模拟电子线路模电二极管和三极管

模拟电子线路模电二极管和三极管第一页，共一百五十二页，2022年，8月28日开头的话告别了冰天雪地的严寒，回到花香鸟语的校园，电子世界无穷奥秘等待我们去探索，国家期盼开创性人才大量涌现。金城学子，以天下为己任，想国家之所急。努力掌握电子技术，为人民立新功。金城金城，金戈铁马，众志成城。第二页，共一百五十二页，2022年，8月28日一、课程性质电类专业三大硬件技术基础课之一！

电路理论、数字电路、模拟电路

考研专业课之一

第三页，共一百五十二页，2022年，8月28日在本课程中我们将学习1

电子器件二极管器件的特性、管子晶体管参数、等效电路

场效应管（熟悉）

第四页，共一百五十二页，2022年，8月28日

2

、

电子电路

晶体管放大器电路组成放大电路场效应管放大器工作原理集成运算放大器性能特性功率放大器基本分析方法

负反馈在放大电路中的应用工程计算方法比较电路，振荡电路放大器的频率响应（要求掌握）

总结：管为路用以路为主管路结合第五页，共一百五十二页，2022年，8月28日二、课程作用（Why）1、电子线路用在各行各业：

航空电子、消费电子、医疗电子…例：压力温度测控系统（火电厂、炼钢炉、空调、热水器…)

——设计硬件电路的基础

第六页，共一百五十二页，2022年，8月28日传感器压力1压力2温度1温度2......放大滤波叠加组合数模转换电路模数转换电路计算机数据处理......驱动电路......驱动电路驱动电路驱动电路传感器传感器传感器执行机构执行机构执行机构执行机构模拟电子技术数字信号处理模拟电子技术压力1压力2温度1温度2...压力1压力2温度1温度2...传感器...传感器传感器传感器...放大滤波叠加组合数模转换电路模数转换电路计算机数据处理...驱动电路...驱动电路驱动电路驱动电路...执行机构执行机构执行机构执行机构模拟电子技术数字信号处理模拟电子技术第七页，共一百五十二页，2022年，8月28日2、电子信息类与控制类专业的特长

就业缺口：缺乏硬件高级设计人才学生弱点：软件强硬件弱

——成为硬件电路设计人才

学好模电、数电、单片机、DSP等。初步具备“看、算、选、干”能力

第八页，共一百五十二页，2022年，8月28日1、本课程研究内容：各种半导体器件的性能、电路及应用三、学什么？（What）（1）按处理信号：1)模拟(A)2)数字(D)

（2）按信号频率：1)高频

2)中频3)低频2、具体研究对象：系统电路器件细化细化第九页，共一百五十二页，2022年，8月28日项目模拟信号(Analog)数字信号(Digital)特点连续离散

波形数学十进制二进制电平数无穷多个有限个典型温度、压力等数字系统的信号模拟信号与数字信号比较表第十页，共一百五十二页，2022年，8月28日1、抓特点1）规律性2）非线性3）工程性基本电子电路组成具有规律性半导体器件具有非线性，需进行线性等效即近似或忽略次要因素，抓主要矛盾3、勤于实践，重视理论联系实际进入硬、软件(EDA)实验室；参加电子竞赛；阅读相关杂志；进行电子小制作...2、抓“三基”基本概念、基本原理、基本分析方法目标：精讲多练，能够设计中小型实用电路。四、怎么学？（How）第十一页，共一百五十二页，2022年，8月28日4、学会估算例：I=20/（1+0.9）

=10.5mA

若把1K//10K=1K

则I=20/2K=10mA

仅差5%而采用一般电阻元件其误差有10%

即1K的元件可能是1.1KΩ或900Ω+20v-1K1k10k0.9k第十二页，共一百五十二页，2022年，8月28日怎样学好这门课？多思考，勤练习。很重要的专业技术基础课，有点难。一课不拉，凡缺课在下次课前及时补上。笔记本------记课堂内容教材中找不到的；参考书------好的解题方法,电子小制作。期末考试成绩70%，平时成绩30%。平时成绩=考试成绩+课堂成绩

课堂成绩---基本答对者，10分/次；基本不会者，0分；旷课者，-10分；扰乱秩序者，-10分。考试成绩50-59，上报及格。鼓励抢答，参与竞争。上课时手机请拨到静音。第十三页，共一百五十二页，2022年，8月28日参考书：1，现代电子技术基础（模拟部分）解题指南王成华 邵杰 编著北京航空航天大学出版社 28.00元

2，有志于考研同学最好借到考研学校所用的相应教材和习题集。第十四页，共一百五十二页，2022年，8月28日电子技术的水平是国家国力强弱标志之一。学习，改变命运学习，成就未来

第十五页，共一百五十二页，2022年，8月28日第一章半导体器件基础1.1半导体的基本知识1.2半导体二极管1.3半导体三极管第十六页，共一百五十二页，2022年，8月28日1.1半导体的基本知识

在物理学中，根据材料的导电能力，可以将它们划分导体、绝缘体和半导体。

半导体材料的两个特性：（1）温度升高或受到光照后，其导电能力会明显提高。--热敏性，光敏性（2）在纯净的半导体材料中掺入微量杂质后，其导电能力会显著提高。--掺杂特性第十七页，共一百五十二页，2022年，8月28日硅原子锗原子硅和锗最外层轨道上的四个电子称为价电子。常用的半导体材料是硅（Si）和锗（Ge），它们都是4价元素。1.1半导体的基本知识第十八页，共一百五十二页，2022年，8月28日

本征半导体的共价键结构束缚电子在绝对温度T=00K时，所有的价电子都紧紧束缚在共价键中，不会成为自由电子，因此本征半导体的导电能力很弱，接近绝缘体。一、本征半导体

本征半导体——化学成分纯净的半导体晶体。1.1半导体的基本知识第十九页，共一百五十二页，2022年，8月28日+4+4+4+4+4+4+4+4+4

这一现象称为本征激发，也称热激发。

当温度升高或受到光的照射时，束缚电子能量增高，有的电子可以挣脱原子核的束缚，而参与导电，成为自由电子。自由电子

自由电子产生的同时，在其原来的共价键中就出现了一个空位，称为空穴。空穴1.1半导体的基本知识第二十页，共一百五十二页，2022年，8月28日

可见本征激发同时产生电子空穴对。

外加能量越高（温度越高），产生的电子空穴对越多。与本征激发相反的现象——复合在一定温度下，本征激发和复合同时进行，达到动态平衡。电子空穴对的浓度一定。自由电子+4+4+4+4+4+4+4+4+4空穴电子空穴对1.1半导体的基本知识第二十一页，共一百五十二页，2022年，8月28日自由电子带负电荷逆电场运动电子流+4+4+4+4+4+4+4+4+4自由电子E＋－空穴带正电荷顺电场运动空穴流本征半导体的导电性取决于外加能量：温度变化，导电性变化；光照变化，导电性变化。导电机制：两种载流子：自由电子和空穴空穴的运动：一个空穴运动是大量价电子集体运动的结果。=总电流1.1半导体的基本知识第二十二页，共一百五十二页，2022年，8月28日二、杂质半导体

在本征半导体中掺入某些微量杂质元素后的半导体称为杂质半导体。

在本征半导体中掺入五价杂质元素，例如磷、砷等，称为N型半导体。1.N型半导体1.1半导体的基本知识第二十三页，共一百五十二页，2022年，8月28日N型半导体多余电子磷原子硅原子多数载流子——自由电子少数载流子——空穴++++++++++++N型半导体施主离子自由电子电子空穴对（本征激发产生）+1.1半导体的基本知识第二十四页，共一百五十二页，2022年，8月28日－－－－－－－－－－－－P型半导体

在本征半导体中掺入三价杂质元素，如硼、镓等。空穴硼原子硅原子多数载流子——空穴少数载流子——自由电子受主离子空穴电子空穴对（本征激发产生）2.P型半导体－1.1半导体的基本知识第二十五页，共一百五十二页，2022年，8月28日杂质半导体的示意图++++++++++++N型半导体多子—电子少子—空穴－－－－－－－－－－－－P型半导体多子—空穴少子—电子少子浓度——本征激发产生，与温度有关；多子浓度——掺杂产生，与掺杂浓度有关，与温度无关。1.1半导体的基本知识第二十六页，共一百五十二页，2022年，8月28日内电场E因多子浓度差形成内电场多子的扩散空间电荷区

阻止多子扩散，促使少子漂移。PN结合空间电荷区多子扩散电流少子漂移电流耗尽层三、PN结及其单向导电性

1.PN结的形成

1.1半导体的基本知识第二十七页，共一百五十二页，2022年，8月28日少子漂移补充耗尽层失去的多子，耗尽层窄，E多子扩散又失去多子，耗尽层宽，E内电场E多子扩散电流少子漂移电流耗尽层当扩散＝漂移动态平衡耗尽层宽度一定PN结1.1半导体的基本知识第二十八页，共一百五十二页，2022年，8月28日内电场E耗尽层2.PN结的单向导电性(1)加正向电压（正偏）——电源正极接P区，负极接N区

外电场的方向与内电场方向相反。

外电场削弱内电场→耗尽层变窄→扩散运动＞漂移运动→多子扩散形成正向电流IF

正向电流外电场1.1半导体的基本知识第二十九页，共一百五十二页，2022年，8月28日内电场E耗尽层(2)加反向电压——电源正极接N区，负极接P区

外电场的方向与内电场方向相同。

外电场加强内电场→耗尽层变宽→漂移运动＞扩散运动→少子漂移形成反向电流IRPN外电场在一定的温度下，由本征激发产生的少子浓度是一定的，故IR基本上与外加反压的大小无关，所以称为反向饱和电流。但IR与温度有关。

1.1半导体的基本知识第三十页，共一百五十二页，2022年，8月28日归纳：

PN结加正向电压时，外电场消弱内电场，耗尽层变窄，呈现低电阻，具有较大的正向扩散电流，PN结导通；

PN结加反向电压时，外电场加强内电场，耗尽层变宽，呈现高电阻，具有很小的反向漂移电流，PN结截止。

由此可以得出结论：PN结具有单向导电性。1.1半导体的基本知识第三十一页，共一百五十二页，2022年，8月28日

PN结三种状态

当扩散=漂移，动态平衡，形成PN结。扩散运动到对方区域载流子越多，耗尽层越宽，电场强度越大，对扩散运动阻力越大。

当外加正向电压，外电场削弱内电场，电场强度减小，扩散运动到对方区域载流子减少，耗尽层宽度减小，对扩散运动阻力减小，扩散大于漂移，导通。

当外加反向电压，外电场加强内电场，电场强度增大，扩散运动到对方区域载流子增多，耗尽层宽度增大，对扩散运动阻力增大，扩散小于漂移，截止。第三十二页，共一百五十二页，2022年，8月28日半导体二极管的伏安特性曲线式中IS为反向饱和电流，VD

为二极管两端的电压降，VT=kT/q

称为温度的电压当量，k为玻耳兹曼常数，q

为电子电荷量，T为热力学温度。对于室温（相当T=300K），则有VT=26mV。

第一象限的是正向伏安特性曲线，第三象限的是反向伏安特性曲线。第三十三页，共一百五十二页，2022年，8月28日(1)正向特性

硅二极管的死区电压Vth=0.5~0.8V左右，

锗二极管的死区电压Vth=0.2~0.3V左右。

当0＜V＜Vth时，正向电流为零，Vth称死区电压或开启电压。正向区分为两段：当V＞Vth时，开始出现正向电流，并按指数规律增长。第三十四页，共一百五十二页，2022年，8月28日反向区也分两个区域：

当VBR＜V＜0时，反向电流很小，且基本不随反向电压的变化而变化，此时的反向电流也称反向饱和电流IS

。

当V≥VBR时，反向电流急剧增加，VBR称为反向击穿电压。(2)反向特性第三十五页，共一百五十二页，2022年，8月28日

硅二极管的反向击穿特性比较硬、比较陡，反向饱和电流也很小；锗二极管的反向击穿特性比较软，过渡比较圆滑，反向饱和电流较大。若|VBR|≥7V时,主要是雪崩击穿；若|VBR|≤4V时,则主要是齐纳击穿。(3)反向击穿特性第三十六页，共一百五十二页，2022年，8月28日

PN结的电容效应

(1)

势垒电容CB由空间电荷区的离子薄层形成。当外加电压使PN结上压降发生变化时，离子薄层的厚度也相应地随之改变，这相当PN结中存储的电荷量也随之变化，犹如电容的充放电。第三十七页，共一百五十二页，2022年，8月28日（2）扩散电容CD

当外加正向电压不同时，PN结两侧堆积的少子的数量及浓度梯度也不同，这就相当电容的充放电过程。电容效应在交流信号作用下才会明显表现出来极间电容（结电容）1.1半导体的基本知识第三十八页，共一百五十二页，2022年，8月28日

PN结电容

PN结反偏时，CB>>CD，则Cj≈CB

PN结总电容：

Cj=CB+CD

PN结正偏时，CD>>CB，则Cj≈CD故：PN结正偏时，以CD为主。故：PN结反偏时，以CB为主。通常：CD≈几十PF~

几千PF。通常：CB≈几PF~

几十PF。第三十九页，共一百五十二页，2022年，8月28日1.2半导体二极管二极管=PN结+管壳+引线NP结构符号阳极+阴极-第四十页，共一百五十二页，2022年，8月28日半导体二极管的型号国家标准对半导体器件型号的命名举例如下：2AP9用数字代表同类器件的不同规格。代表器件的类型，P为普通管，Z为整流管，K为开关管。代表器件的材料，A为N型Ge，B为P型Ge，C为N型Si，D为P型Si。2代表二极管，3代表三极管。1.2半导体二极管第四十一页，共一百五十二页，2022年，8月28日1.2半导体二极管部分二极管的外形第四十二页，共一百五十二页，2022年，8月28日万用表简易测试二极管示意图

(a)电阻小；(b)电阻大二极管的简易测试将万用表置于R×100或R×1k(Ω)挡（R×1挡电流太大,用R×10k(Ω)挡电压太高,都易损坏管子）。第四十三页，共一百五十二页，2022年，8月28日

二极管使用注意事项

二极管使用时，应注意以下事项：

(1)二极管应按照用途、参数及使用环境选择。

(2)使用二极管时,正、负极不可接反。通过二极管的电流,承受的反向电压及环境温度等都不应超过手册中所规定的极限值。

(3)更换二极管时,应用同类型或高一级的代替。

(4)二极管的引线弯曲处距离外壳端面应不小于2mm,以免造成引线折断或外壳破裂。第四十四页，共一百五十二页，2022年，8月28日

一、半导体二极管的V—A特性曲线

硅：0.5V

锗：

0.1V(1)正向特性导通压降反向饱和电流(2)反向特性死区电压击穿电压UBR实验曲线uEiVmAuEiVuA锗硅：0.7V锗：0.3V1.2半导体二极管ui0－UBRIs第四十五页，共一百五十二页，2022年，8月28日二、二极管的主要参数

(1)最大整流电流IF——二极管长期连续工作时，允许通过的最大整流电流的平均值。(2)反向击穿电压UBR———

二极管反向电流急剧增加时对应的反向电压值

(3)反向电流IR——

在室温下，在规定的反向电压下的反向电流值。硅二极管的反向电流一般在纳安(nA)级；锗二极管在微安(A)级。1.2半导体二极管第四十六页，共一百五十二页，2022年，8月28日(4)动态电阻rd反映了二极管正向特性曲线斜率的倒数。

rd与工作电流的大小有关第四十七页，共一百五十二页，2022年，8月28日二极管的模型DU串联电压源模型UD二极管的导通压降。硅管0.7V；锗管0.3V。理想二极管模型正偏反偏导通压降二极管的V—A特性1.2半导体二极管第四十八页，共一百五十二页，2022年，8月28日小信号电路模型：为二极管增量结电阻。（室温）：PN结串联电阻，数值很小。Cj：PN结结电容，由CD和CT两部分构成。注意：高频电路中，需考虑Cj影响。因高频工作时，

Cj容抗很小，PN结单向导电性会因Cj的交流旁路作用而变差。IVQrsrjCj第四十九页，共一百五十二页，2022年，8月28日简化分析法即将电路中二极管用简化电路模型代替，利用所得到的简化电路进行分析、求解。将截止的二极管开路，导通的二极管用直流简化电路模型替代，然后分析求解。（1）估算法判断二极管是导通还是截止？假设电路中二极管全部开路，分析其两端的电位。理想二极管：若V>0，则管子导通；反之截止。实际二极管：若V>VD(on)，管子导通；反之截止。当电路中存在多个二极管时，正偏电压最大的管子优先导通。其余管子需重新分析其工作状态。第五十页，共一百五十二页，2022年，8月28日例：设二极管是理想的，求VAO值。图(a)，假设D开路，则D两端电压：VD=V1–V2=–6–12=–18<0V，解：故D截止。VAO=12V。

+-DV2V1+-AOVAO+-12V-6V3K(a)+--+D1D2V2V1+-AOVAO3K6V9V(b)图(b)，假设D1、D2开路，则D两端电压：VD1=V2–0=9V>0V，VD2=V2–(–V1)=15V>0V

由于VD2>VD1

，则D2优先导通。此时VD1=–6V<0V，故D1截止。VAO=–V1=–6V。

第五十一页，共一百五十二页，2022年，8月28日（2）画输出信号波形方法根据输入信号大小判断二极管的导通与截止找出vO与vI关系画输出信号波形。例：设二极管是理想的，vi=6sint(V)，试画vO波形。解：vi>2V时，D导通，则vO=vivi2V时，D截止，则vO=2V由此可画出vO的波形。

+-DV+-+-2V100RvOvit620vi(V)vO(V)t026第五十二页，共一百五十二页，2022年，8月28日二极管电路的近似计算IR10VE1kΩIR10VE1kΩ例：串联电压源模型测量值9.32mA相对误差理想二极管模型RI10VE1kΩ相对误差0.7V1.2半导体二极管第五十三页，共一百五十二页，2022年，8月28日例：二极管构成的限幅电路如图所示，R＝1kΩ，UREF=2V，输入信号为ui。

（1）若ui为4V的直流信号，分别采用理想二极管模型、理想二极管串联电压源模型计算电流I和输出电压uo解：（1）采用理想模型分析。0V4V2V1.2半导体二极管第五十四页，共一百五十二页，2022年，8月28日

采用理想二极管串联电压源模型分析。0V4V0.7V2V1.2半导体二极管第五十五页，共一百五十二页，2022年，8月28日（2）如果ui为幅度±4V的交流三角波，分别采用理想二极管模型和理想二极管串联电压源模型分析电路并画出相应的输出电压波形。解：①采用理想二极管模型分析。0-4V4Vuit2V2Vuot2V1.2半导体二极管第五十六页，共一百五十二页，2022年，8月28日02.7Vuot0-4V4Vuit2.7V

②采用理想二极管串联电压源模型分析。2V1.2半导体二极管第五十七页，共一百五十二页，2022年，8月28日解题思路

二极管在外加正偏电压电压时导通，外加反偏电压时截止。

正偏时硅管导通压降为0.6~0.8v,锗管导通压降为0.2~0.3v,理想情况分析时正向导通压降为0,相当于短路。

反偏时由于反向电流很小，理想情况下认为截止电阻无穷大，相当于开路。第五十八页，共一百五十二页，2022年，8月28日解题思路

分析二极管在电路中工作状态的基本方法为“开路法”，即，先假设二极管所在支路断开，然后计算二极管阳极与阴极的电位差。

若该电位差使二极管正偏且大于二极管导通压降，该二极管导通，其两端电压为二极管导通压降。

若该电位差使二极管反偏或虽正偏但小于导通压降，该二极管截止。第五十九页，共一百五十二页，2022年，8月28日例：已知US1=6V，us2=0.2sin3140tV，R=1k，二极管为硅管。求流过二极管的电流iD。US1us2RDiD解：1.求IDUS1RUFID理想二极管2.求idrdus2Rid3.求iD第六十页，共一百五十二页，2022年，8月28日2.限幅电路VRVmvit0Vi>VR时，二极管导通，vo=vi。（红色为输入信号，蓝色为输出信号。）Vi<VR时，二极管截止，vo=VR。例：理想二极管电路中

vi=VmsinωtV，求输出波形v0。解：第六十一页，共一百五十二页，2022年，8月28日

例：

二极管限幅电路:已知电路的输入波形为vi,二极管的VD

为0.6伏，试画出其输出波形。解：Vi>3.6V时，二极管导通，vo=3.6V。Vi<3.6V时，二极管截止，vo=Vi。第六十二页，共一百五十二页，2022年，8月28日例：电路如图所示，设二极管为理想的，若Vi=6sinωt(v),E=3V,试画出输出VO的波形。

第六十三页，共一百五十二页，2022年，8月28日

正半周：D1、D3导通D2、D4截止

负半周D2、D4导通D1、D3截止例：求整流电路的输出波形。解：第六十四页，共一百五十二页，2022年，8月28日例：理想二极管电路中vi=VmsinωtV，求输出波形v0。V1vit0VmV2Vi>V1时，D1导通、D2截止，Vo=V1。Vi<V2时，D2导通、D1截止，Vo=V2。V2<Vi<V1时，D1、D2均截止，Vo=Vi。由此，电路实现双向限幅功能。其中：V1为上限幅电平，V2为下限幅电平。第六十五页，共一百五十二页，2022年，8月28日例：画出理想二极管电路的传输特性（Vo~VI）。

解：①VI<25V，D1、D2均截止。②VI>25V

，D1导通，D2截止。③VI>137.5V，D1、D2均导通。VO=25VVO=100VVI25V75V100V25V50V100V125VVO50V75V150V0137.5第六十六页，共一百五十二页，2022年，8月28日例：画出理想二极管电路的传输特性（Vo~VI）。当VI<0时D1导通D2截止当VI>0时D1截止D2导通0VIVO-5V+5V+5V-5V+2.5V-2.5V第六十七页，共一百五十二页，2022年，8月28日例：判别二极管是导通还是截止。+9V-+1V-

+2.5V-

+12.5V-

+14V-+1V-截止-9V+-1V+

+2.5V-

+12.5V-

+14V-+1V-截止解：第六十八页，共一百五十二页，2022年，8月28日+18V-+2V-

+2.5V-

+12.5V-

+14V-+1V-导通第六十九页，共一百五十二页，2022年，8月28日例：

已知二极管D的正向导通管压降VD=0.6V，C为隔直电容，vi(t)为小信号交流信号源。试求二极管的静态工作电流IDQ，以及二极管的直流导通电阻R直。求在室温300K时，D的小信号交流等效电阻r交。CR1KE1.5V+VD－+vi(t)－解：第七十页，共一百五十二页，2022年，8月28日利用二极管的单向导电性可作为电子开关vI1vI2二极管工作状态D1D2v00V0V导通导通导通截止截止导通截止截止0V5V5V0V5V5V0V0V0V5V例：求vI1和vI2不同值组合时的v0值（二极管为理想模型）。解：3.开关电路第七十一页，共一百五十二页，2022年，8月28日解题思路

如果电路中存在两个以上二极管，由于每个二极管开路时的电位差不等，以正向电压较大者优先导通，其两端电压为二极管导通压降。然后再用开路法判断其余二极管工作状态。

一般情况下，电路中有多个二极管时，对于阴极连在一起的电路，只有阳极电位最高的处于导通状态；对于阳极连在一起的二极管，只有阴极电位最低的可能导通。第七十二页，共一百五十二页，2022年，8月28日当稳压二极管工作在反向击穿状态下,工作电流IZ在Izmax和Izmin之间变化时,其两端电压近似为常数稳定电压四、稳压二极管

稳压二极管是应用在反向击穿区的特殊二极管正向同二极管反偏电压≥UZ

反向击穿＋UZ－限流电阻1.2半导体二极管第七十三页，共一百五十二页，2022年，8月28日

稳压二极管在工作时应反接，并串入一只电阻。电阻起限流作用，保护稳压管；其次是当输入电压或负载电流变化时，通过该电阻上电压降的变化，取出误差信号以调节稳压管的工作电流，从而起到稳压作用。第七十四页，共一百五十二页，2022年，8月28日

IR

IZ

Io稳压管的稳压过程RLIoIRVoIZIRVo分析思路：电压变化时，稳压管电流变化与负载电阻电流变化相反，且远远大于电阻上电流变化，使输出电压稳定。第七十五页，共一百五十二页，2022年，8月28日稳压管电路分析思路

稳压管的工作是利用二极管在反偏电压较高而使二极管击穿时，在一定的工作电流限制下，二极管两端电压几乎不变，其电压值即为稳压管的稳定电压Uz。而稳压管如果外加正偏电压时，仍处于导通状态。特点：*正向特性与普通二极相同*反向击穿特性较陡*反向击穿电压几~几十V，在允许范围内为电击穿第七十六页，共一百五十二页，2022年，8月28日

稳压二极管的主要参数

(1)稳定电压UZ——(2)动态电阻rZ——

在规定的稳压管反向工作电流IZ下，所对应的反向工作电压。

rZ=U

/I

rZ愈小，反映稳压管的击穿特性愈陡。

(3)最小稳定工作电流IZmin——

保证稳压管击穿所对应的电流，若IZ＜IZmin则不能稳压。

(4)最大稳定工作电流IZmax——

超过Izmax稳压管会因功耗过大而烧坏。1.2半导体二极管第七十七页，共一百五十二页，2022年，8月28日(5)稳定电压温度系数——VZ

温度的变化将使VZ改变，在稳压管中当UZ

＞7

V时，VZ具有正温度系数，反向击穿是雪崩击穿。当UZ＜4

V时，VZ具有负温度系数，反向击穿是齐纳击穿。当4

V＜UZ

＜7

V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。第七十八页，共一百五十二页，2022年，8月28日三、使用注意事项1.稳压时必须反向偏置；2.必须串接限流电阻，以保证IZ<I<IZM。3.反向击穿电压较普通二极管小，几~几十V。串联使用时稳压值为各管稳压值之和；不能并联使用，以免因电流分配不均引起过载使管子损坏。第七十九页，共一百五十二页，2022年，8月28日[例]已知UZ1

=

8

V，UZ2

=

6

V

，ui

=

12sintV

，画uO波形。

解ui

正半波，DZ1反偏，

DZ2正偏当ui

UZ1+UF2=8.7V时，DZ1反向击穿，

DZ2正向导通ui

负半波，DZ1正偏，

DZ2反偏当|ui

|

UF1+UZ2=6.7V时，DZ2反向击穿，

DZ1正向导通第八十页，共一百五十二页，2022年，8月28日【例】图中，已知稳压二极管的，，时,求Uo稳压二极管的正向导通压降。当解当，

反向击穿稳压

，

正向导通，

；同理，

第八十一页，共一百五十二页，2022年，8月28日例：电路如图所示，其中DZ1的稳定电压为8V，DZ2的稳定电压为10V，它们的正向压降为0.7V，则输出电压为（）A:18VB:2VC:8.7VD:10.7VC第八十二页，共一百五十二页，2022年，8月28日例：

已知：Vz的Uz=10V，Pz=1W,Izmin=2mA，R=100Ω，RL=250Ω，试求ui允许变化的范围。

解:Vz管允许的最大电流为：ui最大值Uimax应满足：即：解得：而ui得最小值Uimin应满足：即：解得：故：VZRL第八十三页，共一百五十二页，2022年，8月28日例:右图是一个为汽车收音机提供UL=9V电压的等效电路，稳压电路的输入电压来自汽车电瓶，电瓶电压在11到13.6V之间变化。收音机的电流介于0(关掉)到100mA(最大音量)之间。确定稳压管的最大功耗和电阻R的值。第八十四页，共一百五十二页，2022年，8月28日解：当收音机关闭时，稳压管上有最大电流，而当收音机音量最大时，稳压管上有最小电流，无论属于哪种情况，稳压管都必须处于稳压状态，即在选择稳压管时，要保证两种情况下稳压管上的电流都满足稳压的要求。

当电源电压最小，而收音机处于最大音量时，稳压管上的电流最小，因此有

第八十五页，共一百五十二页，2022年，8月28日

当电源电压最大，而收音机关闭时，稳压管上的电流最大，因此有

作为设计的最低要求，可以设稳压管的最小电流是最大电流的1/10，即Izmin=0.1Izmax，可得第八十六页，共一百五十二页，2022年，8月28日将Izmax＝300mA代入上式得稳压管的最大功耗为

W可确定稳压管的型号和电阻的阻值，从而设计出所需的稳压本例题的主要目的是提供一个设计稳压电路的方案，根据计算结果电路。

第八十七页，共一百五十二页，2022年，8月28日

变容二极管符号工作条件：反向偏置特性特点：*反偏时，势垒电容随外加电压升高而降低，可作为压控可变电容。*电容量较小，几十~几百pF。*最大与最小电容比为5:1。用途：*高频电路中自动调谐、调频、调相等。第八十八页，共一百五十二页，2022年，8月28日

光电器件一、光电(光敏)二极管1．符号和特性UIO暗电流E=200lxE=400lx工作条件：反向偏置2.结构和工作原理入射光玻璃透镜管芯管壳电极引线无光照时，暗电流小，反向电阻高达几十兆欧。光照时，产生光生载流子从而形成光电流，光电流随光照强弱变化，反向电阻降为几千欧~几十千欧。第八十九页，共一百五十二页，2022年，8月28日二、发光二极管LED(LightEmittingDiode)1.符号和特性工作条件：正向偏置一般工作电流几十mA，导通电压(12)V2.主要参数电学参数：IFM

，U(BR)

，IR光学参数：峰值波长P，亮度

L，光通量发光类型：可见光：红、黄、绿不可见光：红外光符号u/Vi

/mAO2特性材料：砷化镓，磷化镓等第九十页，共一百五十二页，2022年，8月28日显示类型:普通LED七段LED点阵LED第九十一页，共一百五十二页，2022年，8月28日第九十二页，共一百五十二页，2022年，8月28日3.特点体积小、发光均匀稳定、亮度较高、响应快、寿命长工作电压低（1.5~3V），工作电流小

(10~30mA)4.应用显示、光电传输系统、与光电管构成光电耦合器件发射电路接收电路光缆第九十三页，共一百五十二页，2022年，8月28日5.驱动电路RUCLEDIFucRDIFLED直流驱动电路交流驱动电路限流电阻的选择：1.设定工作电压：如2V

（LED正向电压1~2.5V）2.设定工作电流：如

10mA

（10~30mA)3.根据欧姆定律求电阻：R=(UCUF)/IF(R要选择标称值)普通二极管、稳压管限流电阻的选择也参照此法第九十四页，共一百五十二页，2022年，8月28日第九十五页，共一百五十二页，2022年，8月28日练习：1，判断二极管工作状态的方法？2，PN结加反向电压时，空间电荷区将

。变宽第九十六页，共一百五十二页，2022年，8月28日3，已知稳压管的稳压值VZ＝6V，稳定电流的最小值IZmin＝5mA。图示电路中，VO1为

伏，VO2为

伏。

6V，5V第九十七页，共一百五十二页，2022年，8月28日4，电路如图（a）、（b）所示，稳压管的稳定电压UZ＝3V，R的取值合适，vi的波形如图（c）所示。试分别画出vO1和vO2的波形。(c)第九十八页，共一百五十二页，2022年，8月28日5，当PN结外加正向电压时，扩散电流

（）漂移电流，耗尽层会变（）；当外加反向电压时，扩散电流（）漂移电流，耗尽层会变（）。大于窄小于宽第九十九页，共一百五十二页，2022年，8月28日

1.3半导体三极管半导体三极管，也叫晶体三极管。由于工作时，多数载流子和少数载流子都参与运行，因此，还被称为双极型晶体管（BipolarJunctionTransistor,简称BJT）。

BJT是由两个PN结组成的。第一百页，共一百五十二页，2022年，8月28日一、BJT的结构NPN型PNP型符号:三极管的结构特点:（1）发射区的掺杂浓度＞＞集电区掺杂浓度。（2）基区要制造得很薄且浓度很低。--NNP发射区集电区基区发射结集电结ecb发射极集电极基极--PPN发射区集电区基区发射结集电结ecb发射极集电极基极1.3半导体三极管第一百零一页，共一百五十二页，2022年，8月28日二、BJT的内部工作原理（NPN管）若在放大工作状态：发射结正偏：+UCE

－＋UBE－集电结反偏：由VBB、Rb保证由VCC、

RC保证

1.外部条件三极管在工作时要加上适当的直流偏置电压。c区b区e区NNPebcBBVRbCCVRC0V0.7V≥0.7V1.3半导体三极管第一百零二页，共一百五十二页，2022年，8月28日2．BJT内部的载流子传输过程（1）因为发射结正偏，所以发射区向基区注入电子，形成了扩散电流IEN

。发射极电流IE≈

IEN。（2）发射区的电子注入基区后，少部分遇到的空穴复合掉，形成IBN。基极电流IB≈

IBN。大部分到达了集电区的边缘。1.3半导体三极管第一百零三页，共一百五十二页，2022年，8月28日

另外，集电结区的少子形成漂移电流ICBO。（3）因为集电结反偏，收集扩散到集电区边缘的电子，形成电流ICN

。

1.3半导体三极管第一百零四页，共一百五十二页，2022年，8月28日3．电流分配关系IE=IC+IB定义：（1）IC与IE之间的关系:所以:其值的大小约为0.9～0.99。三个电极上的电流关系:1.3半导体三极管第一百零五页，共一百五十二页，2022年，8月28日（2）IC与IB之间的关系：联立以下两式：得：所以：得：令：1.3半导体三极管第一百零六页，共一百五十二页，2022年，8月28日1.4.3三极管的特性曲线（共发射极接法）（1）输入特性曲线

iB=f(uBE)

uCE=const死区电压硅0.5V锗0.1V导通压降硅0.7V锗0.3V1.3半导体三极管第一百零七页，共一百五十二页，2022年，8月28日VCE=0IB/AVBE/VVBE(on)0.3V10V0V(BR)BEOIEBO+ICBO

VCE=0V：类似二极管伏安特性。

VCE增加：正向特性曲线略右移。由于VCE=VCB+VBEWBWBEBC基区宽度调制效应注：VCE

≥1V后，曲线移动可忽略不计。因此当VBE一定时：VCEVCB复合机会

IB

曲线右移。第一百零八页，共一百五十二页，2022年，8月28日=0BBII=20uABI=40uAB=80uAI=100uAIBiCCE(V)(mA)=60uAIBu

（2）输出特性曲线iC=f(uCE)

iB=const

（1）当uCE=0

V时，因集电极无收集作用，iC=0。（2）uCE↑→Ic

↑

。

（3）当uCE

＞1V后，收集电子的能力足够强。这时，发射到基区的电子都被集电极收集，形成iC。所以uCE再增加，iC基本保持不变。同理，可作出iB=其他值的曲线。

现以iB=60uA一条加以说明。1.3半导体三极管第一百零九页，共一百五十二页，2022年，8月28日输出特性曲线饱和区（VBE0.7V，VCE<0.3V）IC/mAVCE/V0IB=40A30A20A10A0特点：条件：发射结正偏，集电结正偏。IC不受IB控制，而受VCE影响。VCE略增，IC显著增加。输出特性曲线可划分为四个区域：饱和区、放大区、截止区、击穿区。第一百一十页，共一百五十二页，2022年，8月28日

放大区（VBE0.7V，

VCE>0.3V）IC/mAVCE/V0IB=40A30A20A10A0特点条件发射结正偏集电结反偏VCE曲线略上翘具有正向受控作用满足IC=IB+ICEO说明IC/mAVCE/V0VA上翘程度—取决于厄尔利电压VA上翘原因—基区宽度调制效应（VCEIC略）第一百一十一页，共一百五十二页，2022年，8月28日在考虑三极管基区宽度调制效应时，电流IC的修正方程：基宽WB越小调制效应对IC影响越大则VA越小。与IC的关系：IC0在IC一定范围内

近似为常数。IC过小使IB造成

。IC过大发射效率

造成

。考虑上述因素，IB等量增加时，ICVCE0输出曲线不再等间隔平行上移。第一百一十二页，共一百五十二页，2022年，8月28日

截止区（VBE0.5V，

VCE

0.3V）IC/mAVCE/V0IB=40A30A20A10A0特点：条件：发射结反偏，集电结反偏。IC

0，IB

0近似为IB≤0以下区域

严格说，截止区应是IE=

0即IB=

-ICBO以下的区域。因为IB在0

-ICBO时，仍满足第一百一十三页，共一百五十二页，2022年，8月28日

击穿区特点：VCE增大到一定值时，集电结反向击穿，IC急剧增大。V(BR)CEO集电结反向击穿电压，随IB的增大而减小。注意：IB=

0时，击穿电压为V(BR)CEOIE=

0时，击穿电压为V(BR)CBOV(BR)CBO>V(BR)CEOIC/mAVCE/V0IB=40A30A20A10A0IB=-ICBO(IE=

0)V(BR)CBO第一百一十四页，共一百五十二页，2022年，8月28日

三极管安全工作区ICVCE0V(BR)CEOICMPCM最大允许集电极电流ICM（若IC>ICM造成）反向击穿电压V(BR)CEO（若VCE>V(BR)CEO

管子击穿）VCE<V(BR)CEO

最大允许集电极耗散功率PCM（PC=ICVCE，若PC>PCM烧管）PC<PCM

要求ICICM第一百一十五页，共一百五十二页，2022年，8月28日iCIBIB=0uCE(V)(mA)=20uABI=40uABI=60uABI=80uABI=100uA饱和区——iC受uCE显著控制的区域，该区域内uCE＜0.7V。此时发射结正偏，集电结也正偏。截止区——iC接近零的区域，相当iB=0的曲线的下方。此时，发射结反偏，集电结反偏。放大区——曲线基本平行等距。此时，发射结正偏，集电结反偏。该区中有：饱和区放大区截止区小结：输出特性曲线可以分为三个区域:1.3半导体三极管第一百一十六页，共一百五十二页，2022年，8月28日四、BJT的主要参数（2）共基极电流放大系数：一般取20~100之间2.31.5（1）共发射极电流放大系数：1.电流放大系数CE=20uA(mA)B=40uAIu=0(V)=80uAIBBBIIBI=100uACBI=60uAii△C△Bi1.3半导体三极管第一百一十七页，共一百五十二页，2022年，8月28日观察输入信号作用在那个电极上，输出信号从那个电极取出，其中共用的电极即为组态形式。三极管的三种连接方式——三种组态BCEBTICIEECBETICIBCEBCTIEIB（共发射极）（共基极）（共集电极）放大电路的组态是针对交流信号而言的。第一百一十八页，共一百五十二页，2022年，8月28日共基极直流电流传输方程BCEBTICIE直流电流传输系数：直流电流传输方程：共发射极直流电流传输方程ECBETICIB直流电流传输方程：其中：第一百一十九页，共一百五十二页，2022年，8月28日的物理含义：表示，受发射结电压控制的复合电流IBB，对集电极正向受控电流ICn的控制能力。若忽略ICBO，则：ECBETICIB可见，为共发射极电流放大系数。第一百二十页，共一百五十二页，2022年，8月28日

（2）集电极发射极间的穿透电流ICEO基极开路时，集电极到发射极间的电流——穿透电流。其大小与温度有关。

（1）集电极基极间反向饱和电流ICBO

发射极开路时，在其集电结上加反向电压，得到反向电流。它实际上就是一个PN结的反向电流。其大小与温度有关。

锗管：ICBO为微安数量级，硅管：ICBO为纳安数量级。++ICBOecbICEO2.极间反向电流1.3半导体三极管第一百二十一页，共一百五十二页，2022年，8月28日

三极管参数的温度特性温度每升高1C，∆

/

增大（0.5

1）%，即：温度每升高1C

，VBE(on)减小（22.5）mV,即：温度每升高10C

，ICBO增大一倍，即：

第一百二十二页，共一百五十二页，2022年，8月28日BICEui(V)IBC=100uAB=80uA=60uA(mA)IIB=0B=40uA=20uABII

3.极限参数（1）集电极最大允许电流ICM（2）集电极最大允许功率损耗PCM

集电极电流通过集电结时所产生的功耗，

PCMPC=ICUCE

<PCMIc增加时，要下降。当值下降到线性放大区值的70％时，所对应的集电极电流称为集电极最大允许电流ICM。1.3半导体三极管第一百二十三页，共一百五十二页，2022年，8月28日

（3）反向击穿电压

①U（BR）EBO——集电极开路时，发射极与基极之间允许的最大反向电压。其值一般几伏～十几伏。②

U（BR）CBO——发射极开路时，集电极与基极之间允许的最大反向电压。其值一般为几十伏～几百伏。③U（BR）CEO——基极开路时，集电极与发射极之间允许的最大反向电压。在实际使用时，还有U（BR）CER、U（BR）CES等击穿电压。--(BR)CEOU(BR)CBOU(BR)EBOU

BJT有两个PN结，其反向击穿电压有以下几种：1.3半导体三极管第一百二十四页，共一百五十二页，2022年，8月28日

半导体三极管的型号第二位：A锗PNP管、B锗NPN管、

C硅PNP管、D硅NPN管

第三位：X低频小功率管、D低频大功率管、

G高频小功率管、A高频大功率管、K开关管用字母表示材料用字母表示器件的种类用数字表示同种器件型号的序号用字母表示同一型号中的不同规格三极管国家标准对半导体器件型号的命名举例如下：3DG110B1.3半导体三极管第一百二十五页，共一百五十二页，2022年，8月28日1.3半导体三极管部分三极管的外形第一百二十六页，共一百五十二页，2022年，8月28日

三极管基极的测试NPN:Rbe小，Rbc小第一百二十七页，共一百五十二页，2022年，8月28日三极管集电极、发射极的判别基极开路，Rce大,→Iceo小基极接电阻，Rce小，→

β大PNPNPN第一百二十八页，共一百五十二页，2022年，8月28日

判断硅管和锗管的电路一般常温下,锗管正向压降为0.2～0.3V,硅管的正向压降为0.6～0.7V。由电压表的测量读数大小确定是硅管还是锗管。第一百二十九页，共一百五十二页，2022年，8月28日1.4三极管的模型及分析方法iCIBIB=0uCE(V)(mA)=20uABI=40uABI=60uABI=80uABI=100uA非线性器件UD=0.7VUCES=0.3ViB≈0iC≈0一.三极管的模型++++i-uBE+-uBCE+Cibeec1.3半导体三极管第一百三十页，共一百五十二页，2022年，8月28日截止状态ecb放大状态UDβIBICIBecb发射结导通压降UD硅管0.7V锗管0.3V饱和状态ecbUDUCES饱和压降UCES硅管0.3V锗管0.1V直流模型1.3半导体三极管第一百三十一页，共一百五十二页，2022年，8月28日2.晶体管工作状态分析通过分析电路的直流电流关系来判断晶体管是放大、饱和还是截止状态IB

<0截止IB

>0VCE

<0.3饱和VCE

>0.7放大第一百三十二页，共一百五十二页，2022年，8月28日工程近似法--估算法即利用直流通路，计算静态工作点。直流通路是指输入信号为零，耦合及旁路电容开路时对应的电路。分析步骤：确定三极管工作模式

。用相应简化电路模型替代三极管。分析电路直流工作点。只要VBE

0.5V（Ｅ结反偏）截止模式假定放大模式，估算VCE:若VＣE

>0.3V放大模式若VＣE＜0.3V饱和模式第一百三十三页，共一百五十二页，2022年，8月28日

例：

测量三极管三个电极对地电位，试判断三极管的工作状态。放大截止饱和-+正偏反偏-++-正偏反偏+-放大Vc>Vb>Ve放大Vc<Vb<Ve发射结和集电结均为反偏。发射结和集电结均为正偏。第一百三十四页，共一百五十二页，2022年，8月28日

例：

测得VB=4.5

V、VE=3.8

V、VC=8

V，试判断三极管的工作状态。放大第一百三十五页，共一百五十二页，2022年，8月28日例已知VBE(on)=0.7V，VCE(sat)=0.3V，=30

，试判断三极管工作状态，并计算VC。解：假设T工作在放大模式

VCCRCRB(+6V)1k100kT因为VCEQ>0.3V，所以三极管工作在放大模式。VC=VCEQ=4.41V第一百三十六页，共一百五十二页，2022年，8月28日例若将上例电路中的电阻RB

改为10k，试重新判断三极管工作状态，并计算VC。解：假设T工作在放大模式VCCRCRB(+6V)1k10kT因为VCEQ<0.3V，所以三极管工作在饱和模式。第一百三十七页，共一百五十二页，2022年，8月28日例已知VBE(on)=0.7V，VCE(sat)=0.3V，=30

，试判断三极管工作状态，并计算VC。解：所以三极管工作在截止模式。VCCRCRB1(+6V)1k100kTRB22k+-VBBRBRC+-VCC<VBE(on)第一百三十八页，共一百五十二页，2022年，8月28日三极管电极判别分析思路

工作在放大电路中的三极管应满足发射结正偏，集电结反偏的条件。

1，由PN结正偏特性可知，正偏时PN结电压不会太大。一般硅管的|UBE|=0.5~0.7V，锗管的|UBE|=0.1~0.3V。

所以首先找出电位差在0.1~0.7V的两个电极，且其必定为发射极和基极。余下的一个电位差较大者必为集电极。硅管锗管亦可定下。第一百三十九页，共一百五十二页，2022年，8月28日三极管电极判别分析思路

2，由集电极必须反偏特性可知，若集电极电位最高，则该管必为NPN型三极管，发射极电位必定最低。

若集电极电位最低，则该管必为PNP型三极管，发射极电位必定最高。

由此可确定发射极。而电位值处于中间者必定为基极。第一百四十页，共一百五十二页，2022年，8月28日三极管状态分析思路三极管工作于不同区域，具有不同的偏置特性。

放大区，发射结正偏，集电结反偏；

饱和区，发射结正偏，集电结正偏或零偏；

截止区，发射极反偏或正偏小于开启电压，集电结反偏。第一百四十一页，共一百五十二页，2022年，8月28日三极管状态分析思路

三极管在发射结正偏时，可能工作在放大区和饱和区，如何界定？截止区：IB=0,IC=IE=0,UCE=VCC放大区：IC=βIB,UCE=VCC-ICRCIB↑→IC↑→UCE↓IB↑↑→IC↑↑→UCE↓↓

当UCE降到UCES=0.3V,IC到达最大值，ICS=(VCC-UCES)/RC,IB增大，IC不再随之增大，进入饱和区。IBS=ICS/β。第一百四十二页，共一百五十二页，2022年，8月28日三极管状态分析思路三极管在发射结正偏时，可能工作在放大区和饱和区，如何界定？

取决于基极电流是否超过基极临界饱和电流IBS。

若IB>IBS，则三极管工作于饱和区；若IB<IBS，则三