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文档简介
课题1.1半导体的基本知识
授课II期授课班级10电器1
目的及要求1、掌握什么是半导体?
2、掌握二极管工作特性以及伏安特性内线。
3、掌握二极管的简易测量方法。
教学重点1、要求要掌握二极管的的工作特性以及伏安特性曲线。
2、掌握二极管的测量方法。
教学难点是二极管的伏安特性曲线。
课型新课教学方法
教具二极管、万用表等器件与仪表。
教学内容及教学过程(含时间分配)
教学过程:1.1.1导体、半导体和绝缘体
•导体:自然界中很容易导电的物质称为导体,金属一般都是导体,如铁、铜、铝等。
・绝缘体:有的物质几乎不导电,称为绝缘体,如橡皮、陶瓷、塑料和石英。
•半导体:另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间,称为半导体,如错、硅、神化像和一
些硫化物、氧化物等
§1.2半导体二极管
1.2.1结构,符号
二极管的几种常见结构:
—_H-—
xn皿金小摩上阳极引线
<•»外光1]1—庭座
阳极引一7夕O:保护展1)——阴幔引线
f।
NfittHittwrn
E阴极引线
3⑷
二、二极管单向导电性
1、PN结加不同极性电压,表现不同特性。
正向电压(正向偏压、正偏)
——指P区接高电位,N区接低电位。
反向电压(反向偏压、反偏)
——指P区接低电位,N区接高电位。
变薄外加正向电压变理加反向电压
eeee
1ee©®
eeeei
pee®©N
・内电场
外电场——►◄----外电场
~I卜<=□—||-
结论:PN结易通结论:PN结截止
2、二极管的主要特性
(1)加正向电压导通,内部电阻较小。
(2)加反向电压截止,内部电阻较大。单向导电性是二极管的最重量的特性。
1.3二极管的伏安特性曲线
1.3.3主要参数
1.最大整流电流IOM
二极管长期使用时,允许流过二极管的最大正向平均电流。
2.反向击穿电压1/8R
二极管反向击穿时的电压值。击穿时反向电流剧增,二极管的单向导电性被破坏,甚至过热而烧
坏。手册上给出的最高反向工作电压UWRM一般是UBR的一半。
3.反向电流IR
指二极管加反向峰值工作电压时的反向电流。反向电流大,说明管子的单向导电性差,因此反向
电流越小越好。反向电流受温度的影响,温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小,错管的反向
电流要比硅管大几十到几百倍。
以上均是二极管的直流参数,二极管的应用是主要利用它的单向导电性,主要应用于整流、限幅、
保护等等。下面介绍两个交流参数。
4.微变电阻rD
rD是二极管特性曲线上工作点。件射电压侬缉弼流的变化之比:
-UDRM-732
流过每果题降的平均心晶体三极籁及基本放大电路
专课赢Ab
授课班级10电器1
1.3.4程压二:
一_1、了解苧国飨播卷掌握三极管的电流分配关系及放大原理。
目但«„2、掌握三唬的输入和输出特性,理解其含义,了解主要参数定义。
一、符号〃1
懒%岸母懒聚赢瞬肄停粽帧淼桶嬲叫由癖尹。型号通常有23
圣隼瞿髓物5以加顺做心
二极管的应
-课型新课教学方法
三版簿、万用表等器件后仪《
°U
[。教老丙:教学过桂1含时间分配)
料右■工混
§2.1半即导
1.基本结声介1z
+
।集电税
施痼路攵
集电区
N面积较大
N
EUz
s«一产基区
tl藏用翻元潭波,
"褊熊路N发射区
N排杂浓度较高
/W\二I费w极
、“/ryy^o',「且
,MW&U工c
,c
l,JZ州ZBb
考n雌么
Tt,色勿〃〃★、^vnin0
E
u
MW型三极管:D_z,w尸—型三极—管—
2.(痂赢few皿—'Nzmax
T作原理分析前襟:理想变压器,iJ))3
,乙g)IIIRL-B
/J/31V
BOr此时
€/cs-OVj
60卜:j^S£
GB)
乃的3/69丁%V)
0.4L3
输出电压平均值
UO=0.45U2
输)熙潞平琮圈■结正偏,Io集蛤岖版。
->:~~IC=8IB,且IC----HB-------
(2)饱和区:发射结正偏,集电结正偏。
即:UCE<UBE,bIB>IC,UCE»0.3V
(3)截止区:UBE<死区电压,IB=O,IC=ICEO»0
3.主要参数
1)电流放大倍数.和£
2)集-基极反向截止电流ICBO
3)集-射极反向截止电流ICEO
4)集电极最大电流ICM
集电极电流IC上升会导致三极管的p值的下降,当p值下降到正常值的三分之二时的集电极电流
即为ICM
5)集-射极反向击穿电压
当集一射极之间的电压UCE超过一定的数值时,三极管就会被击穿。手册上给出的数值是25℃,
基极开路时的击穿电压U(BR)CEOo
6)集电极最大允许功耗PCM
§2.2三极管基本放大电路
三极管放大电路有三种形式
(共射放大器、共基放大器、共集放大器)
以共射放大器为例讲解工作原理
基本共射放大电路
实现放大的条件
1.三极管必须偏置在放大区。发射结正偏,集电结反偏。
2.正确设置静态工作点Q,使整个波形处于放大区。
3.输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。
4.输出回路将变化的ic转化成变化的uce,经电容滤波只输出交流信号。
工作点不合适,会引起波形失真
§2.3放大电路的等效电路分析法
放大电路分析静态分析--估算法
动态分析--微变等效电路法、图解法
计算机仿真
1.静态分析(宜采用估算法)
静态分析目的:求出电路的静态工作点值
根据直流通道估算静态工作点值:
f,=U«-UBE_UCCQ7
"一品RB
V1C=B1B
、UcE=-/
2.动态分析
(-)三极管的微变等效电路
1.输入回路
当信号很小时,将输入特性在小范围内近似线性。
对于小功率三极管:rbe的量级从儿百欧到几千欧。
对输入的小交流信号而言,三极管相当于电阻rbe
TO等效为j卜尸
2.输出回路
由于有'c=P1B
(1)输出端相当于一个受ib控制的电流源。
(2)考虑uCE对'iC的影响,输出端应并联一大电阻rce。
rce的含义?Ree值很大,可略
・极管的薇变等效电路为:
(二)放大电路的微变等效电路
•
-U
L
万
O-
A----
4
所
以».e
特点:负载电阻越小,放大倍数越小。
(四)输入输出电阻的计算
r
输入电阻ri片=RB〃%~be
输出电阻rOroxRc
§2.4静态工作点稳定的放大电路
•对于为放大电路提供信号的信号源来说,放大电路是负载,这个负载的大小可以用输入电阻来表
4Ho
・电路的输入电阻越大,从信号源取得的电流越小,因此一般总是希望得到较大的的输入电阻。
§2.4静态工作点的稳定
・为了保证放大电路的稳定工作,必须有合适的、稳定的静态工作点。但是,温度的变化严重影响
静态工作点。
•对于前面的电路(固定偏置电路)而言,静态工作点由UBE、b和ICEO决定,这三个参数随温
度而变化,温度对静态工作点的影响主要体现在这•方面。
・固定偏置电路的Q点是不稳定的。Q点不稳定可能会导致静态工作点靠近饱和区或截止区,从
而导致失真。为此,需要改进偏置电路,当温度升高、IC增加时,能够自动减少IB,从而抑制Q
点的变化。保持Q点基本稳定。
常采用分压式偏置电路来稳定静态工作点。电路如下。
本电路稳压的过程实际是由于加了RE形成了负反馈过程
fl-Ucc-UBE
B-RB+(1+0)RE
V】C=以B
]【CE—Ucc-(1+伊/B&
j-(1+0此
动'",加+(1+/闲
去
分=36+(1+8)用}
析
「产5+尺(RL'=RE//RL)
1+夕R;=R」IRE
讨论:
®Au<l即uo<ui
CC-Amp无电压放大作用
但只要保证(B+l)Re》Rb,则uO〜ui
②uO与ui同相位
2.求输入电阻Ri
Ri=Ui/li=Rb+rbe+(B+l)Re
特点:Ri高
3.求输出电阻R。
Ro=Re//[(Rb+rbe)/(B+1)]
分两步求:
由交流等效电路图看出Ro=Re//Roe
先求Roe
Roe=UR/IRUR=—(Rb+r^Ib1R=—上一(B+l)h
所以,Roe=UR/IR=(Rb+rbe)/(B+1)
讨论:CC-Amp的输出阻抗很低,所以带负载能力强
4.结论:三大特点
1.输入电阻大2.输出电阻小3.放大倍数约为
1,射极输出器放在电路的首级,可以提高输入电阻。
2.将射极输出器放在电路的末级,可以降低输出电阻,提高带负载能力。
3.将射极输出器放在电路的两级之间,可以起到电路的匹配作用。
§2.6多级阻容耦合多级放大电路
设:4=四=阳,静态分析:
,
%=2.kQ,。点计算同单级ri2=
rw:=1.7k£2动态分析:方法:
求1)各级静杰值
U01=。乙2
2)%、八%关键考虑级间影响
复
过
作
业
第三章场效应晶体管
课题
1、掌握场效晶体管的基本工作原理、转移特性、输出特性及主要参数。
知识
2、熟悉场效晶体管放大电路的基本形式,知道放大电路中主要元件的功能。
目标
技能
目标
教学重点
教学难点
课型教学方法
教具、设备
教学内容(含分配时间)
教学过程:
§3.1绝缘栅场效晶体管
场效应管与晶体管不同,它是多子导电,输入阻抗高,温度稳定性好.
场效应管有两种:[耗尽型
结型场效应管JFETrN沟道I
绝缘栅型场效应管MOSI增强型
[[耗尽型
沟道J
MOS绝缘栅场效应管(N沟道)结构:,强型(2)符号:
N沟道增强型N沟道耗尽型
教学过程
圉耗尽型N沟道MOS管的特性曲线
实验线路(共源极接法)
复习
作业
、田明第三章场效应晶体管
知识
目标
技能
目标
教学重点
教学难点
课型教学方法
教具、设备
教学内容(含分配时间)
第一节负反馈的概念
凡是将放大电路输出端的信号(电压或电流)的一部分或全部引回到输入端,与榆入信号迭加,就
称为反馈。
若引回的信号削弱了输入信号,就称为负反馈。若引回的信号增强了榆入信号,就称为正反馈。
负反馈的作用:稳定静态工作点;稳定放大倍数;提高榆入电阻;降低输出电阻;扩展通频带
教学过程
二、反馈的分类
1、正反馈反馈信号与信号源同相,使放大电路的净输入信号增强。
2,负反馈反馈信号与信号源反相,使放大电路的净输入信号削弱。
3、直流反馈对直流量起反馈作用,
4、交流反馈对交流量起反馈作用。
5、电压反馈反馈信号取自放大电路的输出电压V0,反馈信号是与输出电压成正比。
6、电流反馈反馈信号取自放大电路的输出电流iO,反馈信号是与输出电流成正比。
第二节、负反馈对放大电路性能的影响
一、负反馈使放大倍数下降
二、负反馈使放大倍数的稳定性提高
三、负反馈使非线性失真减小
四、负反馈可展宽通频带
负反馈对输入电阻和输出电阻的影响
第三节、负反馈放大电路分析
一、反馈类型判别方法
1、观察放大电路有无反馈元件
2、判别电压和电流反馈的方法
从输出回路看,若反馈信号取自输出电压V0,则为电压反馈;
若反馈信号取自输出电流的则为电流反馈。
3、判别串联和并联反馈的方法
若反馈到共射电路的基极为并联反馈,而反馈到共射电路的发射极为串联反馈。
4、判别反馈极性
(1)先假定输入信号的瞬时极性
(2)根据放大电路输入与输出信号的相位关系确定输出信号和反馈信号的瞬时
极性。
(3)根据反馈信号与输入信号的连接情况,确定反馈极性。
复习
作业
第三章场效应晶体管
课题
知识
目标
技能
目标
教学重点
教学难点
课型教学方法
教具、设备
教学内容(含分配时间)
第五章低频功率放大电路
第一节功率放大电路的基本要求及分类
一、功率放大电路的基本要求
1、有足够大的输出功率
2、效率要高
3、非线性失真要小
4、功放管散热要好
二、功率放大电路的分类
1、甲类功率放大电路
2、乙类功率放大电路
3、甲乙类功率放大电路
教学过程
第二节、互补对称功率放大电路
一、电路基本结构
互补对称:电路中采用两个晶体管:NPN、
PNP各一支;两管特性一致。
对称电源:+VcC,-Vcc
组成互补对称式射极输出器
二、工作原理(设小为正弦波)4+以
注意:入、B两个晶体管都只在半个周期内工作的方式。
榆入输入波形图
特点:
⑴静态电流/=、/顷等于零;
(2)每管导通时间于半个周期;
(3)存在交越失真。
第三节单电源、无输出变压器的互补对称功放电路(OTL电路)
一、OTL基本电路
设输令端在0.5Usc直流电平基础上加入正弦信号
单电源供电;
1.%>寸时,「导通、「截止;
2.输出加有大电容。
二、工作原理11<
1~~Y~时,截止、r,导通。交越失真
令:%=等
(殳相当于电源)
则7卜为特性对称,
若输出电容足够大,其上电压
心=与,u「粤基本保持不变,则负载上得到
的交流信号正负半周对称,但
实用OTL互补输出功放电路存在交越失真。
'+Usc
调节R,使静Rei、42:电阻值1~2C,
态UA=0.5USC射极负反馈电阻,也起限
R;,流保护作用
、。2使bl和b2之间的电位
差等于2个二极管正向压降,
克服交越失真
三、电路中增加复合管
改进后的OCL准互补输出功放电路:
增加复合管的目的:扩大电流的驱动能力。
T,:电压推动级
72、Ri、
力£倍增电路
Ri
丁3、74、75、76:
复合管构成的输出级
Ri
输出级中的北、北均为NPN型
复合NPN型复合PNP型晶体管,两者特性容易对称。
晶体管的羽型由复合管中的第一支管子决定.
实用的OCL准互补功放电路:
反馈级放大级准互补功放级
复习
作业
课题
知识
目标
技能
目标
教学重点
教学难点
课型教学方法
教具、设备
教学内容(含分配时间)
第六章集成运算放大器
第一节集成运放的基本单元电路
一、集成运放的电路构成
1、输入级2、中间级3、输出级4、辅助电路
三、差分放大器
1、零点漂移现象零点漂移:前一级的温漂将作为后一级的输入信
号,被一级级放大,导致后级饱和或截止。(须增加两级之间的直流负
反馈)
2、基本型差动放大器
2、优点:抑制温漂原理如下:
当=0
Uii=Ui2=0时,Uci=UC2Uo=UC1-UC2
当温度变化时:
Uo=(Uci+Auci)■(Uc2+AUc2)=0
3、共模电压放大倍数Ac
当Ui】=Ui2(大小相等,极性相同),共模输入信号
设UiiT,Uj2T,使UciLUc2J。因Uii=Ui2,
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