维修电工中级工培训教材课件

南磷集团

维修电工（中级工）培训培训人：高亮彰南磷集团

维修电工（中级工）培训培训人：高亮彰1模块三模拟电子技术及其应用1、常用电子元器件

2、放大电路

3、集成运算放大器及其应用

4、信号产生电路5、直流稳压电源6、典型应用电路分析模块三模拟电子技术及其应用1、常用电子元器件2常用电子元器件常用电子元器件3一、半导体的基本知识1、半导体的导电特征半导体—导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。本征半导体

—纯净的半导体。如硅、锗单晶体。载流子—自由运动的带电粒子。共价键—相邻原子共有价电子所形成的束缚。+4+4+4+4硅(锗)的原子结构Si284Ge28184简化模型+4惯性核硅(锗)的共价键结构价电子自由电子(束缚电子)空穴空穴空穴可在共价键内移动一、半导体的基本知识半导体—导电能力介于导体和绝缘体之间本征激发：复合：自由电子和空穴在运动中相遇重新结合成对消失的过程。漂移：自由电子和空穴在电场作用下的定向运动。在室温或光照下价电子获得足够能量摆脱共价键的束缚成为自由电子，并在共价键中留下一个空位(空穴)的过程。本征激发：复合：自由电子和空穴在运两种载流子电子(自由电子)空穴两种载流子的运动自由电子(在共价键以外)的运动空穴(在共价键以内)的运动半导体的导电特征IIPINI=IP+IN+–电子和空穴两种载流子参与导电在外电场的作用下，自由电子逆着电场方向定向运动形成电子电流IN

。空穴顺着电场方向移动，形成空穴电流IP

。两种载流子电子(自由电子)空穴两种载流子的运动自由电子(在共

结论:1.本征半导体中电子空穴成对出现,且数量少；

2.半导体中有电子和空穴两种载流子参与导电；

3.本征半导体导电能力弱，并与温度、光照等外界条件有关。结论:1.本征半导体中电子空穴成对出现,且数量少；2、N型半导体和P型半导体

本征半导体中由于载流子数量极少，导电能力很弱。如果有控制、有选择地掺入微量的有用杂质（某种元素），将使其导电能力大大增强，成为具有特定导电性能的杂质半导体。2、N型半导体和P型半导体本征半导体中由于载N型半导体在硅或锗的晶体中掺入五价元素磷。N型磷原子自由电子电子为多数载流子空穴为少数载流子载流子数

电子数+5+4+4+4+4+4正离子多数载流子少数载流子N型半导体的简化图示N型半导体在硅或锗的晶体中掺入五价元素磷。N型磷原子自P型硼原子空穴空穴—多子电子—少子载流子数

空穴数P型半导体在硅或锗的晶体中掺入三价元素硼。+4+4+4+4+4+3P型半导体的简化图示多数载流子少数载流子负离子P型硼原子空穴空穴—多子电子—少子载流子数空二、PN结1、PN结的形成a、载流子的浓度差引起多子的扩散b、复合使交界面形成空间电荷区(耗尽层)空间电荷区特点:无载流子、阻止扩散进行、利于少子的漂移。c、扩散和漂移达到动态平衡扩散电流等于漂移电流，总电流I=0。内电场扩散运动：漂移运动：由浓度差引起的载流子运动。载流子在电场力作用下引起的运动。二、PN结a、载流子的浓度差引起多子的扩散b、复合使交界面a、加正向电压(正向偏置)导通P区N区内电场+

UR外电场外电场使多子向PN结移动,中和部分离子使空间电荷区变窄。I限流电阻扩散运动加强形成正向电流I。I

=I多子I少子

I多子b、加反向电压(反向偏置)截止P

区N

区

+UR内电场外电场外电场使少子背离PN结移动，空间电荷区变宽。IPN结的单向导电性：正偏导通，呈小电阻，电流较大;反偏截止，电阻很大，电流近似为零。漂移运动加强形成反向电流II

=I少子

02、PN结的单向导电性a、加正向电压(正向偏置)导通P区N区内电场+三、二极管1、二极管的结构构成：PN结+引线+管壳=二极管符号：分类：按材料分硅二极管锗二极管按结构分点接触型面接触型点接触型正极引线触丝N型锗片外壳负极引线负极引线

面接触型N型锗PN结

正极引线铝合金小球底座金锑合金平面型正极

引线负极

引线集成电路中平面型pNP型支持衬底三、二极管构成：PN结+引线+管壳=二极管符2、二极管的伏安特性OuD/ViD/mA正向特性Uth死区电压iD

=0Uth=

0.5V

0.1V(硅管)(锗管)UUthiD急剧上升0U

Uth

反向特性U(BR)反向击穿U（BR)

U0iD

<0.1A(硅)几十A

(锗)U<

U（BR）反向电流急剧增大(反向击穿)击穿电压2、二极管的伏安特性OuD/ViD/mA正向特性Uth死反向击穿类型：电击穿热击穿反向击穿原因：齐纳击穿：反向电场太强，将电子强行拉出共价键。雪崩击穿：反向电场使电子加速，动能增大，撞击使自由电子数突增。—PN结未损坏，断电即恢复。—PN结烧毁。反向击穿类型：电击穿热击穿反向击穿原因：齐纳击穿：反向电场四、稳压二极管1、稳压二极管的伏安特性

稳压管是一种特殊的面接触型半导体硅二极管。I/mAUZ/VOUZIZIZM+正向+反向UZIZ符号工作条件：反向击穿四、稳压二极管稳压管是一种特殊的面接触型半导体硅二极2、稳压二极管的主要参数1.稳定电压UZ

流过规定电流时稳压管两端的反向电压值。2.稳定电流IZ

越大稳压效果越好，小于Imin时不稳压。3.最大工作电流IZMPZM=UZ

IZM5.动态电阻rZrZ=UZ/IZ越小稳压效果越好。4.最大耗散功率PZM2、稳压二极管的主要参数1.稳定电压UZ2.稳定N型硅BECN型硅P型硅（a）平面型二氧化硅保护膜N型锗ECBPP（b）合金型铟球铟球五、三极管1、三极管的结构N型硅BECN型硅P型硅（a）平面型二氧化硅保护膜N型锗E三层半导体材料构成NPN型、PNP型NNP发射极E基极B集电极C发射结集电结—基区—发射区—集电区emitterbasecollectorNPN型ECB各区主要作用及结构特点发射区：作用：发射载流子特点：掺杂浓度高基区：作用：传输载流子特点：薄、掺杂浓度低集电区：作用：接收载流子特点：面积大三层半导体材料构成NPN型、PNP型NNP发射极E基极B2、电流分配和电流放大作用a、三极管放大的条件1.内部条件发射区掺杂浓度高基区薄且掺杂浓度低集电结面积大2.外部条件发射结正偏集电结反偏实验电路2、电流分配和电流放大作用a、三极管放大的条件1.内部条件发b、三极管的电流分配和放大作用总结：1.三极管在发射结正向偏置、集电结反向偏置的条件下具有电流放大作用。2.三极管的电流放大作用，实质上是基极电流对集电极电流的控制作用。b、三极管的电流分配和放大作用总结：3、特性曲线a、输入特性输入回路输出回路与二极管特性相似RCECiBIERB+uBE+uCEEBCEBiC+++O特性基本重合(电流分配关系确定)特性右移(因集电结开始吸引电子)导通电压UBESi管:(0.60.8)VGe管:(0.20.3)V取0.7V取0.2V3、特性曲线a、输入特性输入输出与二极管特性相似RCECiBb、输出特性输出特性曲线50µA40µA30µA10µAIB=020µAuCE

/VO2468

4321iC

/mAmAICECIBRBEBCEB3DG6ARCV+uCEb、输出特性输出特性曲线50µA20µAuCE/VO放大电路放大电路24一、基本放大电路1、组成三极管放大的条件：uiuoCEBECBuiuoECBuiuo共发射极共集电极共基极三极管电路的三种连接方式：发射结正偏

、集电结反偏一、基本放大电路三极管放大的条件：uiuoCEBECBuiu2、各元件的作用+uiiC+uBE

+uCE+VCCRBRC+uoC2+C1+iB

三极管:放大元件。电源VCC：保证发射结处于正向偏置、集电结处于反向偏置，为输出信号提供能量。集电极电阻RC：将电流的变化变换为电压的变化，以实现电压放大。

基极电阻RB：使发射结处于正向偏置、提供大小适当的基极电流。耦合电容C1和C2：用来隔断直流、耦合交流。电容值应足够大，以保证在一定的频率范围内，电容上的交流压降可以忽略不计，即对交流信号可视为短路。2、各元件的作用+iC+++VCCRBRC+C2+C1+iB直流通路(ui=0)分析静态。交流通路(ui

0)分析动态，只考虑变化的电压和电流二、放大电路的静态分析1、静态与动态直流通路(ui=0)分析静态。交流通路(ui0)2、放大电路的静态分析静态分析的目的：确定放大电路的静态工作点(直流值)IB，IC

，UCE分析方法：利用直流通路计算放大电路的静态工作点。+uiiC+uBE

+uCE+VCCRBRC+uoC2+C1+iBIC+UBE

+UCE+VCCRBRCIB直流通路静态工作点2、放大电路的静态分析静态分析的目的：确定放例在共发射极基本交流放大电路中,已知VCC=12V，RC=4k，RB=300k试求放大电路的静态工作点。解：+uiiC+uBE

+uCE+VCCRBRC+uoC2+C1+iB例在共发射极基本交流放大电路中,已知VCC=12V，R动态分析的目的：确定放大电路的电压放大倍数，输入电阻和输入电阻。分析方法：微变等效电路法。1、三极管微变等效电路+uce–+ube–

ibicCBE三、放大电路的动态分析—微变等效电路法rbe

Eibicib+ube+uceBC动态分析的目的：确定放大电路的电压放大倍数，输入电阻和输入2、放大电路微变等效电路画交流通路原则：1.直流电压源视为短路；2.视电容对交流信号短路。微变等效电路是对交流分量而言，先画放大电路的交流通路，将交流通路中的三极管用其微变等效电路来代替，即得到放大电路的微变等效电路。ECRBRC+ui+RSus+uoC2RL+C1++ui+RSusRBRC+uoRL交流通路2、放大电路微变等效电路画交流通路原则：1.直流电压源视为ECRBRC+ui+RSus+uoC2RL+C1++ui+RSusRBRC+uoRL交流通路+uo+–

ibicRBRCRLuSRS+ui+uo+–

RBRLRSrbe

EibicibBCusRC+ui微变等效电路交流通路基本放大电路ECRBRC++RSus+C2RL+C1+++RSusRBR3、放大电路的动态参数计算1.电压放大倍数的计算+uo+–

RBRLRSrbe

EibicibBCusRC+ui当输入的是正弦信号时，各电压和电流都可用相量表示。电压放大倍数++–

RBRLRSrbe

EBCusRC+开路时电压放大倍数3、放大电路的动态参数计算1.电压放大倍数的计算++RBR2.放大器输入电阻的计算Ri+RBRLrbe

EBCRC+3.输出电阻的计算roRCRoRC一般为几千欧，因此，这种基本放大电路的输出电阻较高。受控源相当于开路。三极管的输入电阻rbe比较小，所以基本放大电路的输入电阻不高。2.放大器输入电阻的计算Ri+RBRLrbeEBCRC+例在共发射极基本交流放大电路中,已知VCC=12V，RC=RL=4k，RB=300k试求电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。解：roRC=4k+uiiC+uBE

+uCE+VCCRBRC+uoC2+C1+iBRL例在共发射极基本交流放大电路中,已知VCC=12V，R+C1RS+ui

–RERB+VCCC2RL+–+uo–+us四、共集电极放大电路—射极输出器1、电路构成电路图RsRB++uoRLibieiiREus交流通路

电路由基极输入信号，从发射极输出信号，从交流通路可知，集电极是输入回路和输出回路的公共端，故称共集电极电路。又由于是从发射极输出信号，也称为射极输出器。+C1RS+RERB+VCCC2RL+++us四、共集电极放+C1RS+ui

–RERB+VCCC2RL+–+uo–+us2、静态工作点的计算+UCE+VCCRBREIB直流通路IEUBE+

射极输出器+C1RS+RERB+VCCC2RL+++us2、静态工作点3、动态分析计算交流通路微变等效电路RsRB++uoRLibiciiREusa、电压放大倍数：RBRLrbeRERs+++13、动态分析计算交流通路微变等效电路RsRB++RLibicb、输入电阻：RBRLrbeRERs+++c、输出电阻：RBrbeRERs+b、输入电阻：RBRLrbeRERs+++c、输出电阻：RB射极输出器特点

输入输出同相ri高ro低用途：输入级、输出级、中间隔离级。+C1RS+ui

–RERB+VCCC2RL+–+uo–+us射极输出器特点输入输出同相ri高ro集成运算放大器及其应用集成运算放大器及其应用41一、集成运算放大器的基本组成输入级：减少零点漂移、提高输入阻抗。输出级：射极输出器或互补对称功率放大器，提高带载能力。偏置电路：为各级提供稳定、合适的静态工作点。输出端偏置电路输入级中间级输出级输入端中间级：电压放大。一、集成运算放大器的基本组成输入级：减少零点漂移、提高输入运算放大器的符号反相输入端同相输入端输出端+–++–+u+u–uoLM741运放外型和管脚LM741反相输入端同相输入端输出端+–+6237415+15V-15V10k1k调零：当输入信号为零时，输出为零。8为空脚运算放大器的符号反相输入端同相输入端输出端+–++–+u+u理想化的主要条件：开环电压放大倍数

开环差模输入电阻开环输出电阻共模抑制比在分析运算放大器的电路时，一般把运算放大器看成理想元件。二、集成运算放大器的应用1、理想运算放大器+–++–+u+u–uo开环共模输入电阻理想化的主要条件：开环电压放大倍数开环差模输入电阻开环理想运放的两个结论

相当于两输入端之间短路,但又未真正短路，故称“虚短”。相当于两输入端之间断路，但又未真正断路，故称“虚断”。b.i+=i–

=0a.u+=u–,而uo是有限值,运放开环输入电阻由于故从式,可知+–++–+u+u–uo（虚短）（虚断）i–i+理想运放的两个结论相当于两输入端之间短路,但2反相输入运算电路的分析A.反相比例运算电路虚断虚地平衡电阻输入电阻:ri若则iFR1Rfi1uIR+–+–++–+uou+u-2反相输入运算电路的分析A.反相比例运算电路虚断虚地平衡B.反相加法运算电路iF=

i1+i2若Rf=R1=R2

则uO=

(uI1+uI2)R'

=R1//R2//Rf平衡电阻iFR1Rfi1uI1RuI2+–+–++–+uou+u-i2B.反相加法运算电路iF=i1+i2若Rf=3、同相输入运算电路的分析A.同相比例运算

R2=R1//Rf平衡电阻当R1=时，跟随器或当R1=，Rf=0时，R1iFRfi1uIR2+–++–+uou+u-RfuIR2+–++–+uouI+–++–+uo3、同相输入运算电路的分析A.同相比例运算R2=R1同相比例运算主要特点：（1）输入与输出信号同相。（2）输入电阻大，输出电阻小。同相比例运算主要特点：（1）输入与输出信号同相。直流稳压电源直流稳压电源50变压器:将交流电网电压u1变为合适的交流电压u2。整流电路:将交流电压u2变为脉动的直流电压u3。滤波电路:将脉动直流电压u3转变为平滑的直流电压u4。稳压电路:清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电压uo的稳定。一、直流稳压电源的组成和功能整流电路滤波电路稳压电路u1u2u3u4uo变压器:将交流电网电压u1变为合适的交流电压u2。整流电51二、直流稳压电源的分析和设计u1t1.半导体直流电源的原理方框图电源变压器整流电路滤波电路稳压电路u2tuRtuFtuotuouFuRu2u1稳压过程二、直流稳压电源的分析和设计u1t1.半导体直流电源的原理方52u1在正半周时：D1、D3导通，D2、D4截止2.单相桥式整流电路u2=√2U2sinωtu2u0

（i0）ttu1在负半周时：D2、D4导通，D1、D3截止u1在正半周时：D1、D3导通，D2、D4截止。u1u2u0D1D2D3D4RLu1在正半周时：D1、D3导通，D2、D4截止2.单相桥53io+

uo=ucRLD1D4D3D2+u2+u1a.电路和工作原理电容充电电容放电Cu2正半周D1和D3导通，给C充电,u2达到最大值时，C两端电压充到最大值。当u2从最大值开始下降时，D1和D3截止，C向RL放电。经C滤波后

uo

的波形变得平缓,平均值提高。3.滤波电路io+RLD1D4D3D2++a.电路和工作原理b.波形及输出电压当RL=时（C没有放电回路）:0tuO2当RL为有限值时:RLC（放电时间常数）越大（C放电越慢）UO越大。RL=为获得良好滤波效果,一般取:(T为输入交流电压的周期)b.波形及输出电压当RL=时0tuO2a．L滤波b.RC滤波c.LC滤波d.π型滤波RLLCRRLCRLLRLRLRCCCLC其他形式的滤波电路a．L滤波b.RC滤波c.LC滤波d.π型滤波564、稳压电路

a、稳压二极管稳压电路RLCRIRIZDZ+UL+UC++uIL+UR稳压电路引起电压不稳定的原因交流电源电压的波动负载电流的变化4、稳压电路

a、稳压二极管稳压电路RLCRIRIZDZ++交流电源电压增加—整流输出电压UC增加—负载电压UL(UZ)增加—稳压管的电流IZ显著增加—限流电阻R上的压降增加—负载电压保持基本不变。负载电阻RL不变，交流电源电压波动时稳压过程RLCRIRIZDZ+UL+UC++uIL+URuUC

ULIZIRURUL

(IR=IZ+IL)交流电源电压增加—整流输出电压UC增加—电源电压不变，负载电流变化时稳压过程RLCRIRIZDZ+UL+UC++uIL+URRL↑IL↓ULIZIRURUL↑

↑

↑↑电源电压保持不变，负载RL增加—负载电流减小—电流IR减小—电阻R上的压降减小—输出电压增大（Ui=UR+UL）—稳压管电压增大—稳压管电流显著增加—通过电阻R的电流和电阻上的压降保持近似不变—输出电压近似不变。IR↓↓电源电压不变，负载电流变化时稳压过程RLCRIRIZDZ++CUiR4UBE1.UCE2UBE2UzUfR3R1RpR1'R2'R2I0T1T2U0RL2、其他稳压电源

调整环节放大环节基准电压取样环节a、串联型稳压电路的工作原理CUiR4UBE1.UCE2UBE2UzUfR3R1RpR160CUiR4UBE1.UCE2UBE2UzUfR3R1RpR1'R2'R2I0T1T2U0稳压原理：U0UBE2IB2Ic2UCE2U0UCE1Ic1IB1UBE1UCE1U0max=R1+R2+RpR2UzU0=R1+R2+RpR2'+R2UzU0min=R1+R2+RpR2+RpUzCUiR4UBE1.UCE2UBE2UzUfR3R1RpR161b、集成稳压电路输出电压固定式两种稳压器：W7800系列（输出正电压）W7900系列（输出负电压）W7800系列稳压器的外形管脚（如右图）。-W78××UiCiCi132+-+UiCi=0.1~1μF

C0=1μF输出电压有：5v、8V、

12V、15V、18V、24V。123132b、集成稳压电路输出电压固定式两种稳压器：W7800系列（输62典型应用电路分析典型应用电路分析6339、把生活中的每一天，都当作生命中的最后一天。

40、机不可失，时不再来。

41、就算全世界都否定我，还有我自己相信我。

42、不为模糊不清的未来担忧，只为清清楚楚的现在努力。

43、付出才会杰出。

44、成功不是凭梦想和希望，而是凭努力和实践。

45、成功这件事，自己才是老板！

46、暗自伤心，不如立即行动。

47、勤奋是你生命的密码，能译出你一部壮丽的史诗。

48、随随便便浪费的时间，再也不能赢回来。

49、不要轻易用过去来衡量生活的幸与不幸！每个人的生命都是可以绽放美丽的，只要你珍惜。

50、给自己定目标，一年，两年，五年，也许你出生不如别人好，通过努力，往往可以改变%的命运。破罐子破摔只能和懦弱做朋友。

51、当眼泪流尽的时候，留下的应该是坚强。

52、上天完全是为了坚强你的意志，才在道路上设下重重的障碍。

53、没有播种，何来收获；没有辛苦，何来成功；没有磨难，何来荣耀；没有挫折，何来辉煌。

54、只要路是对的，就不怕路远。

55、生命对某些人来说是美丽的，这些人的一生都为某个目标而奋斗。

56、浪花总是着扬帆者的路开放的。

74、失败是什么？没有什么，只是更走近成功一步；成功是什么？就是走过了所有通向失败的路，只剩下一条路，那就是成功的路。

75、要改变命运，首先改变自己。

76、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。

77、在生活中，我跌倒过。我在嘲笑声中站起来，虽然衣服脏了，但那是暂时的，它可以洗净。

78、没有压力的生活就会空虚；没有压力的青春就会枯萎；没有压力的生命就会黯淡。

79、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有久久不会退去的余香。

80、最困难的时候，就是距离成功不远了。

81、知道自己要干什么，夜深人静，问问自己，将来的打算，并朝着那个方向去实现。而不是无所事事和做一些无谓的事。

82、出路出路，走出去了，总是会有路的。困难苦难，困在家里就是难。

83、人生最大的喜悦是每个人都说你做不到，你却完成它了！

84、勇士搏出惊涛骇流而不沉沦，懦夫在风平浪静也会溺水。

85、生活不是林黛玉，不会因为忧伤而风情万种。

86、唯有行动才能改造命运。

87、即使行动导致错误，却也带来了学习与成长；不行动则是停滞与萎缩。

88、光说不干，事事落空；又说又干，马到成功。

89、对于每一个不利条件，都会存在与之相对应的有利条件。

90、人的潜能是一座无法估量的丰富的矿藏，只等着我们去挖掘。

91、要成功，不要与马赛跑，要骑在马上，马上成功。

2、虚心使人进步，骄傲使人落后。

3、谦虚是学习的朋友，自满是学习的敌人。

4、若要精，人前听。

5、喜欢吹嘘的人犹如一面大鼓，响声大腹中空。

6、强中更有强中手，莫向人前自夸口。

7、请教别人不折本，舌头打个滚。

8、人唯虚，始能知人。满招损，谦受益。满必溢，骄必败。39、把生活中的每一天，都当作生命中的最后一天。64南磷集团

维修电工（中级工）培训培训人：高亮彰南磷集团

维修电工（中级工）培训培训人：高亮彰65模块三模拟电子技术及其应用1、常用电子元器件

2、放大电路

3、集成运算放大器及其应用

4、信号产生电路5、直流稳压电源6、典型应用电路分析模块三模拟电子技术及其应用1、常用电子元器件66常用电子元器件常用电子元器件67一、半导体的基本知识1、半导体的导电特征半导体—导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。本征半导体

—纯净的半导体。如硅、锗单晶体。载流子—自由运动的带电粒子。共价键—相邻原子共有价电子所形成的束缚。+4+4+4+4硅(锗)的原子结构Si284Ge28184简化模型+4惯性核硅(锗)的共价键结构价电子自由电子(束缚电子)空穴空穴空穴可在共价键内移动一、半导体的基本知识半导体—导电能力介于导体和绝缘体之间本征激发：复合：自由电子和空穴在运动中相遇重新结合成对消失的过程。漂移：自由电子和空穴在电场作用下的定向运动。在室温或光照下价电子获得足够能量摆脱共价键的束缚成为自由电子，并在共价键中留下一个空位(空穴)的过程。本征激发：复合：自由电子和空穴在运两种载流子电子(自由电子)空穴两种载流子的运动自由电子(在共价键以外)的运动空穴(在共价键以内)的运动半导体的导电特征IIPINI=IP+IN+–电子和空穴两种载流子参与导电在外电场的作用下，自由电子逆着电场方向定向运动形成电子电流IN

。空穴顺着电场方向移动，形成空穴电流IP

。两种载流子电子(自由电子)空穴两种载流子的运动自由电子(在共

结论:1.本征半导体中电子空穴成对出现,且数量少；

2.半导体中有电子和空穴两种载流子参与导电；

3.本征半导体导电能力弱，并与温度、光照等外界条件有关。结论:1.本征半导体中电子空穴成对出现,且数量少；2、N型半导体和P型半导体

本征半导体中由于载流子数量极少，导电能力很弱。如果有控制、有选择地掺入微量的有用杂质（某种元素），将使其导电能力大大增强，成为具有特定导电性能的杂质半导体。2、N型半导体和P型半导体本征半导体中由于载N型半导体在硅或锗的晶体中掺入五价元素磷。N型磷原子自由电子电子为多数载流子空穴为少数载流子载流子数

电子数+5+4+4+4+4+4正离子多数载流子少数载流子N型半导体的简化图示N型半导体在硅或锗的晶体中掺入五价元素磷。N型磷原子自P型硼原子空穴空穴—多子电子—少子载流子数

空穴数P型半导体在硅或锗的晶体中掺入三价元素硼。+4+4+4+4+4+3P型半导体的简化图示多数载流子少数载流子负离子P型硼原子空穴空穴—多子电子—少子载流子数空二、PN结1、PN结的形成a、载流子的浓度差引起多子的扩散b、复合使交界面形成空间电荷区(耗尽层)空间电荷区特点:无载流子、阻止扩散进行、利于少子的漂移。c、扩散和漂移达到动态平衡扩散电流等于漂移电流，总电流I=0。内电场扩散运动：漂移运动：由浓度差引起的载流子运动。载流子在电场力作用下引起的运动。二、PN结a、载流子的浓度差引起多子的扩散b、复合使交界面a、加正向电压(正向偏置)导通P区N区内电场+

UR外电场外电场使多子向PN结移动,中和部分离子使空间电荷区变窄。I限流电阻扩散运动加强形成正向电流I。I

=I多子I少子

I多子b、加反向电压(反向偏置)截止P

区N

区

+UR内电场外电场外电场使少子背离PN结移动，空间电荷区变宽。IPN结的单向导电性：正偏导通，呈小电阻，电流较大;反偏截止，电阻很大，电流近似为零。漂移运动加强形成反向电流II

=I少子

02、PN结的单向导电性a、加正向电压(正向偏置)导通P区N区内电场+三、二极管1、二极管的结构构成：PN结+引线+管壳=二极管符号：分类：按材料分硅二极管锗二极管按结构分点接触型面接触型点接触型正极引线触丝N型锗片外壳负极引线负极引线

面接触型N型锗PN结

正极引线铝合金小球底座金锑合金平面型正极

引线负极

引线集成电路中平面型pNP型支持衬底三、二极管构成：PN结+引线+管壳=二极管符2、二极管的伏安特性OuD/ViD/mA正向特性Uth死区电压iD

=0Uth=

0.5V

0.1V(硅管)(锗管)UUthiD急剧上升0U

Uth

反向特性U(BR)反向击穿U（BR)

U0iD

<0.1A(硅)几十A

(锗)U<

U（BR）反向电流急剧增大(反向击穿)击穿电压2、二极管的伏安特性OuD/ViD/mA正向特性Uth死反向击穿类型：电击穿热击穿反向击穿原因：齐纳击穿：反向电场太强，将电子强行拉出共价键。雪崩击穿：反向电场使电子加速，动能增大，撞击使自由电子数突增。—PN结未损坏，断电即恢复。—PN结烧毁。反向击穿类型：电击穿热击穿反向击穿原因：齐纳击穿：反向电场四、稳压二极管1、稳压二极管的伏安特性

稳压管是一种特殊的面接触型半导体硅二极管。I/mAUZ/VOUZIZIZM+正向+反向UZIZ符号工作条件：反向击穿四、稳压二极管稳压管是一种特殊的面接触型半导体硅二极2、稳压二极管的主要参数1.稳定电压UZ

流过规定电流时稳压管两端的反向电压值。2.稳定电流IZ

越大稳压效果越好，小于Imin时不稳压。3.最大工作电流IZMPZM=UZ

IZM5.动态电阻rZrZ=UZ/IZ越小稳压效果越好。4.最大耗散功率PZM2、稳压二极管的主要参数1.稳定电压UZ2.稳定N型硅BECN型硅P型硅（a）平面型二氧化硅保护膜N型锗ECBPP（b）合金型铟球铟球五、三极管1、三极管的结构N型硅BECN型硅P型硅（a）平面型二氧化硅保护膜N型锗E三层半导体材料构成NPN型、PNP型NNP发射极E基极B集电极C发射结集电结—基区—发射区—集电区emitterbasecollectorNPN型ECB各区主要作用及结构特点发射区：作用：发射载流子特点：掺杂浓度高基区：作用：传输载流子特点：薄、掺杂浓度低集电区：作用：接收载流子特点：面积大三层半导体材料构成NPN型、PNP型NNP发射极E基极B2、电流分配和电流放大作用a、三极管放大的条件1.内部条件发射区掺杂浓度高基区薄且掺杂浓度低集电结面积大2.外部条件发射结正偏集电结反偏实验电路2、电流分配和电流放大作用a、三极管放大的条件1.内部条件发b、三极管的电流分配和放大作用总结：1.三极管在发射结正向偏置、集电结反向偏置的条件下具有电流放大作用。2.三极管的电流放大作用，实质上是基极电流对集电极电流的控制作用。b、三极管的电流分配和放大作用总结：3、特性曲线a、输入特性输入回路输出回路与二极管特性相似RCECiBIERB+uBE+uCEEBCEBiC+++O特性基本重合(电流分配关系确定)特性右移(因集电结开始吸引电子)导通电压UBESi管:(0.60.8)VGe管:(0.20.3)V取0.7V取0.2V3、特性曲线a、输入特性输入输出与二极管特性相似RCECiBb、输出特性输出特性曲线50µA40µA30µA10µAIB=020µAuCE

/VO2468

4321iC

/mAmAICECIBRBEBCEB3DG6ARCV+uCEb、输出特性输出特性曲线50µA20µAuCE/VO放大电路放大电路88一、基本放大电路1、组成三极管放大的条件：uiuoCEBECBuiuoECBuiuo共发射极共集电极共基极三极管电路的三种连接方式：发射结正偏

、集电结反偏一、基本放大电路三极管放大的条件：uiuoCEBECBuiu2、各元件的作用+uiiC+uBE

+uCE+VCCRBRC+uoC2+C1+iB

三极管:放大元件。电源VCC：保证发射结处于正向偏置、集电结处于反向偏置，为输出信号提供能量。集电极电阻RC：将电流的变化变换为电压的变化，以实现电压放大。

基极电阻RB：使发射结处于正向偏置、提供大小适当的基极电流。耦合电容C1和C2：用来隔断直流、耦合交流。电容值应足够大，以保证在一定的频率范围内，电容上的交流压降可以忽略不计，即对交流信号可视为短路。2、各元件的作用+iC+++VCCRBRC+C2+C1+iB直流通路(ui=0)分析静态。交流通路(ui

0)分析动态，只考虑变化的电压和电流二、放大电路的静态分析1、静态与动态直流通路(ui=0)分析静态。交流通路(ui0)2、放大电路的静态分析静态分析的目的：确定放大电路的静态工作点(直流值)IB，IC

，UCE分析方法：利用直流通路计算放大电路的静态工作点。+uiiC+uBE

+uCE+VCCRBRC+uoC2+C1+iBIC+UBE

+UCE+VCCRBRCIB直流通路静态工作点2、放大电路的静态分析静态分析的目的：确定放例在共发射极基本交流放大电路中,已知VCC=12V，RC=4k，RB=300k试求放大电路的静态工作点。解：+uiiC+uBE

+uCE+VCCRBRC+uoC2+C1+iB例在共发射极基本交流放大电路中,已知VCC=12V，R动态分析的目的：确定放大电路的电压放大倍数，输入电阻和输入电阻。分析方法：微变等效电路法。1、三极管微变等效电路+uce–+ube–

ibicCBE三、放大电路的动态分析—微变等效电路法rbe

Eibicib+ube+uceBC动态分析的目的：确定放大电路的电压放大倍数，输入电阻和输入2、放大电路微变等效电路画交流通路原则：1.直流电压源视为短路；2.视电容对交流信号短路。微变等效电路是对交流分量而言，先画放大电路的交流通路，将交流通路中的三极管用其微变等效电路来代替，即得到放大电路的微变等效电路。ECRBRC+ui+RSus+uoC2RL+C1++ui+RSusRBRC+uoRL交流通路2、放大电路微变等效电路画交流通路原则：1.直流电压源视为ECRBRC+ui+RSus+uoC2RL+C1++ui+RSusRBRC+uoRL交流通路+uo+–

ibicRBRCRLuSRS+ui+uo+–

RBRLRSrbe

EibicibBCusRC+ui微变等效电路交流通路基本放大电路ECRBRC++RSus+C2RL+C1+++RSusRBR3、放大电路的动态参数计算1.电压放大倍数的计算+uo+–

RBRLRSrbe

EibicibBCusRC+ui当输入的是正弦信号时，各电压和电流都可用相量表示。电压放大倍数++–

RBRLRSrbe

EBCusRC+开路时电压放大倍数3、放大电路的动态参数计算1.电压放大倍数的计算++RBR2.放大器输入电阻的计算Ri+RBRLrbe

EBCRC+3.输出电阻的计算roRCRoRC一般为几千欧，因此，这种基本放大电路的输出电阻较高。受控源相当于开路。三极管的输入电阻rbe比较小，所以基本放大电路的输入电阻不高。2.放大器输入电阻的计算Ri+RBRLrbeEBCRC+例在共发射极基本交流放大电路中,已知VCC=12V，RC=RL=4k，RB=300k试求电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。解：roRC=4k+uiiC+uBE

+uCE+VCCRBRC+uoC2+C1+iBRL例在共发射极基本交流放大电路中,已知VCC=12V，R+C1RS+ui

–RERB+VCCC2RL+–+uo–+us四、共集电极放大电路—射极输出器1、电路构成电路图RsRB++uoRLibieiiREus交流通路

电路由基极输入信号，从发射极输出信号，从交流通路可知，集电极是输入回路和输出回路的公共端，故称共集电极电路。又由于是从发射极输出信号，也称为射极输出器。+C1RS+RERB+VCCC2RL+++us四、共集电极放+C1RS+ui

–RERB+VCCC2RL+–+uo–+us2、静态工作点的计算+UCE+VCCRBREIB直流通路IEUBE+

射极输出器+C1RS+RERB+VCCC2RL+++us2、静态工作点3、动态分析计算交流通路微变等效电路RsRB++uoRLibiciiREusa、电压放大倍数：RBRLrbeRERs+++13、动态分析计算交流通路微变等效电路RsRB++RLibicb、输入电阻：RBRLrbeRERs+++c、输出电阻：RBrbeRERs+b、输入电阻：RBRLrbeRERs+++c、输出电阻：RB射极输出器特点

输入输出同相ri高ro低用途：输入级、输出级、中间隔离级。+C1RS+ui

–RERB+VCCC2RL+–+uo–+us射极输出器特点输入输出同相ri高ro集成运算放大器及其应用集成运算放大器及其应用105一、集成运算放大器的基本组成输入级：减少零点漂移、提高输入阻抗。输出级：射极输出器或互补对称功率放大器，提高带载能力。偏置电路：为各级提供稳定、合适的静态工作点。输出端偏置电路输入级中间级输出级输入端中间级：电压放大。一、集成运算放大器的基本组成输入级：减少零点漂移、提高输入运算放大器的符号反相输入端同相输入端输出端+–++–+u+u–uoLM741运放外型和管脚LM741反相输入端同相输入端输出端+–+6237415+15V-15V10k1k调零：当输入信号为零时，输出为零。8为空脚运算放大器的符号反相输入端同相输入端输出端+–++–+u+u理想化的主要条件：开环电压放大倍数

开环差模输入电阻开环输出电阻共模抑制比在分析运算放大器的电路时，一般把运算放大器看成理想元件。二、集成运算放大器的应用1、理想运算放大器+–++–+u+u–uo开环共模输入电阻理想化的主要条件：开环电压放大倍数开环差模输入电阻开环理想运放的两个结论

相当于两输入端之间短路,但又未真正短路，故称“虚短”。相当于两输入端之间断路，但又未真正断路，故称“虚断”。b.i+=i–

=0a.u+=u–,而uo是有限值,运放开环输入电阻由于故从式,可知+–++–+u+u–uo（虚短）（虚断）i–i+理想运放的两个结论相当于两输入端之间短路,但2反相输入运算电路的分析A.反相比例运算电路虚断虚地平衡电阻输入电阻:ri若则iFR1Rfi1uIR+–+–++–+uou+u-2反相输入运算电路的分析A.反相比例运算电路虚断虚地平衡B.反相加法运算电路iF=

i1+i2若Rf=R1=R2

则uO=

(uI1+uI2)R'

=R1//R2//Rf平衡电阻iFR1Rfi1uI1RuI2+–+–++–+uou+u-i2B.反相加法运算电路iF=i1+i2若Rf=3、同相输入运算电路的分析A.同相比例运算

R2=R1//Rf平衡电阻当R1=时，跟随器或当R1=，Rf=0时，R1iFRfi1uIR2+–++–+uou+u-RfuIR2+–++–+uouI+–++–+uo3、同相输入运算电路的分析A.同相比例运算R2=R1同相比例运算主要特点：（1）输入与输出信号同相。（2）输入电阻大，输出电阻小。同相比例运算主要特点：（1）输入与输出信号同相。直流稳压电源直流稳压电源114变压器:将交流电网电压u1变为合适的交流电压u2。整流电路:将交流电压u2变为脉动的直流电压u3。滤波电路:将脉动直流电压u3转变为平滑的直流电压u4。稳压电路:清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电压uo的稳定。一、直流稳压电源的组成和功能整流电路滤波电路稳压电路u1u2u3u4uo变压器:将交流电网电压u1变为合适的交流电压u2。整流电115二、直流稳压电源的分析和设计u1t1.半导体直流电源的原理方框图电源变压器整流电路滤波电路稳压电路u2tuRtuFtuotuouFuRu2u1稳压过程二、直流稳压电源的分析和设计u1t1.半导体直流电源的原理方116u1在正半周时：D1、D3导通，D2、D4截止2.单相桥式整流电路u2=√2U2sinωtu2u0

（i0）ttu1在负半周时：D2、D4导通，D1、D3截止u1在正半周时：D1、D3导通，D2、D4截止。u1u2u0D1D2D3D4RLu1在正半周时：D1、D3导通，D2、D4截止2.单相桥117io+

uo=ucRLD1D4D3D2+u2+u1a.电路和工作原理电容充电电容放电Cu2正半周D1和D3导通，给C充电,u2达到最大值时，C两端电压充到最大值。当u2从最大值开始下降时，D1和D3截止，C向RL放电。经C滤波后

uo

的波形变得平缓,平均值提高。3.滤波电路io+RLD1D4D3D2++a.电路和工作原理b.波形及输出电压当RL=时（C没有放电回路）:0tuO2当RL为有限值时:RLC（放电时间常数）越大（C放电越慢）UO越大。RL=为获得良好滤波效果,一般取:(T为输入交流电压的周期)b.波形及输出电压当RL=时0tuO2a．L滤波b.RC滤波c.LC滤波d.π型滤波RLLCRRLCRLLRLRLRCCCLC其他形式的滤波电路a．L滤波b.RC滤波c.LC滤波d.π型滤波1204、稳压电路

a、稳压二极管稳压电路RLCRIRIZDZ+UL+UC++uIL+UR稳压电路引起电压不稳定的原因交流电源电压的波动负载电流的变化4、稳压电路

a、稳压二极管稳压电路RLCRIRIZDZ++交流电源电压增加—整流输出电压UC增加—负载电压UL(UZ)增加—稳压管的电流IZ显