第1章 半導(dǎo)體分立器件

1、電工學(xué)電工學(xué)2電電 子子 技技 術(shù)術(shù)1.1 1.1 半導(dǎo)體的基本知識(shí)與半導(dǎo)體的基本知識(shí)與PNPN結(jié)結(jié)1.2 1.2 半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用電路半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用電路1.3 1.3 放大電路的基本概念及其性能指標(biāo)放大電路的基本概念及其性能指標(biāo)1.4 1.4 三極管及其放大電路三極管及其放大電路1.6 1.6 多級(jí)放大電路多級(jí)放大電路第一章第一章 半導(dǎo)體器件及基本電路半導(dǎo)體器件及基本電路(1-3)一、半導(dǎo)體一、半導(dǎo)體 在物理學(xué)中。根據(jù)材料的導(dǎo)電能力，可以將他們劃分導(dǎo)體、在物理學(xué)中。根據(jù)材料的導(dǎo)電能力，可以將他們劃分導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體。絕緣體和半導(dǎo)體。 自然界中很容易導(dǎo)電的物質(zhì)稱為自然界中很容易導(dǎo)

2、電的物質(zhì)稱為導(dǎo)體導(dǎo)體，金屬一般，金屬一般都是導(dǎo)體。都是導(dǎo)體。 有的物質(zhì)幾乎不導(dǎo)電，稱為有的物質(zhì)幾乎不導(dǎo)電，稱為絕緣體絕緣體，如橡皮、陶，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。瓷、塑料和石英。 另有一類物質(zhì)的導(dǎo)電特性處于導(dǎo)體和絕緣體之間，另有一類物質(zhì)的導(dǎo)電特性處于導(dǎo)體和絕緣體之間，稱為稱為半導(dǎo)體半導(dǎo)體，如鍺、硅、砷化鎵和一些硫化物、氧，如鍺、硅、砷化鎵和一些硫化物、氧化物等。化物等。1.1 1.1 半導(dǎo)體的基本知識(shí)與半導(dǎo)體的基本知識(shí)與PNPN結(jié)結(jié) 半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理不同于其它物質(zhì)，所以它具有不半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理不同于其它物質(zhì)，所以它具有不同于其它物質(zhì)的特點(diǎn)。比如：同于其它物質(zhì)的特點(diǎn)。比如：當(dāng)受外界熱和光的作用時(shí)

3、當(dāng)受外界熱和光的作用時(shí),它的導(dǎo)電能力明顯變化。它的導(dǎo)電能力明顯變化。純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì)純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì),會(huì)使其導(dǎo)電能力會(huì)使其導(dǎo)電能力 明顯改變。明顯改變。如光敏電阻如光敏電阻, ,熱敏電阻。熱敏電阻。 可增加幾十萬(wàn)至幾百萬(wàn)倍。例如在純硅中摻入百萬(wàn)分之一可增加幾十萬(wàn)至幾百萬(wàn)倍。例如在純硅中摻入百萬(wàn)分之一的硼后，硅的電阻率就從大約的硼后，硅的電阻率就從大約 2x102x103 3 m m減小到減小到 4x104x10-3-3 m m左右左右利用這種特性就做成了各種不同用途的半導(dǎo)體器件。利用這種特性就做成了各種不同用途的半導(dǎo)體器件。 如二極管、三極管如二極管、三極管 、場(chǎng)效應(yīng)管及晶

4、閘管。、場(chǎng)效應(yīng)管及晶閘管。 現(xiàn)代電子學(xué)中，用的最多的半導(dǎo)體是硅和鍺，現(xiàn)代電子學(xué)中，用的最多的半導(dǎo)體是硅和鍺，它們的最外層電子（價(jià)電子）都是四個(gè)。它們的最外層電子（價(jià)電子）都是四個(gè)。GeSi1、本征半導(dǎo)體、本征半導(dǎo)體二、本征二、本征半導(dǎo)體半導(dǎo)體通過(guò)一定的提純工藝過(guò)程，可以將半導(dǎo)體制成通過(guò)一定的提純工藝過(guò)程，可以將半導(dǎo)體制成晶體晶體。完全純凈的、具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體，稱為完全純凈的、具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體，稱為 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體。在硅和鍺晶體中，原子按四角形系統(tǒng)組成晶體點(diǎn)陣，在硅和鍺晶體中，原子按四角形系統(tǒng)組成晶體點(diǎn)陣， 每個(gè)原子都處在正四面體的中心，每個(gè)原子都處在正四面體的中心，而四個(gè)其它原子

5、位于四面體的頂點(diǎn)，而四個(gè)其它原子位于四面體的頂點(diǎn)，每個(gè)原子與其相臨的原子之間形成每個(gè)原子與其相臨的原子之間形成共價(jià)鍵共價(jià)鍵，共用一對(duì)價(jià)電子。，共用一對(duì)價(jià)電子。 制造半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體材料的純度要達(dá)到制造半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體材料的純度要達(dá)到99.9999999%99.9999999%，常稱為常稱為“九個(gè)九個(gè)9”9”。2 2、本征半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)、本征半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)束縛電子束縛電子+4+4+4+4+4+4+4+4+4共價(jià)鍵共用電子對(duì)共價(jià)鍵共用電子對(duì)+4+4表示除去價(jià)表示除去價(jià)電子后的原子電子后的原子 共價(jià)鍵有很強(qiáng)的結(jié)合力，使原子規(guī)則排列，形成晶體。共價(jià)鍵有很強(qiáng)的結(jié)合力，使原子規(guī)則排列，形成晶體。3

6、 3、本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理、本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理 當(dāng)溫度升高或受到當(dāng)溫度升高或受到光的照射時(shí)，束縛光的照射時(shí)，束縛電子能量增高，有電子能量增高，有的電子可以掙脫原的電子可以掙脫原子核的束縛，而參子核的束縛，而參與導(dǎo)電，成為與導(dǎo)電，成為自由自由電子電子。 自由電子產(chǎn)生的自由電子產(chǎn)生的同時(shí)，在其原來(lái)的共同時(shí)，在其原來(lái)的共價(jià)鍵中就出現(xiàn)了一個(gè)價(jià)鍵中就出現(xiàn)了一個(gè)空位，稱為空位，稱為空穴空穴。+4+4+4+4+4+4+4+4+4自由電子自由電子空穴空穴 這一現(xiàn)象稱為這一現(xiàn)象稱為本征激發(fā)本征激發(fā)，也稱也稱熱激發(fā)熱激發(fā)?？昭ㄟ\(yùn)動(dòng)相當(dāng)于空穴運(yùn)動(dòng)相當(dāng)于正電荷的運(yùn)動(dòng)。正電荷的運(yùn)動(dòng)。復(fù)合復(fù)合 當(dāng)半導(dǎo)體兩端加上外電壓時(shí)

7、當(dāng)半導(dǎo)體兩端加上外電壓時(shí), ,半導(dǎo)體中將出現(xiàn)兩部分半導(dǎo)體中將出現(xiàn)兩部分電流電流: :一是自由電子作定向運(yùn)動(dòng)所形成的一是自由電子作定向運(yùn)動(dòng)所形成的電子電流電子電流, ,一是應(yīng)一是應(yīng)被原子核束縛的價(jià)電子被原子核束縛的價(jià)電子( (注意注意, ,不是自由電子）遞補(bǔ)空穴所不是自由電子）遞補(bǔ)空穴所形成的形成的空穴電流空穴電流。 在半導(dǎo)體中，同時(shí)存在著在半導(dǎo)體中，同時(shí)存在著電子導(dǎo)電電子導(dǎo)電和和空穴導(dǎo)電空穴導(dǎo)電，這是半導(dǎo)體導(dǎo)，這是半導(dǎo)體導(dǎo)電方式的最大特點(diǎn)，也是半導(dǎo)體和金屬在導(dǎo)電原理上的本質(zhì)差別。電方式的最大特點(diǎn)，也是半導(dǎo)體和金屬在導(dǎo)電原理上的本質(zhì)差別。自由電子和空穴都稱為載流子。自由電子和空穴都稱為載流子。

8、本征半導(dǎo)體中的自由電子和空穴總是成對(duì)出現(xiàn)的，同時(shí)又不斷本征半導(dǎo)體中的自由電子和空穴總是成對(duì)出現(xiàn)的，同時(shí)又不斷地復(fù)合。在一定溫度下，載流子的產(chǎn)生和復(fù)合達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，于是地復(fù)合。在一定溫度下，載流子的產(chǎn)生和復(fù)合達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，于是半導(dǎo)體中的載流子（自由電子和空穴）維持一定數(shù)目。溫度越高，半導(dǎo)體中的載流子（自由電子和空穴）維持一定數(shù)目。溫度越高，載流子數(shù)目越多，導(dǎo)電性能也就越好。所以，載流子數(shù)目越多，導(dǎo)電性能也就越好。所以，溫度對(duì)半導(dǎo)體器溫度對(duì)半導(dǎo)體器件性能的影響很大。件性能的影響很大。 在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量的雜質(zhì)，就會(huì)使在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量的雜質(zhì)，就會(huì)使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著變化。半導(dǎo)

9、體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著變化。其原因是摻雜半導(dǎo)體的某種載流子濃度大大增加。其原因是摻雜半導(dǎo)體的某種載流子濃度大大增加。 使自由電子濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體稱為使自由電子濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體稱為N型型半導(dǎo)體半導(dǎo)體（電子半導(dǎo)體），使空穴濃度大大增加的雜質(zhì)（電子半導(dǎo)體），使空穴濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體稱為半導(dǎo)體稱為P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體（空穴半導(dǎo)體）。（空穴半導(dǎo)體）。三、雜質(zhì)半導(dǎo)體三、雜質(zhì)半導(dǎo)體多余電子多余電子磷原子磷原子硅原子硅原子+4+4+4+4+4+4+4+4+5多數(shù)載流子多數(shù)載流子自由電子自由電子 少數(shù)載流子少數(shù)載流子 空穴空穴自由電子自由電子+N型半導(dǎo)體1.1. N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 在本征半導(dǎo)

10、體中摻入五價(jià)雜質(zhì)元素，例如磷，砷等，在本征半導(dǎo)體中摻入五價(jià)雜質(zhì)元素，例如磷，砷等， 稱為稱為N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體。 在本征半導(dǎo)體中摻入三價(jià)雜質(zhì)元素，如硼、鎵等。在本征半導(dǎo)體中摻入三價(jià)雜質(zhì)元素，如硼、鎵等?？昭昭ㄅ鹪优鹪庸柙庸柙?4+4+4+4+4+4+3+4+4 多數(shù)載流子多數(shù)載流子 空穴空穴少數(shù)載流子少數(shù)載流子自由電子自由電子2.2. P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體P P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體1、N型半導(dǎo)體中自由電子是多子，其中大部分是摻型半導(dǎo)體中自由電子是多子，其中大部分是摻雜提供的自由電子，本征半導(dǎo)體中本征激發(fā)產(chǎn)生雜提供的自由電子，本征半導(dǎo)體中本征激發(fā)產(chǎn)生的自由電子只占少數(shù)。的自由電子只占少數(shù)。

11、N型半導(dǎo)體中空穴是少子，型半導(dǎo)體中空穴是少子，少子的遷移也能形成電流，由于數(shù)量的關(guān)系，起少子的遷移也能形成電流，由于數(shù)量的關(guān)系，起導(dǎo)電作用的主要是多子導(dǎo)電作用的主要是多子。近似認(rèn)為多子與雜質(zhì)近似認(rèn)為多子與雜質(zhì)濃度相等。濃度相等。2、P型半導(dǎo)體中空穴是多子，自由電子是少子型半導(dǎo)體中空穴是多子，自由電子是少子?？偪?結(jié)結(jié)內(nèi)電場(chǎng)E因多子濃度差因多子濃度差形成內(nèi)電場(chǎng)形成內(nèi)電場(chǎng)多子的擴(kuò)散多子的擴(kuò)散 空間電荷區(qū)空間電荷區(qū) 阻止多子擴(kuò)散，促使少子漂移。阻止多子擴(kuò)散，促使少子漂移。 PN PN結(jié)合處結(jié)合處+P型半導(dǎo)體+N型半導(dǎo)體+空間電荷區(qū)空間電荷區(qū)多子擴(kuò)散電流多子擴(kuò)散電流少子漂移電流少子漂移電流耗盡層耗盡層

12、 1 . PN結(jié)的形成結(jié)的形成 三三. PN. PN結(jié)及其單向?qū)щ娦越Y(jié)及其單向?qū)щ娦陨僮悠粕僮悠蒲a(bǔ)充耗盡層失去的多子，耗盡層窄，補(bǔ)充耗盡層失去的多子，耗盡層窄，E多子擴(kuò)散多子擴(kuò)散 又失去多子，耗盡層寬，又失去多子，耗盡層寬，EP型半導(dǎo)體+N型半導(dǎo)體+內(nèi)電場(chǎng)E多子擴(kuò)散電流多子擴(kuò)散電流少子漂移電流少子漂移電流耗盡層耗盡層動(dòng)態(tài)平衡：動(dòng)態(tài)平衡： 擴(kuò)散電流擴(kuò)散電流 漂移電流漂移電流總電流總電流0動(dòng)畫動(dòng)畫演示演示 (1) 加正向電壓（正偏）加正向電壓（正偏）電源正極接電源正極接P區(qū)，負(fù)極接區(qū)，負(fù)極接N區(qū)區(qū) 外電場(chǎng)的方向與內(nèi)電場(chǎng)方向相反。外電場(chǎng)的方向與內(nèi)電場(chǎng)方向相反。 外電場(chǎng)削弱內(nèi)電場(chǎng)外電場(chǎng)削弱內(nèi)電場(chǎng)耗

13、盡層變窄耗盡層變窄 擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)漂移運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)漂移運(yùn)動(dòng)多子多子擴(kuò)散形成正向電流擴(kuò)散形成正向電流I I F F+P型半導(dǎo)體+N型半導(dǎo)體+WER空間電荷區(qū)內(nèi)電場(chǎng)E正向電流正向電流 外電場(chǎng)外電場(chǎng)E EW2. PN結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦?2) 加反向電壓加反向電壓電源正極接電源正極接N區(qū)，負(fù)極接區(qū)，負(fù)極接P區(qū)區(qū) 外電場(chǎng)的方向與內(nèi)電場(chǎng)方向相同。外電場(chǎng)的方向與內(nèi)電場(chǎng)方向相同。 外電場(chǎng)加強(qiáng)內(nèi)電場(chǎng)外電場(chǎng)加強(qiáng)內(nèi)電場(chǎng) 耗盡層變寬耗盡層變寬 漂移運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)漂移運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)少子漂移形成反向電流少子漂移形成反向電流I I R R+內(nèi)電場(chǎng)+E+EW+空 間 電 荷 區(qū)+R+IRPN 在一定的溫度下，由本在一定的溫度

14、下，由本征激發(fā)產(chǎn)生的少子濃度是征激發(fā)產(chǎn)生的少子濃度是一定的，故一定的，故IR基本上與外基本上與外加反壓的大小無(wú)關(guān)加反壓的大小無(wú)關(guān)，所以所以稱為稱為反向飽和電流反向飽和電流。但。但I(xiàn)R與溫度有關(guān)。與溫度有關(guān)。 動(dòng)畫演示外電場(chǎng)外電場(chǎng)E EW PN結(jié)加正向電壓時(shí)，具有較大的正向結(jié)加正向電壓時(shí)，具有較大的正向擴(kuò)散電流，呈現(xiàn)低電阻，擴(kuò)散電流，呈現(xiàn)低電阻， PN結(jié)導(dǎo)通；結(jié)導(dǎo)通； PN結(jié)加反向電壓時(shí)，具有很小的反向結(jié)加反向電壓時(shí)，具有很小的反向漂移電流，呈現(xiàn)高電阻，漂移電流，呈現(xiàn)高電阻， PN結(jié)截止。結(jié)截止。 由此可以得出結(jié)論：由此可以得出結(jié)論： PNPN結(jié)具有單向?qū)щ娦越Y(jié)具有單向?qū)щ娦浴?根據(jù)理論推導(dǎo)，根

15、據(jù)理論推導(dǎo)，PNPN結(jié)的伏安特性曲線如圖結(jié)的伏安特性曲線如圖正偏正偏I(xiàn)F（多子擴(kuò)散）（多子擴(kuò)散）IR（少子漂移）（少子漂移）反偏反偏反向飽和電流反向飽和電流反向擊穿電壓反向擊穿電壓反向擊穿反向擊穿熱擊穿熱擊穿燒壞燒壞PN結(jié)結(jié)電擊穿電擊穿可逆可逆齊納擊齊納擊穿、穿、雪崩擊雪崩擊穿穿3. PN結(jié)結(jié)的伏安特性曲線的伏安特性曲線 二極管二極管 = PN結(jié)結(jié) + 管殼管殼 + 引線引線NP結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)符號(hào)符號(hào)陽(yáng)極陽(yáng)極+陰極陰極-1.2 1.2 半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用電路半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用電路 二極管按結(jié)構(gòu)分三大類：二極管按結(jié)構(gòu)分三大類：(1) 點(diǎn)接觸型二極管點(diǎn)接觸型二極管PN結(jié)面積小，結(jié)電容小，結(jié)面積小，結(jié)

16、電容小，用于檢波和變頻等高頻電路用于檢波和變頻等高頻電路N型 鍺正 極 引 線負(fù) 極 引 線外 殼金 屬 觸 絲(3) 平面型二極管平面型二極管用于集成電路制造工藝中用于集成電路制造工藝中,PN 結(jié)面積可大可小，用結(jié)面積可大可小，用于高頻整流和開(kāi)關(guān)電路中于高頻整流和開(kāi)關(guān)電路中(2) 面接觸型二極管面接觸型二極管 PN結(jié)面積大，用結(jié)面積大，用于工頻大電流整流電路于工頻大電流整流電路SiO2正 極 引 線負(fù) 極 引 線N型 硅P型 硅負(fù) 極 引 線正 極 引 線N型 硅P型 硅鋁 合 金 小 球底 座半導(dǎo)體二極管的型號(hào)半導(dǎo)體二極管的型號(hào)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)半導(dǎo)體器件型號(hào)的命名舉例如下：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)半導(dǎo)體器件型

17、號(hào)的命名舉例如下：2AP9用數(shù)字代表同類器件的不同規(guī)格。用數(shù)字代表同類器件的不同規(guī)格。代表器件的類型，代表器件的類型，P為普通管，為普通管，Z為整流管，為整流管，K為開(kāi)關(guān)管。為開(kāi)關(guān)管。代表器件的材料，代表器件的材料，A為為N型型Ge，B為為P型型Ge， C為為N型型Si， D為為P型型Si。2代表二極管，代表二極管，3代表三極管。代表三極管。iu0 硅：硅：0.5 V 鍺：鍺： 0.1 V(1) 正向特性正向特性導(dǎo)通壓降導(dǎo)通壓降反向飽和電流反向飽和電流(2) 反向特性反向特性死區(qū)死區(qū)電壓電壓擊穿電壓擊穿電壓UBR實(shí)驗(yàn)曲線實(shí)驗(yàn)曲線uEiVmAuEiVuA 硅：硅：0.7 V 鍺：鍺：0.3V一一

18、 . 半導(dǎo)體二極管的半導(dǎo)體二極管的VA特性曲線特性曲線鍺鍺 (1) 最大整流電流最大整流電流IF二極管長(zhǎng)期連續(xù)工二極管長(zhǎng)期連續(xù)工作時(shí)，允許通過(guò)二作時(shí)，允許通過(guò)二極管的最大整流極管的最大整流電流的平均值。電流的平均值。(2) 反向擊穿電壓反向擊穿電壓UBR 二極管反向電流二極管反向電流急劇增加時(shí)對(duì)應(yīng)的反向急劇增加時(shí)對(duì)應(yīng)的反向電壓值稱為反向擊穿電壓值稱為反向擊穿電壓電壓UBR。 (3) 反向電流反向電流I IR R 在室溫下，在規(guī)定的反向電壓下的反向電流值。在室溫下，在規(guī)定的反向電壓下的反向電流值。硅二極管的反向電流一般在納安硅二極管的反向電流一般在納安(nA)級(jí)；鍺二極級(jí)；鍺二極管在微安管在微安

19、( A)級(jí)。級(jí)。二二. 二極管的主要參數(shù)二極管的主要參數(shù)二極管的模型二極管的模型iuDU+-uiDUDU串聯(lián)電壓源模型串聯(lián)電壓源模型DUu DUu U D 二極管的導(dǎo)通壓降。硅管二極管的導(dǎo)通壓降。硅管 0.7V；鍺管；鍺管 0.3V。理想二極管模型理想二極管模型ui正偏正偏反偏反偏-+iu導(dǎo)通壓降導(dǎo)通壓降二極管的二極管的VA特性特性-+iuiu0例例1 1：二極管限幅電路二極管限幅電路 如圖所示，如圖所示，R1k，UREF=2V，輸入信號(hào)為輸入信號(hào)為ui。如果如果ui為幅度為幅度4V的交流三角波，波形如圖（的交流三角波，波形如圖（b）所示，分別采用理想二極管模型和理想二極管串聯(lián)電壓源模型所示，

20、分別采用理想二極管模型和理想二極管串聯(lián)電壓源模型分析電路并畫出相應(yīng)的輸出電壓波形。分析電路并畫出相應(yīng)的輸出電壓波形。+-+UIuREFRiuO解：解：采用理想二極管采用理想二極管模型分析。波形如圖所示。模型分析。波形如圖所示。0-4V4Vuit2V2Vuot02.7Vuot0-4V4Vuit 采用理想二極管串聯(lián)采用理想二極管串聯(lián)電壓源模型分析，波形電壓源模型分析，波形如圖所示。如圖所示。+-+UIuREFRiuO2.7 VRLuiuouiuott例例2 2：二極管整流電路二極管整流電路當(dāng)穩(wěn)壓二極管工作在當(dāng)穩(wěn)壓二極管工作在反向擊穿狀態(tài)下反向擊穿狀態(tài)下,工作工作電流電流IZ在在Izmax和和Izm

21、in之間變化時(shí)之間變化時(shí),其兩端電其兩端電壓近似為常數(shù)壓近似為常數(shù)穩(wěn)定穩(wěn)定電壓電壓 穩(wěn)壓二極管是穩(wěn)壓二極管是應(yīng)用在反向擊穿區(qū)應(yīng)用在反向擊穿區(qū)的特殊二極管的特殊二極管+-DZiuUZIUIzminIzmax正向特性正向特性同二極管同二極管反偏電壓反偏電壓UZ 反向擊穿反向擊穿UZ限流電阻限流電阻穩(wěn)壓誤差穩(wěn)壓誤差曲線越陡，曲線越陡，電壓越穩(wěn)電壓越穩(wěn)定。定。三、穩(wěn)壓二極管三、穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓過(guò)程：穩(wěn)壓過(guò)程：RLIZ+uCCUOuRRLUOIZURUO 穩(wěn)壓二極管的主要穩(wěn)壓二極管的主要 參數(shù)參數(shù) (1) 穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電壓UZ (2) 動(dòng)態(tài)電阻動(dòng)態(tài)電阻rZ 在規(guī)定的穩(wěn)壓管反向工作電流在規(guī)定的穩(wěn)壓管反向工作

22、電流IZ下，所對(duì)應(yīng)的反向工作電壓。下，所對(duì)應(yīng)的反向工作電壓。 rZ = U / I rZ愈小，反映穩(wěn)壓管的擊穿特性愈陡。愈小，反映穩(wěn)壓管的擊穿特性愈陡。 (3)(3)最小穩(wěn)定工作最小穩(wěn)定工作 電流電流IZmin 保證穩(wěn)壓管擊穿所對(duì)應(yīng)的電流，若保證穩(wěn)壓管擊穿所對(duì)應(yīng)的電流，若IZIZmin則不能穩(wěn)壓。則不能穩(wěn)壓。 (4)(4)最大穩(wěn)定工作電流最大穩(wěn)定工作電流IZmax 超過(guò)超過(guò)Izmax穩(wěn)壓管會(huì)因功耗過(guò)大而燒壞。穩(wěn)壓管會(huì)因功耗過(guò)大而燒壞。iuUZIUIzminIzmax穩(wěn)壓二極管的應(yīng)用舉例穩(wěn)壓二極管的應(yīng)用舉例:uoiZDZRiLiuiRL解：解：令輸入電壓達(dá)到上限時(shí)，令輸入電壓達(dá)到上限時(shí)，流過(guò)穩(wěn)壓

23、管的電流為流過(guò)穩(wěn)壓管的電流為Izmax 。負(fù)載電阻負(fù)載電阻 。要求要求當(dāng)輸入電壓由正常值發(fā)當(dāng)輸入電壓由正常值發(fā)生生 20%波動(dòng)時(shí)，負(fù)載電壓基本不變。波動(dòng)時(shí)，負(fù)載電壓基本不變。maxmin10V, 20mA, 5mAzzzUII穩(wěn)壓管的技術(shù)參數(shù)穩(wěn)壓管的技術(shù)參數(shù): k2LR求：求：電阻電阻R和輸入電壓和輸入電壓 ui 的正常值。的正常值。max25mAZzLUiIR1.22510izuiR UR方程方程1令輸入電壓降到下限時(shí)，令輸入電壓降到下限時(shí)，流過(guò)穩(wěn)壓管的電流為流過(guò)穩(wěn)壓管的電流為Izmin 。min10mAZzLUiIR10108 . 0 RUiRuzi方程方程2uoiZDZRiLiuiRL聯(lián)

24、立方程聯(lián)立方程1、2，可解得：，可解得： k5 . 0,V75.18Rui1、發(fā)光二極管、發(fā)光二極管有正向電流流過(guò)時(shí)，發(fā)出一定波長(zhǎng)有正向電流流過(guò)時(shí)，發(fā)出一定波長(zhǎng)范圍的光，目前的發(fā)光管可以發(fā)出從范圍的光，目前的發(fā)光管可以發(fā)出從紅外到可見(jiàn)波段的光，它的電特性與紅外到可見(jiàn)波段的光，它的電特性與一般二極管類似。一般二極管類似。2、光電二極管、光電二極管反向電流隨光照強(qiáng)度的增加而上升。反向電流隨光照強(qiáng)度的增加而上升。四、其它類型二極管四、其它類型二極管一、放大的基本概念一、放大的基本概念電子學(xué)中放大的目的是將微弱的電子學(xué)中放大的目的是將微弱的變化信號(hào)變化信號(hào)放大放大成較大的信號(hào)。這里所講的主要是電壓放大

25、電路。成較大的信號(hào)。這里所講的主要是電壓放大電路。電壓放大電路可以用有輸入口和輸出口的四電壓放大電路可以用有輸入口和輸出口的四端網(wǎng)絡(luò)表示，如圖：端網(wǎng)絡(luò)表示，如圖：uiuoAu1.3 放大電路的基本概念及其性能指標(biāo)放大電路的基本概念及其性能指標(biāo)1. 輸入電阻輸入電阻Ri從放大電路輸入端看進(jìn)去從放大電路輸入端看進(jìn)去 的等效電阻的等效電阻一般來(lái)說(shuō)，一般來(lái)說(shuō)， Ri越大越好。越大越好。（1）Ri越大，越大，ii就越小，從信號(hào)源索取的電流越小。就越小，從信號(hào)源索取的電流越小。（2）當(dāng)信號(hào)源有內(nèi)阻時(shí)，）當(dāng)信號(hào)源有內(nèi)阻時(shí)， Ri越大，越大， ui就越接近就越接近uS。RiRi+-+- 放大電路放大電路-R+

26、SRL信號(hào)源信號(hào)源負(fù)載負(fù)載S.Ui.Ii.UOU.o.IiiiIUR. 二、放大電路的性能指標(biāo)二、放大電路的性能指標(biāo)2、輸出電阻、輸出電阻ro 放大電路對(duì)其放大電路對(duì)其負(fù)載負(fù)載而言，相當(dāng)于信號(hào)而言，相當(dāng)于信號(hào)源，我們可以將它等效為戴維南等效電路，這個(gè)戴維南源，我們可以將它等效為戴維南等效電路，這個(gè)戴維南等效電路的內(nèi)阻就是輸出電阻等效電路的內(nèi)阻就是輸出電阻。roUS AuUS22 輸出電阻是表明放大電路帶負(fù)載能力的輸出電阻是表明放大電路帶負(fù)載能力的，Ro越越小，放大電路帶負(fù)載的能力越強(qiáng)，反之則差。小，放大電路帶負(fù)載的能力越強(qiáng)，反之則差。 如何確定電路的輸出電阻如何確定電路的輸出電阻ro ？步驟：

27、步驟：1. 所有的電源置零所有的電源置零 (將獨(dú)立源置零，保留受控源將獨(dú)立源置零，保留受控源)。2. 加壓求流法。加壓求流法。IUro方法一：方法一：計(jì)算。計(jì)算。UI方法二：方法二：測(cè)量。測(cè)量。Uo1. 測(cè)量開(kāi)路電壓。測(cè)量開(kāi)路電壓。roUs2. 測(cè)量接入負(fù)載后的輸出電壓。測(cè)量接入負(fù)載后的輸出電壓。roUsRLUo步驟：步驟：3. 計(jì)算。計(jì)算。OSUU LoLSORrRUU LoooRUUr)1( （1）電壓放大倍數(shù)）電壓放大倍數(shù):（2）電流放大倍數(shù)）電流放大倍數(shù): 根據(jù)放大電路輸入信號(hào)的條件和對(duì)輸出信號(hào)的要求，放大電路可分為四種根據(jù)放大電路輸入信號(hào)的條件和對(duì)輸出信號(hào)的要求，放大電路可分為四種類

28、型，所以有四種放大倍數(shù)的定義，常用的有類型，所以有四種放大倍數(shù)的定義，常用的有電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)和和電流放大倍數(shù)。電流放大倍數(shù)。+-+-放大電路放大電路-R+SRL信號(hào)源信號(hào)源負(fù)載負(fù)載S.Ui.Ii.UOU.o.Ii.o.u.UUA i.o.i.IIA 對(duì)數(shù)表示形式對(duì)數(shù)表示形式電壓增益電壓增益=20lguAdB對(duì)數(shù)表示形式對(duì)數(shù)表示形式電流增益電流增益=20lgiAdB3.3.放大倍數(shù)（放大倍數(shù)（增益）增益）表示放大器的放大能力表示放大器的放大能力 1.4 1.4 三極管及其放大電路三極管及其放大電路BECNNP基極基極發(fā)射極發(fā)射極集電極集電極NPN型型PNP型型BECIBIEICPNP基

29、極基極B集電極集電極CE發(fā)射極發(fā)射極符號(hào)：符號(hào)：BECIBIEIC符號(hào)：符號(hào)：一一. .三極管三極管1 1、結(jié)構(gòu)：、結(jié)構(gòu)：基區(qū)：基區(qū)：較薄較薄,摻雜濃度低摻雜濃度低集電區(qū)：集電區(qū)：面積較大面積較大發(fā)射區(qū)：發(fā)射區(qū)：摻雜濃度較高摻雜濃度較高向基區(qū)注入載流子向基區(qū)注入載流子傳送和控制載流子傳送和控制載流子收集載流子收集載流子發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)集電結(jié)集電結(jié)BECNNP基極基極集電極集電極發(fā)射極發(fā)射極ICmA AVVUCEUBERBIBECEB（1）實(shí)驗(yàn)線路）實(shí)驗(yàn)線路becNNP+-要使晶體管起放大作用，其外加電壓要使晶體管起放大作用，其外加電壓:發(fā)射結(jié)正偏發(fā)射結(jié)正偏, ,集電結(jié)反偏。集電結(jié)反偏。2.2.電流

30、分配和放大原理電流分配和放大原理(2).實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.001 0.7 1.5 2.3 3.10 3.95 0.001 0.72 1.54 2.36 3.18 4.05 ICIBIE(3). 三個(gè)結(jié)論：三個(gè)結(jié)論：(1) IE = IB+IC3.3806.03.2 BCII4004.006.05.13.2 BCII5.3704.05.1 BCII(2)(3)當(dāng)當(dāng)IB=0時(shí)時(shí), IC （=ICEO）IB，保證保證VB基本不變基本不變+Rb1bCCTCVRu+-Lo-+uiCb2Rcb2 1RRe+b2Rb1b1CCTCRRVRu+-Lo-+

31、uiCb2Rce直流通路直流通路 耦合電容、交流耦合電容、交流 信號(hào)源開(kāi)路。信號(hào)源開(kāi)路。(1).(1).靜態(tài)分析靜態(tài)分析: :（工程估算法）（工程估算法）CCb2b1b2BVRRRV eBEBeEECR)UV(RVII CBII eECCCCCERIRIVU +b2Rb1b1CCTCRRVRu+-Lo-+uiCb2Rce(2).(2).動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析: :（微變等效電路法）微變等效電路法）rbebI cI bI BCEReRb2iI Rb1iU RCoU RL 交流通路交流通路 耦合電容、直流耦合電容、直流 電源短路。電源短路。根據(jù)交流通路，畫出電路的根據(jù)交流通路，畫出電路的微變等效電路，求

32、解動(dòng)態(tài)指標(biāo)。微變等效電路，求解動(dòng)態(tài)指標(biāo)。電壓放大倍數(shù)：電壓放大倍數(shù)：rbebI cI bI BCE ReRb2Rb1iI iU RCoU RLiouUUA )/()/(.LCbLCcORRIRRIU ebebbeeebbiRIrIRIrIU .)1 ( ebebbLCbRIrIRRI .)1(/ ）（eebLRrR)1( LCLEbeR/RR)mA(I)mV(26)1()(200r 輸出電阻：輸出電阻：coRR 輸入電阻：輸入電阻：.i.iiIUR .ii2b1b.iIR/R/RI）（ eebb.eb.ebb.b.iiR)1(rIRI)1(rIIUR )1 (/21eebbbRrRR R0Ri

33、RirbebI cI bI BCE ReRb2Rb1iI iU RCoU RLU.分析：分析：eebLR)1(rRAu )(/eeb2b1biR1rRRR +b2Rb1b1CCTCRRVRu+-Lo-+uiCb2RceRe對(duì)穩(wěn)定靜態(tài)工作對(duì)穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)有利，但會(huì)使電點(diǎn)有利，但會(huì)使電壓放大倍數(shù)降低，壓放大倍數(shù)降低，如何改進(jìn)電路？如何改進(jìn)電路？CoRR )(/eeb2b1biR1rRRR +b2Rb1b1CCTCRRVRu+-Lo-+uiCb2Rce改進(jìn)：改進(jìn)：加旁路電容加旁路電容CeCe。Ce分析：分析：eebLR)1(rRAu CoRR ebr +b2Rb1b1CCTCRRVRu+-Lo-+u

34、iCb2RceCe分析：分析：eebLR)1(rRAu 加加Ce 后，提高了電壓后，提高了電壓放大倍數(shù)，但減小了放大倍數(shù)，但減小了放大電路的輸入電阻，放大電路的輸入電阻，如何改進(jìn)電路呢？如何改進(jìn)電路呢？)(/eeb2b1biR1rRRR CoRR ebr +b2Rb1b1CCTCRRVRu+-Lo-+uiCb2RceCe改進(jìn)：改進(jìn)：串聯(lián)小電阻串聯(lián)小電阻Rf 。Rf Re +b2Rb1b1CCTCRRVRu+-Lo-+uiCb2RceRfReCerbebI cI bI BCERb2Rb1iI iU RCoU RL注意注意:+b2Rb1b1CCTCRRVRu+-Lo-+uiCb2RceRfReCe

35、Rf+-RuRVEuiB-C1+CCoTRL2C+-RSSu三三. . 射極輸出器：射極輸出器：1、射極輸出器：、射極輸出器：共集電極共集電極放大電路放大電路EBBECCBR)1(RUVI BCII ECCCEECCCERIVRIVU EEBEBBCCRIURIV EBBEBBRI )1(URI +-RuRVEuiB-C1+CCoTRL2C+-RSSuIBIEUBEUCE2.2.靜態(tài)工作點(diǎn)分析：靜態(tài)工作點(diǎn)分析：（1 1）微變等效電路）微變等效電路+-RuRVEui B-C1+CCoTR L2C+-RSSuREIEbI cI iI .SURSrbebI iU BRoU RLBCE3.3.動(dòng)態(tài)分析

36、：動(dòng)態(tài)分析：REIebI cI iI .SURSrbebI iU BRoU RLBCE(2)(2)電壓放大倍數(shù)：電壓放大倍數(shù)：LbbebLbuRI)1(rIRI)1(A LbeLR)1(rR1 ）（ 1R)1(r/RLbeB ri (3)(3)輸入電阻輸入電阻: :(4)(4)輸出電阻輸出電阻: :BssR/RR 1sbeoRrrREIebI cI iI .SURSrbebI iU BRoU RLBCE(2)(2)電壓放大倍數(shù)：電壓放大倍數(shù)：LeoRIU )R/RR(LEL LbRI1 ）（)R/R(IrIULEebebi LbbebRI )1 (rI LbbebLbuRI)1(rIRI)1(

37、A LbeLR)1(rR1 ）（ 1(3)(3)輸入電阻輸入電阻: :REIebI cI iI .SURSrbebI iU BRoU RLBCEririR)1(r/RLbeB ri LbbebRI )1 (rI LebebiRIrIU ri=UiIbLbeR )1 (r =RB/ri輸入電阻高，輸入電阻高，對(duì)前級(jí)有利。對(duì)前級(jí)有利。73i.i.iIUr (4)(4)輸出電阻輸出電阻: :REbI cI iI .SURSrbebI iU BRoU RLBCE用外加壓求流法求輸出電阻。用外加壓求流法求輸出電阻。Us置置0ebbIIII EsbesbeRURrURrU BssR/RR EsbeR1Rr11 1Rr/RsbeE IUro 1sbeoRrr輸出電阻很小，輸出電阻很小，帶負(fù)載能力強(qiáng)。帶負(fù)載能力強(qiáng)。.U.Ir0e.I射極輸出器的特點(diǎn)：電壓放大