電子技術(shù)基礎(chǔ)

1、課題1.1 半導(dǎo)體的基本知識(shí)授課日期授課班級(jí)10電器1目的及要求1、 掌握什么是半導(dǎo)體？2、 掌握二極管工作特性以及伏安特性內(nèi)線。3、 掌握二極管的簡(jiǎn)易測(cè)量方法。教學(xué)重點(diǎn)1、要求要掌握二極管的的工作特性以及伏安特性曲線。2、掌握二極管的測(cè)量方法。教學(xué)難點(diǎn)是二極管的伏安特性曲線。課型新課教學(xué)方法教具二極管、萬(wàn)用表等器件與儀表。教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)過(guò)程（含時(shí)間分配）教學(xué)過(guò)程： 1.1.1 導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體導(dǎo)體：自然界中很容易導(dǎo)電的物質(zhì)稱為導(dǎo)體，金屬一般都是導(dǎo)體，如鐵、銅、鋁等。絕緣體：有的物質(zhì)幾乎不導(dǎo)電，稱為絕緣體，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。半導(dǎo)體：另有一類物質(zhì)的導(dǎo)電特性處于導(dǎo)體和絕緣體之間，稱為半

2、導(dǎo)體，如鍺、硅、砷化鎵和一些硫化物、氧化物等 1.2半導(dǎo)體二極管1.2.1 結(jié)構(gòu)，符號(hào)二極管的幾種常見結(jié)構(gòu): 二、二極管單向?qū)щ娦?、PN結(jié)加不同極性電壓，表現(xiàn)不同特性。正向電壓（正向偏壓、正偏） 指P區(qū)接高電位， N區(qū)接低電位。反向電壓（反向偏壓、反偏） 指P區(qū)接低電位， N區(qū)接高電位。2、二極管的主要特性 （1）加正向電壓導(dǎo)通，內(nèi)部電阻較小。 （2）加反向電壓截止，內(nèi)部電阻較大。單向?qū)щ娦允嵌O管的最重量的特性。1.3 二極管的伏安特性曲線1.3.3主要參數(shù)1. 最大整流電流 IOM二極管長(zhǎng)期使用時(shí)，允許流過(guò)二極管的最大正向平均電流。2. 反向擊穿電壓UBR二極管反向擊穿時(shí)的電壓值。擊穿時(shí)

3、反向電流劇增，二極管的單向?qū)щ娦员黄茐?，甚至過(guò)熱而燒壞。手冊(cè)上給出的最高反向工作電壓UWRM一般是UBR的一半。3. 反向電流 IR指二極管加反向峰值工作電壓時(shí)的反向電流。反向電流大，說(shuō)明管子的單向?qū)щ娦圆睿虼朔聪螂娏髟叫≡胶?。反向電流受溫度的影響，溫度越高反向電流越大。硅管的反向電流較小，鍺管的反向電流要比硅管大幾十到幾百倍。以上均是二極管的直流參數(shù)，二極管的應(yīng)用是主要利用它的單向?qū)щ娦?，主要?yīng)用于整流、限幅、保護(hù)等等。下面介紹兩個(gè)交流參數(shù)。4. 微變電阻 rDrD 是二極管特性曲線上工作點(diǎn)Q 附近電壓的變化與電流的變化之比： 顯然，rD是對(duì)Q附近的微小變化區(qū)域內(nèi)的電阻。二極管：死區(qū)電壓=

4、0 .5V，正向壓降0.7V(硅二極管) 理想二極管：死區(qū)電壓=0 ，正向壓降=0 二極管的應(yīng)用舉例1：二極管半波整流 1.3整流電路一、單相半波整流電路電路組成：變壓器T ，二極管D1組成。工作原理 分析前提：理想變壓器，理想二極管U2 為正半周：A D1 RL B U2 為負(fù)半周：D1截止 此時(shí)在輸出端得到如下波形：輸出電壓平均值 UO=0.45U2輸出電流平均值 IO=0.45U2/RL二極管承受的最高反相電壓 流過(guò)每只二極管的平均電流： ID=IO 1.3.4穩(wěn)壓二極管一、符號(hào)穩(wěn)壓二極管是一種用特殊工藝制造的硅半導(dǎo)體二極管，代表符號(hào)如圖1.3-1(a)所示。型號(hào)通常有2CW、2DW等。

5、二、穩(wěn)壓二極管特性 工作在反向擊穿狀態(tài)下，具有穩(wěn)定電壓的性能。 三、穩(wěn)壓二極管的參數(shù)（1）穩(wěn)定電壓 UZ（2）電壓溫度系數(shù)aU（%/）穩(wěn)壓值受溫度變化影響的的系數(shù)。（3）動(dòng)態(tài)電阻（4）穩(wěn)定電流IZ、最大、最小穩(wěn)定電流Izmax、Izmin。（5）最大允許功耗課題2.1晶體三極管及基本放大電路授課日期授課班級(jí)10電器1目的及要求1、了解三極管的結(jié)構(gòu)，掌握三極管的電流分配關(guān)系及放大原理。2、掌握三極管的輸入和輸出特性，理解其含義，了解主要參數(shù)定義。教學(xué)重點(diǎn)1、要求要掌握二極管的的工作特性以及伏安特性曲線。2、掌握二極管的測(cè)量方法。教學(xué)難點(diǎn)是二極管的伏安特性曲線。課型新課教學(xué)方法教具二極管、萬(wàn)用表等

6、器件與儀表。教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)過(guò)程（含時(shí)間分配） 2.1 半導(dǎo)體三極管1. 基本結(jié)構(gòu) 符號(hào) 工作原理 2. 特性曲線 (1)放大區(qū)：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。即： IC=IB , 且 IC = IB(2) 飽和區(qū)：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏。 即：UCEIC，UCE0.3V (3) 截止區(qū)： UBE 死區(qū)電壓， IB=0 ， IC=ICEO 0 3.主要參數(shù)1）電流放大倍數(shù)和 2）集-基極反向截止電流ICBO3）集-射極反向截止電流ICEO4）集電極最大電流ICM 集電極電流IC上升會(huì)導(dǎo)致三極管的值的下降，當(dāng)值下降到正常值的三分之二時(shí)的集電極電流即為ICM5）集-射極反向擊穿電壓當(dāng)集-射極之間的電壓UC

7、E超過(guò)一定的數(shù)值時(shí)，三極管就會(huì)被擊穿。手冊(cè)上給出的數(shù)值是25C、基極開路時(shí)的擊穿電壓U(BR)CEO。6）集電極最大允許功耗PCM2.2三極管基本放大電路三極管放大電路有三種形式（共射放大器、共基放大器、共集放大器）以共射放大器為例講解工作原理基本共射放大電路實(shí)現(xiàn)放大的條件1. 三極管必須偏置在放大區(qū)。發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。2. 正確設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)Q，使整個(gè)波形處于放大區(qū)。3. 輸入回路將變化的電壓轉(zhuǎn)化成變化的基極電流。4. 輸出回路 將變化的 ic 轉(zhuǎn)化成變化的 uce，經(jīng)電容濾波只輸出交流信號(hào)。工作點(diǎn)不合適，會(huì)引起波形失真2.3 放大電路的等效電路分析法放大電路分析 靜態(tài)分析-估算法動(dòng)態(tài)

8、分析- 微變等效電路法、圖解法計(jì)算機(jī)仿真1. 靜態(tài)分析（宜采用估算法）靜態(tài)分析目的：求出電路的靜態(tài)工作點(diǎn)值根據(jù)直流通道估算 靜態(tài)工作點(diǎn)值：2. 動(dòng)態(tài)分析（一）三極管的微變等效電路1. 輸入回路當(dāng)信號(hào)很小時(shí)，將輸入特性在小范圍內(nèi)近似線性。對(duì)于小功率三極管：rbe的量級(jí)從幾百歐到幾千歐。對(duì)輸入的小交流信號(hào)而言，三極管相當(dāng)于電阻rbe2. 輸出回路由于有 (1) 輸出端相當(dāng)于一個(gè)受ib 控制的電流源。(2) 考慮 uCE對(duì) iC的影響，輸出端應(yīng)并聯(lián)一大電阻rce。rce的含義？ Rce值很大，可略三極管的薇變等效電路為： (二) 放大電路的微變等效電路(三) 電壓放大倍數(shù)的計(jì)算 所以： 特點(diǎn)：負(fù)載電

9、阻越小，放大倍數(shù)越小。(四) 輸入輸出電阻的計(jì)算輸入電阻ri 輸出電阻r0 2.4 靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的放大電路對(duì)于為放大電路提供信號(hào)的信號(hào)源來(lái)說(shuō)，放大電路是負(fù)載，這個(gè)負(fù)載的大小可以用輸入電阻來(lái)表示。電路的輸入電阻越大，從信號(hào)源取得的電流越小，因此一般總是希望得到較大的的輸入電阻。2.4 靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定為了保證放大電路的穩(wěn)定工作，必須有合適的、穩(wěn)定的靜態(tài)工作點(diǎn)。但是，溫度的變化嚴(yán)重影響靜態(tài)工作點(diǎn)。對(duì)于前面的電路（固定偏置電路）而言，靜態(tài)工作點(diǎn)由UBE、b 和ICEO 決定，這三個(gè)參數(shù)隨溫度而變化，溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響主要體現(xiàn)在這一方面。固定偏置電路的Q點(diǎn)是不穩(wěn)定的。 Q點(diǎn)不穩(wěn)定可能會(huì)導(dǎo)致靜態(tài)工

10、作點(diǎn)靠近飽和區(qū)或截止區(qū)，從而導(dǎo)致失真。為此，需要改進(jìn)偏置電路，當(dāng)溫度升高、 IC增加時(shí)，能夠自動(dòng)減少IB，從而抑制Q點(diǎn)的變化。保持Q點(diǎn)基本穩(wěn)定。常采用分壓式偏置電路來(lái)穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。電路如下。本電路穩(wěn)壓的過(guò)程實(shí)際是由于加了RE形成了負(fù)反饋過(guò)程2.5 射極輸出器 討論：Au1即uoui CC-Amp無(wú)電壓放大作用 但只要保證(+1)ReRb，則u0uiu0與ui同相位 2求輸入電阻Ri Ri=Ui/Ii=Rb+rbe +(+1)Re特點(diǎn)： Ri高3. 求輸出電阻Ro Ro=Re/(Rb+rbe)/(+1)分兩步求:由交流等效電路圖看出 Ro=Re/Roe 先求RoeRoe=UR/IR UR=(R

11、b+rbe)Ib IR=Ie=(+1)Ib所以，Roe=UR/IR=(Rb+rbe)/(+1)討論：CC-Amp的輸出阻抗很低，所以帶負(fù)載能力強(qiáng)4. 結(jié)論：三大特點(diǎn)1.輸入電阻大2.輸出電阻小3.放大倍數(shù)約為 1. 射極輸出器放在電路的首級(jí)，可以提高輸入電阻。2. 將射極輸出器放在電路的末級(jí)，可以降 低輸出電阻，提高帶負(fù)載能力。3. 將射極輸出器放在電路的兩級(jí)之間，可以起到電路的匹配作用。2.6 多級(jí)阻容耦合多級(jí)放大電路 復(fù)習(xí)作業(yè)課題第三章 場(chǎng)效應(yīng)晶體管知識(shí)目標(biāo)1、掌握?qǐng)鲂Ьw管的基本工作原理、轉(zhuǎn)移特性、輸出特性及主要參數(shù)。2、熟悉場(chǎng)效晶體管放大電路的基本形式，知道放大電路中主要元件的功能。技

12、能目標(biāo)教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)課 型教學(xué)方法教具、設(shè)備教 學(xué) 內(nèi) 容（含分配時(shí)間）教學(xué)過(guò)程：3.1 絕緣柵場(chǎng)效晶體管場(chǎng)效應(yīng)管與晶體管不同，它是多子導(dǎo)電，輸入阻抗高，溫度穩(wěn)定性好。N溝道P溝道耗盡型增強(qiáng)型耗盡型增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管有兩種:結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管JFET絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管MOS（2）符號(hào)：PNNGSDGSDN溝道增強(qiáng)型N溝道耗盡型GSD柵極漏極源極MOS絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管（N溝道）結(jié)構(gòu)：PNNGSDP型基底兩個(gè)N區(qū)SiO2絕緣層金屬鋁N導(dǎo)電溝道未預(yù)留 N溝道增強(qiáng)型預(yù)留 N溝道耗盡型 教 學(xué) 過(guò) 程輸出特性曲線UGS=0VU DS （V）ID（mA）01324UGS=+1VUGS=+2VUGS=-1VUGS=-2

13、V夾斷電壓UP=-2V固定一個(gè)U DS，畫出ID和UGS的關(guān)系曲線，稱為轉(zhuǎn)移特性曲線耗盡型N溝道MOS管的特性曲線IDmAVUDSUGS 實(shí)驗(yàn)線路(共源極接法)GSD復(fù)習(xí)作業(yè)課題第三章 場(chǎng)效應(yīng)晶體管知識(shí)目標(biāo)技能目標(biāo)教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)課 型教學(xué)方法教具、設(shè)備教 學(xué) 內(nèi) 容（含分配時(shí)間） 第一節(jié) 負(fù)反饋的概念凡是將放大電路輸出端的信號(hào)（電壓或電流）的一部分或全部引回到輸入端，與輸入信號(hào)迭加，就稱為反饋。若引回的信號(hào)削弱了輸入信號(hào)，就稱為負(fù)反饋。若引回的信號(hào)增強(qiáng)了輸入信號(hào)，就稱為正反饋。反饋放大器輸出輸入取+ 加強(qiáng)輸入信號(hào) 正反饋 用于振蕩器取 - 削弱輸入信號(hào) 負(fù)反饋 用于放大器開環(huán)閉環(huán)負(fù)反饋的作用

14、：穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)；穩(wěn)定放大倍數(shù)；提高輸入電阻；降低輸出電阻；擴(kuò)展通頻帶反饋網(wǎng)絡(luò)迭加反饋信號(hào)實(shí)際被放大信號(hào)教 學(xué) 過(guò) 程基本放大電路Ao反饋網(wǎng)絡(luò)F放大：迭加：負(fù)反饋框圖：AO稱為開環(huán)放大倍數(shù)+反饋：AF稱為閉環(huán)放大倍數(shù)AF=Xo / Xi輸出信號(hào)輸入信號(hào)反饋信號(hào)差值信號(hào)負(fù)反饋放大器F稱為反饋系數(shù)設(shè)Xf與Xi同相二、反饋的分類1、正反饋 反饋信號(hào)與信號(hào)源同相，使放大電路的凈輸入信號(hào)增強(qiáng)。2、負(fù)反饋 反饋信號(hào)與信號(hào)源反相，使放大電路的凈輸入信號(hào)削弱。3、直流反饋 對(duì)直流量起反饋?zhàn)饔茫?、交流反饋 對(duì)交流量起反饋?zhàn)饔谩?、電壓反饋 反饋信號(hào)取自放大電路的輸出電壓VO，反饋信號(hào)是與輸出電壓成正比。6、電

15、流反饋 反饋信號(hào)取自放大電路的輸出電流iO，反饋信號(hào)是與輸出電流成正比。第二節(jié)、負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響一、 負(fù)反饋使放大倍數(shù)下降二、 負(fù)反饋使放大倍數(shù)的穩(wěn)定性提高三、 負(fù)反饋使非線性失真減小四、 負(fù)反饋可展寬通頻帶負(fù)反饋對(duì)輸入電阻和輸出電阻的影響第三節(jié)、負(fù)反饋放大電路分析一、反饋類型判別方法1、觀察放大電路有無(wú)反饋元件2、判別電壓和電流反饋的方法 從輸出回路看，若反饋信號(hào)取自輸出電壓V0，則為電壓反饋； 若反饋信號(hào)取自輸出電流的則為電流反饋。3、判別串聯(lián)和并聯(lián)反饋的方法若反饋到共射電路的基極為并聯(lián)反饋，而反饋到共射電路的發(fā)射極為串聯(lián)反饋。4、判別反饋極性（1）先假定輸入信號(hào)的瞬時(shí)極性（2）

16、根據(jù)放大電路輸入與輸出信號(hào)的相位關(guān)系確定輸出信號(hào)和反饋信號(hào)的瞬時(shí)極性。（3）根據(jù)反饋信號(hào)與輸入信號(hào)的連接情況，確定反饋極性。復(fù)習(xí)作業(yè)課題第三章 場(chǎng)效應(yīng)晶體管知識(shí)目標(biāo)技能目標(biāo)教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)課 型教學(xué)方法教具、設(shè)備教 學(xué) 內(nèi) 容（含分配時(shí)間） 第五章 低頻功率放大電路第一節(jié) 功率放大電路的基本要求及分類一、功率放大電路的基本要求1、有足夠大的輸出功率2、效率要高3、非線性失真要小4、功放管散熱要好二、功率放大電路的分類1、甲類功率放大電路2、乙類功率放大電路3、甲乙類功率放大電路教 學(xué) 過(guò) 程第二節(jié)、互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路一、電路基本結(jié)構(gòu)互補(bǔ)對(duì)稱：電路中采用兩個(gè)晶體管：NPN、ui-USCT1T2

17、uo+USCRLiL PNP各一支；兩管特性一致。對(duì)稱電源：+VCC，-VCC二、工作原理（設(shè)ui為正弦波）ic1ic2 靜態(tài)時(shí)：ui = 0V T1、T2均不工作 uo = 0V動(dòng)態(tài)時(shí)：ui 0VT1導(dǎo)通，T2截止iL= ic1 ;ui-USCT1T2uo+USCRLiLiL=ic2注意：T1、T2兩個(gè)晶體管都只在半個(gè)周期內(nèi)工作的方式。組成互補(bǔ)對(duì)稱式射極輸出器(1) 靜態(tài)電流 ICQ、IBQ等于零；(2) 每管導(dǎo)通時(shí)間于半個(gè)周期 ； (3) 存在交越失真。 特點(diǎn)：ui-USCT1T2uo+USCRLiL輸入輸入波形圖uiuououo 交越失真死區(qū)電壓第三節(jié) 單電源、無(wú)輸出變壓器的互補(bǔ)對(duì)稱功放

18、電路（OTL電路）若輸出電容足夠大，其上電壓基本保持不變，則負(fù)載上得到的交流信號(hào)正負(fù)半周對(duì)稱，但存在交越失真。ic1ic2交越失真（UC相當(dāng)于電源）RLuiT1T2+USCCAUL+-時(shí)，T1導(dǎo)通、T2截止；時(shí)，T1截止、 T2導(dǎo)通。設(shè)輸入端在0.5USC直流電平基礎(chǔ)上加入正弦信號(hào)一、OTL基本電路1. 單電源供電；2. 輸出加有大電容。二、工作原理則 T1、T2 特性對(duì)稱，令：USC/2RLuiT1T2+USCCAUL+-UC改進(jìn)后的OCL準(zhǔn)互補(bǔ)輸出功放電路： T1：電壓推動(dòng)級(jí) T2、R1、R2： UBE倍增電路 T3、T4、T5、T6： 復(fù)合管構(gòu)成的輸出級(jí)準(zhǔn)互補(bǔ) 輸出級(jí)中的T4、T6均為N

19、PN型晶體管，兩者特性容易對(duì)稱。+USC-USCR1R2RLuiT1T2T3T4T5T6三、 電路中增加復(fù)合管增加復(fù)合管的目的：擴(kuò)大電流的驅(qū)動(dòng)能力。cbeT1T2ibicbecibic b b1 b2晶體管的類型由復(fù)合管中的第一支管子決定。cbeT1T2ibicbecibic復(fù)合NPN型復(fù)合PNP型D1D2ui+USCRLT1T2T3CRARe1Re2實(shí)用OTL互補(bǔ)輸出功放電路調(diào)節(jié)R,使靜態(tài)UA=0.5USCD1 、 D2使b1和b2之間的電位差等于2個(gè)二極管正向壓降，克服交越失真Re1 、 Re2：電阻值12W，射極負(fù)反饋電阻，也起限流保護(hù)作用b1b2+24VuiRLT7T8RC8-24VR

20、2R3T6Rc1T1T2Rb1Rb2C1RfR1D1D2T3Re3T4Re4C2T5Re5C3C4T9T10Re10Re7Re9C5R4BX差動(dòng)放大級(jí)反饋級(jí)偏置電路共射放大級(jí)UBE倍增電路恒流源負(fù)載準(zhǔn)互補(bǔ)功放級(jí)保險(xiǎn)管負(fù)載實(shí)用的OCL準(zhǔn)互補(bǔ)功放電路：RC低通復(fù)習(xí)作業(yè)課題知識(shí)目標(biāo)技能目標(biāo)教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)課 型教學(xué)方法教具、設(shè)備教 學(xué) 內(nèi) 容（含分配時(shí)間） 第六章 集成運(yùn)算放大器第一節(jié) 集成運(yùn)放的基本單元電路一、 集成運(yùn)放的電路構(gòu)成1、輸入級(jí) 2、中間級(jí)3、輸出級(jí) 4、輔助電路三、差分放大器1、零點(diǎn)漂移現(xiàn)象 零點(diǎn)漂移:前一級(jí)的溫漂將作為后一級(jí)的輸入信號(hào)，被一級(jí)級(jí)放大，導(dǎo)致后級(jí)飽和或截止。（須增加兩級(jí)

21、之間的直流負(fù)反饋）2、基本型差動(dòng)放大器 當(dāng)ui1 = ui2（大小相等，極性相同），共模輸入信號(hào) 設(shè)ui1 ， ui2 ，使uC1 ， uC2 。因ui1 = ui2， uC1 = uC2 uo= 0 (理想化)。但因兩側(cè)不完全對(duì)稱， uo! 0共模電壓放大倍數(shù) AC=uoui1（很小，1)2、優(yōu)點(diǎn)：抑制溫漂 原理如下:uo= uC1 - uC2 = 0uo= (uC1 + DuC1 ) - (uC2 + D uC2 ) = 0當(dāng)ui1 = ui2 = 0 時(shí)，當(dāng)溫度變化時(shí)：uC1 = uC2D uC1 = D uC21.結(jié)構(gòu):對(duì)稱性結(jié)構(gòu)+UCCRCR1T2RBbuoRCR1T1RBbui2ui1uo= uC1 - uC2 uC1uC24、差模電壓放大倍數(shù)Ad3、共模電壓放大倍數(shù)AC 當(dāng)ui1 =- ui2（大小相等，極性相反），差模輸入信號(hào) 設(shè)ui1 ,ui2 , 使uC1 ,uC2 。設(shè)uC1 =uC1 -D uC1 , uC2 =uC2 +D uC2 。因ui1 = -ui2， D uC1 =D uC2 uo= uC1 - uC2=- D uC1- D uC