模电第一章常用半导体器件

1、120152第十章第十章 直流电源直流电源第九章第九章 功率放大电路功率放大电路第八章第八章 波形发生和信号的转换波形发生和信号的转换第七章第七章 信号的运算和处理信号的运算和处理第六章第六章 放大电路中的反馈放大电路中的反馈第五章第五章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应第四章第四章 集成运算放大电路集成运算放大电路第三章第三章 多级放大电路多级放大电路第二章第二章 基本放大电路基本放大电路第一章第一章 常用半导体器件常用半导体器件第第0章章 导言导言3参考书目参考书目一、一、电子技术基础电子技术基础（模拟部分）（模拟部分）康华光康华光 主编主编 高教出版社高教出版社模拟电子技术基础课堂教

2、材模拟电子技术基础课堂教材模拟电子技术基础模拟电子技术基础童诗白童诗白 华成英华成英 主编主编 高等教育出版社高等教育出版社4本课程成绩计算本课程成绩计算 期末考试占期末考试占60,期中成绩期中成绩20%，平时作业和考平时作业和考勤占勤占20。6第一讲 绪论一、电子技术的发展一、电子技术的发展二、模拟信号与模拟电路二、模拟信号与模拟电路三、电子信息系统的组成三、电子信息系统的组成四、模拟电子技术基础课的特点四、模拟电子技术基础课的特点五、如何学习这门课程五、如何学习这门课程六、课程的目的六、课程的目的七、考查方法七、考查方法7一、电子技术的发展一、电子技术的发展 广播通信：发射机、接收机、扩音

3、、录音、程控交换机、电广播通信：发射机、接收机、扩音、录音、程控交换机、电话、手机话、手机 网络：路由器、网络：路由器、ATMATM交换机、收发器、调制解调器交换机、收发器、调制解调器 工业：钢铁、石油化工、机加工、数控机床工业：钢铁、石油化工、机加工、数控机床 交通：飞机、火车、轮船、汽车交通：飞机、火车、轮船、汽车 军事：雷达、电子导航军事：雷达、电子导航 航空航天：卫星定位、监测航空航天：卫星定位、监测 医学：医学：刀、刀、CTCT、B B超、微创手术超、微创手术 消费类电子：家电（空调、冰箱、电视、音响、摄像机、照消费类电子：家电（空调、冰箱、电视、音响、摄像机、照相机、电子表）、电子

4、玩具、各类报警器、保安系统相机、电子表）、电子玩具、各类报警器、保安系统 电子技术的发展，推动计算机技术的发展，使之电子技术的发展，推动计算机技术的发展，使之“无无孔不入孔不入”，应用广泛！，应用广泛！8 电子技术的发展很大程度上反映在元器件的发展上。从电子管半导体管集成电路1904年年电子管问世电子管问世1947年年晶体管诞生晶体管诞生1958年集成电年集成电路研制成功路研制成功电子管、晶体管、集成电路比较电子管、晶体管、集成电路比较半导体元器件的发展 1947年年 贝尔实验室制成第一只晶体管贝尔实验室制成第一只晶体管 1958年年 集成电路集成电路 1969年年 大规模集成电路大规模集成电

5、路 1975年年 超大规模集成电路超大规模集成电路 第一片集成电路只有第一片集成电路只有4个晶体管，而个晶体管，而1997年一片集成电路年一片集成电路中有中有40亿个晶体管。有科学家预测，集成度还将按亿个晶体管。有科学家预测，集成度还将按10倍倍/6年年的速度增长，到的速度增长，到2015或或2020年达到饱和。年达到饱和。学习电子技术方面的课程需时刻关注电子技术的发展！学习电子技术方面的课程需时刻关注电子技术的发展！二、模拟信号与模拟电路二、模拟信号与模拟电路1. 1. 信号：是反映消息的物理量信号：是反映消息的物理量 信息需要借助于某些物理量（如声、光、电）信息需要借助于某些物理量（如声、

6、光、电）的变化来表示和传递。的变化来表示和传递。 电信号是指随时间而变化的电压电信号是指随时间而变化的电压u或电流或电流i ，记，记作作u=f(t) 或或i=f(t) 。 如温度、压力、流量，自然界的声音信号等等，如温度、压力、流量，自然界的声音信号等等，因而信号是消息的表现形式。因而信号是消息的表现形式。2. 2. 电信号电信号 由于非电的物理量很容易转换成电信号，而且由于非电的物理量很容易转换成电信号，而且电信号又容易传送和控制，因此电信号成为应用电信号又容易传送和控制，因此电信号成为应用最为广泛的信号。最为广泛的信号。3. 电子电路中信号的分类电子电路中信号的分类 模拟信号模拟信号 对应

7、任意时间值对应任意时间值t 均有确定的函数值均有确定的函数值u或或i，并且，并且u或或 i 的幅值是连续取值的，即在的幅值是连续取值的，即在时间和数值上均具时间和数值上均具有连续性有连续性。数字信号数字信号 在在时间和数值上均具有离散性时间和数值上均具有离散性，u或或 i 的变化在的变化在时间上不连续，总是发生在离散的瞬间；且它们的时间上不连续，总是发生在离散的瞬间；且它们的数值是一个最小量值的整数倍，当其值小于最小量数值是一个最小量值的整数倍，当其值小于最小量值时信号将毫无意义。值时信号将毫无意义。 大多数物理量所转换成的信号均为模拟信号。大多数物理量所转换成的信号均为模拟信号。 二、模拟信

8、号与模拟电路二、模拟信号与模拟电路4. 模拟电路模拟电路 模拟电路：模拟电路：对模拟量进行处理的电路。对模拟量进行处理的电路。 最基本的处理是对最基本的处理是对信号的放大信号的放大。 放大：输入为小信号，有源元件控制电源使负载获放大：输入为小信号，有源元件控制电源使负载获 得大信号，并保持线性关系。得大信号，并保持线性关系。 有源元件：能够控制能量的元件。有源元件：能够控制能量的元件。二、模拟信号与模拟电路二、模拟信号与模拟电路二、模拟信号与模拟电路二、模拟信号与模拟电路5. “模拟电子技术基础模拟电子技术基础” 课程的内容课程的内容 半导体器件。半导体器件。 处理模拟信号的电子电路及其相关的

9、基本功能：各处理模拟信号的电子电路及其相关的基本功能：各 种放大电路、运算电路、滤波电路、信号发生电路、种放大电路、运算电路、滤波电路、信号发生电路、 电源电路等等。电源电路等等。 模拟电路的分析方法。模拟电路的分析方法。 不同的电子电路在电子系统中的作用。不同的电子电路在电子系统中的作用。三、电子信息系统的组成三、电子信息系统的组成模拟电子电路模拟电子电路数字电子电路（系统）数字电子电路（系统）传感器传感器接收器接收器隔离、滤隔离、滤波、放大波、放大运算、转运算、转换、比较换、比较功放功放模拟模拟- -数字混合电子电路数字混合电子电路模拟电子系统模拟电子系统执行机构执行机构四、四、“模拟电子

10、技术基础模拟电子技术基础”课程的特点课程的特点 1、工程性工程性 实际工程需要证明其可行性。实际工程需要证明其可行性。 强调定性分析。强调定性分析。 实际工程在满足基本性能指标的前提下总是容许存实际工程在满足基本性能指标的前提下总是容许存 在一定的误差范围的。在一定的误差范围的。 电子电路的定量分析称为电子电路的定量分析称为“估算估算”。 近似分析要近似分析要“合理合理”。 抓主要矛盾和矛盾的主要方面。抓主要矛盾和矛盾的主要方面。 电子电路归根结底是电路。电子电路归根结底是电路。 估算不同的参数需采用不同的模型，可用电路的估算不同的参数需采用不同的模型，可用电路的基本理论分析电子电路。基本理论

11、分析电子电路。四、四、“模拟电子技术基础模拟电子技术基础”课程的特点课程的特点 2. 实践性实践性 实用的模拟电子电路几乎都需要进行调试实用的模拟电子电路几乎都需要进行调试才能达到预期的目标，因而要掌握以下方法：才能达到预期的目标，因而要掌握以下方法： 常用电子仪器的使用方法常用电子仪器的使用方法 电子电路的测试方法电子电路的测试方法 故障的判断与排除方法故障的判断与排除方法 EDA软件的应用方法软件的应用方法五、如何学习这门课程五、如何学习这门课程1. 掌握掌握基本概念、基本电路和基本分析方法基本概念、基本电路和基本分析方法 基本概念：基本概念：概念是不变的，应用是灵活的，概念是不变的，应用

12、是灵活的， “万万变不离其宗变不离其宗”。 基本电路：基本电路：构成的原则是不变的，具体电路是多种构成的原则是不变的，具体电路是多种多样的。多样的。 基本分析方法：基本分析方法：不同类型的电路有不同的性能指标不同类型的电路有不同的性能指标和描述方法，因而有不同的分析方法。和描述方法，因而有不同的分析方法。2. 学会辩证、全面地分析电子电路中的问题学会辩证、全面地分析电子电路中的问题 根据需求，最适用的电路才是最好的电路。根据需求，最适用的电路才是最好的电路。 要研究利弊关系，通常要研究利弊关系，通常“有一利必有一弊有一利必有一弊”。3. 注意电路中常用定理在电子电路中的应用注意电路中常用定理在

13、电子电路中的应用六、课程的目的六、课程的目的1. 掌握基本概念、基本电路、基本分析方法和基本实验掌握基本概念、基本电路、基本分析方法和基本实验技能。技能。2. 具有能够继续深入学习和接受电子技术新发展的能力，具有能够继续深入学习和接受电子技术新发展的能力，以及将所学知识用于本专业的能力。以及将所学知识用于本专业的能力。 本课程通过对常用电子元器件、模拟电路及其系统的本课程通过对常用电子元器件、模拟电路及其系统的分析和设计的学习，使学生获得模拟电子技术方面的基分析和设计的学习，使学生获得模拟电子技术方面的基础知识、基础理论和基本技能，为深入学习电子技术及础知识、基础理论和基本技能，为深入学习电子

14、技术及其在专业中的应用打下基础。其在专业中的应用打下基础。 建立起系统的观念、工程的观念、科技进步的观念和建立起系统的观念、工程的观念、科技进步的观念和创新意识。创新意识。七、考查方法七、考查方法1. 会看：定性分析会看：定性分析2. 会算：定量计算会算：定量计算考查分析问题的能力考查分析问题的能力3. 会选：电路形式、器件、参数会选：电路形式、器件、参数4. 会调：仪器选用、测试方法、故障诊断、会调：仪器选用、测试方法、故障诊断、EDA考查解决问题的能力设计能力考查解决问题的能力设计能力考查解决问题的能力实践能力考查解决问题的能力实践能力综合应用所学知识的能力综合应用所学知识的能力第二讲第二

15、讲 半导体基础知识半导体基础知识一、本征半导体一、本征半导体二、杂质半导体二、杂质半导体三、三、PNPN结的形成及其单向导电性结的形成及其单向导电性四、四、PNPN结的电容效应结的电容效应第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件本讲主要介绍有关半导体的基本知识，为讲清半导体器件的本讲主要介绍有关半导体的基本知识，为讲清半导体器件的工作原理作准备。工作原理作准备。学习思路：弄学习思路：弄清楚为什么由导电性能居中的半导体清楚为什么由导电性能居中的半导体导电性导电性能极差的本征半导体能极差的本征半导体导电性能可控的杂质半导体导电性能可控的杂质半导体具有单具有单向导电性的向导电性的PN结。结。并说明温

16、度对载流子数目及浓度的影响，为阐明半导体器件并说明温度对载流子数目及浓度的影响，为阐明半导体器件的温度稳定性差打下伏笔；的温度稳定性差打下伏笔；说明说明PN结的电容效应，为阐明半导体器件的最高工作频率和结的电容效应，为阐明半导体器件的最高工作频率和模拟电子电路的频率响应打下伏笔。模拟电子电路的频率响应打下伏笔。使学生掌握的基本术语：使学生掌握的基本术语：本征半导体、自由电子和空穴、复本征半导体、自由电子和空穴、复合、合、N型半导体和型半导体和P型半导体、扩散运动和漂移运动、动态平型半导体、扩散运动和漂移运动、动态平衡、衡、PN结的单向导电性、结电容结的单向导电性、结电容一、一、本征半导体本征半

17、导体 导电性介于导体与绝缘体之间的物质称为导电性介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体。半导体。无杂质无杂质稳定的结构稳定的结构本征半导体是本征半导体是纯净纯净的的晶体结构晶体结构的半导体。的半导体。1、什么是半导体？什么是本征半导体？、什么是半导体？什么是本征半导体？ 导体导体铁、铝、铜等金属元素等铁、铝、铜等金属元素等低价元素，低价元素，其最外层电其最外层电子在外电场作用下很容易产生定向移动，形成电流。子在外电场作用下很容易产生定向移动，形成电流。 绝缘体绝缘体惰性气体、橡胶等，其原子的最外层电子受惰性气体、橡胶等，其原子的最外层电子受原子核的束缚力很强，只有在原子核的束缚力很强，只有在外电

18、场强到一定程度外电场强到一定程度时才可能时才可能导电。导电。 半导体半导体硅（硅（Si）、锗（）、锗（Ge），均为四价元素，它们），均为四价元素，它们原子的最外层电子受原子核的束缚力介于导体与绝缘体之间。原子的最外层电子受原子核的束缚力介于导体与绝缘体之间。23 本征半导体的导电特性：本征半导体的导电特性：硅原子硅原子SiSiSiSiSiSiSiSiSi价电子价电子共价键共价键两个或多个原子共同使用它们的外层电子两个或多个原子共同使用它们的外层电子，这样的组合称为这样的组合称为共价键共价键。24 自由电子填补空穴称为自由电子填补空穴称为复合复合。 价电子价电子 自由电子自由电子 空穴空穴 Si

19、SiSiSiSiSiSiSiSi半导体在热激发下产生半导体在热激发下产生自由电子和空穴对自由电子和空穴对的现象称为的现象称为本征激发本征激发当获得一定能量当获得一定能量( (光照、温升、外电场等）后，光照、温升、外电场等）后，价电子价电子可挣脱共价键的束缚而成为可挣脱共价键的束缚而成为自由电子自由电子。同时在共价键。同时在共价键中留下一个空位置，称为中留下一个空位置，称为空穴空穴25 价电子价电子 自由电子自由电子 空穴空穴 SiSiSiSiSiSiSiSiSi一定温度下一定温度下，自由电子与空穴对的，自由电子与空穴对的浓度一定，浓度一定， 达到达到动态平衡动态平衡环境温度升高环境温度升高，热

20、运动加剧，挣脱共价键的电子增多，自由，热运动加剧，挣脱共价键的电子增多，自由电子与空穴对的电子与空穴对的浓度加大浓度加大。 价电子价电子 自由电子自由电子 空穴空穴SiSiSiSiSiSiSiSiSi 外加电场时，带负电的自由电子和带正电的空穴均参外加电场时，带负电的自由电子和带正电的空穴均参与导电，且运动方向与导电，且运动方向相反相反。从而本证半导体的。从而本证半导体的电流是两电流是两个电流之和个电流之和。由于。由于载流子数目很少载流子数目很少，故导电性很差。，故导电性很差。 温度升高，热运动加剧，载流子浓度增大，导电性增温度升高，热运动加剧，载流子浓度增大，导电性增强。强。热力学温度热力学

21、温度0K时不导电时不导电。为什么要将半导体变成导电性很差的本征半导体？为什么要将半导体变成导电性很差的本征半导体？运载电荷的粒子称为运载电荷的粒子称为载流子载流子。27 SiSiSiSiSiSiSiSi1 N型半导体型半导体 硅硅材料中材料中（四价元素四价元素）掺入微量元素）掺入微量元素磷磷（五价元五价元素素），产生大量自由电子，形成），产生大量自由电子，形成N型半导体。型半导体。二、杂质半导体P+形成新的共价形成新的共价键结构后，多键结构后，多出一个电子。出一个电子。 磷原子失去磷原子失去一个电子而成一个电子而成为正离子。为正离子。多数载流子多数载流子N型半导体的空穴为型半导体的空穴为少数载

22、流子少数载流子281 N型半导体型半导体二、杂质半导体 空穴比未加杂质时的数目多了？空穴比未加杂质时的数目多了？少了？为什么？少了？为什么？ 杂质半导体主要杂质半导体主要靠多数载流子导电靠多数载流子导电。掺入杂质。掺入杂质越多，多子浓度越高，导电性越强，越多，多子浓度越高，导电性越强，实现导电实现导电性可控。性可控。29 SiSiSiSiSiSiSiSiSi2 P 型半导体型半导体 硅硅材料中（材料中（四价元素四价元素）掺入微量元素）掺入微量元素硼硼（三三价元素价元素），产生大量空穴，形成），产生大量空穴，形成P P型半导体。型半导体。B硼原子得到一硼原子得到一个电子而成为个电子而成为负离子负

23、离子形成新的共价形成新的共价键结构后，多键结构后，多出一个出一个空穴空穴。多数载流子多数载流子 P型半导体主要靠型半导体主要靠空穴导电空穴导电，掺入杂质越多，空穴，掺入杂质越多，空穴浓度越高，导电性越强浓度越高，导电性越强.P型半导体自由电子为型半导体自由电子为少数载流子少数载流子302 P型半导体型半导体二、杂质半导体 在杂质半导体中，温度变化时，载流子的数在杂质半导体中，温度变化时，载流子的数目变化吗？少子与多子变化的数目相同吗？少目变化吗？少子与多子变化的数目相同吗？少子与多子浓度的变化相同吗？子与多子浓度的变化相同吗？31二二. PN 结结32+N-P(2) 扩散运动使界面载流子复合（

24、耗尽），从而产生扩散运动使界面载流子复合（耗尽），从而产生内电场内电场；(5) (5) 无外电场和其他激发作用下，参与扩散运动的多子数目等无外电场和其他激发作用下，参与扩散运动的多子数目等于参与漂移运动的少子数目，于参与漂移运动的少子数目，达到动态平衡，达到动态平衡，形成形成PN结结( (4) ) 在内电场作用下，少数载流子的运动，称为在内电场作用下，少数载流子的运动，称为漂移运动漂移运动。 自由电子自由电子 空穴空穴(1) 载流子载流子（电子与空穴）在扩散力的作用下分别由高浓度电子与空穴）在扩散力的作用下分别由高浓度 区向低浓度区运动，称之为区向低浓度区运动，称之为扩散运动扩散运动；1. P

25、N结的形成结的形成(3) 内电场内电场(约零点几伏约零点几伏)又称为又称为空间电荷区空间电荷区(0.5 m) ；二二. PN 结结内电场内电场内电场内电场33(1) 加正向电压加正向电压导通导通 - PN 结加正向电压结加正向电压PN+内电场内电场扩散运动扩散运动I 外电场使内电场减弱，外电场使内电场减弱，扩散运动加剧扩散运动加剧，在外电场的，在外电场的作用下作用下产生正向电流产生正向电流 I .2. . PN 结结的单向导电性的单向导电性IIIIIIIIII注意，这里如果注意，这里如果没有电灯，一定没有电灯，一定要加一个电阻，要加一个电阻，限流作用限流作用34(2) 加反向电压加反向电压截止

26、截止- PN结加反向电压结加反向电压PN-+K内电场内电场+漂移运动漂移运动I 0阻止扩散运动，有利于漂移运动，形成漂移电流。阻止扩散运动，有利于漂移运动，形成漂移电流。由于电流很小，故可近似认为其截止。由于电流很小，故可近似认为其截止。35(1) 势垒电容势垒电容CB3. PN 结的电容效应结的电容效应（图（图1.1.9 PN结的势垒电容）结的势垒电容）势垒电容（势垒电容（Cb）：）：PN结外加电压变化时，空间电荷区的宽度将发结外加电压变化时，空间电荷区的宽度将发生变化，有电荷的积累和释放的过程，与电容的生变化，有电荷的积累和释放的过程，与电容的充放电相同，其等效电容称为充放电相同，其等效电

27、容称为势垒电容势垒电容Cb。36u u1PN结外加的正向电压变化时，在结外加的正向电压变化时，在扩散路程中载流子的浓度及其梯扩散路程中载流子的浓度及其梯度均有变化，度均有变化，(2)扩散电容扩散电容图图1.1.12 P区少子浓度分布曲线区少子浓度分布曲线37rdCj结电容结电容 Cj= Cd+Cb3. PN 结的电容效应结的电容效应 在低频是在低频是PN结具有单向导电性；结具有单向导电性；结电容不是常量！若结电容不是常量！若PN结外加电压频率高到一定程结外加电压频率高到一定程度，则失去单向导电性！度，则失去单向导电性！381 1、为什么把半导体变成本、为什么把半导体变成本征半导体，然后在参入杂

28、质征半导体，然后在参入杂质？2 2、半导体器件温度稳定性、半导体器件温度稳定性差，是受多子影响，还是受差，是受多子影响，还是受少子影响？少子影响？3 3、半导体器件为什么会有、半导体器件为什么会有最高工作频率的限制？最高工作频率的限制？39第三讲 半导体二极管一、二极管的组成一、二极管的组成二、二极管的伏安特性及电流方程二、二极管的伏安特性及电流方程四、二极管的等效电路四、二极管的等效电路三、二极管的主要参数三、二极管的主要参数五、二极管的应用五、二极管的应用六、稳压二极管六、稳压二极管40本节课的教学目的本节课的教学目的:1、掌握二极管的电流方程、伏安特性，理解温度对它们的、掌握二极管的电流

29、方程、伏安特性，理解温度对它们的影响。影响。2、二极管有哪些主要参数？它们的物理意义是什么？、二极管有哪些主要参数？它们的物理意义是什么？3、二极管有哪些折线化的伏安特性？它们适用于什么场合？、二极管有哪些折线化的伏安特性？它们适用于什么场合？4、为什么引入微变等效电路？为什么对动态信号二极管等、为什么引入微变等效电路？为什么对动态信号二极管等效为电阻？效为电阻？5、学会分析二极管应用电路的方法、学会分析二极管应用电路的方法6、了解稳压管、了解稳压管41 一、二极管的组成一、二极管的组成将将PN结封装，引出两个电极，就构成了二极管。结封装，引出两个电极，就构成了二极管。点接触型：点接触型：结面

30、积小，结电容小结面积小，结电容小故结允许的电流小故结允许的电流小最高工作频率高最高工作频率高一般用于检波一般用于检波( (高频状态高频状态) )面接触型：面接触型：结面积大，结电容大结面积大，结电容大故结允许的电流大故结允许的电流大最高工作频率低最高工作频率低一般用于整流一般用于整流( (低频低频状态状态) )平面型：平面型：结面积可小、可大结面积可小、可大小的工作频率高小的工作频率高大的结允许的电流大大的结允许的电流大P PN N阳极阳极阴极阴极42 二、二极管的伏安特性及电流方程二、二极管的伏安特性及电流方程 二极管的电流与其端电压的关系称为伏安特性二极管的电流与其端电压的关系称为伏安特性

31、材料材料开启电压开启电压导通电压导通电压反向饱和电流反向饱和电流硅硅Si0.5V0.50.8V1A以下锗锗Ge0.1V0.10.3V几十A)(ufi 开启开启电压电压反向饱反向饱和电流和电流击穿击穿电压电压mV)26( ) 1e (TSTUIiUu常温下温度的温度的电压当量电压当量43图图1.2.4 由伏安特性折线化得到的等效电路由伏安特性折线化得到的等效电路DonDDDDIUUiur 四、二极管的等效电路四、二极管的等效电路44DTDDdIUiur根据电流方程，Q越高，越高，rd越小。越小。 当二极管在静态基础上有一动态信号作用时，则可将二极当二极管在静态基础上有一动态信号作用时，则可将二极

32、管等效为一个电阻，称为动态电阻，也就是微变等效电路。管等效为一个电阻，称为动态电阻，也就是微变等效电路。ui=0时直流电源作用时直流电源作用小信号作用小信号作用静态电流静态电流2. 微变等效电路微变等效电路45三、二极管的主要参数三、二极管的主要参数最大整流电流最大整流电流IF：最大平均值最大平均值最大反向工作电压最大反向工作电压UR：最大瞬时值最大瞬时值反向电流反向电流 IR：即：即IS最高工作频率最高工作频率fM：因：因PN结有电容效应结有电容效应结电容为结电容为扩散电容（扩散电容（Cd）与与势垒电容（势垒电容（Cb）之和。之和。扩散路程中扩散路程中电荷的积累电荷的积累与释放与释放空间电荷

33、区空间电荷区宽窄的变化宽窄的变化有电荷的积有电荷的积累与释放累与释放46讨论一 判断电路中二极管的工作状态，求解输出电压判断电路中二极管的工作状态，求解输出电压。判断二极管工作状态的方法？判断二极管工作状态的方法？47讨论二讨论二1. V2V、5V、10V时二极管中时二极管中的直流电流各为多少？的直流电流各为多少？2. 若输入电压的有效值为若输入电压的有效值为5mV，则上述各种情况下二极管中的交则上述各种情况下二极管中的交流电流各为多少？流电流各为多少？ V 较小时应实测伏安较小时应实测伏安特性，用图解法求特性，用图解法求ID。QIDV5V时，时，mA5 .21A)2000.75( DDRUV

34、IV=10V时，时，mA50A)20010(DRVIDQTDDdIUiuruD=V-iR48讨论二讨论二V2V，ID2.6mAdidDQTDDdrUIIUiur，0.5mAmA)105(10)6 . 226(ddIr，V5V，ID 21.5mA4.1mAmA)21. 15(21. 1)5 .2126(ddIr，V10V，ID 50mA9.6mAmA)52. 05(52. 0)5026(ddIr，在伏安特性上，在伏安特性上，Q点越高，二极管的动态电阻越小！点越高，二极管的动态电阻越小！49五五 二极管的二极管的应用应用例：例：1、整流整流将交流变为直流将交流变为直流DRuouiuituot502

35、、 整形整形uRtuR的波形是的波形是什么样的？什么样的？5V 我知道！我知道！根据根据KVL, uR等于等于uo被削去被削去的部分。的部分。5V10Vuituotui = 10 sin tRDU5Vuoui+-uR51Y=BAD1D2+UD1D2RABY=设设 D1导通，导通，D2将将U2隔离隔离3 3、隔离隔离则则 UA=9V， 故故 D2截止截止4 4、构成逻辑运算电路构成逻辑运算电路A+B或或运算运算与与运算运算ABU1U210V3VR11KR21KD1D2R39KUA=?AU1U210V3VR11KR21KD1D2R39KUA=?A解：解：52六、六、 稳压二极管稳压二极管1. 伏安

36、特性伏安特性进入稳压区的最小电流进入稳压区的最小电流不至于损坏的最大电流不至于损坏的最大电流 由一个由一个PN结组结组成，反向击穿后成，反向击穿后在一定的电流范在一定的电流范围内端电压基本围内端电压基本不变，为稳定电不变，为稳定电压。压。53六、六、 稳压二极管稳压二极管54六、六、 稳压二极管稳压二极管ZZZUrIPZM = UZ IZM ， 正常工作时正常工作时PZ PZM TUZ55四、四、光电二极管光电二极管特性：特性：外加反向电压，其反向电流的大小与光照的强外加反向电压，其反向电流的大小与光照的强度成正比。度成正比。（一）（一）符号符号（二）（二）VA特性特性E=200lx400lx

37、up(v)-2-4-6-8-10ip( A)-50600lxRU56五、五、发光二极管（发光二极管（LED）特性：特性：外加正向电压，空穴与电子复合时释放能量，外加正向电压，空穴与电子复合时释放能量，从而发光。从而发光。（一）（一）符号符号（二）（二）基本特性基本特性 正向压降正向压降1.21.5V，红，红色色LED压降较低，绿色和压降较低，绿色和黄色压降较高，蓝色为黄色压降较高，蓝色为2.53V。 发光亮度与电流的大发光亮度与电流的大小成正比，普通小成正比，普通LED工工作电流一般在作电流一般在520mA.（三）（三）应用应用2、构成构成LED七段七段数码显示器：数码显示器： a b c d

38、 e f g LED共阴显示器共阴显示器abcdefgUR1、指示灯、指示灯57第四讲第四讲 晶体三极管晶体三极管一、晶体管的结构和符号一、晶体管的结构和符号二、晶体管的放大原理二、晶体管的放大原理三、晶体管的共射输入特性和输出特性三、晶体管的共射输入特性和输出特性四、温度对晶体管特性的影响四、温度对晶体管特性的影响五、主要参数五、主要参数内容提示内容提示理解内部载流子的运动是以更好地理解外特性为目的。理解内部载流子的运动是以更好地理解外特性为目的。本节课的教学目的：本节课的教学目的：1、晶体管能够放大的内部原因和外部条件是什么？为什么、晶体管能够放大的内部原因和外部条件是什么？为什么在上述情

39、况下会放大？在上述情况下会放大？2、什么是晶体管的共射输入、输出特性？温度对它们有什、什么是晶体管的共射输入、输出特性？温度对它们有什么影响？么影响？3、理解晶体管三个工作区的特点，学会判断电路中晶体管、理解晶体管三个工作区的特点，学会判断电路中晶体管工作状态的方法。工作状态的方法。4、掌握晶体管主要参数的物理意义。、掌握晶体管主要参数的物理意义。59一、晶体管的结构和符号一、晶体管的结构和符号多子浓度高多子浓度高多子浓度很多子浓度很低，且很薄低，且很薄面积大面积大晶体管有三个极、三个区、两个晶体管有三个极、三个区、两个PN结。结。小功率管小功率管中功率管中功率管大功率管大功率管为什么有孔？为

40、什么有孔？60二、晶体管的放大原理二、晶体管的放大原理（集电结反偏），即（发射结正偏）放大的条件BECECBonBE0uuuUu 扩散运动形成发射极电流扩散运动形成发射极电流IE，复合运动形成基极，复合运动形成基极电流电流IB，漂移运动形成集电极电流，漂移运动形成集电极电流IC。少数载少数载流子的流子的运动运动因发射区多子浓度高使大量因发射区多子浓度高使大量电子从发射区扩散到基区电子从发射区扩散到基区因基区薄且多子浓度低，使极少因基区薄且多子浓度低，使极少数扩散到基区的电子与空穴复合数扩散到基区的电子与空穴复合因集电区面积大，在外电场作用下大因集电区面积大，在外电场作用下大部分扩散到基区的电子

41、漂移到集电区部分扩散到基区的电子漂移到集电区基区空穴基区空穴的扩散的扩散61 电流分配：电流分配： I IE EI IB BI IC C I IE E扩散运动形成的电流扩散运动形成的电流 I IB B复合运动形成的电流复合运动形成的电流 I IC C漂移运动形成的电流漂移运动形成的电流CBOCEOBCBC)(1 IIiiII穿透电流穿透电流集电结反向电流集电结反向电流直流电流直流电流放大系数放大系数交流电流放大系数交流电流放大系数为什么基极开路集电极回为什么基极开路集电极回路会有穿透电流？路会有穿透电流？62CE)(BEBUufi 为什么为什么UCE增大曲线右移？增大曲线右移？ 对于小功率晶体

42、管，对于小功率晶体管，UCE大于大于1V的一条输入特性曲线的一条输入特性曲线可以取代可以取代UCE大于大于1V的所有输入特性曲线。的所有输入特性曲线。为什么像为什么像PN结的伏安特性？结的伏安特性？为什么为什么UCE增大到一定值曲增大到一定值曲线右移就不明显了？线右移就不明显了？1. 输入特性输入特性三、晶体管的共射输入特性和输出特性三、晶体管的共射输入特性和输出特性632. 输出特性输出特性B)(CECIufi 是常数吗？什么是理想晶体管？什么情况下是常数吗？什么是理想晶体管？什么情况下 ?对应于一个对应于一个IB就有一条就有一条iC随随uCE变化的曲线。变化的曲线。 为什么为什么uCE较小

43、时较小时iC随随uCE变变化很大？为什么进入放大状态化很大？为什么进入放大状态曲线几乎是横轴的平行线？曲线几乎是横轴的平行线？饱和区饱和区放大区放大区截止区截止区BiCi常量CEBCUii64晶体管的三个工作区域晶体管的三个工作区域 晶体管工作在放大状态时晶体管工作在放大状态时，输出回路的电流，输出回路的电流 iC几乎仅仅几乎仅仅决定于输入回路的电流决定于输入回路的电流 iB，即可将输出回路等效为即可将输出回路等效为电流电流 iB 控制的电流源控制的电流源iC 。状态状态uBEiCuCE截止截止UonICEOVCC放大放大 UoniB uBE饱和饱和 UoniB uBE65四、温度对晶体管特性的影响四、温度对晶体管特性的影响BEBBBECEO )(uiiuIT不变时，即不变时66五、主要参数 直流参数：直流参数： 、 、ICBO、 ICEOc-e间击穿电压间击穿电压最大集电最大集电极电流极电流最大集电极耗散功最大集电极耗散功率，率，PCMiCuCE安全工作区安全工作区 交流参数：交流参数：、fT（使（使1的信号频率）的信号频率） 极限参数：极限参数：ICM、PCM、U（BR）CEOECII1ECii671.1.电流放大系数电流放大系数(2)(2)动态电流放大系数动态电流放大系数 (1)(1)静态电流放大