【正文】 硅 ),IF=16mA,VBR=40V。 24 二極管電路分析的 講課思路： (1) 二極管電路的分析概述 (a) 圖解分析法 (b) 等效電路 (模型 )分析法 (2) 二極管電路的直流分析 (3) 二極管電路的交流分析 — 大信號 (4) 二極管電路的交流分析 — 小信號 ?分析任務(wù)：求 vD、 iD ? 目的 1: 確定電路功能，即信號 vI傳遞到 vO ，有何變化？ ? 目的 2: 判斷二極管 D是否安全。 大信號模型、小信號模型 圖解分析方法（麻煩、直觀） 等效電路分析方法 （轉(zhuǎn)換為線性） O v D i D 理想 實(shí)際 圖 理想模型 O v D i D O v D i D A B C ? i D ? v D 圖 恒壓降模型 圖 折線模型 O v D i D ? v D ? i D Q ? D V D 圖 小信號模型 23 (1) 二極管電路的分析概述 應(yīng)用電路舉例 D v O ? ? ? ? R i D v I + i D v O R v I ? + ? v O ? + D V R E F ? + R v i 圖 233(習(xí)題 215,16,17） 例 221和圖 231 整流 限幅 初步分析 —— 依據(jù)二極管的單向?qū)щ娦? D導(dǎo)通 :vO = vI vD D截止 :vO = 0 D導(dǎo)通 :vO = vD D截止 :vO = vI 左圖 中圖 顯然， vO 與 vI 的關(guān)系由 D的狀態(tài) 決定。結(jié)電容、 溫度特性 ? 描述－ PN結(jié)方程、伏安特性曲線。結(jié)電容 ? 描述－ PN結(jié)方程、伏安特性曲線。 ? 復(fù)合 ? 雜質(zhì)離子形成空間電荷區(qū) ? 空間電荷區(qū)形成內(nèi)電場 內(nèi)電場促使少子漂移 ? 內(nèi)電場阻止多子擴(kuò)散 是 寬 最后 ,多子的 擴(kuò)散 和少子的 漂移 達(dá)到 動態(tài)平衡 。 導(dǎo)電的 2個特點(diǎn) 本征 — 容易受環(huán)境因素影響 (溫度 、光照等 ) 摻雜 — 可以顯著提高導(dǎo)電能力 原子結(jié)構(gòu) 簡化模型 摻雜 N型－ 5價 P型－ 3價 多子－電子 多子－空穴 空間電荷 溫度 光照 本征 激發(fā) 電子 空穴 復(fù)合 少子 問題 1： 二極管 (PN結(jié) )主要特性是？其工程描述方法？ 10 (1)濃度差 ?多子的 擴(kuò)散 運(yùn)動 ? 復(fù)合 (2)復(fù)合 ?空間電荷區(qū) ?內(nèi)電場 (3)內(nèi)電場 ?少子的 漂移 運(yùn)動 ?阻止 多子的 擴(kuò)散 (4)擴(kuò)散與漂移達(dá)到 動態(tài)平衡 載流子的運(yùn)動： 擴(kuò)散 運(yùn)動 —— 濃度差產(chǎn)生的載流子移動 漂移 運(yùn)動 —— 在電場作用下，載流子的移動 P區(qū) N區(qū) 擴(kuò)散：空穴 電子 漂移：電子 空穴 形成過程可分成 4步 (動畫 ) P 型 N 型內(nèi)電場 PN結(jié)及其單向?qū)щ娦? 1. PN結(jié)的形成 空間電荷區(qū) =PN結(jié) 11 擴(kuò)散 漂移 因?yàn)闈舛炔? ?多子的擴(kuò)散運(yùn)動 在 P型半導(dǎo)體和 N型半導(dǎo)體結(jié)合面，離子薄層 形成的 空間電荷區(qū) 稱為 PN結(jié) 。 空間電荷 8 摻入雜 質(zhì)對本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性有很大 的影響，一些典型的數(shù)據(jù)如下 : T=300 K室溫下 ,本征硅的電子和空穴濃度 : n = p = 1010/cm3 1 本征硅的原子濃度 : 1022/cm3 3 以上三個濃度基本上依次相差 106/cm3 。 在 T=0K和無外界激發(fā)時，沒有 載流子 ，不導(dǎo)電 +4 原子結(jié)構(gòu) 簡化模型 2. 本征激發(fā) 6 本征半導(dǎo)體及其導(dǎo)電性 PN結(jié)的基本知識 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 2. 本征激發(fā) 溫度 ? 光照 本征激發(fā) 自由電子 空位 ＋ 自由電子 空位 空位：帶正電荷； 可自由移動； 靠相鄰共價鍵中的價電子依次充填空位來實(shí)現(xiàn)的。模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 電子教案 V2021 陳大欽 主編 華中科技大學(xué)電信系 鄒韜平 2021年 3月 2日 2 課程內(nèi)容與學(xué)時安排 第 1章 緒論 (2h) 第 2章 半導(dǎo)體 二極管 及其應(yīng)用電路 (4h) 第 3章 半導(dǎo)體 三極管 及其放大電路 基礎(chǔ) (15h) 第 4章 多級放大電路及模擬集成電路基礎(chǔ) (4h) 第 5章 信號運(yùn)算電路 (5h) 第 6章 負(fù)反饋放大電路 (6h) 第 7章 信號處理與產(chǎn)生電路 (4h) 第 8章 場效應(yīng)管 及其放大電路 (4h) 48學(xué)時 ? ? ? 第 9章 功率放大電路 第 10章 集成運(yùn)算放大器 第 11章 直流電源 2個器件 BJT FET 關(guān)鍵詞 核心內(nèi)容 1個電路 — 放大電路 三極管 集成運(yùn)放 完美的 放大電路 模 擬 電 子 技 術(shù) ? 重點(diǎn)章 介紹放大的基本概念 分立元件 分立元件電路 (放大 ) 構(gòu)成規(guī)律和分析方法 核心、基礎(chǔ) 線索 不斷完善放大性能 (讀圖 741) 集成運(yùn)放實(shí)現(xiàn)放大的條件 集成運(yùn)放的應(yīng)用 模電的常用功能電路 復(fù)習(xí)、機(jī)動 (2h) 清明、五一 (2h) 3 2 半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用電路 PN結(jié)的基本知識 PN結(jié)及其單向?qū)щ娦? 半導(dǎo)體二極管 二極管的伏安特性 二極管的主要參數(shù) 二極管模型 二極管應(yīng)用電路 整流電路 限幅電路 特殊二極管 穩(wěn)壓二極管 了解半導(dǎo)體材料的基本結(jié)構(gòu)及 PN結(jié)的形成 掌握 PN結(jié)的單向?qū)щ姽ぷ髟? 掌握二極管（包括穩(wěn)壓管）的 VI特性及其基本應(yīng)用 基本要求： 問題 1： 二極管 (PN結(jié) )主要特性是？ 其工程描述方法？ 問題 2： 二極管電路 (非線性 )分析方法 ? 最常用的是？ 問題 3： 常用的二極管電路及功能？ 4 PN結(jié)的基本知識 本征半導(dǎo)體及其導(dǎo)電性 雜質(zhì)半導(dǎo)體 PN結(jié)及其單向?qū)щ娦? PN結(jié)電容 +4 半導(dǎo)體 : 導(dǎo)電特性介于導(dǎo)體和絕緣體之間 典型的半導(dǎo)體有 硅 Si和 鍺 Ge以及 砷化鎵 GaAs等。 導(dǎo)電的 2個特點(diǎn) 本征 — 容易受環(huán)境因素影響 (溫度 、光照等 ) 摻雜 — 可以顯著提高導(dǎo)電能力 原子結(jié)構(gòu) 簡化模型 問題 1： 二極管 (PN結(jié) )主要特性是？其工程描述方法？ 5 共價鍵 價電子 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 圖 本征半導(dǎo)體的共價鍵結(jié)構(gòu) 本征半導(dǎo)體及其導(dǎo)電性 PN結(jié)的基本知識 1. 本征半導(dǎo)體 — 完全純凈、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體。 取名為： 空穴 溫度 ? ? 載流子 濃度 ? 載流子 : 自由移動帶電粒子 復(fù)合 －本征激發(fā)的逆過程 7 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +5 +4 電子 施主原子失去多余電子而形成正離子 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +3 +4 受主原子獲得一個電子而形成一個負(fù)離子 空穴 圖 N型半導(dǎo)體的共價鍵結(jié)構(gòu) 雜質(zhì)半導(dǎo)體 PN結(jié)的基本知識 圖 P型半導(dǎo)體的共價鍵結(jié)構(gòu) 1. N型半導(dǎo)體 摻入少量的五價元素磷 P 2. P型半導(dǎo)體 摻入少量的三價元素硼 B 自由電子是多數(shù)載流子