模擬電子技術(shù)(第三版)江曉安版 第一章ppt

1、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)西電出版社西電出版社教材：教材：模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)（第三版）（第三版）作者：江曉安作者：江曉安專業(yè)基礎(chǔ)課課程體系專業(yè)基礎(chǔ)課課程體系（低頻電子線路）（低頻電子線路）（計算機硬件）（計算機硬件）微機原理、單片機微機原理、單片機等等高頻電子線路高頻電子線路等等電路電路數(shù)電數(shù)電考研課考研課電子技術(shù)（模電、數(shù)電）、信號與系統(tǒng)電子技術(shù)（模電、數(shù)電）、信號與系統(tǒng)數(shù)字信號處理數(shù)字信號處理語音信號處理語音信號處理圖像信號處理圖像信號處理等等模電模電信號與系統(tǒng)信號與系統(tǒng)專業(yè)基礎(chǔ)課專業(yè)基礎(chǔ)課專業(yè)課專業(yè)課學位課學位課模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)概述概述：四、難點：四、難點：1

2、.器件非線性、交直流共存器件非線性、交直流共存 2.“近似近似”處理處理(突出主要矛盾突出主要矛盾,簡化實際問題簡化實際問題)三、課程特點：三、課程特點：物理、高數(shù)、電路物理、高數(shù)、電路.高頻、數(shù)電高頻、數(shù)電學習電子元器件種類、結(jié)構(gòu)、參數(shù)、原理學習電子元器件種類、結(jié)構(gòu)、參數(shù)、原理學習基本電路工作原理、分析方法、指標計算學習基本電路工作原理、分析方法、指標計算二、先修課：二、先修課： 后續(xù)課：后續(xù)課： 性質(zhì)性質(zhì): :入門性質(zhì)的專業(yè)基礎(chǔ)課入門性質(zhì)的專業(yè)基礎(chǔ)課( (考研課、學位課考研課、學位課) ) 任務：任務：一、課程的性質(zhì)和任務一、課程的性質(zhì)和任務熟悉常用電子儀器的原理、使用及電路的測試熟悉常用

3、電子儀器的原理、使用及電路的測試 方法方法1、工程性：近似計算、工程性：近似計算 2、實踐性：電路測試、故障判斷和排除、仿真、實踐性：電路測試、故障判斷和排除、仿真3.概念多、電路多、分析方法多概念多、電路多、分析方法多五、分析方法五、分析方法 1.電路課程：嚴密推導、精確計算電路課程：嚴密推導、精確計算3.掌握器件外特性和使用方法，不過分追究內(nèi)部機理。掌握器件外特性和使用方法，不過分追究內(nèi)部機理。4.重視實踐環(huán)節(jié)重視實踐環(huán)節(jié)(實驗實驗)。歸納歸納12個字：個字： 定性分析定性分析 定量估算定量估算 實驗調(diào)整實驗調(diào)整2.非線性器件在非線性器件在一定條件下一定條件下線性使用線性使用(注意其條件注

4、意其條件)。電路識圖、判斷作用、波形失真、是否自激電路識圖、判斷作用、波形失真、是否自激23位有效位位有效位通過調(diào)整達到指標要求通過調(diào)整達到指標要求 模電課程：模電課程：近似處理近似處理，有時圖解，有時圖解 (1)問題復雜，未知參數(shù)多問題復雜，未知參數(shù)多 (2)器件分散性器件分散性 (3)寄生電容、引線電感寄生電容、引線電感 (4)RC標稱值與實際誤差標稱值與實際誤差掌握掌握“近似近似”的方法的方法 (不片面強調(diào)不片面強調(diào)“精確精確”) (困難困難且且不不實用實用)六、本課程的能力要求六、本課程的能力要求1. 會看：定性分析會看：定性分析2. 會算：定量估算會算：定量估算分析問題的能力分析問題

5、的能力3. 會選：電路形式、器件、參數(shù)會選：電路形式、器件、參數(shù)4. 會調(diào)：儀器選用、測試方法、故障診斷、仿真會調(diào)：儀器選用、測試方法、故障診斷、仿真解決問題的能力設(shè)計能力解決問題的能力設(shè)計能力解決問題的能力實踐能力解決問題的能力實踐能力綜合應用所學知識的能力綜合應用所學知識的能力解題要求：解題要求：（1）抄題、抄圖（描圖）；）抄題、抄圖（描圖）； （2）各電壓、電流要標明位置、方向、極性；）各電壓、電流要標明位置、方向、極性；（3）按公式）按公式代數(shù)代數(shù)結(jié)果結(jié)果(含單位含單位)三步驟完成。三步驟完成。八、考核方法八、考核方法七、幾點忠告七、幾點忠告1.規(guī)范化規(guī)范化的工程師的基本訓練（文字標識

6、、符號、實驗）的工程師的基本訓練（文字標識、符號、實驗）2.不缺課，認真聽，積極提問，會做筆記；不缺課，認真聽，積極提問，會做筆記；4.認真作業(yè)認真作業(yè)(不應付不應付,不亂抄不亂抄)，按時作業(yè)，按時作業(yè)(跟上進度跟上進度)，自自查自糾查自糾；3.互相學習，多學多問，及時反饋意見；互相學習，多學多問，及時反饋意見；九、本課程不作要求的內(nèi)容九、本課程不作要求的內(nèi)容 電子技術(shù)的發(fā)展電子技術(shù)的發(fā)展從電子管從電子管半導體管半導體管集成電路集成電路1958年集成電年集成電路研制成功路研制成功電子管、晶體管、集成電路比較電子管、晶體管、集成電路比較1958年只有年只有4個晶體管個晶體管1997年一芯片中有年

7、一芯片中有40億個晶體管億個晶體管1904年年電子管問世電子管問世1947年年晶體管誕生晶體管誕生第一只晶體管的發(fā)明者第一只晶體管的發(fā)明者（by John Bardeen , William Schockley and Walter Brattain in Bell Lab）第一個集成電路及其發(fā)明者第一個集成電路及其發(fā)明者（ Jack Kilby from TI ） 1958年年9月月12日，在德州儀器公司日，在德州儀器公司的實驗室，實現(xiàn)了把電子器件集成在的實驗室，實現(xiàn)了把電子器件集成在一塊半導體材料上的構(gòu)想。一塊半導體材料上的構(gòu)想。42年后，年后，于于2000年獲諾貝爾物理學獎。年獲諾貝爾物

8、理學獎。 貝爾實驗室三名科學家在貝爾實驗室三名科學家在1947年年11月底發(fā)明了晶體管，月底發(fā)明了晶體管，1956年因年因此獲得諾貝爾物理學獎。此獲得諾貝爾物理學獎。 巴因所做的超導研究于巴因所做的超導研究于1972年年第二次獲得諾貝爾物理學獎。第二次獲得諾貝爾物理學獎。值得紀念的幾位科學家！值得紀念的幾位科學家！ 半導體半導體導電性介于導體與絕緣體之間的物質(zhì)。導電性介于導體與絕緣體之間的物質(zhì)。本征半導體本征半導體純凈的晶體結(jié)構(gòu)的半導體。純凈的晶體結(jié)構(gòu)的半導體。1. 什么是半導體？什么是本征半導體？什么是半導體？什么是本征半導體？ 導體導體最外層電子在外電場作用下容易產(chǎn)生定向移動，最外層電子在

9、外電場作用下容易產(chǎn)生定向移動， 多為低價金屬元素，如鐵、鋁、銅等。多為低價金屬元素，如鐵、鋁、銅等。 絕緣體絕緣體原子的最外層電子受原子核的束縛力很強，很原子的最外層電子受原子核的束縛力很強，很 難導電。如惰性氣體、橡膠、陶瓷等。難導電。如惰性氣體、橡膠、陶瓷等。 半導體半導體最外層電子受原子核的束縛力介于導體與絕緣體最外層電子受原子核的束縛力介于導體與絕緣體 之間。是四價元素，如硅（之間。是四價元素，如硅（SiSi）、鍺（）、鍺（GeGe）。）。無雜質(zhì)無雜質(zhì)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)1.1.1 本征半導體本征半導體1.1 半導體基礎(chǔ)知識半導體基礎(chǔ)知識第一章第一章 半導體器件半導體器件2. 本征半導

10、體的結(jié)構(gòu)本征半導體的結(jié)構(gòu)由于熱運動，具有足夠能量由于熱運動，具有足夠能量的價電子掙脫共價鍵的束縛的價電子掙脫共價鍵的束縛而成為自由電子而成為自由電子自由電子的產(chǎn)生使共價鍵中自由電子的產(chǎn)生使共價鍵中留有一個空位置，稱為空穴留有一個空位置，稱為空穴 自由電子與空穴相碰同時消失，稱為復合。自由電子與空穴相碰同時消失，稱為復合。共價鍵共價鍵 一定溫度下，自由電子與空穴對的濃度一定；溫度升高，一定溫度下，自由電子與空穴對的濃度一定；溫度升高，熱運動加劇，掙脫共價鍵的電子增多，自由電子與空穴對熱運動加劇，掙脫共價鍵的電子增多，自由電子與空穴對的濃度加大。的濃度加大。動態(tài)平衡動態(tài)平衡兩種載流子兩種載流子 外

11、加電場時，帶負電的自由電外加電場時，帶負電的自由電子和帶正電的空穴均參與導電，子和帶正電的空穴均參與導電，且運動方向相反。由于載流子數(shù)且運動方向相反。由于載流子數(shù)目很少，故導電性很差。目很少，故導電性很差。為什么要將半導體變成導電性很差的本征半導體？為什么要將半導體變成導電性很差的本征半導體？3. 本征半導體中的兩種載流子本征半導體中的兩種載流子運載電荷的粒子稱為載流子。運載電荷的粒子稱為載流子。 溫度升高，熱運動加劇，載溫度升高，熱運動加劇，載流子濃度增大，導電性增強。流子濃度增大，導電性增強。 熱力學溫度熱力學溫度0K時不導電。時不導電。 1. N型半導體型半導體5磷（磷（P） 雜質(zhì)半導體

12、主要靠多數(shù)載雜質(zhì)半導體主要靠多數(shù)載流子導電。摻入雜質(zhì)越多，流子導電。摻入雜質(zhì)越多，多子濃度越高，導電性越強，多子濃度越高，導電性越強，實現(xiàn)導電性可控。實現(xiàn)導電性可控。多數(shù)載流子多數(shù)載流子 空穴比未加雜質(zhì)時的數(shù)目空穴比未加雜質(zhì)時的數(shù)目多了？少了？為什么？多了？少了？為什么？ 多子多子:自由電子自由電子 少子少子:空穴空穴 導電特點：導電特點： nnpn N型半導體主要靠自由電子導電型半導體主要靠自由電子導電1.1.2 雜質(zhì)半導體雜質(zhì)半導體2. P型半導體型半導體3硼（硼（B）多數(shù)載流子多數(shù)載流子 P型半導體主要靠空穴導電，型半導體主要靠空穴導電，摻入雜質(zhì)越多，空穴濃度越高，摻入雜質(zhì)越多，空穴濃度

13、越高，導電性越強。導電性越強。 討論：討論：在雜質(zhì)半導體中，溫度變在雜質(zhì)半導體中，溫度變化時，載流子的數(shù)目變化嗎？少化時，載流子的數(shù)目變化嗎？少子與多子變化的數(shù)目相同嗎？少子與多子變化的數(shù)目相同嗎？少子與多子濃度的變化相同嗎？子與多子濃度的變化相同嗎？多子多子:空穴空穴少子少子:自由電子自由電子導電特點：導電特點： ppnpP型半導體主要靠空穴導電型半導體主要靠空穴導電說明：說明：1. 摻入雜質(zhì)的濃度決定摻入雜質(zhì)的濃度決定多數(shù)載流子多數(shù)載流子的濃度；溫度的濃度；溫度決定決定少數(shù)載流子少數(shù)載流子的濃度。的濃度。3. 雜質(zhì)半導體總體上保持電中性。雜質(zhì)半導體總體上保持電中性。 4. 雜質(zhì)半導體的表示

14、方法如下圖所示。雜質(zhì)半導體的表示方法如下圖所示。2. 雜質(zhì)半導體雜質(zhì)半導體載流子的數(shù)目載流子的數(shù)目要遠遠高于本征半導要遠遠高于本征半導體，因而其導電能力大大改善。體，因而其導電能力大大改善。N 型半導體型半導體 P 型半導體型半導體受溫度的影響很小受溫度的影響很小本征激發(fā)產(chǎn)生本征激發(fā)產(chǎn)生 1. 在雜質(zhì)半導體中多子的數(shù)量與在雜質(zhì)半導體中多子的數(shù)量與 （a. 摻雜濃度、摻雜濃度、b.溫度）有關(guān)。溫度）有關(guān)。 2. 在雜質(zhì)半導體中少子的數(shù)量與在雜質(zhì)半導體中少子的數(shù)量與 （a. 摻雜濃度、摻雜濃度、b.溫度）有關(guān)。溫度）有關(guān)。 3. 當溫度升高時，少子的數(shù)量當溫度升高時，少子的數(shù)量 （a. 減少、減少

15、、b. 不變、不變、c. 增多）。增多）。abcba5. N型半導體對外顯型半導體對外顯 。（a. 正電、正電、 b. 負電、負電、 c.電中性）電中性）c 物質(zhì)因濃度差而產(chǎn)生的運動稱為擴散運動。氣物質(zhì)因濃度差而產(chǎn)生的運動稱為擴散運動。氣體、液體、固體均有之。體、液體、固體均有之。擴散運動擴散運動P區(qū)空穴區(qū)空穴濃度遠高濃度遠高于于N區(qū)。區(qū)。N區(qū)自由電區(qū)自由電子濃度遠高子濃度遠高于于P區(qū)。區(qū)。 擴散運動使靠近接觸面擴散運動使靠近接觸面P區(qū)的空穴濃度降低、靠近接觸面區(qū)的空穴濃度降低、靠近接觸面N區(qū)的自由電子濃度降低，產(chǎn)生內(nèi)電場，不利于擴散運動的繼區(qū)的自由電子濃度降低，產(chǎn)生內(nèi)電場，不利于擴散運動的繼

16、續(xù)進行。續(xù)進行。1.2 PN結(jié)結(jié) 因電場作用所產(chǎn)生因電場作用所產(chǎn)生的運動稱為漂移運動。的運動稱為漂移運動。 參與擴散運動和漂移運動的載流子數(shù)目相同，參與擴散運動和漂移運動的載流子數(shù)目相同，達到動態(tài)平衡，就形成了達到動態(tài)平衡，就形成了PN結(jié)。結(jié)。漂移運動漂移運動 由于擴散運動使由于擴散運動使P區(qū)與區(qū)與N區(qū)的交界面缺少多數(shù)載流子，形成區(qū)的交界面缺少多數(shù)載流子，形成內(nèi)電場，從而阻止擴散運動的進行。內(nèi)電場使空穴從內(nèi)電場，從而阻止擴散運動的進行。內(nèi)電場使空穴從N區(qū)向區(qū)向P區(qū)、自由電子從區(qū)、自由電子從P區(qū)向區(qū)向N 區(qū)運動。區(qū)運動。1.2.1 PN結(jié)的形成結(jié)的形成 在一塊本征半導體兩側(cè)通過擴散不同的雜質(zhì)在一

17、塊本征半導體兩側(cè)通過擴散不同的雜質(zhì),分別形成分別形成N型半導體和型半導體和P型半導體。此時將在型半導體。此時將在N型半導體和型半導體和P型半導體型半導體的結(jié)合面上形成如下物理過程的結(jié)合面上形成如下物理過程: 因濃度差因濃度差 空間電荷區(qū)形成內(nèi)電場空間電荷區(qū)形成內(nèi)電場 內(nèi)電場促使少子漂移內(nèi)電場促使少子漂移 內(nèi)電場阻止多子擴散內(nèi)電場阻止多子擴散 最后最后, ,多子的擴散和少子的漂移達到動態(tài)平衡。多子的擴散和少子的漂移達到動態(tài)平衡。多子的擴散運動多子的擴散運動 由由雜質(zhì)離子形成空間電荷區(qū)雜質(zhì)離子形成空間電荷區(qū) PN結(jié)加正向電壓導通：結(jié)加正向電壓導通： 耗盡層變窄，擴散運動加耗盡層變窄，擴散運動加劇，

18、由于外電源的作用，形劇，由于外電源的作用，形成擴散電流，成擴散電流，PNPN結(jié)處于導通結(jié)處于導通狀態(tài)。狀態(tài)。PN結(jié)加反向電壓截止：結(jié)加反向電壓截止： 耗盡層變寬，阻止擴散運動，耗盡層變寬，阻止擴散運動，有利于漂移運動，形成漂移電有利于漂移運動，形成漂移電流。由于電流很小，故可近似流。由于電流很小，故可近似認為其截止。認為其截止。1.2.2 PN結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦员匾獑幔勘匾獑?？PN結(jié)的伏安特性結(jié)的伏安特性 PN結(jié)結(jié)u-i特性表達式：特性表達式：其中其中PN結(jié)的伏安特性結(jié)的伏安特性IS 反向飽和電流反向飽和電流UT 溫度的電壓當量溫度的電壓當量且在常溫下（且在常溫下（T=300K）V0

19、26. 0qkTUTmV 26S(e1)DTUUDII0,DTUUDDsUII e0,DDsUII ID 流過流過PN結(jié)的電流結(jié)的電流UD PN結(jié)兩端的電壓結(jié)兩端的電壓 當當PN結(jié)的反向電壓增加到一結(jié)的反向電壓增加到一定數(shù)值時，反向電流突然快速增定數(shù)值時，反向電流突然快速增加，此現(xiàn)象稱為加，此現(xiàn)象稱為PN結(jié)的反向擊結(jié)的反向擊穿穿。熱擊穿熱擊穿不可逆不可逆 PN結(jié)的電流和溫升不斷結(jié)的電流和溫升不斷增加，使增加，使PN結(jié)的發(fā)熱超過它結(jié)的發(fā)熱超過它的耗散功率。的耗散功率。電擊穿電擊穿可逆可逆PN結(jié)結(jié)的擊穿分為雪崩擊穿和齊納擊穿兩種。的擊穿分為雪崩擊穿和齊納擊穿兩種。1.2.3 PN結(jié)的擊穿結(jié)的擊穿1

20、.2.4 PN結(jié)的電容效應結(jié)的電容效應1. 勢壘電容勢壘電容 PN結(jié)外加電壓變化時，空間電荷區(qū)的寬度將發(fā)生結(jié)外加電壓變化時，空間電荷區(qū)的寬度將發(fā)生變化，有電荷的積累和釋放的過程，與電容的充放變化，有電荷的積累和釋放的過程，與電容的充放電相同，其等效電容稱為勢壘電容電相同，其等效電容稱為勢壘電容CT。2. 擴散電容擴散電容 PN結(jié)外加的正向電壓變化時，在擴散路程中載結(jié)外加的正向電壓變化時，在擴散路程中載流子的濃度及其梯度均有變化，也有電荷的積累和流子的濃度及其梯度均有變化，也有電荷的積累和釋放的過程，其等效電容稱為擴散電容釋放的過程，其等效電容稱為擴散電容CD。DTjCCC結(jié)電容：結(jié)電容： 結(jié)電

21、容不是常量！若結(jié)電容不是常量！若PN結(jié)外加電壓頻率高到一定結(jié)外加電壓頻率高到一定程度，則失去單向?qū)щ娦?！程度，則失去單向?qū)щ娦裕N結(jié)正偏：結(jié)正偏： CjCD PN結(jié)反偏：結(jié)反偏：CjCT 1.2.5 二極管二極管將將PN結(jié)封裝，引出兩個電極，就構(gòu)成了二極管。結(jié)封裝，引出兩個電極，就構(gòu)成了二極管。小功率小功率二極管二極管大功率大功率二極管二極管穩(wěn)壓穩(wěn)壓二極管二極管發(fā)光發(fā)光二極管二極管結(jié)面積小，結(jié)電容小結(jié)面積小，結(jié)電容小允許的電流小允許的電流小工作頻率高工作頻率高用于高頻檢波等用于高頻檢波等結(jié)面積大，結(jié)電容大結(jié)面積大，結(jié)電容大允許的電流大允許的電流大工作頻率低工作頻率低用于整流等用于整流等結(jié)面積

22、可小、可大結(jié)面積可小、可大小的工作頻率高小的工作頻率高大的結(jié)允許的電流大大的結(jié)允許的電流大 陰極陰極 陽極陽極SiO2P型硅型硅N型硅型硅( c ) 平面型平面型金屬觸絲金屬觸絲 陽極陽極N 型鍺片型鍺片陰極陰極外殼外殼( a ) 點接觸型點接觸型鋁合金鋁合金N型硅型硅陽極陽極PN 結(jié)結(jié)金銻合金金銻合金底座底座 陰極陰極( b ) 面接觸型面接觸型陰極陰極陽極陽極D 1.2.5 二極管二極管材料材料開啟電壓開啟電壓導通電壓導通電壓反向飽和電流反向飽和電流硅硅Si0.5V0.60.8V 1A以下（ ）鍺鍺Ge0.1V0.10.3V幾十A)(ufi 開啟開啟電壓電壓反向飽反向飽和電流和電流擊穿擊穿

23、電壓電壓mV)26( ) 1e (TSTUIiUu常溫下溫度的溫度的電壓當量電壓當量1. 二極管的特性二極管的特性 1.2.5 二極管二極管n從二極管的伏安特性可以反映出：從二極管的伏安特性可以反映出： a. 單向?qū)щ娦詥蜗驅(qū)щ娦浴?，則若反向電壓；，則若正向電壓STSTTeIiUuIiUuUu) 1e (TSUuIib. 伏安特性受溫度影響伏安特性受溫度影響T（）在電流不變情況下管壓降在電流不變情況下管壓降u 反向飽和電流反向飽和電流IS，U(BR) T（）正向特性左移正向特性左移，反向特性下移，反向特性下移正向特性為正向特性為指數(shù)曲線指數(shù)曲線反向特性為橫軸的平行線反向特性為橫軸的平行線增大增

24、大1倍倍/10-（22.5）mV /oC2. 二極管的主要參數(shù)二極管的主要參數(shù) 最大整流電流最大整流電流IF：最大平均值最大平均值。二極管長期工作時，。二極管長期工作時，允許通過的最大正向平均電流。允許通過的最大正向平均電流。IF取決與取決與PN結(jié)的面積，結(jié)的面積，材料和散熱情況。材料和散熱情況。 最大反向工作電壓最大反向工作電壓UR：最大瞬時值最大瞬時值。二極管允許的最。二極管允許的最大工作電壓，當反向電壓超過此值，二極管可能被擊大工作電壓，當反向電壓超過此值，二極管可能被擊穿。一般手冊上給出的最大反向工作電壓約為擊穿電穿。一般手冊上給出的最大反向工作電壓約為擊穿電壓的一半（壓的一半（UR=

25、1/2UBR)。 反向電流反向電流 IR：即即IS。二極管未擊穿時的反向電流值。二極管未擊穿時的反向電流值。IR越小單向?qū)щ娦栽胶?，它受溫度影響較大。越小單向?qū)щ娦栽胶?，它受溫度影響較大。 最高工作頻率最高工作頻率fM：因因PN結(jié)有電容效應結(jié)有電容效應。fM的值主要取的值主要取決于決于PN結(jié)結(jié)電容的大小。結(jié)電容越大，則二極管允許結(jié)結(jié)電容的大小。結(jié)電容越大，則二極管允許的最高工作頻率越低。如果信號頻率超過的最高工作頻率越低。如果信號頻率超過fM，二極管，二極管的單向?qū)щ娦詴儾睿踔料?。的單向?qū)щ娦詴儾睿踔料А?直流電阻直流電阻RD 交流電阻交流電阻rdrd可以利用可以利用PN結(jié)的電流方

26、程：結(jié)的電流方程： )1e(TUUSDII兩邊兩邊取取I的微分得：的微分得：UUIUUIITDUUTSUUSTTdde)1e(ddIDQTDTIUIUIUddrdDDDDdIdUIUdr注意：注意：、等效電路只適用于正向?qū)?，且信號較小的場合；、等效電路只適用于正向?qū)ǎ倚盘栞^小的場合；(2)(2)、Q越高，越高，rd越小。越小。 rd的求法的求法、圖解法：、圖解法： 、計算法：、計算法：靜態(tài)電流靜態(tài)電流1.2.6 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管1. 伏安特性伏安特性進入穩(wěn)壓區(qū)的最小電流進入穩(wěn)壓區(qū)的最小電流不至于損壞的最大電流不至于損壞的最大電流 由一個由一個PN結(jié)組結(jié)組成，反向擊穿后成，反向擊穿后在

27、一定的電流范在一定的電流范圍內(nèi)端電壓基本圍內(nèi)端電壓基本不變，為穩(wěn)定電不變，為穩(wěn)定電壓。壓。2. 主要參數(shù)主要參數(shù)穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電壓UZ、穩(wěn)定電流、穩(wěn)定電流IZ最大功耗最大功耗PZM IZM UZ動態(tài)電阻動態(tài)電阻rzUZ /IZ斜率？斜率？電壓溫度系數(shù)電壓溫度系數(shù) VDZR使用穩(wěn)壓管需要注意的幾個問題使用穩(wěn)壓管需要注意的幾個問題UOIO+IZIRUI+ 1. 外加電源的外加電源的正極正極接管子接管子的的 N 區(qū)，電源的區(qū)，電源的負極負極接接 P 區(qū)，區(qū)，保證管子工作在反向擊穿區(qū)；保證管子工作在反向擊穿區(qū)；RL 2. 穩(wěn)壓管應與負載電阻穩(wěn)壓管應與負載電阻RL 并并聯(lián)聯(lián)；3. 必須限制流過穩(wěn)壓管的電必

28、須限制流過穩(wěn)壓管的電流流 IZ，不能超過規(guī)定值，以免因，不能超過規(guī)定值，以免因過熱而燒毀管子。過熱而燒毀管子。限流電阻限流電阻 若穩(wěn)壓管的電流太小則不穩(wěn)壓，若穩(wěn)壓管的電流太大若穩(wěn)壓管的電流太小則不穩(wěn)壓，若穩(wěn)壓管的電流太大則會因功耗過大而損壞，因而穩(wěn)壓管電路中必需有限制穩(wěn)則會因功耗過大而損壞，因而穩(wěn)壓管電路中必需有限制穩(wěn)壓管電流的壓管電流的限流電阻限流電阻！1. 二極管伏安特性折線化二極管伏安特性折線化理想理想二極管二極管近似分析近似分析中最常用中最常用理想開關(guān)理想開關(guān)導通時導通時 UD0截止時截止時IS0導通時導通時UDUon截止截止時時IS0導通時導通時i與與u成線性關(guān)系成線性關(guān)系應根據(jù)不同

29、情況選擇不同的等效電路！應根據(jù)不同情況選擇不同的等效電路！1.2.7 二極管的應用二極管的應用 （單向?qū)щ娦詥蜗驅(qū)щ娦裕?2. 二極管限幅電路二極管限幅電路 定義：當輸入信號電壓在一定范圍內(nèi)變化時，輸出定義：當輸入信號電壓在一定范圍內(nèi)變化時，輸出電壓隨輸入電壓做相應變化，而當輸入電壓超出范圍時，電壓隨輸入電壓做相應變化，而當輸入電壓超出范圍時，輸出電壓保持不變。輸出電壓保持不變。輸出信號電壓開始不變的電壓值輸出信號電壓開始不變的電壓值限幅電平限幅電平輸入電壓輸入電壓限幅電平，限幅電平，Uo保持不變的限幅保持不變的限幅上限幅上限幅輸入電壓輸入電壓0V時，二極管導通，時，二極管導通，U00V;Ui

30、0V時，二極管截止，時，二極管截止，U0=Ui。限幅電平為限幅電平為0V。以并聯(lián)二極管上限幅電路為例，來具體講解以并聯(lián)二極管上限幅電路為例，來具體講解0 EUm Ui+E，二極管導通，二極管導通，UO=E。 限幅電平為限幅電平為+E。 以并聯(lián)二極管上限幅電路為例，來具體講解以并聯(lián)二極管上限幅電路為例，來具體講解-UmEE,二極管導通，二極管導通，UO=-E;UiE的部分，稱為上限幅電路。的部分，稱為上限幅電路。以并聯(lián)二極管上限幅電路為例，來具體講解以并聯(lián)二極管上限幅電路為例，來具體講解VDuiuoREVDuiuOER 并聯(lián)并聯(lián)二極管二極管上上限幅電路限幅電路 并聯(lián)并聯(lián)二極管二極管下下限幅電路限

31、幅電路 VDuiuoRE 串聯(lián)串聯(lián)二極管二極管上上限幅電路限幅電路 串聯(lián)串聯(lián)二極管二極管下下限幅電路限幅電路VDuiuORE歸納：歸納：不論二極管串聯(lián)限幅還是并聯(lián)限幅，只要不論二極管串聯(lián)限幅還是并聯(lián)限幅，只要P端接輸出正端接輸出正端端,就是就是上限幅上限幅; N端接輸出正端端接輸出正端，就是，就是下限幅下限幅。二極管門電路二極管門電路VD1UiUoRE1VD2E2雙向限幅電路雙向限幅電路二極管二極管“與與”門電路門電路 二極管二極管“或或”門電路門電路圖圖 1-23 “與與”門門 “或或”門門 例例. 二極管門電路二極管門電路 電路中電路中+5V、-5V是電源電壓，是電源電壓，UAUB接直流電

32、壓接直流電壓+3V或接或接地。若考慮二極管正向壓降，忽略其反向電流，在給定地。若考慮二極管正向壓降，忽略其反向電流，在給定UAUB的情況下，寫出二極管的工作狀態(tài)、流過的電流和的情況下，寫出二極管的工作狀態(tài)、流過的電流和Uo的值。的值。UAUBVD1VD2UOI1I20V 0V0V 3V3V 0V3V 3VUAUBVD1VD2UOI1I20V 0V0V 3V3V 0V3V 3V通通 通通 0.7V 通通 止止 0.7V 止止 通通 0.7V 通通 通通 3.7V 通通 通通 -0.7V 止止 通通 2.3V 止止 通通 2.3V 通通 通通 2.3V 思路：思路：先定性分析先定性分析(電位高低電

33、位高低)(電流方向電流方向)后定量計算后定量計算 5k5kI I1 I2 已知：穩(wěn)壓管已知：穩(wěn)壓管UZ=10V，Izmax=12mA，Izmin=2mA，輸入輸入UI=12V，限流限流R=200 。問。問:若若RL變化范圍變化范圍1.5 k 4 k ,是否還能穩(wěn)壓？是否還能穩(wěn)壓？例例. 穩(wěn)壓二極管的應用穩(wěn)壓二極管的應用 UO =UZ=10VIZ在在12mA和和2mA之間之間,所以假設(shè)正確，穩(wěn)壓管能起穩(wěn)壓作用。所以假設(shè)正確，穩(wěn)壓管能起穩(wěn)壓作用。解：解：設(shè)設(shè)穩(wěn)壓管能夠穩(wěn)壓管能夠穩(wěn)壓，則穩(wěn)壓，則 （ 注意語言邏輯性）注意語言邏輯性）=（12-10）/0.2=10 mAI=（UI -UZ）/RRL=1

34、.5 k , IL=UO/RL=10/1.5=6.7mA, IZ=10-6.7=3.3mARL=4 k , IL=UO/RL=10/4=2.5mA, IZ=10-2.5=7.5mA思路思路:學會用假設(shè)法分析問題學會用假設(shè)法分析問題 公式代數(shù)結(jié)果公式代數(shù)結(jié)果 UI+-UORRLILIZIUZ+-+-多子濃度高多子濃度高多子濃度很多子濃度很低，且很薄低，且很薄面積大面積大晶體管有三個極、三個區(qū)、兩個晶體管有三個極、三個區(qū)、兩個PN結(jié)。結(jié)。小功率管小功率管中功率管中功率管大功率管大功率管為什么有孔？為什么有孔？1.3 半導體三極管半導體三極管 1.3.1 三極管的結(jié)構(gòu)及類型三極管的結(jié)構(gòu)及類型 共集電

35、極接法共集電極接法，集電極作為公共電極，用，集電極作為公共電極，用CC表示。表示。共基極接法共基極接法，基極作為公共電極，用基極作為公共電極，用CB表示；表示；共發(fā)射極接法共發(fā)射極接法，發(fā)射極作為公共電極，用，發(fā)射極作為公共電極，用CE表示；表示；BJT的三種組態(tài)的三種組態(tài)1.3.2 三極管的三種連接方式三極管的三種連接方式 becIBIEIC(a) 共基極beIBIEIC(b) 共發(fā)射極beIBIEIC(c) 共集電極cc1. 三極管放大的外部條件三極管放大的外部條件BECNNPUBBRBUCCRC發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏 PNP發(fā)射結(jié)正偏發(fā)射結(jié)正偏 VBVE集電結(jié)反偏集

36、電結(jié)反偏 VCVE集電結(jié)反偏集電結(jié)反偏 VCVB 1.3.3 三極管的放大作用三極管的放大作用(內(nèi)部條件內(nèi)部條件:結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)特點)判斷三極管能否放大？判斷三極管能否放大？臨界臨界 擴散運動形成發(fā)射極電流擴散運動形成發(fā)射極電流IE，復合運動形成基極，復合運動形成基極電流電流IB，漂移運動形成集電極電流，漂移運動形成集電極電流IC。少數(shù)載少數(shù)載流子的流子的運動運動因發(fā)射區(qū)多子濃度高使大量因發(fā)射區(qū)多子濃度高使大量電子從發(fā)射區(qū)擴散到基區(qū)電子從發(fā)射區(qū)擴散到基區(qū)因基區(qū)薄且多子濃度低，使極少因基區(qū)薄且多子濃度低，使極少數(shù)擴散到基區(qū)的電子與空穴復合數(shù)擴散到基區(qū)的電子與空穴復合因集電區(qū)面積大，在外電場作用下大

37、因集電區(qū)面積大，在外電場作用下大部分擴散到基區(qū)的電子漂移到集電區(qū)部分擴散到基區(qū)的電子漂移到集電區(qū)基區(qū)空穴基區(qū)空穴的擴散的擴散2. 載流子的傳輸過程載流子的傳輸過程CBOCEOBCBC)(1 IIiiII穿透電流穿透電流集電結(jié)反向電流集電結(jié)反向電流直流電流直流電流放大系數(shù)放大系數(shù)交流電流放大系數(shù)交流電流放大系數(shù)為什么基極開路集電極回為什么基極開路集電極回路會有穿透電流？路會有穿透電流？3. 三極管的電流分配三極管的電流分配 IEIBIC IE擴散運動形成的電流擴散運動形成的電流 IB復合運動形成的電流復合運動形成的電流 IC漂移運動形成的電流漂移運動形成的電流三極管的電流分配關(guān)系三極管的電流分配

38、關(guān)系BCEIII BC II BE )1(II 一組三極管電流關(guān)系典型數(shù)據(jù)一組三極管電流關(guān)系典型數(shù)據(jù)IB/mA 0.001 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05IC/mA 0.001 0.01 0.56 1.14 1.74 2.33 2.91 IE/mA 0 0.01 0.57 1.16 1.77 2.37 2.961. 任何一列電流關(guān)系符合任何一列電流關(guān)系符合 IE = IC + IB，IB IC IE, IC IE。2. 當當 IB 有微小變化時，有微小變化時， IC 較大。說明較大。說明三極管具有電三極管具有電流放大作用。流放大作用。 3. 在表的第一列數(shù)據(jù)中，在表的第一

39、列數(shù)據(jù)中，IE = 0 時，時，IC = 0.001 mA = ICBO，ICBO 稱為稱為反向飽和電流反向飽和電流。 4. 在表的第二列數(shù)據(jù)中，在表的第二列數(shù)據(jù)中， I B = 0，IC = 0.01 mA = ICEO， 稱為稱為穿透電流穿透電流。4. 三極管的三極管的電流放大系數(shù)電流放大系數(shù)、共射電流放大系數(shù)、共射電流放大系數(shù)CBIICEIICUBCEII c c 小功率管小功率管 =幾十幾百幾十幾百、共基電流放大系數(shù)、共基電流放大系數(shù)CUECCBII 0.970.99的的關(guān)關(guān)系系：和和 1 1CE)(BEBUufi 為什么為什么UCE增大曲線右移？增大曲線右移？ 對于小功率晶體管，對于

40、小功率晶體管，UCE大于大于1V的一條輸入特性曲線的一條輸入特性曲線可以取代可以取代UCE大于大于1V的所有輸入特性曲線。的所有輸入特性曲線。為什么像為什么像PN結(jié)的伏安特性？結(jié)的伏安特性？為什么為什么UCE增大到一定值曲增大到一定值曲線右移就不明顯了？線右移就不明顯了？1. 輸入特性輸入特性1.3.4 三極管的特性曲線三極管的特性曲線 UCE 1 時的輸入特性具有實用意義。時的輸入特性具有實用意義。2. 輸出特性輸出特性B)(CECIufi 對應于一個對應于一個IB就有一條就有一條iC隨隨uCE變化的曲線。變化的曲線。 為什么為什么uCE較小時較小時iC隨隨uCE變變化很大？為什么進入放大狀

41、態(tài)化很大？為什么進入放大狀態(tài)曲線幾乎是橫軸的平行線？曲線幾乎是橫軸的平行線？飽和區(qū)飽和區(qū)放大區(qū)放大區(qū)截止區(qū)截止區(qū)BiCi常量CEBCUii2. 輸出特性輸出特性NPN 三極管的輸出特性曲線三極管的輸出特性曲線iC / mAuCE /V100 A80A60 A40 A20 AIB = 0O 5 10 154321劃分三個區(qū)：截止區(qū)、劃分三個區(qū)：截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū)。放大區(qū)和飽和區(qū)。截止區(qū)截止區(qū)1. 截止區(qū)截止區(qū)IB 0 的的區(qū)域。區(qū)域。兩個結(jié)都處于反向偏置兩個結(jié)都處于反向偏置IB= 0 時，時，iC = ICEO。 硅管約等于硅管約等于 1 A，鍺管，鍺管約為幾十約為幾十 幾百微安。幾百微安。截止區(qū)截止區(qū)截止區(qū)截止區(qū)對對 NPN 管管 UBE 0，UBC 0，UBC 0 , UBC 0 特點特點：iC 基本上不僅與基本上不僅與 iB 有關(guān)，在飽和區(qū)三極管失有關(guān)，在飽和區(qū)三極管失去放大作用。去放大作用。 I C