【正文】 m10+Proteus 7 》 中國電力出版社 　　導(dǎo)　 言第四版童詩白3目錄1 常用半導(dǎo)體器件 （ 10學(xué)時）2 基本放大電路 （ 8學(xué)時）3 多級放大電路　　　　4 集成運(yùn)算放大電路 （ 4學(xué)時）5 放大電路的頻率響應(yīng) （ 6學(xué)時）6 放大電路中的反饋 （ 6學(xué)時）7 信號的運(yùn)算和處理 （ 6學(xué)時）8 波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換 （ 6學(xué)時）9 功率放大電路 （ 4學(xué)時）10 直流穩(wěn)壓電源 （ 8學(xué)時）第四版童詩白（ 6學(xué)時）4第四版童詩白電子技術(shù) : 通常我們把由電阻、電容、三極管、二極管、集成電路等電子元器件組成并具有一定功能的電路稱為電子電路，簡稱為電路。 數(shù)字信號通常是指時間和幅度均離散的信號，如電報信號、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)信號等等。價電子共價鍵圖 　本征半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)示意圖二、本征半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)當(dāng)溫度 T = 0 K 時，半導(dǎo)體不導(dǎo)電，如同絕緣體。 在一定的溫度下，產(chǎn)生與復(fù)合運(yùn)動　 　 　會達(dá)到平衡，載流子的濃度就一定了。5 價雜質(zhì)原子稱為 施主原子?！?　 2. 雜質(zhì)半導(dǎo)體 載流子的數(shù)目 要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于本征半導(dǎo)體，因而其導(dǎo)電能力大大改善。P N不對稱結(jié)第四版童詩白24二、二、 PN 結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦?. PN結(jié)結(jié) 外加正向電壓時處于導(dǎo)通狀態(tài)又稱正向偏置，簡稱正偏。第四版童詩白28IS ：反向飽和電流UT ：溫度的電壓當(dāng)量在常溫 (300 K)下， UT ? 26 mV三、三、 PN 結(jié)的電流方程結(jié)的電流方程PN結(jié)所加端電壓 u與流過的電流 i的關(guān)系為公式推導(dǎo)過程略第四版童詩白29四、 PN結(jié)的伏安特性　　 i = f (u )之間的關(guān)系曲線。在某個正向電壓下， P 區(qū)中的電子濃度 np(或 N 區(qū)的空穴濃度 pn)分布曲線如圖中曲線 1 所示。第四版童詩白34 半導(dǎo)體二極管在 PN結(jié)上加上引線和封裝，就成為一個二極管。第四版童詩白40 二極管 等效電路一、由伏安特性折線化得到的等效電路　 1. 理想模型第四版童詩白41 二極管 等效電路一、由伏安特性折線化得到的等效電路　 2. 恒壓降模型第四版童詩白42 二極管 等效電路一、由伏安特性折線化得到的等效電路　3. 折線模型第四版童詩白43 二、二極管的微變等效電路 二極管工作在正向特性的某一小范圍內(nèi)時，其正向特性可以等效成一個微變電阻。(Bipolar Junction Transistor)三極管的外形如下圖所示?！?　 2. 基區(qū)做得很薄 。其能量來自外接電源 VCC 。此時， uBE小于死區(qū)電壓，集電結(jié)反偏 。反之，當(dāng)溫度降低時 ICBO減少。管 腳、管型的判斷法也可采用萬用表電阻法。場效應(yīng)管分類 結(jié)型場效應(yīng)管絕緣柵場效應(yīng)管特點(diǎn)單極型器件 (一種載流子導(dǎo)電 )； 輸入電阻高；工藝簡單、易集成、功耗小、體積小、成本低。ID = 0GDSP+ P+N型溝道(b) UGS(off) UGS 0VGG第四版童詩白841. 當(dāng) UDS = 0 時 ， uGS 對導(dǎo)電溝道的控制作用當(dāng) UGS = UGS（ Off)，耗盡層合攏，導(dǎo)電溝被夾斷 .ID = 0GDSP+ P+ (c) UGS ＜ UGS(off)VGGUGS(off)為夾斷電壓 ,為負(fù)值。在 uGD ＝ uGS － uDS uGS(off),當(dāng) uDS為一常量時，對應(yīng)于確定的 uGS ，就有確定的 iD。稱為 金屬 氧化物 半導(dǎo)體場效應(yīng)管 ，或簡稱 MOS 場效應(yīng)管 。 　　　　　　　　　　　　　UGS 升高， N 溝道變寬。此時， 可以把 iD近似看成是 uGS控制的電流源。iD/mAuGS /VOUP(a)轉(zhuǎn)移特性IDSS耗盡型 MOS 管的符號SGDB(b)輸出特性iD/mAuDS /VO+1VUGS=0?3 V?1 V?2 V43215 10 15 20N 溝道耗盡型 MOSFET第四版童詩白102三、 P溝道 MOS管 MOS管 的開啟電壓 UGS(th) 0當(dāng) UGS UGS(th) ，漏 源之間應(yīng)加負(fù)電源電壓管子才導(dǎo)通 ,空穴導(dǎo)電 。第四版童詩白106二、交流參數(shù)1. 低頻跨導(dǎo) gm2. 極間電容 用以描述柵源之間的電壓 uGS 對漏極電流 iD 的控制作用。 IDM第四版童詩白108例 電路如圖 ，其中管子 T的輸出特性曲線如圖 。第四版童詩白119三、晶閘管的伏安特性1. 伏安特性O(shè) UACIAUBOABCIHIG= 0　 正向阻斷特性 ：當(dāng) IG= 0 ，而陽極電壓不超過一定值時，管子處于阻斷狀態(tài)。A60 181。AIB = 0O 3 6 9 124321放大區(qū)飽和區(qū)截止區(qū)放大區(qū)特點(diǎn)：1)iB 決定 iC2)曲線水平表示恒流3)曲線間隔表示受控第四版童詩白1325. 參數(shù)特性參數(shù)電流放大倍數(shù) ? ? ? = ? /(1 ? ? )? = ? /(1 + ? )極間反向電流 ICBOICEO極限參數(shù)ICMPCMU(BR)CEOuCEOICEOiCICMU(BR)CEOPCM安 全 工 作 區(qū)= (1 + ?) ICBO第四版童詩白133場效應(yīng)管1. 分類按導(dǎo)電溝道分 N 溝道P 溝道按結(jié)構(gòu)分 絕緣柵型(MOS)結(jié)型按特性分 增強(qiáng)型耗盡型 uGS = 0 時， iD = 0uGS = 0 時， iD ? 0增強(qiáng)型耗盡型(耗盡型 )第四版童詩白1342. 特點(diǎn)柵源電壓改變溝道寬度從而控制漏極電流輸入電阻高，工藝簡單，易集成由于 FET 無柵極電流，故采用 轉(zhuǎn)移特性 和輸出特性 描述3. 特性不同類型 FET 的特性比較參見 圖 第 49頁。A80 181。UBR圖 版童詩白120四、晶閘管的 主要參數(shù) IF IH UG和觸發(fā)電流 IG UDRM URRM其它：正向平均電壓、控制極反向電壓等。117二、工作原理圖 　 1. 控制極不加電壓，無論在陽極與陰極之間加正向或反向電壓，晶閘管都不導(dǎo)通。第四版童詩白107三、極限參數(shù)3. 漏極最大允許耗散功率 PDM U(BR)DS4. 柵源擊穿電壓 U(BR)GS 由場效應(yīng)管允許的溫升決定。為增強(qiáng)型場效應(yīng)管的一個重要參數(shù)。UGS增加第四版童詩白100二、 N 溝道耗盡型 MOS 場效應(yīng)管P型襯底N+ N+BGS D++++++　 制造過程中預(yù)先在二氧化硅的絕緣層中摻入正離子，這些正離子電場在 P 型襯底中 “ 感應(yīng) ” 負(fù)電荷，形成 “ 反型層 ” 。漏極形成電流 ID 。(1)UGS = 0 漏源之間相當(dāng)于兩個背靠背的 PN 結(jié)，無論漏源之間加何種極性電壓， 總是不導(dǎo)電 。第四版童詩白89二、結(jié)型場效應(yīng)管的特性曲線1. 轉(zhuǎn)移特性 (N 溝道結(jié)型場效應(yīng)管為例 )O uGSiDIDSSUGS(off)圖 　轉(zhuǎn)移特性uGS = 0 ， iD 最大；uGS 愈負(fù)， iD 愈??；uGS = UGS(off) ， iD ? 0。GDSNiSiDP+ P+ VDD　　注意：當(dāng) uDS 0 時，耗盡層呈現(xiàn)楔形。符號GDS第四版童詩白81一、結(jié)型場效應(yīng)管工作原理N 溝道結(jié)型場效應(yīng)管 用改變 UGS 大小來控制漏極電流 ID 的。發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。解：電流判斷法。? U EBO—— 集電極開路時發(fā)射結(jié)的反 　向擊穿電壓。(1) 當(dāng) uCE=0V時，相當(dāng)于發(fā)射結(jié)的正向伏安特性曲線。第四版童詩白60becRcRb一、晶體管內(nèi)部載流子的運(yùn)動I EIB1. 發(fā)射結(jié)加正向電壓，擴(kuò)散運(yùn)動形成發(fā)射極電流　　發(fā)射區(qū)的電子越過發(fā)射結(jié)擴(kuò)散到基區(qū)，基區(qū)的空穴擴(kuò)散到發(fā)射區(qū) — 形成發(fā)射極電流 IE (基區(qū)多子數(shù)目較少，空穴電流可忽略 )。圖 　三極管的結(jié)構(gòu)(a)平面型 (NPN) (b)合金型 (PNP)NecNPb二氧化硅 be cPNPe 發(fā)射極， b基極， c 集電極。rZ =?VZ /?IZ(3)最大耗散功率 PZM(4)最大穩(wěn)定工作電流 IZmax 和最小穩(wěn)定工作電流 IZmin(5)溫度系數(shù) —— ?VZ二、穩(wěn)壓管的主要參數(shù)第四版童詩白47↓ 穩(wěn)壓電路正常穩(wěn)壓時 UO =UZ 不加不加 R可以嗎？可以嗎？ 上述電路上述電路 UI為正弦波，且幅為正弦波，且幅值大于值大于 UZ ， UO的波形是怎的波形是怎樣的？樣的？（（ 1）） .設(shè)電源電壓波動設(shè)電源電壓波動 (負(fù)載不變負(fù)載不變)UI ↑→U O↑→U Z↑→ I Z↑↓UO↓←U R ↑ ← I R ↑（（ 2）） .設(shè)負(fù)載變化設(shè)負(fù)載變化 (電源不變電源不變 ) IO P25例例 UOUI第四版童詩白 RL → ↑如電路參數(shù)變化？48例 1：穩(wěn)壓二極管的應(yīng)用RLui uORDZiiziLUZ穩(wěn)壓二極管技術(shù)數(shù)據(jù)為：穩(wěn)壓值 UZ=10V， Izmax=12mA，Izmin=2mA，負(fù)載電阻 RL=2k?，輸入電壓 ui=12V，限流電阻R=200 ?，求 iZ。2 面接觸型二極管 PN結(jié)面積大，用于工頻大電流整流電路。圖 PNPN 結(jié)第四版童詩白33綜上所述：PN 結(jié)總的結(jié)電容 Cj 包括勢壘電容 Cb 和擴(kuò)散電容 Cd 兩部分 。勢壘電容的大小可用下式表示：　 　 由于 PN 結(jié) 寬度 l 隨外加電壓 u 而變化，因此 勢壘電容 Cb不是一個常數(shù) 。第四版童詩白26　耗盡層圖 　 PN 結(jié)加反相電壓時截止 　　反向電流又稱 反向飽和電流 。P N （ 動畫 13）第四版童詩白223. 空間電荷區(qū)產(chǎn)生內(nèi)電場P N空間電荷區(qū)內(nèi)電場Uho空間電荷區(qū)正負(fù)離子之間電位差 Uho —— 電位壁壘 ； —— 內(nèi)電場 ；內(nèi)電場阻止多子的擴(kuò)散 —— 阻擋層 ?！　?3 價雜質(zhì)原子稱為 受主原子。第四版童詩白15 本征半導(dǎo)體摻入 5 價元素后，原來晶體中的某些硅原子將被雜質(zhì)原子代替。三、本征半導(dǎo)體中的兩種載流子（ 動畫 11） （ 動畫 12）第四版童詩白12四、 本征半導(dǎo)體中載流子的濃度在一定溫度下 本征半 導(dǎo) 體中 載流子的濃度是一定的，并且自由電子與空穴的濃度相等。一、 導(dǎo)體、半