电子学基础.第二版中职全套教学课件

电子学基础全套可编辑PPT课件1.1半导体基础知识1.2晶体二极管1.3晶体三极管

1.4场效应管

第1章基本半导体器件163本征半导体：晶格完整、纯净无杂质的半导体杂质半导体：在本征半导体中掺入三价或五价元素N型半导体：在本征半导体中掺入五价元素，如磷(P)、砷(As)、锑(Sb)等多子：自由电子少子：空穴1.1半导体基础知识半导体性能：掺杂特性、热敏特性、光敏特性P型半导体：在本征半导体中掺入三价元素，如硼(B)、铝(Al)、铟(In)等多子：空穴少子：自由电子N型半导体的结构示意图

P型半导体的结构示意图

PN结的形成二极管结构示意和电路符号

在PN结的P区和N区两侧分别引出阳极和阴极，加上管壳，就构成晶体二极管。

ＰＮ结加正向偏压

ＰＮ结反向偏压

理想二极管符号和特性曲线

1.2晶体二极管理想二极管的等效电路

理想二极管正向导通时，电阻为零，可视作短路；反向截止时，电阻为无穷大，如同断路状态。

二极管特性

二极管伏安特性曲线

二极管势垒电容效应

二极管扩散电容效应

二极管结构示意图

（a）正向偏压呈低阻抗

（b）反向偏压呈高阻抗

二极管质量测试

二极管应用

二极管整流电路

二极管检波电路

二极管限幅电路

稳压二极管

稳压二极管是利用二极管的反向击穿特性，并用特殊工艺制造的面接触型硅半导体二极管，可应用于限幅和稳压等电路。稳压二极管及其特性曲线稳压二极管用于限幅电路

特殊二极管

变容二极管是利用PN结的电容效应，采用特殊工艺使结电容随反向电压变化比较灵敏的一种特殊二极管，常用于高频电路的调频、电调谐和自动频率控制。

变容二极管符号和特性

发光二极管（LED主要材料是砷化镓(GaAs)、磷化镓(GaP)或磷砷化镓(GaAsP)的混合晶体，在正向导通电压作用下，能发出红、绿、黄等几种颜色的可见光。

发光二极管符号和特性

光电二极管具有光→电转换性能（外壳用玻璃窗口），工作于反向偏置。当在光的照射下，光电流随着照度Ev的增大而增大。

光电二极管符号和特性曲线

肖特基二极管是利用金属—半导体的接触来代替PN结，以多数载子工作，内部没有少数载子。常用于高频信号的整流和数位电路。

肖特基二极管内部结构

NPN型晶体管结构示意图和符号

PNP型晶体管结构示意图和符号

1.3晶体三极管内部条件发射区高掺杂(故管子e、c极不能互换)

基区很薄(几个

m)外部条件发射结(eb结)正偏集电结(cb结)反偏晶体管工作条件晶体管电流分配关系

共射极电路

共基极电路

共集电极电路

晶体管输入特性曲线

晶体管输出特性曲线

截止区

放大区

饱和区

判别管子类型

判断基极

判断发射极、集电极

电压放大器

晶体管作为开关

结型场效应管结构和符号

1.4场效应管N沟道JFET的工作原理

N沟道结型场效应管的特性曲线

MOSFET的构造

（a）N沟道耗尽型MOSFET（b）N沟道增强型MOSFET（c）P沟道耗尽型MOSFET（d）P沟道增强型MOSFET耗尽型与增强型MOSFET的符号

耗尽型MOSFET的UGS对N沟道的影响

耗尽型N沟道MOSFET的特性曲线

耗尽型P沟道MOSFET的特性曲线

N沟道增强型MOSFET的特性曲线

P沟道增强型MOSFET的特性曲线

第2章基本放大电路

2.1放大电路的基本概念

2.2共射极放大电路

2.3放大电路的分析方法

2.4稳定静态工作点电路

2.5共集电极放大电路

2.6共基极放大电路

2.7三种电路比较

2.8多级放大电路耦合

2.9场效应管放大电路

放大电路组成

放大电路的作用是放大电信号。按信号大小分：

•

小信号放大器；

•

大信号放大器（功率放大器）。

2.1放大电路的基本概念按信号频率分：

•

低频放大器；

•

高频放大器。

按信号内容分：

•

电压放大器；

•

电流放大器。放大电路的性能指标电压增益：AV=Vo/Vi电流增益：Ai=io/ii功率增益：AP=AV

·Ai

=(Vo

/Vi)(io

/ii)增益的分贝表示：

Av(dB)=20lgAv

Ai(dB)=20lgAiAP(dB)=10lgAP输入阻抗：Ri=Vi/ii输出阻抗：Ro=Vo/ioVi=0，RL=∞

通频带

上限频率与下限频率之差称为放大电路的通频带，即非线性失真

晶体管非线性特性使放大电路的输出波形偏离输入波形的形状，称为非线性失真。信噪比与噪声系数信噪比：SNR=有用信号功率噪声信号功率噪声系数：NF=输入端信噪比输出端信噪比2.2共射极放大电路

共射极电路电路的工作原理静态工作点Q放大电路动态2.3放大电路的分析方法固定式偏置电路的直流通路晶体管的微变等效电路固定式偏置电路的交流通路固定式偏置电路的微变等效电路2.4稳定静态工作点电路

分压式偏置电路分压式偏置电路的微变等效电路2.5共集电极放大电路

共集电极放大电路交流通路微变等效电路达林顿复合组态

（a）（b）（c）（d）2.6共基极放大电路

共基极放大电路

共基极放大电路的输入电流为，输出电流为，故没有电流放大作用，但频率特性好，多用于高频电路。2.7三种放大电路比较

2.8多级放大电路耦合

2.9场效应管放大电路

JFET自偏压电路场效应管的微变等效电路场效应管放大电路的动态分析

共源极放大电路

共漏极放大电路

第3章运算放大器3.1差动放大器3.2运算放大器特性3.3反相放大器与同相放大器

3.4和放大器与差放大器

3.5积分器与微分器3.6有源滤波器3.7比较器

3.8运算放大器的应用电路

3.1差动放大器

差动放大器属于直接耦合的直流放大器形式。

差放(Avd)ui1ui2uo1uo2uoduid差动输入信号uid=ui1-u12;差动输出信号uod=uo1-uo2（1）单端输入、单端输出;（2）单端输入、双端输出;（3）双端输入、单端输出;

（4）双端输入、双端输出。差动放大器的输入输出方式：

集成运放的组成框图输入级中间级输出级偏置电路3.2运算放大器特性

输入级：一般采用差动电路，对称性好，能抑制温漂和噪声。

中间级：主要为获得电压增益，起主要的放大作用。输出级：主要考虑功率输出和过载保护。

偏置电路：提供各级的静态工作点，保证各级能够稳定工作。运算放大器符号运放传输特性曲线（1）输入阻抗无穷大(Ri

)；（2）输出阻抗为零(Ro

0)；（3）开环增益无穷大(Auo

)；（4）频带宽度无穷大(BW

)；（5）输入失调电压为零，即当ui=0时，uo=0；（6）共模抑制比KCMR无穷大，即没有温度漂移。

理想运算放大器：

根据以上近似（理想）条件可以推出理想运放的两条基本运算法则为：1、“虚短”由于Auo

，而输出电压uo为有限值，则

即“虚短”，指两个输入端“虚”短路（两端电位近似相等）。2、“虚断”由于，而

即“虚断”，指两个输入端“虚”断路（近似没有电流流入）。3.3反相放大器与同相放大器

（a）电路（b）虚接地等效电路反相放大器同相放大器

（a）电路（b）虚接地等效电路（a）电路（b）虚接地等效电路加法器若则3.4和放大器与差放大器减法器3.5积分器与微分器

（a）电路（b）虚接地等效电路积分器积分器波形微分器

（a）电路（b）虚接地等效电路

如以数学微分的形式来表示，则可以在时域内被重写为：微分器波形（a）电路（b）幅频特性曲线一阶有源低通滤波器3.6有源滤波器

二阶有源低通滤波器（a）电路（b）幅频特性曲线有源高通滤波器

（a）电路（b）幅频特性曲线一阶有源高通滤波器（a）电路（b）幅频特性曲线二阶有源高通滤波器有源带通滤波器

（a）电路（b）响应曲线有源带阻滤波器

（a）并联谐振（b）串联谐振带阻滤波器状态变数带阻滤波器3.7比较器

（a）电路（b）波形零位比较器（a）电路（b）波形非零位比较器正输出限幅输出限幅比较器负输出限幅双向输出限幅（a）窗比较器（b）输入、输出波形窗比较器及其输入、输出波形3.8运算放大器的应用电路

直流毫伏计交流毫伏计定电流发生器定值电流发生器第4章放大电路中的负反馈4.1反馈的基本概念4.2负反馈对放大器性能的影响4.3负反馈的分类

4.4负反馈放大器的分析方法

*

负反馈放大器的应用举例

把放大器输出量（电压或电流）的一部分或全部通过一定的方式送回输入回路的过程，称为反馈。反馈有正反馈有负反馈，若反馈削弱了输入信号的作用，使放大倍数减小，则称为负反馈；反之，若反馈使原输入信号增加，从而使得输出信号比无反馈时变大的称为正反馈。4.1反馈的基本概念

负反馈放大器4.2负反馈对放大器性能的影响

提高放大器增益的稳定性；改变放大器输入、输出阻抗，以满足系统匹配的不同需要；提高放大器的信噪比；扩展放大器的通频带；提高放大器输入信号的动态范围。4.3负反馈的分类（1）电压串联负反馈；

（2）电压并联负反馈；

（3）电流串联负反馈；（4）电流并联负反馈。直流反馈

交流反馈

并联反馈

串联反馈

电压反馈

电流反馈

4.4负反馈放大器的分析方法

1.判断电路有无反馈主要看信号有无反向传输通路，如有，必存在反馈。

2.判断反馈的极性采用“瞬时极性法”从输入端加入任意极性的信号，经过反馈、比较、放大后，再回馈到输出端，若该信号与原输出信号的变化极性相反，则为负反馈。反之为正反馈。

3.判断反馈组态：（1）短路，反馈消失则为电压反馈，反馈存在则为电流反馈。（2）在深度负反馈的条件下，放大电路的增益。串联负反馈：并联负反馈：

*负反馈放大器的应用举例

试分析如图所示电路存在的反馈，并判断其反馈组态5.1正弦波振荡器

5.2石英晶体振荡器

5.3多谐振荡器

5.4函数发生器

第5章信号发生器

5.1正弦波振荡器

正反馈放大器框图

振荡条件

起振过程

RC振荡电路

LC振荡电路

（a）集电极调谐型（b）发射极调谐型（c）基极调谐型互感耦合式（变压器耦合）LC振荡器变压器耦合LC振荡器

三点式LC振荡器交流通路

电感三点式振荡器

电容三点式振荡器

5.2石英晶体振荡器

晶振的结构

（a）（b）（c）晶体的压电效应晶振等效电抗-频率特性曲线

石英晶振的等效电路石英晶体振荡器

串联型晶体振荡电路

5MHz串联型晶体振荡电路

（a）原理图（b）交流通路5.3多谐振荡器

多谐振荡器电路

多谐振荡器电容器及输出波形

5.4函数发生器

（a）简单基本电路（b）双向限幅的方波产生电路方波产生电路（a）积分电路波形（b）输出波形（c）输入、输出变化波形方波产生电路的波形变化三角波和锯齿波产生电路三角波产生电路输出波形周期振荡频率锯齿波产生电路输出波形振荡周期第6章功率放大电路

6.1甲类放大器

6.2乙类放大器

6.3甲乙类放大器

*6.4丙类放大器

6.5功率放大器对元件的要求

6.6功率放大器典型电路介绍

6.1甲类放大器

变压器耦合的功率放大器

6.2乙类放大器

射极输出器组成的基本互补对称电路

（a）基本的互补对称电路（b）由NPN组成的射极输出器（c）由PNP组成的射极输出器互补对称电路图解分析

6.3甲乙类放大器

甲乙类单电源互补对称电路

带自举的单电源互补对称电路

利用二极管进行偏置的互补对称电路

利用VBE扩大电路进行偏置的互补对称电路

*6.4丙类放大器

丙类放大器的输出特性曲线

（a）电路

（b）输出波形

基本丙类放大器

调谐丙类放大器

（a）电路（b）输出波形调谐丙类放大器（a）晶体管导通时C充电至（b）C放电至0V（c）L反方向向C充电（d）C放电至0V（d）L反方向向C重新充电谐振电路的作用

6.5功率放大器对元件的要求

1.电阻器的选用

2.电容器的选用

输出管的发射极电阻要选用功率（瓦数）比较大的电阻，复合管的偏置电阻，最好数值相等，误差不能太大。

要选用漏电小，耐压高的优质电容器，电解电容的耐压值必须高于实际的工作电压。3．对晶休管的主要要求

使用时，晶体管的集电极最大允许电流ICM，反向击穿电压BVceo，集电极最大允许耗散功率Pcm等这三项参数都不能超过晶休管手册给出的数值，否则将引起晶体管损坏。

6.6功率放大器典型电路介绍

甲类功率放大器典型电路

乙类功率放大器

甲乙类放大器

互补对称式OTL功率放大器

OCL功率放大器

7.1限幅器

7.2