电子技术(供电)

1、 电子技术 教案上课系别：机电学院授课班级：供电201101班主讲教师：徐鹏上课时间：2012 年 2 月至2012 年 6 月周次课序星期授课内容(章节主要内容,字数在一千字以内)教学时数教学形式课外作业类型21一课程教育、认识半导体元件2理论P19 1、2、322四半导体二极管的分类及应用2理论23五认识三极管元件2理论34一认识三极管元件2理论P19 9、10、1335四放大电路的组成和基本原理2理论P42 14、1746一放大电路的分析方法2理论47四放大电路的分析方法2理论48五静态工作点的稳定性2理论59一静态工作点的稳定性2理论510四共集电极放大电路和共基极放大电路2理论P56

2、 4、8611一放大电路的频率特性和多级放大电路2理论612四集成运算放大器2理论613五放大电路中的反馈2理论714一集成运算放大器的应用2理论P73 3、4、5715四模电部分复习2理论816一绝缘栅型场效应管2理论817四单相整流电路2理论818五滤波电路2理论P73 11、12919四稳压电路2理论1120一晶闸管可控整流电路2理论P85 9、101121四电力电子部分复习2理论1222一基本逻辑及门电路2理论1223四集成门电路2理论1224五数制和码制2理论P95 5、81225六逻辑函数的表示方法及相互转换2理论补课1326四逻辑代数的公式、运算规则，逻辑函数的化简和变换2理论1

3、427一组合逻辑电路的分析和设计方法2理论1428四常用的组合逻辑电路及其芯片2理论P122 4、51429五基本RS触发器2理论1530一常用触发器2理论1531四寄存器、计数器2理论1632一555定时器的典型应用2理论1633四A/D,D/A转换器2理论1634五数电部分复习2理论1735一数电部分复习2理论1736四据掌握情况机动2理论1837一复习2理论1838四复习2理论1839五复习2理论黄冈职业技术学院课程单元设计第 1 单元(Unit) 第 2 周(Week) 2 学时(Periods)单元标题 (Title) ： 认识半导体元件教学地点 (Place) ：汇贤阁1401教学

4、目标 (Teaching Target) ： 1、了解半导体的特性、材料2、了解本征半导体的导电性及杂质半导体的种类和导电载流子的种类及特点3、知道PN结的特点教学方法 (Teaching Approaches) ：项目导向，任务驱动，课堂讲授结合多媒体演示教学材料及工具 (Teaching Materials & Aids) ：多媒体课件、实物考核与评价方式 (Testing & Evaluating Mode)：随堂提问结合下堂课提问的方式进行考核主要教学内容及过程Main Teaching Contents & Procedures电子技术主要包括两部分内容，模拟

5、电子技术和数字电子技术，今天起我们开始学习模拟电子技术，二极管是模拟电子技术的基本元器件， 本次课就主要学习二极管的基本特性及其应用只是。一、半导体材料根据物体导电能力(电阻率)的不同，来划分导体、绝缘体和半导体。电阻率：导体 106104 .cm 绝缘体 10101022 .cm 半导体 103109 .cm典型的半导体元素：硅Si和锗Ge化合物：砷化镓GaAs等。1、基本概念：本征半导体化学成分纯净的半导体。它在物理结构上呈单晶体形态。空穴共价键中的空位。电子空穴对由热激发而产生的自由电子和空穴对。空穴的移动空穴的运动是靠相邻共价键中的价电子依次充填空穴来实现的。本征激发价电子获得足够的能

6、量，打破共价键，变成自由电子，产生电子-空穴对。本征浓度温度一定，电子-空穴对的产生与复合运动将处于动态平衡,自由电子和空穴保持与温度对应的不变的浓度。这个浓度称为本征浓度。用Ni表示。载流子的本征浓度，决定了本征半导体的导电能力。这种导电能力很弱，还不能付诸实用。2、半导体的导电机构两种载流子：自由电子：带负电的载流子。空穴：可以看成带正电的载流子。两种电流：电子电流，空穴电流3、影响半导体导电能力的因素1）、温度热敏特性；2）、光辐射光敏特性；3）、杂质掺杂特性。掺杂百万分之一的相关杂质，导电能力提高一百万倍。4、杂质半导体在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质，不改变其晶体结构，可使半导

7、体的导电性发生显著变化。本征半导体在掺入杂质后称为杂质半导体。N型半导体掺入五价杂质元素（如磷）的半导体。P型半导体掺入三价杂质元素（如硼）的半导体。注：1）在N型半导体中自由电子是多数载流子，它主要由杂质原子提供；空穴是少数载流子, 由热激发形成。2）在P型半导体中空穴是多数载流子，它主要由掺杂形成；自由电子是少数载流子， 由热激发形成。二、PN结的形成及特性1、PN结的形成因浓度差，多子的扩散运动®由杂质离子形成空间电荷区 ¯空间电荷区形成内电场¯ ¯内电场促使少子漂移 内电场阻止多子扩散 最后,多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡。2、 PN结的单向

8、导电性当外加电压使PN结中P区的电位高于N区的电位，称为加正向电压，简称正偏；反之称为加反向电压，简称反偏。 PN结加正向电压时，呈现低电阻，具有较大的正向扩散电流；PN结加反向电压时，呈现高电阻，只有极小的反向漂移电流。由此可以得出结论：PN结具有单向导电性。3、 PN结的反向击穿当PN结的反向电压增加到一定数值时，反向电流突然快速增加，此现象称为PN结的反向击穿。齐钠击穿：电场直接导致PN结击穿（PN结内共价键被外电场打破，产生大量载流子，电流剧增。）雪崩击穿：载流子的碰撞电离产生连锁反应导致PN结击穿，尽管PN结内电场强度还不到击穿场强。第 2 单元(Unit) 第 2 周(Week)

9、2 学时(Periods)单元标题 (Title) ： 半导体二极管的分类及应用教学地点 (Place) ：汇贤阁1401教学目标 (Teaching Target) ： 1、 了解半导体二极管的分类、结构、符号2、 熟悉半导体二极管的伏安特性3、 对二极管的应用场合有初步的了解为后续学习做准备教学方法 (Teaching Approaches) ：项目导向，任务驱动，课堂讲授结合多媒体演示教学材料及工具 (Teaching Materials & Aids) ：多媒体课件、实物考核与评价方式 (Testing & Evaluating Mode)：随堂提问结合下堂课提问的方式

10、进行考核主要教学内容及过程Main Teaching Contents & Procedures半导体二极管1、半导体二极管的结构在PN结上加上引线和封装，就成为一个二极管。二极管按结构分有点接触型、面接触型和平面型三大类。(1) 点接触型二极管(2) 面接触型二极管(3) 平面型二极管2、二极管的伏安特性二极管的伏安特性曲线可用下图表示：3、二极管的参数(1) 最大整流电流IF(2) 反向击穿电压VBR和最大反向工作电压VRM(3) 反向电流IR(4) 正向压降VF(5) 极间电容CB4、二极管V- I 特性的建模1) 理想模型2) 恒压降模型3) 折线模型5、应用举例1）、限幅电路

11、2）、单相半波,单相桥式整流电路3）、电容滤波器,LC滤波器和型滤波器;4）、稳压电路6、特殊体二极管1）、稳压二极管2）、变容二极管3）、光电子器件：光电二极管、发光二极管、激光二极管等。小结本次课主要介绍了半导体以及二极管的基本知识、特性曲线、应用等问题第 3、4 单元(Unit) 第 2、3 周(Week) 4 学时(Periods)单元标题 (Title) ： 认识三极管元件教学地点 (Place) ：汇贤阁1401教学目标 (Teaching Target) ： 1、 认识BJT元件2、 了解BJT的结构及分类3、 熟悉三极管的电流分配及放大作用教学方法 (Teaching Appr

12、oaches) ：项目导向，任务驱动，课堂讲授结合多媒体演示教学材料及工具 (Teaching Materials & Aids) ：多媒体课件、实物考核与评价方式 (Testing & Evaluating Mode)：随堂提问结合下堂课提问的方式进行考核主要教学内容及过程Main Teaching Contents & Procedures二极管有两个电极，一个PN结，具有单向导电性，如果我们把两个PN结放到一起会有什么特性呢？那样就有三个电极，组成了三极管。半导体三极管（BJT）三极管内有两种载流子(自由电子和空穴)参与导电，故称为双极型三极管。或BJT (Bip

13、olar Junction Transistor)。 1、BJT的结构简介（1）分类：NPN型和PNP型。（2）结构特点：发射区的掺杂浓度远远高于基区（100:1）； 集电结面积远远大于发射结面积； 基区很薄，一般在几个微米至几十个微米。2、BJT的电流分配与放大原理三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，通过载流子传输体现出来的。 外部条件：发射结正偏，集电结反偏。3、 电流分配关系IE=IB+ IC IC= InC+ ICBO IB= IB - ICBO4、三极管的三种组态共发射极接法，发射极作为公共电极，用CE表示；共基极接法，基极作为公共电极，用CB表示。共集电极接法，集电极作为公共

14、电极，用CC表示;5、 BJT的特性曲线1. 输入特性曲线 （以共射极放大电路为例）(1) 当vCE=0V时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。(2) 当vCE1V时， vCB= vCE - vBE>0，集电结已进入反偏状态，开始收集电子，基区复合减少，同样的vBE下 IB减小，特性曲线右移。(3) 输入特性曲线的三个部分死区非线性区线性区（4）输出特性曲线放大区：iC平行于vCE轴的区域，曲线基本平行等距。此时，发射结正偏，集电结反偏。截止区：iC接近零的区域，相当iB=0的曲线的下方。此时， vBE小于死区电压，集电结反偏。饱和区：iC明显受vCE控制的区域，该区域内，一般vCE0.7

15、V(硅管)。此时，发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很小。（5）BJT的主要参数(一) 电流放大系数 (1)共发射极直流电流放大系数 （ICICEO）/IBIC / IB | vCE=const(2) 共发射极交流电流放大系数b b =DIC/DIB½vCE=const(3) 共基极直流电流放大系数 （ICICBO）/IEIC/IE (4) 共基极交流电流放大系数 =DIC/DIE½ VCB=const（二）极间反向电流(1) 集电极基极间反向饱和电流ICBO ；发射极开路时，集电结的反向饱和电流。 (2) 集电极发射极间的反向饱和电流ICEO（三）极限参数(1) 集电极最大

16、允许电流ICM(2) 集电极最大允许功率损耗PCM(3) 反向击穿电压第 5、6、7 单元(Unit) 第 3、4 周(Week) 4 学时(Periods)单元标题 (Title) ： 放大电路的组成、基本原理及分析方法教学地点 (Place) ：汇贤阁1401教学目标 (Teaching Target) ： 1、了解放大电路的基本组成及各组成原件的作用2、了解放大电路的电压、电流波形及信号放大过程3、熟悉放大电路的基本参数4、会对电路进行静态及动态分析教学方法 (Teaching Approaches) ：项目导向，任务驱动，课堂讲授结合多媒体演示教学材料及工具 (Teaching Mat

17、erials & Aids) ：多媒体课件、实物考核与评价方式 (Testing & Evaluating Mode)：随堂提问结合下堂课提问的方式进行考核主要教学内容及过程Main Teaching Contents & Procedures放大电路组成及基本原理1电路组成各部分的作用：直流电源：供能 电 阻：保证三极管处于放大状态 电 容：传交隔直2工作原理3放大电路的静态和动态静态：输入信号为零（vi= 0 或 ii= 0）时，放大电路的工作状态，也称直流工作状态。动态：输入信号不为零时，放大电路的工作状态，也称交流工作状态。 电路处于静态时，三极管个电极的电压、

18、电流在特性曲线上确定为一点，称为静态工作点，常称为Q点。一般用IB、 IC、和VCE （或IBQ、ICQ、和VCEQ ）表示。4直流通路和交流通路 5静态工作情况分析A用估算法求静态工作点：采用该方法，必须已知三极管的b 值。根据直流通路可知：一般硅管VBE=0.7V，锗管VBE=0.2V。B图解分析法采用该方法分析静态工作点，必须已知三极管的输入输出特性曲线。· 在输入特性曲线上，作出直线 VBE =VCCIBRb，两线的交点即是Q点，得到IBQ。· 在输出特性曲线上，作出直流负载线 VCE=VCCICRc，与IBQ曲线的交点即为Q点，从而得到VCEQ 和ICQ。6. 动

19、态工作情况分析A静态时：由交流通路得纯交流负载线：vce= -ic× (Rc /RL)交流负载线是有交流输入信号时Q点的运动轨迹，过输出特性曲线上的Q点做一条斜率为-1/R¢L 直线，该直线即为交流负载线。 因为交流负载线必过Q点，即 vce= vCE - VCEQ ic= iC ICQ同时，令 R¢L = Rc/RL则交流负载线为： vCE - VCEQ= -(iC - ICQ )× R¢L 即 iC = (-1/R¢L)× vCE + (1/R¢L) VCEQ+ ICQB输入交流信号时的图解分析通过图解分析，可

20、得如下结论：1. vi®­ vBE®­ iB®­ iC®­ vCE®¯ |-vo| ­；2. vo与vi相位相反；3. 可以测量出放大电路的电压放大倍数；4. 可以确定最大不失真输出幅度。# 动态工作时， iB、 iC的实际电流方向是否改变，vCE的实际电压极性是否改变？C BJT的三个工作区饱和失真：由于放大电路的工作点达到了三极管的饱和区而引起的非线性失真。对于NPN管，输出电压表现为底部失真。截止失真: 由于放大电路的工作点达到了三极管的截止区而引起的非线性失真。对于NPN管，输

21、出电压表现为顶部失真。注意：对于PNP管，由于是负电源供电，失真的表现形式，与NPN管正好相反。交流等效原则（画微变等效电路）（1）恒定的电压看作交流短路；（2）恒定的电流看作交流开路。求电路各参数（1）求电压增益 （2）求输入输出电阻小结本次课主要介绍了利用估算法和图解法对三极管的静态及动态进行分析，熟悉了共射极放大电路的各基本情况。第 8、9 单元(Unit) 第 4、5 周(Week) 2 学时(Periods)单元标题 (Title) ： 静态工作点的稳定性教学地点 (Place) ：汇贤阁1401教学目标 (Teaching Target) ： 1、了解静态工作点随温度的变化趋势2、

22、了解负分压式偏置电路稳定静态工作点的原理教学方法 (Teaching Approaches) ：项目导向，任务驱动，课堂讲授结合多媒体演示教学材料及工具 (Teaching Materials & Aids) ：多媒体课件、实物考核与评价方式 (Testing & Evaluating Mode)：随堂提问结合下堂课提问的方式进行考核主要教学内容及过程Main Teaching Contents & Procedures放大电路的工作点稳定问题温度对工作点的影响· 温度变化对ICBO的影响· 温度变化对输入特性曲线的影响· 温度变化对b 的

23、影响分压式偏置电路（1）稳定工作点原理目标：温度变化时，使IC维持恒定。 如果温度变化时，b点电位能基本不变，则可实现静态工作点的稳定。b点电位基本不变的条件：I1 >>IB ，VB >>VBE（2）放大电路指标分析第 10 单元(Unit) 第 5 周(Week) 2 学时(Periods)单元标题 (Title) ： 共集电极和共基极放大电路教学地点 (Place) ：汇贤阁1401教学目标 (Teaching Target) ： 1、了解共集电极和共基极放大电路的电路组成2、熟悉共集电极和共基极放大电路的分析方法和特性教学方法 (Teaching Approach

24、es) ：项目导向，任务驱动，课堂讲授结合多媒体演示教学材料及工具 (Teaching Materials & Aids) ：多媒体课件、实物考核与评价方式 (Testing & Evaluating Mode)：随堂提问结合下堂课提问的方式进行考核主要教学内容及过程Main Teaching Contents & Procedures一、共集电极电路共集电极电路也称为射极输出器 1.静态分析 共集电极电路特点：1电压增益小于1但接近于1 2输入电阻大，对电压信号源衰减小3输出电阻小，带负载能力强二、 共基极放大电路 1.静态工作点2.动态指标 共基电路高频特性好，适合

25、用于高频或宽频带场合第 11 单元(Unit) 第 6 周(Week) 2 学时(Periods)单元标题 (Title) ：放大电路的频率特性和多级放大电路教学地点 (Place) ：汇贤阁1401教学目标 (Teaching Target) ： 1、了解共集电极和共基极放大电路的电路组成2、熟悉共集电极和共基极放大电路的分析方法和特性教学方法 (Teaching Approaches) ：项目导向，任务驱动，课堂讲授结合多媒体演示教学材料及工具 (Teaching Materials & Aids) ：多媒体课件、实物考核与评价方式 (Testing & Evaluatin

26、g Mode)：随堂提问结合下堂课提问的方式进行考核主要教学内容及过程Main Teaching Contents & Procedures复合管一般规律：（1）复合管的类型（极性）与第一个管相同；（2）第二个管的集电结（CB电极）与第一个管的CE电极相连，电流的方向与箭头一致；（3）一般情况下，第一个管为小功率管，第二个管为大功率管；（4）可以用两个及更多的三极管构成复合管，复合管的 约为各管 之积。阻容耦合放大电路（1）直接耦合（2）电容耦合（3）变压器耦合任务例：放大电路如图所示。已知BJT的 ß=80， Rb=300k， Rc=2k， VCC= +12V，求：（1）试

27、求该放大电路的静态工作点。（2）试求该放大电路的输入电阻、输出电阻。（3）试求该放大电路的电压放大倍数。多级阻容耦合放大器的特点： (1) 由于电容的隔直作用，各级放大器的静态工作点相互独立，分别估算。(2) 前一级的输出电压是后一级的输入电压。(3) 后一级的输入电阻是前一级的交流负载电阻。(4) 总电压放大倍数=各级放大倍数的乘积。(5) 总输入电阻 ri 即为第一级的输入电阻ri1 。(6) 总输出电阻即为最后一级的输出电阻。第 12 单元(Unit) 第 6 周(Week) 2 学时(Periods)单元标题 (Title) ：集成运算放大器教学地点 (Place) ：汇贤阁1401教

28、学目标 (Teaching Target) ： 1、了解集成电路的特点及集成运放的内部结构2、了解集成运放的主要性能指标教学方法 (Teaching Approaches) ：项目导向，任务驱动，课堂讲授结合多媒体演示教学材料及工具 (Teaching Materials & Aids) ：多媒体课件、实物考核与评价方式 (Testing & Evaluating Mode)：随堂提问结合下堂课提问的方式进行考核主要教学内容及过程Main Teaching Contents & Procedures集成电路: 将整个电路的各个元件做在同一个半导体基片上。 集成电路的优点

29、：工作稳定、使用方便、体积小、重量轻、功耗小。集成电路的分类：模拟集成电路、数字集成电路；小、中、大、超大规模集成电路；集成电路内部结构的特点：1. 电路元件制作在一个芯片上，元件参数偏差方向一致，温度均一性好。2. 电阻元件由硅半导体构成，范围在几十到20千欧，精度低。高阻值电阻用三极管有源元件代替或外接。3. 几十 pF 以下的小电容用PN结的结电容构成、大电容要外接。4. 二极管一般用三极管的发射结构成。集成运放的结构（1）采用四级以上的多级放大器，输入级和第二级一般采用差动放大器。（2）输入级常采用复合三极管或场效应管，以减小输入电流，增加输入电阻。（3）输出级采用互补对称式射极跟随器

30、，以进行功率放大，提高带负载的能力。集成运放的主要性能指标一、开环差模电压放大倍数Aod 无外加反馈回路的差模放大倍数。一般在105 107之间。理想运放的Aod为¥。二、共模抑制比KCMMR 常用分贝作单位，一般100dB以上。 三、差模输入电阻rid ri>1MW, 有的可达100MW以上。四、输出电阻ro ro =几W-几十W。五、最大共模输入电压UIcmax 六、最大差模输入电压UIdmax 第 13 单元(Unit) 第 6 周(Week) 2 学时(Periods)单元标题 (Title) ：放大电路中的反馈教学地点 (Place) ：汇贤阁1401教学目标 (Te

31、aching Target) ： 1、了解反馈的含义及在电路中的作用2、熟悉反馈的类型及相关的计算教学方法 (Teaching Approaches) ：项目导向，任务驱动，课堂讲授结合多媒体演示教学材料及工具 (Teaching Materials & Aids) ：多媒体课件、实物考核与评价方式 (Testing & Evaluating Mode)：随堂提问结合下堂课提问的方式进行考核主要教学内容及过程Main Teaching Contents & Procedures将放大电路输出端的信号（电压或电流）的一部分或全部引回到输入端，与输入信号迭加，就称为反馈。若

32、引回的信号削弱了输入信号，就称为负反馈。若引回的信号增强了输入信号，就称为正反馈。这里所说的信号一般是指交流信号，所以判断正负反馈，就要判断反馈信号与输入信号的相位关系，同相是正反馈，反相是负反馈。负反馈的作用：稳定静态工作点；稳定放大倍数；提高输入电阻；降低输出电阻；扩展通频带。负反馈的类型一、电压反馈和电流反馈二、串联反馈和并联反馈三、交流反馈与直流反馈负反馈的分析方法一、反馈类型的判断分析步骤：1. 找出反馈网络（电阻）。2. 是交流反馈还是直流反馈？3. 是否负反馈？4. 是负反馈！那么是何种类型的负反馈？（判断反馈的组态）判断负反馈的方法瞬时极性法假设输出端信号有一定极性的瞬时变化，

33、依次经过反馈、比较、放大后，再回到输出端，若输出信号与原输出信号的变化极性相反，则为负反馈。反之为正反馈。如果是电压反馈，则要从输出电压的微小变化开始。如果是电流反馈，则要从输出电流的微小变化开始。判断时在输入端也要反映出反馈信号与输入信号的比较关系。负反馈放大电路的放大倍数第 14 单元(Unit) 第 7 周(Week) 2 学时(Periods)单元标题 (Title) ：集成运算放大器的应用教学地点 (Place) ：汇贤阁1401教学目标 (Teaching Target) ： 1、了解反馈的含义及在电路中的作用2、熟悉反馈的类型及相关的计算教学方法 (Teaching Approaches) ：项目导向，任务驱动，课堂讲授结合多媒体演示教学材料及