做出电路的交流微变等效模型： 则：
负反馈放大器 一、实验目的 加深理解放大电路中引入负反馈的方法和负反馈对放大器各项性能指标的影响。 二、实验仪器 直流电源、函数信号发生器、双踪示波器、频率计、交流毫伏表、直流电压表、晶体三极管、电阻器若干、电容器若干。 三、实验原理 负反馈在电子电路中有着非常广泛的应用，虽然它使放大器的放大倍数降低，但能在多方面改善放大器的动态指标，如放大稳定倍数，改变输入、输出电阻，减小非线性失真和展宽通频等。因此，几乎所有的实用放大器都带有负反馈。 1.图为带有负反馈的两级阻容耦合放大电路，在电路中通过R f 把输出电压u o 引回到输入端，加在晶体管T 1的发射极，在发射极电阻R F1上形成反馈电压u f 。根据反馈的判断法可知，它属于电压串联负反馈。 主要性能指标如下： 1、闭环电压增益 V V V VF F A 1A A += i O V V V A = ——基本放大器（无反馈）的电压增益，即开环电压增益。 1＋AVFV ——反馈深度，它的大小决定了负反馈对放大电路性能改善的程度。 2、反馈系数 F1 f F1 V R R R F += 3、输入电阻 R if ＝ (1＋A V F V )R i R i ——基本放大器的输入电阻 4、输出电阻 V VO O Of F A 1R R += R o ——基本放大器的输出电阻 A vo ——基本放大器∞=L R 时的电压增益
带有电压串联负反馈的两级阻容耦合放大器 2、本实验还需要测量基本放大器的动态参数，怎样实现无反馈而得到基本放大器呢？不能简单地断开反馈支路，而是要去掉反馈作用，但又要反馈网络的影响（负载效应）考虑到基本放大器中去，为此： 1）在画基本放大器的输入回路时，因为是电压负反馈，所以可将反馈放大器的输出端交流短路，即令u o=，此时R f相当于并联在R F1上。 2）在画基本放大器的输出回路时，由于输入端是串联负反馈，因此需将反馈放大器的输入端（T1管的射极）开路，此时（R f+R F1）相当于并接在输出端。可近似认为R f并接在输出端。 根据上述规律，就可得到所要求的如图所示的基本放大器。 等效基本放大器 3、输入输出电阻测量 为了测量放大器的输入电阻，电路在被测放大器的输入端与信号源之间串入
薄基区异质结晶体管的负阻特性与分析 第39卷第l期 2006年1月 天津大学学报 JournalofTianjinUniversity V01.39No.1 Jan.20o6 薄基区异质结晶体管的负阻特性与分析 张世林,李建恒,郭维廉,齐海涛,梁惠来 (大津大学电子信息J程学院,天津300072) 摘要:采用分子束外延方法生长了8nln基区的InGaP—GaAs双异质结材料,研制成具有负阻特性的异质结晶体 管.该晶体管可以集成在高速高频的数字逻辑电路中,大大减少了器件数目.讨论了薄基区负阻异质结晶体管的负 阻特性及其物理机制.器件负阻特性的产生与其结构密切相关,包括导带势垒尖峰和基区宽度负反馈效应.推出了 物理公式,并且使用PSPICE模拟软件建立了电路模型.模拟结果符合制作器件的测量结果. 关键词:异质结晶体管;负阻特性;薄堆区;电路模拟 中图分类号:TN43l文献标志码:A文章编号:0493—2l37(2006)01—010905 NegativeDifferentialResistanceCharacteristicand AnalysisofThinBaseHBT ZHANGShi—lin,LIJian—heng,GUOWei—lian,QIHal—tao,LIANGHui—lai (SchoolofElectronicInformationEngineering,TianjinUniversit~,Tianjin300072,China) Abstract:InGaP—GaAsthinbase(8nm)dualheterojunctionmaterialisgrownbvmolecularbeamexten sion (MBE),andaheterojunctionbipolartransistor(HBT)withnegativedifferentialresistance(NDR)chara cteris— tieisfabrieated.NDRHBTcanheintegratedinhighspeedandhighfrequencydigitallogiccirt?uit,thenu mber ofdevicescanbereducedgreatly.TheNDRcharacteristicandphysicalanalysisof’thinbaseHBTa repres en— ted.TheNDRcharacteristicofthisdeviceiScloselyrelativetoitsstructure.includingconduction})ands pike andbasewidthnegativefeedbackeffect.Thephysicalformulasaregivenandthecircuitmodelisfounded hy PSPICE.ThesimulatedresultiSclusetothemeasureoutcome. Keywords:heterojunctionbipolartransistor;negativedifferentialresistancecharacteristic;thinhase;ci rcuit Simt11atiOn 异质结晶体管(heterojunctionbipolartransistor,
负反馈放大器 【实验目的】 1、 加深负反馈对放大器工作性能影响的认识。 2、 掌握负反馈放大器性能指标的测试方法。 【实验仪器】 双踪示波器、低频信号发生器、万用表、直流稳压电源 【实验原理】 1、 基本概念及分类 负反馈放大器就是采用了负反馈措施（即将输出信号的部分或全部通过反馈网络送回输入端，以消弱原输入信号）的放大器。负反馈放大器有电压串联、电压并联、电流串联和电流并联四种基本组态。如图1所示的方框图有： 图1负反馈放大器方框图 01f f x A A x AF = =+ 1B AF =+ B 称为反馈深度。当1D 时，1 f A F ≈ 2、 负反馈放大器对性能的影响 （1）放大倍数的稳定性提高
11f f A A A AF A ??= ? + （2）通频带扩展为原有的（1+AF ）倍。 （3）减少非线性失真及抑制噪声。 （4）对输入、输出电阻的影响。 串联负反馈输入电阻增加，并联负反馈输入电阻减小；电压负反馈输出电阻减小，电流负反馈输出电阻减少，电流负反馈输出电阻增大。 【实验内容及步骤】 实验电路如图2所示： 图2负反馈放大器实验电路 1、 调整各级静态工作点 2、 测量负反馈对放大倍数稳定性的影响 （1） 测量基本放大器放大倍数的变化量。 （2） 测量负反馈放大器放大倍数的变化量。 （3） 计算相对变化量。 3、 观测负反馈放大器扩展通频带的作用。 4、 测量负反馈对输入电阻的影响。
【数据记录】 实验数据记录在表1中： 表格1 【数据分析与处理】 由记录的数据可以看出，有反馈时： 6.25%21.5 8 7A A ?== 无反馈时： 20304 6.58%A A ?== 可见增益稳定性提高了，但并不理想，考虑到实验条件，示波器显示不准，读数有误差应为主要原因。 【总结】 由这次试验可明显得到以下结论： 1、 引入负反馈会牺牲增益；
实验二 由分立元件构成的负反馈放大电路 一、实验目的 1．了解N 沟道结型场效应管的特性和工作原理； 2．熟悉两级放大电路的设计和调试方法； 3．理解负反馈对放大电路性能的影响。 二、实验任务 设计和实现一个由N 沟道结型场效应管和NPN 型晶体管组成的两级负反馈放大电路。结型场效应管的型号是2N5486，晶体管的型号是9011。 三、实验内容 1. 基本要求：利用两级放大电路构成电压并联负反馈放大电路。 （1）静态和动态参数要求 1）放大电路的静态电流I DQ 和I CQ 均约为2mA ；结型场效应管的管压降U GDQ < - 4V ，晶体管的管压降U CEQ = 2～3V ； 2）开环时，两级放大电路的输入电阻要大于90kΩ，以反馈电阻作为负载时的电压放大倍数的数值 ≥ 120； 3）闭环电压放大倍数为10s o sf -≈=U U A u 。 （2）参考电路 1）电压并联负反馈放大电路方框图如图1所示，R 模拟信号源的内阻；R f 为反馈电阻，取值为100 kΩ。 图1 电压并联负反馈放大电路方框图 2）两级放大电路的参考电路如图2所示。图中R g3选择910kΩ，R g1、R g2应大于100kΩ；C 1～C 3容量为10μF ，C e 容量为47μF 。考虑到引入电压负反馈后反馈网络的负载效应，应在放大电路的输入端和输出端分别并联反馈电阻R f ，见图2，理由详见“五 附录－2”。 图2 两级放大电路 实验时也可以采用其它电路形式构成两级放大电路。 3.3k ?
（3）实验方法与步骤 1）两级放大电路的调试 a. 电路图：（具体参数已标明） ? b. 静态工作点的调试 实验方法： 用数字万用表进行测量相应的静态工作点，基本的直流电路原理。 第一级电路：调整电阻参数， 4.2s R k ≈Ω，使得静态工作点满足：I DQ 约为2mA ，U GDQ < - 4V 。记录并计算电路参数及静态工作点的相关数据（I DQ ，U GSQ ，U A ，U S 、U GDQ ）。 实验中，静态工作点调整，实际4s R k =Ω 第二级电路：通过调节R b2，240b R k ≈Ω，使得静态工作点满足：I CQ 约为2mA ，U CEQ = 2～3V 。记录电路参数及静态工作点的相关数据（I CQ ，U CEQ ）。 实验中，静态工作点调整，实际241b R k =Ω c. 动态参数的调试 输入正弦信号U s ，幅度为10mV ，频率为10kHz ，测量并记录电路的电压放大倍数 s o11U U A u =、s o U U A u =、输入电阻R i 和输出电阻R o 。 o1U s U o U 1u A
模拟电路实验 实验报告 负反馈放大电路 负反馈放大器 一、实验目得 1、进一步了解负反馈放大器性能得影响。 2、进一步掌握放大器性能指标得测量方法。 实验设备 1.示波器一台 ２．函数信号发生器一台 ３.交流毫伏表一台 ４.直流稳压电源一台 5.万用表一只 6.实验箱一台 二、实验原理 放大器中采用负反馈,在降低放大倍数得同时,可以使放大器得某些性能大大改善。所谓负反馈,就就是以某种方式从输出端取出信号,再以一定方式加到输入回路中。若所加入得信号极性与原输入信号极性相反,则就是负反馈。 根据取出信号极性与加入到输入回路得方式不同，反馈可分为四类:串联电压反馈、串联电流反馈、并联电压反馈与并联电流反馈。如图３-1所示。 从网络方框图来瞧,反馈得这四种分类使得基本放大网络与反馈网络得联接在输入、输出端互不相同。 从实际电路来瞧,反馈信号若直接加到输入端,就是并联反馈,否则就是串联反馈,反馈信号若直接取自输出电压,就是电压反馈,否则就是电流反馈。 １、负反馈时输入、输出阻抗得影响 负反馈对输入、输出阻抗得影响比较复杂,不同得反馈形式,对阻抗得影响也不一样,一般而言,凡就是并联负反馈,其输入阻抗降低；凡就是串联负反馈，其输入阻抗升高;设主网络得输入电阻为Ｒi,则串联负反馈得输入电阻为
R if=(1+ＦA V）R i 设主网络得输入电阻为R o，电压负反馈放大器得输出电阻为 Ｒof= 可见,电压串联负反馈放大器得输入电阻增大(1+AＶF）倍,而输出电阻则下降到1/(1+AＶF)倍。 2、负反馈放大倍数与稳定度 负反馈使放大器得净输入信号有所减小,因而使放大器增益下降,但却改善了放大性能，提高了它得稳定性。 反馈放大倍数为 Ａvf=(A v为开环放大倍数) 反馈放大倍数稳定度与无反馈放大器放大倍数稳定度有如下关系: ＝ 式中AＶf／A V f称负反馈放大器放大倍数得稳定度。称无反馈时得放大器放大倍数得稳定度。可见,负反馈放大器比无反馈放大器放大倍数提高了(1＋ＡV F)倍。 ３、负反馈可扩展放大器得通频带。 4、负反馈可减小输出信号得非线性失真 三、实验内容、步骤及结果: 1、调整静态工作点,按图3－2接线。 ２、闭合开关K1,断开开关K2，接通电源后,调节R P,用万用表直流电压档测量U RC=３Ｖ，使放大器得静态集电极电流I CＱ１mＡ。 3、测量无反馈时放大器得电压放大倍数A V、输入电阻Rｉ、与输出电阻Ｒo。 (1)在放大器得输入端U S处输入f=１ＫHZ，有效值Uｓ＝15mv得正弦信号,用示波器观察输出电压Ｕo得波形，在波形不失真得情况下,用毫伏表测出输出电压得有效值U OL，算出开环放大倍数A V。 （2)测量U i处得电压,按输入电阻得计算公式计算出输入电阻R i。 (３)断开开关K1，测出不接负载电阻R L时得输出电压Uｏ，按输出电阻得公式计算出输出电阻R o。 4、测量电压并联负反馈时放大器得电压放大倍数Ａuf、输入电阻R if与输出电阻Rｏf。将开关K2接通后，按3得步骤测量有负反馈时得Ａuf、Ｒｉf与Ｒof ５、研究放大倍数得稳定性 保持原输入信号,将负载电阻ＲL由5、1K变为1K,测出无反馈与有反馈时得输出电压ＵＯ ，计算稳定度。 L