2.1 三极管 结构 电流分配 ppt课件

1 2015年3月10日 3 模拟电子技术 2 四 二极管电路的基本分析方法 1 理想二极管的电路模型 折线化 理想化 理想二极管 即忽略正向导通压降和反向漏电流 将其视为一理想开关模型 1 3半导体二极管 3 2 基本分析思路 已知电路图 判断二极管V的工作状态 画出等效电路 求参数 或画波形 例题 判断二极管V的工作状态 求输出电压UAO 设二极管为理想 1 3半导体二极管 四 二极管电路的基本分析方法 4 五 基本应用电路 1 整流电路 整流 将交流电变换成直流电 基本原理 利用二极管单向导电性实现 以单相半波整流电路为例 输出电压平均值Uo Uo 0 45U2 1 3半导体二极管 5 2 限幅电路 限幅 限制输出电压的幅值 例题 电路如图 设ui 10sin t V E 5V 并设二极管为理想 试画出输出电压uo的波形 五 基本应用电路 削波电路 1 3半导体二极管 1 VD R位置互换 2 VD反接 3 E反接 思考 以下几种情况 uo波形有何变化 6 六 特殊二极管及应用 1 稳压二极管 用特殊工艺制造的面接触型硅二极管 2 伏安特性 利用反向击穿特性来实现稳压 正常工作区 反向击穿区 反向击穿 3 主要参数 1 稳定电压UZ 稳压管反向击穿后稳定工作的电压值 2 稳定电流IZ UR UZ时的工作电流值 3 动态电阻rZ 反映稳压性能 rZ越小 稳压性能越好 4 温度系数 V 当I IZ时 温度每增加1 稳定电压的相对变化量 5 最大耗散功率PM PM IZMUZ UZ IZ 1 3半导体二极管 1 符号 7 4 应用电路 正常工作区 反向击穿区 UZ IZ 稳压管稳压电路 R 限流电阻 当负载变化或输入电压变化时 利用稳压管的稳压特性 能使输出电压UO基本保持不变 实现稳压 Uo Uz 1 3半导体二极管 六 特殊二极管及应用 1 稳压二极管 8 4 应用电路 Uo Uz 5V 1 3半导体二极管 六 特殊二极管及应用 1 稳压二极管 例1 稳压管电路如图 已知UI 20V Uz 5V RL R 1k 求Uo UR Io Iz IR 解 UR UI Uo 15V IR UR R 15mA Io Uo RL 5mA Iz IR Io 10mA 思考 以下几种情况 Uo 1 UI 15V时 2 UI 8V时 Uo Uz 5V Uo 4V 9 稳压管使用时的注意事项 1 稳压管必须工作在反向击穿区才具有稳压作用 2 稳压管正常工作时必须要求IZmin IZ IZmax 故限流电阻R需合适 3 稳压管可以串联使用 但一般不要并联使用 1 3半导体二极管 4 应用电路 六 特殊二极管及应用 1 稳压二极管 10 功能 光信号 电信号 符号 外加反向电压 I 工作条件 外界影响 光照 I 1 3半导体二极管 六 特殊二极管及应用 2 光电二极管 11 功能 电信号 光信号 符号 外加正向电压 I 工作条件 主要特点 体积小 工作电压低 电流小 发光稳定 响应快 色泽多样 色彩鲜艳 常用作显示器件 1 3半导体二极管 六 特殊二极管及应用 3 发光二极管 4 变容二极管 自学 本章小结 一 半导体的基本知识 1 两种载流子 自由电子 空穴 1 本征半导体中两种载流子成对出现 数量很少 受温度影响很大 2 半导体中两种载流子同时参与导电 2 两种杂质半导体 1 N型半导体 2 P型半导体 3 多子和少子与外界因素的关系 多子 自由电子 少子 空穴 多子 空穴 少子 自由电子 N型半导体 P型半导体 3 PN结的重要导电特性 单向导电性 本章小结 二 半导体二极管 1 工作特点 单向导电性 2 伏安特性 3 电路分析方法 理想化近似分析法 导通 短路 截止 断路 分析关键 二极管工作状态的判断 4 几种常用的特殊二极管 稳压二极管 发光二极管 光电二极管 变容二极管等 三 二极管的应用电路 整流 限幅 开关 检波 保护等 14 2015年3月13日 4 模拟电子技术 15 第2章半导体三极管及其放大电路 2 1半导体三极管2 2基本共射放大电路2 3射极偏置放大电路2 4共集放大电路和共基放大电路2 5多级放大电路2 6放大电路的频率响应本章小结 第2章三极管及其放大电路 16 第2章三极管及其放大电路 为什么扩音机能放大声音 18 放大电路 信号源 负载 扩音机 话筒 扬声器 放大的含义 1 放大的对象 变化量 即 uo ui io ii Po Pi 2 放大的基本特征 功率放大 4 放大的前提 输出信号失真要小 放大电路的核心 半导体三极管 放大的实质 三极管的能量控制作用 3 能量的来源 直流电源 有源放大 第2章三极管及其放大电路 扩音机的工作过程 19 2 1半导体三极管 一 三极管的结构和符号 外形 分类 功率 小功率管 中功率管 大功率管 工作频率 高频管 低频管 制造材料 硅管 锗管 内部结构 NPN型 PNP型 用途 放大管 开关管 20 2 1半导体三极管 一 三极管的结构和符号 NPN型 集电极c 基极b 发射极e PNP型 基极b 集电极c 发射极e 三极管有三个极 三个区 两个PN结 21 2 1半导体三极管 一 三极管的结构和符号 NPN型 集电极c 基极b 发射极e 内部结构特点 1 发射区高掺杂 2 基区做得很薄 且掺杂较少 3 集电结面积大 通常只有几微米到几十微米 22 2 1半导体三极管 一 三极管的结构和符号 A锗PNP管 B锗NPN管C硅PNP管 D硅NPN管 表示材料 X低频小功率管 D低频大功率管 G高频小功率管 A高频大功率管 K开关管 表示器件的种类 用数字表示同种器件型号的序号 表示同一型号中的不同规格 3DG110B 例如 3AX31B 低频小功率PNP型锗三极管 参数查阅有关手册 根据国家标准 半导体三极管型号的命名如下 23 2 1半导体三极管 二 三极管的工作原理 1 放大条件 发射结正向偏置 集电结反向偏置 外加电源电压的极性必须满足 NPN Uc Ub Ue PNP Ue Ub Uc 24 25 三极管 1 结构 电流分配关系 2 特性曲线 输入曲线 输出曲线 3 主要参数 放大系数 反向电流 极限参数 提纲 基本共射 1 共射组态电路图 2 静态分析 目标 方法 数值计算 图解 估算 3 动态分析 目标 方法 图解 微变等效 参数意义 4 分析步骤 26 2 1半导体三极管 1 放大条件 发射结正向偏置 集电结反向偏置 外加电源电压的极性必须满足 NPN Vc Vb Ve 共发射极接法 思考 PNP管放大电路怎样连接 二 三极管的工作原理 27 2 1半导体三极管 2 电流分配关系 仿真实验电路 实验数据 二 三极管的工作原理 28 2 1半导体三极管 2 电流分配关系 仿真实验电路 实验数据 三极管的电流放大作用 结论 2 IB 0时 IC IE 0 3 IB IC和IE 近似计算IC IE 4 IB IC IB对IC有控制作用 5 IC IB IC IB 三极管的电流分配关系 二 三极管的工作原理 29 2 1半导体三极管 3 电流放大作用 仿真实验电路 三极管的电流放大作用 结论 2 IB 0时 IC IE 0 3 IB IC和IE 近似计算IC IE 4 IB IC IB对IC有控制作用 5 IC IB IC IB 三极管的电流分配关系 二 三极管的工作原理 IC IB 即 1 IB对IC有控制作用 只要有微小的基极电流IB变化就会引起很大的集电极电流IC的变化 使集电极电流的变化量远远大于基极电流的变化量 三极管的电流放大作用 30 2 1半导体三极管 例如 已测得工作于放大状态的某三极管三个电极的电流分别为 I1 2 04mA I2 2mA I3 0 04mA 如图所示 试问 1 2 3各为什么电极 是NPN管还是PNP管 解 1 发射极e 为PNP型三极管 2 集电极c 3 基极b 二 三极管的工作原理 3 电流放大作用 31 2 1半导体三极管 三 三极管的伏安特性 以共射接法为例 1 输入特性 UCE 1 死区电压 硅管 0 5V 锗管 0 1V 正向导通压降UBE 硅管 0 6 0 7V 锗管 0 2 0 3V UBE 32 2 1半导体三极管 三 三极管的伏安特性 以共射接法为例 2 输出特性 曲线族 三个工作区 1 截止区 IB 0以下的区域 IB 0 条件 发射结集电结均反偏 特点 b c e之间相当于开关断开 a IB 0 IC ICEO 0 33 2 1半导体三极管 三 三极管的伏安特性 以共射接法为例 曲线族 2 饱和区 曲线直线上升部分 条件 发射结集电结均正偏 特点 b UCES 0 UCES为饱和管压降 c e之间相当于开关闭合 2 输出特性 三个工作区 无放大作用 a IB IC基本不变 34 2 1半导体三极管 三 三极管的伏安特性 以共射接法为例 曲线族 3 放大区 曲线近似水平等距部分 条件 发射结正偏 集电结反偏 特点 c IC IB IC IB a uCE IC基本不变 b IB IC 2 输出特性 三个工作区 电流放大系数 控制 放大 35 2 1半导体三极管 三 三极管的伏安特性 以共射接法为例 曲线族 归纳 1 三极管只有工作在放大区才具有 IC IB 2 三极管是非线性元件 3 三极管工作在截止区和饱和区时 电流放大作用 具有开关作用 截止 饱和 36 2 1半导体三极管 四 三极管的主要参数 1 电流放大系数 共射直流电流放大系数 共射交流电流放大系数 注意 1 两者的概念不同 2 两者的求法不同 3 当曲线水平等距 且忽略ICEO时 即 IC IB 的大小用来反映三极管的电流放大能力 但不宜过大 共基直流电流放大系数和交流电流放大系数 了解 1 1 37 2 1半导体三极管 四 三极管的主要参数 2 极间反向电流 1 集 基极反向饱和电流ICBO ICBO 2 集 射极反向饱和电流ICEO 穿透电流 ICEO ICEO与ICBO的关系 ICEO 1 ICBO ICBO的大小决定于少数载流子的浓度 温度 少子数量 ICBO ICEO 极间反向电流的大小反映三极管的温度稳定性能 其值越小越好 越小越好 射极开路 IE 0 基极开路