模拟电子技术

1、完成任务：制作一音频功放完成任务：制作一音频功放目目 录录模块一模块一 常用元器件常用元器件模块二模块二 分立元件小信号放大分立元件小信号放大模块四模块四 低频功率放大器低频功率放大器模块三模块三 集成放大器集成放大器模块五模块五 直流稳压电源直流稳压电源模块六模块六 信号产生与处理信号产生与处理模块一模块一 半导体器件半导体器件任务任务1 1 半导体的特性半导体的特性任务任务2 2 半导体二极管半导体二极管任务任务4 4 场效应管场效应管任务任务3 3 半导体三极管半导体三极管return半导体的特性半导体的特性导体return一、物质按导电性能可分为一、物质按导电性能可分为：半导体绝缘体二

2、、半导体的特性：二、半导体的特性：热敏特性热敏特性光敏特性光敏特性掺杂特性掺杂特性半导体的特性动画半导体的特性动画加热加热指针电流表指针电流表半导体的特性半导体的特性三、杂质半导体：三、杂质半导体： P P型半导体：在硅或锗的晶体中掺入少量的型半导体：在硅或锗的晶体中掺入少量的 3 3 价杂价杂质元素，如硼、镓、铟等，即构成质元素，如硼、镓、铟等，即构成 P P 型半导体型半导体。444434444受主原子邻近的电子落入受主的空位留下可移动的空穴可移动的空穴受主获得一个电子而形成一个负离子(b)（a)a)结构结构（b)b)模型模型半导体的特性半导体的特性return N N型半导体：在硅或锗的

3、晶体中掺入少量的型半导体：在硅或锗的晶体中掺入少量的 5 5 价杂价杂质元素，如磷、锑、砷等，即构成质元素，如磷、锑、砷等，即构成 N N 型半导体。型半导体。444454444杂质原子提供的多余的电子杂质正离子(a)（a)a)结构结构（b)b)模型模型半导体的特性半导体的特性四、四、PNPN结：结： PNPN结：在一块本证半导体上，用工艺的办法结：在一块本证半导体上，用工艺的办法使其一边形成使其一边形成N N型半导体，另一边形成型半导体，另一边形成P P型半导型半导体，则在两种半导体的交界面处形成了体，则在两种半导体的交界面处形成了PNPN结结PNPN 结的形成结的形成PN结结半导体的特性半

4、导体的特性return半导体二极管半导体二极管半导体二极管：由半导体二极管：由PNPN结加上引线和管壳构成。结加上引线和管壳构成。PN（a)a)结构结构（b)b)符号符号 1、点接触型：、点接触型：PN结面积小，结电容小，用结面积小，结电容小，用于检波和变频等高频电路。于检波和变频等高频电路。(a)(a)点接触型点接触型 二极管的结构示意图二极管的结构示意图一、二极管的几种常见结构一、二极管的几种常见结构半导体二极管半导体二极管(b)(b)面接触型面接触型 2、面接触型：、面接触型：PN结面积大，用于工频大结面积大，用于工频大电流整流电路电流整流电路 3、平面型：往往用于集成电路制造工艺。、平

5、面型：往往用于集成电路制造工艺。PN结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中(c)(c)平面型平面型阴极阴极引线引线阳极阳极引线引线PNP 型支持衬底型支持衬底半导体二极管半导体二极管半导体二极管外形半导体二极管外形整流桥肖特基二极管整流二极管开关二极管大功率整流二极管二二 半导体二极管特性的测试：半导体二极管特性的测试： 任务：二极管、可调电源、万用表搭接电路，测任务：二极管、可调电源、万用表搭接电路，测量二极管的伏安特性。量二极管的伏安特性。AV+-UID+-UD半导体二极管半导体二极管半导体二极管特性的测试：半导体二极管特性的测试：U(V)-1 0

6、0.30.7 123456UD(V)ID(A) 测量结果填入表中，并根据测量结果画出二极测量结果填入表中，并根据测量结果画出二极管的伏安特性曲线，说明二极管的特性。管的伏安特性曲线，说明二极管的特性。半导体二极管半导体二极管伏安特性曲线死区电压反向击穿电压return半导体二极管半导体二极管) 1(TUSDeIi 在外加uD的作用下，二极管电流iD的数学表达式近似为： 其中UT =kT/q称温度的电压当量，k为波尔兹曼常数 ，T为绝对温度，q为电子电量。 常温下 即T = 300K时，UT = 26mv，return半导体二极管半导体二极管伏安特性方程半导体二极管半导体二极管三三 、二极管的测

7、量、二极管的测量1、万用表的档位？、万用表的档位？2、现象？、现象？3、结论、结论return半导体二极管半导体二极管四四 、二极管的应用、二极管的应用问题：如何从大小和方向都变化的电流得问题：如何从大小和方向都变化的电流得 到大小变化而方向不变的电流？到大小变化而方向不变的电流？搭接电路实际测试：搭接电路实际测试：应用一：整流应用一：整流R+_ui+_uoD半导体二极管半导体二极管动手测试动手测试:应用二：限幅应用二：限幅 稳压二极管是专门利用反向击穿特性的二极管。特性曲线、符号与等效电路图。 (a)UZUZUBUAU / VOIZIZIA(IZmin)IB(IZmax)ABI / mAV稳

8、压二极管的特性曲线和符号 return1.1.稳压二极管稳压二极管半导体二极管半导体二极管五五 、特殊二极管、特殊二极管3.3.光电二极管：它的结构与普通二极管类似，光电二极管：它的结构与普通二极管类似，使用时其使用时其PNPN结工作在反向偏置状态下，它是将结工作在反向偏置状态下，它是将光信号转变为电信号的半导体器件。光信号转变为电信号的半导体器件。V 光电二极管电路符号半导体二极管半导体二极管2、发光二极管：发光二极管简称、发光二极管：发光二极管简称LED，是一种通以正向就会发光的二极管。是一种通以正向就会发光的二极管。4.变容二极管：利用变容二极管：利用PN结的势垒电容随外加结的势垒电容随

9、外加电压的变化特性可制成变容二极管。电压的变化特性可制成变容二极管。5.5.光电耦合器件：将光电二极管和发光二极光电耦合器件：将光电二极管和发光二极管组合起来就组成光电耦合器件。它以光管组合起来就组成光电耦合器件。它以光为媒介可实现电信号的传递。为媒介可实现电信号的传递。半导体二极管半导体二极管变容二极管电路符号半导体三极管有两种类型:NPN型和PNP型。 NPN结构NPN符号PNP结构PNP符号return半导体三极管半导体三极管晶体三极管外形晶体三极管外形晶体三极管半导体三极管半导体三极管三极管有什么特性？三极管有什么特性？RbR Rc cUBBUCEICmA AVVUBEIBUCC连接电

10、路并测量连接电路并测量1.4.31.4.3三极管的电流放大作用三极管的电流放大作用半导体三极管半导体三极管 改变电路参数，测量电路中的各电流、改变电路参数，测量电路中的各电流、电压。根据测量结果回答问题电压。根据测量结果回答问题 1、当、当Rb由小到大变化时，由小到大变化时，UBE、UCE、IB、IC各是如何变化的？各是如何变化的？ 2、当、当Rb由小到大变化时，由小到大变化时，UBE、UCE、IB、IC各是如何变化的？各是如何变化的？半导体三极管半导体三极管从测试结果，能得到什么结论？ 作业：通过对电路的测量，总结三极作业：通过对电路的测量，总结三极管的三个区（放大区、饱和区、截止区）管的三

11、个区（放大区、饱和区、截止区）的特点。的特点。 查阅相关资料，了解三极管工作在不查阅相关资料，了解三极管工作在不同区时的实际应用。同区时的实际应用。半导体三极管半导体三极管问题：如何检测三极管的好坏及型号、管 脚？1、 选择万用表档位 3、结果、结果2、 测量 单极型半导体三极管又称场效应管（简称FET）其主要特点是输入电阻非常高可达1081015；另外还有噪声低、热稳定性好、抗辐射能力强、寿命长等特点。场效应管（单极型晶体管）场效应管（单极型晶体管）return 场效应管根据结构的不同，有结型场场效应管根据结构的不同，有结型场效应管（效应管（JFETJFET）和金属氧化物半导体）和金属氧化物

12、半导体场效应管（场效应管（MOSFETMOSFET）两种类型。）两种类型。MOSMOS场效场效应管具有制造工艺简单、占用芯片面积小、应管具有制造工艺简单、占用芯片面积小、器件特性便于控制以及成品率高、成本低、器件特性便于控制以及成品率高、成本低、功耗小等优点，因而广泛应用于集成电路功耗小等优点，因而广泛应用于集成电路中，特别是在大规模和超大规模集成电路中，特别是在大规模和超大规模集成电路中得到广泛的应用。中得到广泛的应用。场效应管（单极型晶体管）场效应管（单极型晶体管）1.1.结构结构 电路符号电路符号 在一块在一块N N型半导体材型半导体材料的两边各扩散一个高料的两边各扩散一个高杂质浓度的杂

13、质浓度的P+ P+ 区区, ,就形就形成两个不对称的成两个不对称的PNPN结，结，即耗尽层。把两个即耗尽层。把两个P+P+区区并联在一起，引出一个并联在一起，引出一个电极电极G G，称为栅极，在，称为栅极，在N N型半导体的两端各引出型半导体的两端各引出一个电极，分别称为源一个电极，分别称为源极极S S和漏极和漏极D D。一一 结型场效应管结型场效应管结构图符号( (以以N N沟道结型场效应管为例沟道结型场效应管为例) ) 在在D D、S S间加上电压间加上电压U UDSDS，则源极和漏，则源极和漏极之间形成电流极之间形成电流I ID D，我们通过改变栅极，我们通过改变栅极和源极的反向电压和源

14、极的反向电压U UGSGS，就可以改变两个，就可以改变两个PNPN结阻挡层的（耗尽层）的宽度，这样结阻挡层的（耗尽层）的宽度，这样就改变了沟道电阻，因此就改变了漏极就改变了沟道电阻，因此就改变了漏极电流电流I ID D。所以，改变。所以，改变U UGSGS的大小可以控制的大小可以控制漏极电流。这是场效应管工作的核心部漏极电流。这是场效应管工作的核心部分。分。2.2.结型场效应管的工作原理结型场效应管的工作原理return(1).(1).U UGSGS对导电沟道的影响对导电沟道的影响U UGSGS0 0U UGSGS00U UGSGSU UP PID=0UGSID=0return(2).(2).

15、U UDSDS、U UGSGS对导电沟道及对导电沟道及I ID D的影响的影响UGS0,UDG|Up|UGS0,UDG|Up|预夹断UGS Up IDID=0IDreturn3.3.结型场效应管的特性曲线结型场效应管的特性曲线 场效应管的特性曲线分为转移特性曲线和输场效应管的特性曲线分为转移特性曲线和输出特性曲线。出特性曲线。 (以以N沟道结型场效应管为例沟道结型场效应管为例) 1) 1) 转移特性转移特性 在uDS一定时, 漏极电流iD与栅源电压uGS之间的关系称为转移特性。 即5432101234uDS=12 VuGS/ViD / mAIDSSUGS(off)常数ufdsuigsD)( 在

16、UGS(off)uGS0的范围内, 漏极电流iD与栅极电压uGS的关系为：2)()1 (UuIioffGSGSDSSDreturn 输出特性是指栅源电压uGS一定, 漏极电流iD与漏极电压uDS之间的关系, 即2) 2) 输出特性输出特性常数ufGSuiDSD)(N沟道结型场效应管输出特性曲线01234524681012141618iD / mAuDS / V夹断区可变电阻区4 V3 V2 V1 V击穿区恒流区(放大区)uDS0 Vreturn1.5.2 1.5.2 绝缘栅场效应管绝缘栅场效应管一一.N.N沟道增强型沟道增强型MOSMOS场效应管场效应管结构图UGSUT时形成导电沟道1.N1.

17、N沟道增强型沟道增强型MOSMOS场效应管结构与工作原理场效应管结构与工作原理returnV VDDDD及及V VGSGS对对i iD D的影响的影响return（1）N沟道增强型绝缘栅场效应管的转移特性曲线如（a）图示，在uGSUGS（th）时, iD与uGS的关系可用下式表示:3. 3. 特性曲线特性曲线2.2.增强型增强型MOSMOS管管 的电路符号的电路符号2)() 1(UuIithGSGSDOD其中ID0是uGS=2UGS（th）时的iD值。return （2 2）N N沟道增强型绝缘栅场效应管的输出沟道增强型绝缘栅场效应管的输出性曲线如图（性曲线如图（b b）所示。）所示。4321

18、iD / mA02468uGS / VuDS10 VUGS(th)3 V012345iD / mA6 V5 V4 V3 V24681012141618uDS / V(a)(b)N沟道增强型场效应管特性曲线 （a） 转移特性; （b） 输出特性return二二.N.N沟道耗尽型沟道耗尽型MOSMOS场效应管场效应管 图为图为N N沟道耗尽型场效应管的结构图。其沟道耗尽型场效应管的结构图。其结构与增强型场效应管的结构相似结构与增强型场效应管的结构相似, , 不同的是不同的是这种管子在制造时这种管子在制造时, , 就在二氧化硅绝缘层中掺就在二氧化硅绝缘层中掺入了大量的正离子。入了大量的正离子。 耗尽

19、型绝缘栅场效应管的结构及工作原理耗尽型绝缘栅场效应管的结构及工作原理returnsgdNNP型硅衬底衬底引线gdsgds(a)(b)(c) 耗尽型MOS管结构及符号图(a) N沟道结构图; （b） N沟道符号; （c） P沟道符号return在uGSUGS（off）时,iD与uGS的关系可用下式表示: 2)()1 (UuIioffGSGSDSSD5 4 3 2 1024681012uDS= 常数uGS / ViD / mAUGS(off)IDSS02468101214162 V1 V3 VuGS= 2 V1 V24681012uDS/V(a)(b)iD / mA0 VN沟道耗尽型场效应管特性曲线（a） 转移特性; （b） 输出特性retur