南航大电子技术复习提纲2017

电工与电子技术II（2）复习课2017年5月31日第一章半导体二极管和三极管半导体基本知识☆二极管三极管PN结☆应用电路☆☆☆☆结构☆放大原理☆☆工作区域☆☆☆☆（1）物质按其导电性能可分为：导体，绝缘体，半导体1.半导体基本知识（2）本征半导体：纯净的、具有晶体结构的半导体（3）共价键中电子被束缚着，本征半导体中没有自由电子，不导电（4）共价键，空穴，自由电子，价电子，电子电流，空穴电流的概念及特点（5）电子电流：自由电子沿外电场相反的方向作定向运动，形成电子电流（6）空穴电流：价电子（不是自由电子）填补空穴的运动可看成是空穴沿外电场相同的方向作定向运动，这就是空穴电流（7）半导体和金属在导电机理上的本质区别：在半导体中，电子电流和空穴电流并存（8）本征半导体特点：电阻率大，导电性能随温度变化大，电中性（9）杂质半导体：在本征半导体中掺入微量杂质元素，可分为N型，P型在本征半导体中掺入少量三价杂质元素（B）电子是多数载流子，空穴是少数载流子（10）N型半导体在本征半导体中掺入少量五价杂质元素（P）产生了大量的(自由）电子和正离子因电子带负电，称N(negative)型或电子型半导体电中性，不带电空穴是多数载流子，电子是少数载流子（11）P型半导体产生了大量的空穴和负离子因空穴带正电，称P(positive)型或空穴型半导体电中性，不带电2.二极管（1）PN结形成：在浓度差的作用下，两边多子互相扩散。在P区和N区交界面上，留下了一层由正、负离子形成空间电荷区——PN结（2）PN结特点：PN结一方面阻碍多子的扩散，另一方面加速少子的漂移（3）扩散与漂移作用平衡时的特点：流过PN结的净电流为零；PN结的厚度一定（约几个微米）；接触电位一定（约零点几伏）（4）PN结单向导电性：PN结正向导通，反向截止；导通呈低阻，截止呈高阻（5）二极管符号、分类、伏安特性、死区电压、导通电压、反向击穿：NPD阳极阴极符号：硅点接触按材料按结构锗面接触I（mA）正向死区电压Si0.5VGe0.1V反向U（V）UI导通电压UDSi0.7VGe0.3V反向击穿电压I（mA）正向U（BR）U（V）反向导通电压UD=0实际伏安特性理想伏安特性一般将二极管视为理想元件（死区电压、导通电压均认为是零，反向电流为零）（5）含二极管电路计算的特点：正向导通时，二极管元件上的正向导通压降可认为是零，正向电阻为零（将其视为短路）反向截止时，二极管反向电阻无穷大，反向电流为零（开路）（6）含二极管电路的分析方法：对于含一个二极管的电路，先将二极管从电路中分离，求出其阳、阴两极开路电压，如果该电压大于零，则二极管导通，否则截止；如果电路中含多个二极管，则应断开所有二极管，求出各管所承受的电压，其中承受正向电压最大者优先导通，遂将其短路，接着再分析其他二极管当U0时同普通二极管当–UzU0时反向截止U=UO当U–Uz时反向击穿U=–Uz（7）稳压二极管的符号、特点、伏安特性：UIZD反向特性曲线较陡反向击穿是可逆的（工作于反向击穿区）Uz当UUz时，UO=Uz当UUz时，截止UO=U当U–Uz时，UO=–Uz双向稳压二极管2.三极管（1）三极管基本结构、符号、分类、工作原理、特点：BCENPN型NNPBCEBCEPNP型NPBCEPC：集电极、B：、E：发射极集电结:集电区与基区交界处的PN结发射结:发射区与基区交界处的PN结放大原理:详见课件8060A10040200BI)(VUCE)(mAIC102520155CEOI放大区饱和区截止区CEUCIBEUBI硅管的发射结电压（UBE）约为0.7V锗管的发射结电压（UBE）约为0.3V状态发射结集电结IC截止反偏或零偏反偏0放大正偏反偏IB饱和正偏正偏IB三极管状态判断；各状态满足的条件及相关计算（特别是：饱和状态）sat0.3V=0.1VCESiUGe（）BCEBEBCIIIIIII1NPNPNPc最高最低b中VB=VE+0.7V中VB=VE-0.7Ve最低最高三极管处于放大状态时，三个极上的电流和电位关系：根据放大状态时三个极上的电位关系判断各极（2）NPN和PNP型晶体管在放大工作状态时各个电流的实际方向和各个电压的极性NPN型CEUCIBEUBIEICBE+_+_CEUCIBEUBIEICBE+_+_PNP型EBCVVVEBCVVV0BECEUU0均小于和CEBEBECEUUUU第二章基本放大电路基本放大电路的组成及工作原理☆放大电路分析静态分析☆☆动态分析☆☆☆☆☆射极输出器☆☆☆静态工作点的稳定☆☆☆☆☆负反馈☆☆☆☆☆1.基本放大电路的组成及工作原理NPN型晶体管组成的共射极放大电路的组成、特点、放大原理1CBRBEiuSRSeCECRLR0u2CT输入输出隔直：隔断放大电路与信号源、负载之间的直流通路通交：沟通信号源、放大电路、负载之间的交流通路C1和C2：电解电容器（又称耦合电容，有正负极性之分）静态：当输入信号为零时电路的工作状态，静态时放大电路中只有直流分量动态：有输入信号时电路的工作状态，动态时电路中的信号为交、直流混合信号CCCCCERIUUCCUCRBRBICICEUBEU1CCCUCRLR0u2CBRCEuCiBEuBiSRiuSe静态电压+动态电压总电压=iBEBEuUuIB+ib=iBIC+ic=iC由于C2的隔直作用ceCECEuUuceouu2.放大电路分析（1）静态分析估算法：直流通路列方程求解CCUCRBRBICICEUBEU静态工作点:CECBUII,,BCIICCCCCERIUUIB：UCCRB发射结地BCCBBECCBRURUUI图解法：先求IBBCCBBECCBRURUUICCUCRBRBICICEUBEU由IB在输出特性曲线中找到对应的曲线806040200BI)(VUCE)(mAIC作直流负载线CECCCCURIUCCCCECCRUURI1806040200BI)(VUCE)(mAICCCUCCCRU1CR求静态工作点Q806040200BI)(VUCE)(mAICQCEQUCQICCUCCCRU交点Q决定了三极管的静态参数如ICQ和UCEQ（2）动态分析画交流通路：C1、C2视作短路；UCC对交流信号而言看作接地CRLR0uBRBCESRiuSecibiiiceu__ou作交流负载线（具体方法见课件）CECCCLuUiR806040200BI()CEuV()CimACCUCCCRU1CRQ直流负载线交流负载线L1RCCUCCCEQCQLUUIRLCL//RRR图解法：求静态工作点；根据输入波形在输入特性曲线上作出的iB波形；根据iB波形在输出特性曲线上作出ic及uCE波形；图解法的结论：（b）uo和ui频率相同，但相位相反（倒相）（c）uo在幅值上比ui大得多（d）放大作用是指输出的交流信号uo与输入信号ui之比（不含静态值）（a）三极管的各电流电压均由直流和交流叠加构成非线性失真：饱和失真：截止失真：Q点很低，IBQ很小输入过大引起的失真：工作点不合适；求最大输出电压；Uomax=Ucemax=min{UCEQ-UCES，ICQR,L}BBRIQ上移消除截止失真：Q点很高，IB很大BBRIQ下移消除：微变等效电路法：ciceuCBEbi+beuciceuCBbibeuEberbi1CCCUCRLR0u2CBRCEuCiBEuBiSRiuSeiuCRLR0uCEBRBbibiberSRSeii步骤：（a）首先画出放大电路的微变等效电路C1、C2短路理想直流电压源UCC短路oCLLubebeiUR//RRArrU&&()obCLUIR//R&&ibbeUIr&&（b）写输入、输出表达式，求放大倍数（c）求输入电阻SR&SE&iI&i+U-放大器irLR&o+U-or&oE&oI//BbeRr&&iiiUr=I开路，短路输出端外加电压，产生电流LSREUI（d）输出电阻（外加电压法）CR.UBR.bIberSR.I0.bI&&oUr=I.0boCIrR&&UI3.静态工作点的稳定1CCCUCRLR0u2C1BRCEuCiBEuBiSRiuSe2BREREC分压式偏置电路（射极偏置电路），物理过程详见课件CCU1BRCRERCI1IBI2IEICEUBEU2BR直流通路改进：1)采用分压式电路2)接入电阻RE、电容CE实质：引入负反馈（直流负反馈，串联电流负反馈），核心元件是ER放大电路参数已知①估算Q点oiurrA，，②求③去掉CE后重新分析①、②1CCCUCRLR0u2C1BRCEuCiBEuBiSRiuSe2BREREC分压式偏置共射极放大电路分析：①122BBBCCBRRRUVEBEBEBECRVRUVIICBII)(ECCCCCERRIUUCEQCQBQUII、、1BR2BRCRLRiU&0U&berbI&bI&cI&iI&SRSeoiurrA，，②求&&oCLubeiUR//RA==-βrU&&oCUr==RI21BBBRRR//&&iiBbeiUr==R//rI③去掉CE后重新分析1CCCUCRLR0u2C1BRCEuCiBEuBiSRiuSe2BRER1BR2BRCRLR&i+U-&0+U-ER&iISRSe1BR2BRCRLR&0+U-ber&bI&bβI&cI&iIERSRSe&i+U-&&oCLubeEiUβ(R//R)A==-r+(1+β)RU&&&ibbebEU=Ir+(1+β)IR&&obCLU=-βI(R//R)uEAR1BR2BRCRLR&0+U-ber&bI&bβI&cI&iIERSRSe&i+U-////21iBBirRRr&&而iibeEbUr==r+(1+β)RI&&iiB1B2beEiUr==R//R//[r+(1+β)R]I1BR2BRCRLR&0+U-ber&bI&bβI&cI&iIERirSRSe&i+U-ir求输出电阻roIU1BR2BRCRLRber&bI&bβI&cI&iIERSRSe&i+U-SBBSRRRR////21'&ICRber&bI&bβIER'SR.U&&'bSbebEI(R+r)+(1+β)IR=0&&oCUr==RI&ICRber&bI&bβIER'SR.U&&开路bbI=0βI=03.射极输出器CCUERBRBIEICEUBEU直流通路CCUBRERLR&i+U-SR&S+E-&o+U-（1）静态分析：BRERLR&i+U-SR&S+E-&o+U-交流通路（2）动态分析：CEQCQBQUII、、输出信号从发射极取出，也叫共集电极放大电路BRLR&i+U-&0+U-ber&bI&bβI&cI&iIER&S+E-RS&eI微变等效电路电压放大倍数输入电阻输出电阻&&oELubeELiU(1+β)(R//R)A==r+(1+β)(R//R)U同相与iouu)(1u(2)A11&&，但接近射极跟随器oiUU)//)(1(//LEbeBiRRrRrri很大ro很小//1beSBorRRr1ber（4)射极输出器用途：①用作放大电路的输入级ri大，可获较大ui输入②用作放大电路的输出级ro小，带负载能力强③隔离级如果ro1相对于ri2而言比较大(a)无电压放大能力(b)uo与ui近似相等且同相(c)具有电流放大能力和功率放大能力(d)具有高的输入电阻和低的输出电阻（3