模拟电子教程-PowerPoint演示文稿

本章重点内容lPN结及其单向导电特性l半导体二极管的伏安特性曲线l二极管在实际中的应用1.1PN结1.1.1本征半导体空穴自由电子abc＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4共价键的两个价电子价电子＋4（a）硅和锗原子的简化结构模型(b)晶体的共价键结构及电子空穴对的产生图1.1硅、锗原子结构模型及共价键结构示意图第1章半导体二极管及其应用电路1.1.2杂质半导体1．N型半导体2．P型半导体磷原子自由电子＋4＋4＋4＋4＋5＋4＋4＋4＋4电子一空穴对图1.2N型半导体的结构空穴硼原子＋4＋4＋4＋4＋3＋4＋4＋4＋4电子一空穴对图1.3P型半导体的结构3.PN结的形成内电场P区N区P区N区空间电荷区图1.4PN结的形成4．PN结的单向导电特性(1)PN结的正向导通特性R外电场内电场IR空穴(多数)电子(多数)NP变薄NP变厚IR≈0R外电场内电场电子(少数)空穴(少数)(a)正向偏置（b）反向偏置图1.5PN结的导电特性(2)PN结的反向截止特性1.2半导体二极管1.2.1半导体二极管的结构及其在电路中的符号－外壳(阴极)(阳极)PN阳极引线阴极引线VD－＋(阴极)（a）结构（b）电路符号（c）实物外形图1.6二极管结构、符号及外形uv/V015105（μA）iv/mAABB′A′-5IR0.20.40.60.8C′D′DC-30-U（BR）硅锗图1.7二极管伏安特性曲线1.2.2半导体二极管的伏安特性1．正向特性2．反向特性3．反向击穿特性4．温度对特性的影响1.2.3半导体二极管的主要参数1．最大整流电流IF2．最大反向工作电压URM3．反向饱和电流IR4．二极管的直流电阻R5．最高工作频率fM1.2.4半导体二极管的命名及分类1．半导体二极管的命名方法用数字表示电极数目用字母表示材料和极性用字母表示类型用数字表示序号用数字表示规格图1.8半导体器件的型号组成2．半导体二极管的分类1.2.5二极管的判别及使用注意事项1．二极管的判别（用万用表进行检测）（1）二极管正、负极性及好坏的判断（2）二极管好坏的判别（3）硅二极管和锗二极管的判断（4）普通二极管和稳压管的判别2．二极管使用注意事项*1.3几种常用的特殊二极管1.3.1稳压二极管1．稳压二极管的工作特性(a)伏安特性（b）符号图1.9稳压二极管的特性曲线和符号0IA（Izmin）IZIA（Izmax）I／mAΔUZU／VBAUZΔIZUBUAVD2.稳压管的主要参数1.3.2发光二极管1．普通发光二极管2．红外线发光二极管3．激光二极管1.1.3光电二极管1.3.4变容二极管(a)压控特性曲线(b)电路符号图1.12变容二极管的压控特性曲线和电路符号80604020CJ/pF2468101214U/V0VD1.4半导体二极管的应用1.4.1整流1.4.2钳位1.4.3限幅VDU(+)FA图1.13二极管钳位电路（a）限幅电路（b）波形图1.14二极管限幅电路及波形RVD1+uo－+ui－－Us2++Us1－VD2uo/V10t-10uo/V+5-5t004.电路中的元件保护SVDeLLREi图1.15二极管保护电路本章重点内容l晶体三极管的放大原理、输入特性曲线、输出特性曲线l基本放大电路的工作原理及放大电路的三种基本偏置方式l利用估算法求静态工作点l微变等效电路及其分析方法l三种基本放大电路的性能、特点2.1半导体三极管2.1.1三极管的结构及分类1．三极管的内部结构及其在电路中的符号第2章半导体三极管及其放大电路(a)NPN(b)PNP图2.1三极管的结构示意图及其在电路中的符号基极bbceceb集电区发射区发射结集电结基极bccbeeb基区发射极e集电极cNPN发射极e集电极cPNP2．三极管的分类2.1.2三极管的放大作用1．三极管放大时必须的内部条件2．三极管放大时必须的外部条件3．三极管内部载流子的传输过程图2.2三极管内部载流子的运动情况－+－+RCcbeICIEIBVCcVBBRBICBOICNIBNNPN（3）电子被集电区收集的过程（1）发射区向基区发射电子的过程（2）电子在基区的扩散和复合过程4．三极管电流放大作用的进一步理解表2.1IB、IC、IE的实验数据IB/mA-0.00400.010.020.030.040.05IC/mA0.0040.011.091.983.074.065.05IE/mA00.011.102.003.104.105.102.1.3三极管的特性曲线1．输入特性曲线uBE/v0.2uCE/v（a）（b）uCE≥1VuCE=00.80.60.4iB/μA1008060402025℃饱和区放大区100μA80μA60μA40μA20μAiB=0μA108642ic/mA4321截止区图2.3三极管的特性曲线2．输出特性曲线(1)放大区(2)饱和区(3)截止区2.1.4三极管正常工作时的主要特点1．三极管工作于放大状态的条件及特点2．三极管工作于饱和状态的条件及特点3．三极管工作于截止状态时的条件及特点＊2.1.5特殊晶体管简介1．光电三极管（a）等效电路（b）电路符号（c）LED+光电三极管（d）LED+光电池图2.4光电三极管的等效电路与电路符号图2.5光电耦合器电路符号ce(－)(+)cbeILIC2．光电耦合器3．晶闸管（1）单向晶闸管A.内部结构B.工作原理KAGχχχGAKGAK（a）(b)(c)图2.6单向晶闸管外形及电路符号(a)内部结构示意图(b)分解图（c）等效电路图2.7晶闸管内部结构及其等效电路gakP1N1P2N2IGgkN1P2N2aP1N1P2kVGGIARGV2V1IC1RAIC2VAAgaA.判定晶闸管的电极B.检测量晶闸管的导通情况（2）双向晶闸管①双向晶闸管的结构(a)(b)图2.8双向晶闸管外形及电路符号GT1T2T1T2GTUC336②双向晶闸管的测量2.1.6三极管的主要参数1．电流放大系数2．反向饱和电流ICBO3．穿透电流ICEO4．集电极最大允许电流ICM5．集电极、发射极间的击穿电压UCEO6．集电极最大耗散功率PCM。2.1.7三极管的检测与代换1．国产三极管的命名方法简介2．三极管三个电极（管脚）的估测(a)(b)(c)图2.10三极管引脚识别示意图BCEEBCEBCBECC13973．南韩、日本三极管介绍。4．彩电和彩显行输出管简介5．三极管好坏的判别6．三极管的代换原则2.2三极管基本放大电路及其分析方法2.2.1放大的基本概念2.2.2三极管在实际应用中的三种放大电路形式2.2.3放大电路的组成1.基本放大电路的组成原则2.放大电路的组成及各元件的作用2.2.4放大电路的两种状态——静态和动态（a）直流通路（b）交流通路图2.13直流、交流通路ICQ＋VCCV＋UCEQ＿＋UCEQ＿R1R2R′L＋ui＿iiVR1＋uo＿2.2.5基本放大电路的工作过程图2.14基本放大电路的工作波形ωtUCEωtωtωtωtωtURCURCiB(e)管压降的波形(d)RC上压降的波形(c)集电极电流波形uCEuceuRCurcICiciCibIB000000000000ωtωtωtωtωtωtωt(b)基极电流波形ui0(a)输入信号电压波形0uoωt(f)输出信号电压波形2.3.放大电路常用的直流偏置电路2.3.1固定式直流偏置电路2.3.2分压式电流负反馈偏置电路图2.15分压式电流反馈式偏置电路C1Ce+++uoIEI2I1ReR2＋VCCVC2RLR3R1+ui－Rs1．工作点稳定过程（1）由基极电阻R1、R2分压而得到固定的基极电位UB。设图2.15中流过R1、R2的电流分别为I1、I2，则（2）利用发射极电阻Re的电流负反馈作用稳定静态工作点2．电容Ce的作用2.3.3恒流源偏置电路图2.16镜像恒流源的基本电路IIC1VCCRIC2=I0V2V1（a）威尔逊恒流源（b）小电流恒流源（c）改变射极电阻比获得不同输出电流的恒流源图2.17改进型恒流源电路V3IB3Re1Re2ReIIC1IBV2V1IIC1IC2V2V1IIC1IC2V2V1IC32.4放大电路的三种基本分析方法2.4.1静态工作点估算法（1）画出放大电路的直流通路（2）由直流通路列出输入回路和输出回路方程，代入方程，分别求出IBQ、ICQ、UCEQ。++usRs＋VCCVC2C1RLRcRb＋VCC例1估算图2.18所示放大电路的静态工作点，设VCC=12V，Rc=3kΩ，RB=280kΩ，β=50。（a）（b）图2.182.4.2放大电路的图解分析法1．用图解法确定静态工作点的步骤：（1）在ic、uce平面坐标上作出晶体管的输出特性曲线。（2）根据直流通路列出放大电路直流输出回路的电压方程式：UCE=VCC－IC·RC（3）根据电压方程式，在输出特性曲线所在坐标平面上作直流负载线。因为两点可决定一条直线，所以分别取（IC=0，UCE=VCC）和（UCE=0，IC=EC/Rc）两点，这两点也就是横轴和纵轴的截距，连接两点，便得到直流负载线。（4）根据直流通路中的输入回路方程求出IBQ。（5）找出IB=IBQ这一条输出特性曲线，该曲线与直流负载线的交点即为Q点（静态工作点），该Q点直观地反映了静态工作点（IBQ、ICQ、UCQ）的三个值。即为所求静态工作点的值。（a）电路图（b）特性曲线图2.19例2电路图+MQiu=80μA60μA40μA20μA0μAuCE/v6Vic/mA4321+＋VCCVRLRcRbuiuo2．电路参数对静态工作点的影响（1）Rb对Q点的影响（2）Rc对Q点的影响ic/mAMuCE/vIBQ1IBQIBQ20（a）Rb变化对Q点的影响aQ1Rb1RbQ2Rb2RbNMRcRc1Q1QQ2IBQRcRc20MNuCE/vic/mA（b）Rc变化对Q点的影响0VCC1VCCVCC2VCCQ2QQ1NuCE/vic/mA（c）VCC变化对Q点的影响图2.20电路参数对Q点的影响（3）VCC对Q点的影响2.4.3放大电路的微变等效电路分析法1．三极管的微变等效电路(三极管输入端be间和输出端ce间的微变等效电路)（1）三极管输入端（be）间的微变等效电路beic+uce－ib+ube－ciCβib+uce－rbe+ube－ib(a)(b)图2.21三极管的微变等效电路（2）三极管输出端（ce）间的微变等效电路2．放大电路的微变等效电路第一，根据放大电路画出交流通路。用三极管的微变等效电路代替交流通路中的三极管，画出放大电路的微变等效电路。++－+uoCeReRb1VC2C1RLRcRb2+ui－Rs（a）放大电路ΒibRb1uo+－ieicibRcRb2RL+us－riui－+RcRbrs－+bcicrbeibuoRLro图2.22放大电路的微变等效电路（b）交流通路（c）微变等效电路2.5放大电路的动态性能指标及分析2.5.1放大电路的动态性能指标1．放大倍数2．输入电阻riii+io－riro放大电路uoRL+us－rs－++u`o－rouiri图2.23放大电路的方框图3．输出电阻ro2.5.2放大电路性能指标估算的方法、步骤1.在放大电路静态分析的基础上，根据静态工作点的数值及相关公式，求出rbe。2.画出放大电路的微变等效电路。3.根据微变等效电路及Au、ri、ro的定义式，分别求出Au、ri、ro。2.5.3共射放大电路基本动态参数的估算1.电压放大倍数2．源电压放大倍数Aus3．输入电阻ri4.输出电阻ro2.5.4共集电极、共基极放大电路1．共集电极放大电路++RL+uo－ReRb+ui+uo－ReC2C1rs－+us－＋VCCVRLRb+uirs－+us－V(a)典型电路(b)交流通路图2.25共集电极电路（1）静态工作点的估算（2）动态分析2．共基极电路ri+us－rsiiuoRe－+ieui－+RbbcicβibrbeibRL图2.26共集电极放大电路的微变等效电路r`iCB+++++us－－CEBCBE+uo－Cb2Rb2RLRb+