电子技术第1章课件

1.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）的变化来表示和传递。

电信号是指随时间而变化的电压u或电流i

，记作u=f(t)或i=f(t)。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。2.电信号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最为广泛的信号。绪论模拟信号：在时间上和数值上具有连续变化的特点，温度；压力等。t数字信号：在时间上和数值上是离散的，人数；物件等。tt电子管时代（1905～1948）晶体管时代（1948～1959）基本分立元件展示电子技术的发展电容器电阻器线圈三极管二极管1、分立元件发展IBM70903、电子计算机的发展IBM360晶体管计算机品牌电脑第一代（1946～1957）电子管计算机时代（ENIAC）第二代（1958～1963）晶体管计算机时代第三代（1964～1970）集成电路计算机时代第四代（1971～）大规模集成电路计算机时代课程特点：电路图多、内容分散、误差较大，计算简单、实用性强。学习方法：元器件重点放在特性、参数和正确使用方法，不要过分追究其内部机理，掌握电路的构成原则、记住几个典型电路及时总结及练习、掌握近似原则、与实验有机结合。1、电工学（下册）秦曾煌高教出版社电工学（下册）学习辅导与习题全解秦曾煌高教出版社2、模拟电子技术杨素行高教出版社3、数字电子技术余孟尝高教出版社参考资料1.1半导体基本知识概念：导电性能介于导体和绝缘体之间的物质。大多数半导体器件所用的主要材料是硅(Si)和锗(Ge)。半导体＋14284Si＋3228184Ge简化模型+4+4+4+4+4+4+4+4+41.1.1本征半导体概念：纯净的、具有晶体结构的半导体。价电子共价键当温度T=0K时，半导体不导电，如同绝缘体。+4+4+4+4+4+4+4+4+4若T，将有少数价电子克服共价键的束缚成为自由电子，在原来的共价键中留下一个空位，成为空穴。空穴可看成带正电的载流子。自由电子空穴载流子：运载电荷的粒子。自由电子（带负电）空穴（带正电）复合1.1.2N型半导体杂质半导体N型半导体P型半导体在硅或锗的晶体中掺入少量的+

5价杂质元素，如磷、锑、砷等。杂质原子最外层5个价电子。+4+4+4+4+4+4+4+4+4+5自由电子N型半导体多余一个电子只受自身原子核吸引，在室温下即可成为自由电子。自由电子浓度远大于空穴的浓度。自由电子称为多数载流子(简称多子)，空穴称为少数载流子(简称少子)。半导体主要靠自由电子导电。+4+4+4+4+4+4+4+4+4在硅或锗的晶体中掺入少量的＋3价杂质元素，如硼、镓、铟等。+3空穴浓度大于自由电子浓度。空穴为多子，自由电子为少子。P型半导体半导体主要靠空穴导电。空穴1.1.3P型半导体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）。abc4.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练习：在一块半导体单晶上一侧掺杂成为P型半导体，另一侧掺杂成为N型半导体，两个区域的交界处就形成了一个特殊的薄层，称为PN结。PNPN结1.2半导体二极管1.2.1PN结的形成及单向导电性耗尽层空间电荷区PN多子扩散运动PN复合消失空间电荷区（耗尽层）内电场内电场阻止多子扩散动态平衡，形成PN结有利少子漂移2、加反向电压空间电荷区少子形成反向电流，反向电流很小，温度越高，电流越大。PN外电场内电场VRIS

由上可见：

当PN结正向偏置时，呈现低电阻，回路中将产生较大的正向扩散电流，PN结处于导通状态；当PN结反向偏置时，呈现高电阻，回路中的反向漂移电流非常小，几乎为零，PN结处于截止状态。可见，PN结具有单向导电性。1.2.2二极管的基本结构将PN结封装在塑料、玻璃或金属外壳里，再从P区和N区分别焊出两根引线作正、负极。符号：PND0iu正向特性U(BR)反向特性IS80oC20oC1.2.3二极管的伏安特性1、正向特性当正向电压比较小时，正向电流几乎为零。当正向电压超过开启电压时，正向电流才按指数规律明显增大。T，正向特性曲线左移，反向特性曲线下移。2、反向特性反向电流IR值很小，反向电压足够大时，反向电流为IS。3、反向击穿特性反向电压超过U(BR)后，电流急剧增大。击穿后，二极管不再具有单向导电性。死区电压:硅管0.5V锗管0.1V结论：二极管具有单向导电性。加正向电压时导通，呈现很小的正向电阻，如同开关闭合；加反向电压时截止，呈现很大的反向电阻，如同开关断开。二极管反向击穿后，不再具有单向导电性。1.2.4二极管的主要参数1、最大整流电流

IF二极管长期运行时，允许通过的最大正向平均电流。2、反向击穿电压U(BR)：管子反向击穿时的电压值。UR＝U(BR)最高反向工作电压

UR：工作时，允许外加的最大反向电压。1、理想模型（理想二极管）正向短路，反向断路。二极管的模型（2）恒压降模型（常用）反向断路，正向导通前断路，导通后有恒定压降，内阻为0。硅管：0.7V锗管：0.2V电路如图所示，二极管的导通电压UD约为0.7V。试分别估算开关断开和闭合时输出电压的数值。解：开关断开时：UO＝V1－UD＝5.3V开关闭合时：UO＝V2＝12V例1：电路如图，求：UABV阳=－6VV阴=－12VV阳>V阴二极管导通例2：

取B点作参考点，D6V12V3kBAUAB+–断开二极管，分析二极管阳极和阴极的电位。若忽略管压降，二极管可看作短路，UAB=－6V取B点作参考点，V1阳=－6V，V2阳=0V，V1阴=V2阴=－12VUD1=6V，UD2=12V

∵

UD2>UD1

∴D2优先导通例3:求：UABBD16V12V3kAD2UAB+–二极管可看作短路，UAB

=0VD1截止。断开二极管，分析二极管阳极和阴极的电位。ui>8V，二极管导通，可看作短路uo=8V已知：二极管是理想的，试画出uo

波形。8V例4：ui18V二极管阴极电位为8VD8VRuoui++––uoui<8V，二极管截止，可看作开路uo=ui8V求二极管所在电路输出电压或画输出波形：（1）选择参考点，断开二极管，分析二极管阳极和阴极的电位，如果输入信号是交流信号，则需分段讨论。（2）判断二极管通断，若有多个二极管且互相影响，则正向电压最高的优先导通。（3）二极管导通看做短路（或恒压），截止看做断路，多个二极管时，需第一个做等效后再逐个分析其他的。（4）分析等效后电路，求出输出电压或画出输出波形。1.2.5稳压二极管稳压管工作于反向击穿区。

iuOu稳压管符号：稳压管伏安特性：+i阳极阴极DzUzIZIZM注意:稳压二极管通常工作在反向击穿区，使用时应串入一个电阻，电阻起限流作用，以保证稳压管正常工作，此电阻被称为限流电阻。

例5

求通过稳压管的电流IZ等于多少？R是限流电阻，其值是否合适？IZVDZ+20VR=1.6k+

UZ=12V-

IZM=18mAIZ

<IZM

，电阻值合适。解稳压管的参数主要有以下几项：（1）稳定电压UZ稳压管工作在反向击穿区时的稳定工作电压。当UZ＞6V时，具有正温度系数，当UZ＜6V时，具有负温度系数，当UZ=6V时，稳压管可以获得接近零的温度系数。这样的稳压二极管可以作为标准稳压管使用。稳压管电流不变时，环境温度每变化1℃引起稳定电压变化的百分比。（2）电压温度系数U（5）最大耗散功率PM管子不致产生热击穿的最大功率消耗。PM=UZIZM（3）动态电阻rZ（4）稳定电流IZ正常工作的参考电流。

rZ愈小愈好。对于同一个稳压管，工作电流愈大，rZ值愈小。例6电路如图所示，已知稳压管的稳定电压UZ=6V,求电压UO。UI=12VUI=10VUI=5V解：UI=10V时，UO=6VUI=12V时，UO=6VUI=5V时，UO=5V练习：电路如图1所示，设D1、D2均为理想元件，已知输入电压ui=150sinωtV，如图2所示，试画出电压uO的波形。1.3.1晶体管的基本结构1.3双极型三极管双极型晶体管（BipolarJunctionTransistor）简称晶体管（BJT），由两种载流子在其内部作运动。在模电中主要起放大作用，在数电中起开关作用。NPN型集电区集电结基区发射结发射区集电极C基极B发射极ENNPECB符号T基区：薄，杂质浓度低发射区：杂质浓度高集电结：面积较大集电极C发射极E基极B

CBE符号NNPPNPNP型T1.3.2晶体管的电流分配与放大原理放大电路的核心元件，将微弱信号放大，放大的是变化量。放大作用表现为较小的基极电流控制较大的集电极电流（共射电路）。放大的外部条件：发射结正偏，集电结反偏。即：

NPN型VC>VB>VEPNP型VE>VB>VC

beceRcRbICBOIEICIBIEIBEICE过程：（1）发射1、晶体管内部载流子的传输过程（2）复合和扩散（3）收集关系：IE=IC+IBECEBIB<IC<IE

ICIE基极（B）与集电极（C）电流方向始终一致，NPN型为流入，PNP型为流出，发射极（E）电流方向与之相反，数值上为两者之和。2、晶体管的各极电流关系ECBIEICIBNPN型CBEIEICIBPNP型共射直流电流放大系数直流参数与交流参数的含义是不同的，但是，对于大多数三极管来说，

与的数值却差别不大，计算中，可不将它们严格区分，都记作β。共射交流电流放大系数例1：

测晶体管各极电流，当IB=40μA时，IC＝1.6mA；当IB=60μA时，IC=2.4mA，求和,分别画出当IB=70μA，且该管为NPN管或PNP管时的各极电流。解：70μA2.8mA2.87mA

PNP

cbe70μA2.8mA2.87mANPNecb例2：晶体管两极电流如图，求另一极电流，标出方向，画出管子，求，说明是NPN管或PNP管。解：=100NPN管=50PNP管基本共射放大电路iCiB1.3.3伏安特性曲线输入回路输出回路＋

uCE－＋

uBE－uiUCCUBB1、输入特性iB是关于uBE的函数，受UCE限制OiB0.5VUCE=0，两个PN结并联；UCE增大，特性曲线右移(集电极开始吸引电子)；UCE增大到某一特定值后（比如1V），特性曲线不再右移。UCE一般总大于1V。近似计算中，Si：uBE＝0.7VGe：uBE＝0.3V例：一个晶体管接在电路中，今测得它各管脚对“地”的电位分别为：1脚V1=3.6V，2脚V2=3V，3脚V3=9V。试判别管子的三个电极，并说明是硅管还是锗管？是NPN型还是PNP型？ECBIEICIBNPN型si管3.6V3V9V︱UBE︳≈0.2~0.3V

(锗管）

︱UBE︳≈0.6~0.7V

(硅管）步骤：1、中间电位一定出现在基极上，可确定B；2、uBE为0.3V（Ge管）或0.7V（si管），可确定E；余下为C；3、箭头标在发射极（E）上，由高电位指向低电位（P区指向N区）；如向外则为NPN型，如向内则为PNP型。练习：由三极管各管脚电位判定三极管属性（1）

A:1VB：0.3VC:3V（2）A:－0.2VB:0VC:－3V解:（1）NPN型硅管A:基极；B:发射极；C:集电极（2）PNP型锗管A:基极；B:发射极；C:集电极2、输出特性IC是关于UCE的函数，受IB限制60µA40µA20µAIB=0ICUCEO5101554321截止区放大区饱和区(2)截止区

UBE≤0，

IB＝0，IC

0(1)放大区

UCE>UBE>0，(3)饱和区

(两结均正偏)UBE>UCE，

IB=100µA80µA例5

测得三只晶体管的直流电位如图(a)、(b)、(c)所示，试判断它们的工作状态。解：(a)发射结正偏，集电结正偏----饱和状态

(b)发射结正偏，集电结反偏----放大状态

(c)发射结反偏，集电结反偏----截止状态1.3.4晶体管的主要参数ICEO（输出特性曲线IB＝0对应）ICBO1、直流参数2、交流参数尽量小过损耗区iCuCEOPCM=iCuCE安全工作区工作区3、极限参数（1）最大集电极耗散功率PCMPCM=iCuCE＝常数（2）最大集电极电流ICM使

值下降到正常值的的iC。（3）极间反向击穿电压外加在三极管各电极之间的最大允许反向电压。U(BR