电工与电子技术A

电工与电子技术A(2)教材:《电子技术》（电工学Ⅱ）孙立功主编高教出版社参考教材：《电子技术》陈正传罗会昌主编，机械工业出版社

成绩：期终考试占70%，

平时（作业与考勤）占20%，

实验占10%。本课程共计52学时，其中理论课时40学时，实验学时12学时，我们共做6个实验。答疑安排：每周四下午5：00—6：30。地点：工科2-301

电子技术分：模拟电子技术，数字电子技术。模拟电子技术研究模拟电路，数字电子技术研究数子电路。模拟信号是指在时间和数值上都连续的信号。数字信号是指在时间和数值上都不连续的信号，即所谓离散的。tt第一章半导体器件与放大电路第三节特殊二极管第五节基本放大电路第四节晶体管第二节二极管第一节PN结第六节微变等效电路分析法第七节稳定静态工作点的放大电路第八节共集电极放大电路第九节多级放大电路及频率特性第十节功率放大电路第一章半导体器件与放大电路

学习电子技术，就是要掌握常用半导体器件的原理、特性，以及由这些器件所组成的电子电路的分析方法。二极管与晶体管是最常用的半导体器件，而PN结是构成各种半导体器件的基础。第一节

PN结什么是半导体?半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。

例如：硅、锗、硒以及大多数金属氧化物和硫化物都是半导体。半导体的导电能力在不同的条件下有很大的差别。一、半导体的导电特性1、半导体的导电特性：(可做成温度敏感元件，如热敏电阻)。掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电能力明显改变(可做成各种不同用途的半导体器件，如二极管、晶体管等）。光敏性：当受到光照时，导电能力明显变化(可做成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管等)。热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强2、本征半导体完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。晶体中原子的排列方式硅单晶中的共价健结构共价健共价键中的两个电子，称为价电子。

Si

Si

Si

Si价电子

Si

Si

Si

Si价电子

空穴吸引相邻原子的价电子来填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运动（相当于正电荷的移动）。本征半导体的导电机理空穴

温度愈高，晶体中产生的自由电子便愈多，同时空穴也越多。自由电子

当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部分电流

(1)自由电子作定向运动电子电流

(2)价电子递补空穴空穴电流自由电子和空穴都称为载流子。

本征半导体的导电机理注意：

(1)本征半导体中载流子数目极少,其导电性能很差；

(2)温度愈高，载流子的数目愈多,半导体的导电性能也就愈好。自由电子和空穴成对地产生的同时，又不断复合。在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载流子便维持一定的数目。所以，温度对半导体器件性能影响很大。3、杂质半导体

掺杂后自由电子数目大量增加，自由电子导电成为这种半导体的主要导电方式，称为电子半导体或N型半导体。掺入五价元素

Si

Si

Si

Sip+多余电子磷原子在常温下即可变为自由电子失去一个电子变为正离子

在N

型半导体中自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子。N型半导体P型半导体

掺杂后空穴数目大量增加，空穴导电成为这种半导体的主要导电方式，称为空穴半导体或P型半导体。掺入三价元素

Si

Si

Si

Si

在P型半导体中空穴是多数载流子，自由电子是少数载流子。B–硼原子接受一个电子变为负离子空穴无论N型或P型半导体都是中性的，对外不显电性。杂质半导体的示意表示法P型半导体N型半导体空间电荷＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

1.在杂质半导体中多子的数量与

（a.掺杂浓度、b.温度）有关。

2.在杂质半导体中少子的数量与（a.掺杂浓度、b.温度）有关。

3.当温度升高时，少子的数量（a.减少、b.不变、c.增多）。abc

4.在外加电压的作用下，P型半导体中的电流主要是

，N型半导体中的电流主要是。（a.电子电流、b.空穴电流）ba二、PN结极其单向导电性

PN结是通过特殊的半导体制造技术，在一块半导体基片上掺入不同的杂质，使其一边为N型半导体，另一边为P型半导体，其交界面便形成了PN结。P型半导体N型半导体－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++++++－－－－－－－－

PN结也称空间电荷区、或耗尽层、或内电场、或阻挡层。1、PN结的形成扩散运动＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－扩散运动：多数载流子由于浓度的差别而形成的运动。＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－内电场PN结多数载流子的扩散运动，使PN结加宽，

内电场增强。内电场越强，多数载流子的运动越难以进行。内电场越强，少数载流子的运动越易于进行。＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－＋＋＋＋＋＋＋＋－－－－－－－－－－－－＋＋＋＋漂移运动漂移运动：少数载流子在内电场作用下的运动。漂移运动使PN结变薄，内电场削弱。内电场削弱，又有利于多数载流子的扩散运动，而不利于少数载流子的漂移运动。＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－＋＋＋＋＋＋＋＋－－－－－－－－多数载流子的扩散运动与少数载流子的漂移运动达到动态平衡——PN结宽度不变。内电场2、PN结的单向导电性

1.PN结加正向电压（正向偏置）PN结变窄

P接正、N接负外电场IF内电场被削弱，多子的扩散加强，形成较大的扩散电流。

PN结加正向电压时，PN结变窄，正向电流较大，正向电阻较小，PN结处于导通状态。内电场PN－－－－－－－－－－－－－－－－－－+++++++++++++++++++–2.PN结加反向电压（反向偏置）外电场

P接负、N接正内电场PN+++－－－－－－+++++++++－－－－－－－－－++++++－－－–+PN结变宽2.PN结加反向电压（反向偏置）外电场内电场被加强，少子的漂移加强，由于少子数量很少，形成很小的反向电流。IR

P接负、N接正温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。–+

PN结加反向电压时，PN结变宽，反向电流较小，反向电阻较大，PN结处于截止状态。内电场PN+++－－－－－－+++++++++－－－－－－－－－++++++－－－

1.PN结的特性是

（a.单向导电性b.正向导通c.反向截至）

2.PN结的正向电阻（a.较大、b.趋于零）

3.当温度升高时，反向电流将（a.减少、b.不变、c.增大）。abc第二节二极管常见的外形：

二极管是最基本的电子元件，其内部主要是一个PN结，加上引出的两个电极。一、基本结构(a)点接触型(b)面接触型(c)平面型第二节二极管阴极阳极

D符号二、伏安特性硅管0.5V,锗管0.1V。反向击穿电压U(BR)导通压降

外加电压大于死区电压二极管才能导通。外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向导电性。正向特性反向特性特点：非线性硅0.6~0.8V锗0.2~0.3VUI死区电压PN+–PN–+反向电流在一定电压范围内保持常数。三、主要参数1.

最大整流电流

IDM二极管长期工作时，允许通过二极管的最大正向平均电流。2.

反向工作峰值电压URM二极管在使用时允许外加的最高反向电压。一般是二极管反向击穿电压UBR的一半或三分之二。二极管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。它与PN结的结面积和外界散热条件有关，使用时超过此值，会使PN结过热而烧坏二极管。三、主要参数4.

最高工作频率fM二极管单向导电作用开始明显退化时交流信号的频率。因为PN结具有电容效应。3.

反向峰值电流IRM二极管外加最高反向工作电压时的反向电流。反向电流小，说明管子的单向导电性好。IRM受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流较大，为硅管的几十到几百倍。二极管的单向导电性

1.二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接负）时，二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较小，正向电流较大。

2.二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极接正）时，二极管处于反向截止状态，二极管反向电阻较大，反向电流很小。

3.外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向导电性。

4.二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电流愈大。四、应用举例定性分析：判断二极管的工作状态导通截止否则，正向管压降硅0.6~0.7V锗0.2~0.3V分析方法：将二极管断开，分析二极管两端电位的高低或所加电压UD的正负。若V阳

>V阴或UD为正(正向偏置)，二极管导通若V阳

<V阴或UD为负(反向偏置)，二极管截止若二极管是理想的，正向导通时正向管压降为零，反向截止时二极管相当于断开。电路如图，求：UAB

V阳

=－6VV阴=－12VV阳>V阴二极管导通若忽略管压降，二极管可看作短路，UAB=－6V若考虑管压降，UAB低于－6V一个管压降，为－6.3Ｖ或－6.7V例1：

取B点作参考点，断开二极管，分析二极管阳极和阴极的电位。D6V12V3kBAUAB+–两个二极管的阴极接在一起取B点作参考点，断开二极管，分析二极管阳极和阴极的电位。V1阳

=－6V，V2阳=0V，V1阴

=V2阴=－12VUD1=6V，UD2=12V

∵

UD2>UD1

∴D2优先导通，D1截止。若忽略管压降，二极管可看作短路，UAB

=0V例2:D1承受反向电压为－6V流过D2

的电流为求：UABBD16V12V3kAD2UAB+–ui>8V，二极管导通，可看作短路uo=8V

ui<8V，二极管截止，可看作开路uo=ui已知：二极管是理想的，试画出uo

波形。8V例3：ui18V参考点二极管阴极电位为8VD8VRuoui++––第三节特殊二极管符号稳压二极管是一种特殊的面接触型二极管，由于它与适当阻值的电阻配合后能起稳压作用，故称稳压二极管。稳压二极管工作于反向击穿状态，当反向电压撤去后，管子还是正常的，称可逆性击穿。+—一、稳压二极管AK1、稳压作用UZIZIZMUZ

IZ伏安特性稳压管正常工作时加反向电压使用时要加限流电阻稳压管反向击穿后，电流变化很大，但其两端电压变化很小，利用此特性，稳压管在电路中可起稳压作用。UIO2、主要参数(1)稳定电压UZ

稳压管正常工作(反向击穿)时管子两端的电压。(4)电压温度系数ｕ环境温度每变化1C引起稳压值变化的百分数。(3)动态电阻(2)稳定电流IZ、最大稳定电流IZM(5)最大允许耗散功率PZM=UZIZMrZ愈小，曲线愈陡，稳压性能愈好。二、发光二极管发光二极管是将电能转换为光能的半导体器件，简称LED。符号

当发光二极管正向偏置有电流通过时，由于电子与空穴复合而释放能量，从而发出不同颜色的光。所发出光的颜色由半导体中所掺杂质决定,常见的红、黄、绿色掺入了磷砷化镓和磷化镓。第四节晶体管

晶体管又称半导体三极管，是一种重要的半导体器件。它的放大作用和开关作用引起了电子技术的飞跃发展。一、基本结构晶体管根据材料分为硅管和锗管。

从制造型号上，常分为NPN型和PNP型。NNP基极发射极集电极NPN型BECBECPNP型PPN基极发射极集电极符号：BECIBIEICBECIBIEICNPN型三极管PNP型三极管基区：最薄，掺杂浓度最低发射区：掺杂浓度最高发射结集电结BECNNP基极发射极集电极结构特点：集电区：面积最大二、电流放大作用1.三极管放大的外部条件BECNNPEBRBECRC发射结正偏、集电结反偏

PNP发射结正偏VB<VE集电结反偏VC<VB从电位的角度看：

NPN

发射结正偏VB>VE集电结反偏VC>VB

发射极是输入回路、输出回路的公共端共发射极电路测量晶体管特性的实验线路2.各电极电流关系及电流放大作用IB(mA)IC(mA)IE(mA)00.020.040.060.080.10<0.0010.701.502.303.103.95<0.0010.721.542.363.184.05结论:1）三电极电流关系IE=IB+IC2）IC

IB

，

IC

IE

3）IC

IB

把基极电流的微小变化能够引起集电极电流较大变化的特性称为晶体管的电流放大作用。其能量由外部电源供给。

IC与IB之比称为共发射极电流放大倍数(常用公式)三、特性曲线即管子各电极电压与电流的关系曲线，是管子内部载流子运动的外部表现，反映了晶体管的性能，是分析放大电路的依据。重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线1.

输入特性特点:非线性死区电压：硅管0.5V，锗管0.1V。正常工作时发射结电压：NPN型硅管

UBE0.6~0.7VNPN型锗管

UBE

0.2~0.3VPNP型硅管

UBE

0.6

~

0.7VPNP型锗管

UBE0.2~0.3VIB(A)UBE(V)204060800.40.8UCE1VO2.输出特性IB=020A40A60A80A100A36IC(mA)1234UCE(V)912O放大区输出特性曲线通常分三个工作区，对应晶体管的三种工作状态：(1)放大区(晶体管的线性工作区)特点：IC

=βIB

0＜UCE＜UCC

UCE

=UCC－RC

IC

晶体管处于放大状态。条件:发射结正偏,集电结反偏。IB=020A40A60A80A100A36IC(mA)1234UCE(V)912O（2）截止区IB<0以下区域为截止区，有IC0

。

条件：发射结处于反向偏置，集电结处于反向偏置截止区特点：

IB=0IC=0UCE=UCC

晶体管相当于开路。CERCUCCIB=020A40A60A80A100A36IC(mA)1234UCE(V)912O饱和区（3）饱和区

条件：发射结处于正向偏置，集电结也处于正偏。晶体管工作于饱和状态特点：

IC

不再受IB的控制，

IB↑,IC基本不变。

IC≈UCC

/RC。

在饱和区，IBIC

UCE≈0。晶体管相当于短路。CERCUCC四、主要参数1.电流放大系数表示晶体管特性的数据称为晶体管的参数，晶体管的参数也是设计电路、选用晶体管的依据。常用晶体管的

值在20~200之间。2.集-基极反向截止电流ICBO

ICBO是由少数载流子的漂移运动所形成的电流，受温度的影响大。温度ICBOICBOA+–EC3.集-射极反向截止电流(穿透电流)ICEOAICEOIB=0+–

ICEO受温度的影响大。温度ICEO，所以IC也相应增加。三