电子器件与电子电路基础

电子器件与电子电路基础第1页，课件共52页，创作于2023年2月半导体材料本征半导体N型半导体P型半导体PN结掺入五价元素掺入三价元素半导体器件基础第2页，课件共52页，创作于2023年2月半导体材料SiGe高度提纯后成为本征半导体本征半导体共价键结构和本征热激发电子—空穴对示意图第3页，课件共52页，创作于2023年2月本征半导体N型半导体P型半导体掺入五价元素P（磷）掺入三价元素B(硼）第4页，课件共52页，创作于2023年2月

PN结加正向电压（PN结正偏）PN结正偏后→内电势降低→有利多子扩散→载流子从电源获得补充→产生较大正向电流→PN结导电P型和N型半导体结合在一起后如何形成PN结？第5页，课件共52页，创作于2023年2月PN结加反向电压（PN结反偏）PN结的单向导电性：正偏导电，反偏截止（不导电）。内外电场方向相同，空间电荷区变得更加宽，多子根本无法扩散，只有少子在电场力作用下的产生漂移运动，PN结流过极小的电流，PN结不导电。第6页，课件共52页，创作于2023年2月PN结特性特性曲线数学模型主要特性单向导电特性第7页，课件共52页，创作于2023年2月半导体二极管电路大信号模型理想开关模型恒定压降模型第8页，课件共52页，创作于2023年2月把工作点附近的某一小段特性等效（近似）成一条直线—用一电阻等效小信号模型（动态模型或交流模型）第9页，课件共52页，创作于2023年2月二极管电路举例例一、在图示所示的电路中，D1、D2是理想二极管，，试画出和的波形图。第10页，课件共52页，创作于2023年2月解：由于稳压管经电阻接有12V电压，所以稳压管击穿，其二端电压即为6V，D2始终不导电，D1只有在大于6V后导电，一经D1导电，输出就是6V电压。波形如图。第11页，课件共52页，创作于2023年2月例二、图示电路是一个双向限幅电路，设二极管为理想元件，输入电压从0V变化至100V，试画出电路的电压转输特性（曲线）。第12页，课件共52页，创作于2023年2月解：设D1、D2均导电，则可写出两个回路方程：可见，D1导电的条件是：D2导电的条件是：因此，当D1截止，D2导电，当D1导电，D2截止，第13页，课件共52页，创作于2023年2月其中第14页，课件共52页，创作于2023年2月当D1、D2均导电，所以，电压传输特性如图：第15页，课件共52页，创作于2023年2月半导体三极管电路两个PN结的一种半导体器件NPN结构PNP结构第16页，课件共52页，创作于2023年2月要有电流放大作用时，对器件结构等的要求工艺结构要求：E区面积大，多子浓度最高；C区面积最大，多子浓度最低；B区小而窄，多子浓度较低。第17页，课件共52页，创作于2023年2月对二个PN结的偏置要求：发射结（）正向偏置，集电集反向偏置（）第18页，课件共52页，创作于2023年2月各电集间的电流关系—以基极电流为输入，集电极电流为输出时：其中基极开路时，流过CE间电流—穿透电流射极开路时，流过CB间电流—反向饱和电流第19页，课件共52页，创作于2023年2月晶体三极管的输入/输出特性输入特性曲线输出特性曲线第20页，课件共52页，创作于2023年2月晶体三极管的四种工作状态及等效模型⑴截止工作状态条件：发射结（）反向偏置，集电结（）反向偏置等效电路电路偏置第21页，课件共52页，创作于2023年2月电路中的电流、电压电路偏置等效电路第22页，课件共52页，创作于2023年2月⑵放大工作状态条件：发射结（）正向偏置，集电结（）反向偏置等效电路电路偏置第23页，课件共52页，创作于2023年2月电路中的电流、电压电路偏置等效电路晶体管等效成一个授控源（CCCS）IBS是三极管饱和基极电流，在下面讲。第24页，课件共52页，创作于2023年2月⑶饱和工作状态条件：发射结（）正向偏置，集电结（）正式向偏置注意：晶体三极管饱和时的机理？电路偏置等效电路第25页，课件共52页，创作于2023年2月电路中的电流、电压电路偏置等效电路第26页，课件共52页，创作于2023年2月⑷倒置工作状态C极和E极互换后偏置在放大时的工作状态这时由于集电区多子浓度低，发射电子能力低，所以，此时的电流放大系数第27页，课件共52页，创作于2023年2月放大电路的三种组态连接（三种连接方式）放大电路中的输入、输出以及公共电极分别取自三极管B、C、E中的哪个电极。共射放大电路（CE）第28页，课件共52页，创作于2023年2月共基放大电路（CB）共集放大电路（CC）第29页，课件共52页，创作于2023年2月组成放大电路的基本原则必须保证晶体管工作在放大状态（正偏，反偏），信号能顺畅地传输。用共射放大电路为例加以说明：第30页，课件共52页，创作于2023年2月=0时，电路变为直流通路—反映直流工作情况（也称静态）—求放大器的静态工作点放大器直流通路第31页，课件共52页，创作于2023年2月交流通路—如何画交流通路？直流电源短路，耦合电容短路，其它元器件不变。其中第32页，课件共52页，创作于2023年2月放大电路分析近似估算法—常用图解法—不常用例放大电路如图，令晶体管试画出直流通路，求出静态工作点；画出交流通路，说明电路是何种组态的放大电路。静态动态静态动态第33页，课件共52页，创作于2023年2月近似估算法⑴静态分析画直流通路求解直流电路中的电压和电流第34页，课件共52页，创作于2023年2月戴维南定律等效法第35页，课件共52页，创作于2023年2月近似估算法两种方法之间的误差在工程上是完全允许的，所以电子技术上常用估算法处理。第36页，课件共52页，创作于2023年2月图解法:令已知晶体管的输入和输出特性，而未知。戴维南等效后输入回路负载方程将它作在输入特性曲线上，决定输入Q点。求得：输出回路负载方程第37页，课件共52页，创作于2023年2月将它作在输出特性曲线上，决定静态Q点。求得：由坐标得：第38页，课件共52页，创作于2023年2月⑵动态分析画交流通路求解放大电路的技术指标（动态）如何画法？其中第39页，课件共52页，创作于2023年2月场效应管—FET是一种电压控制电流的半导体器件，有结型和绝缘栅两种。结型场效应管N沟道结型场效应管P沟道结型场效应管第40页，课件共52页，创作于2023年2月绝缘栅场效应管N沟道增强型（E）和N沟道耗尽型（D）P沟道增强型（E）和P沟道耗尽型（D）第41页，课件共52页，创作于2023年2月第42页，课件共52页，创作于2023年2月N沟道结型场效应管的特性曲线转移特性漏极特性可变电阻区；放大区（饱和区、恒流区）；截止区；注意它们的条件和特点第43页，课件共52页，创作于2023年2月N沟道绝缘栅场效应管的特性曲线第44页，课件共52页，创作于2023年2月场效应管放大电路与晶体三极管一样，要解决静态工作点和信号传输问题。自给偏压分压式自给偏压第45页，课件共52页，创作于2023年2月场效应管放大电路的分析静态分析—静态工作点计算（以分压式偏置电路为例）栅极电位：源极电位：栅源电位：利用转移特性方程栅源电位：可解这些方程得到等第46页，课件共52页，创作于2023年2月习题1.2.12分析下面电路的静态偏置和动态工作条件是否满足放大的要求第47页，课件共52页，创作于2023年2月解(a)图输入为零（）时，发射结是否正偏，集电结是否反偏。的数值范围如何？从该图可知，静态时集电结被短路了，不可能处于放大时的一结正偏，另一结反偏的偏置，所以该电路不能放大。如果要放大时，应把Rb接电源端改接到地端，并在输入端加接一只电阻，如图所示：第48页，课件共52页，创作于2023年2月(b)图静态偏置不正确，第49页，课件共52页，创作于2023年2月(c)图静态