電子電路硬件培訓課件

1、從零開始學習電子技術魔力創(chuàng)造美魔力創(chuàng)造美工具工具 常用工具常用工具 如何使用如何使用常用的工具有：常用的工具有： 烙鐵、焊錫絲烙鐵、焊錫絲 松香、助焊劑松香、助焊劑 鑷子、偏口鉗鑷子、偏口鉗 吸錫器吸錫器 高溫海綿高溫海綿 萬用表萬用表 螺絲刀螺絲刀 膠槍膠槍電烙鐵：電烙鐵： 如何使用：如何使用：新的電烙鐵不能拿來就用，新的電烙鐵不能拿來就用，需要先在烙鐵頭鍍上一層焊錫。需要先在烙鐵頭鍍上一層焊錫。方法是方法是：用銼刀把烙鐵頭銼干凈，插上電源，在用銼刀把烙鐵頭銼干凈，插上電源，在溫度漸漸升高的時候，將烙鐵頭放在松溫度漸漸升高的時候，將烙鐵頭放在松香上；待松香冒煙，烙鐵頭能夠熔化焊香上；待松香冒

2、煙，烙鐵頭能夠熔化焊錫的時候，把烙鐵頭放在有少量松香和錫的時候，把烙鐵頭放在有少量松香和焊錫的砂紙上研磨、各個面都要磨到，焊錫的砂紙上研磨、各個面都要磨到，這樣就可使烙鐵頭鍍上一層焊錫。這樣就可使烙鐵頭鍍上一層焊錫。 烙鐵頭發(fā)生氧化后會造成電烙鐵熱度不烙鐵頭發(fā)生氧化后會造成電烙鐵熱度不夠和沾焊錫困難。所以夠和沾焊錫困難。所以不用烙鐵時不要不用烙鐵時不要總是給它供電，要及時斷電總是給它供電，要及時斷電。 焊錫絲 焊錫絲內一般都含有助焊的松香，不用專門加助焊劑。 焊錫絲使用約60%的錫和40%的鉛合成，熔點較低，長期使用對人體有害，所以使用時要注意通風。松香、助焊劑 松香松香是松樹樹干內部流出的油

3、經高溫熔是松樹樹干內部流出的油經高溫熔化成水狀，干結后變成塊狀固體（沒有化成水狀，干結后變成塊狀固體（沒有固定熔點），其顏色固定熔點），其顏色焦黃深紅焦黃深紅，主要應，主要應用在電子電路焊接時的助焊劑，在樂器用在電子電路焊接時的助焊劑，在樂器方面主要用來擦磨樂器的琴弦使其起到方面主要用來擦磨樂器的琴弦使其起到發(fā)澀的作用。發(fā)澀的作用。 由于金屬表面同空氣接觸后都會生成一由于金屬表面同空氣接觸后都會生成一層氧化膜，溫度越高，氧化越厲害。這層氧化膜，溫度越高，氧化越厲害。這層氧化膜阻止液態(tài)焊錫對金屬的濕潤作層氧化膜阻止液態(tài)焊錫對金屬的濕潤作用，猶如玻璃上沾上油就會使水不能濕用，猶如玻璃上沾上油就會使

4、水不能濕潤一樣。焊劑就是用于清除氧化膜的一潤一樣。焊劑就是用于清除氧化膜的一種專用材料，又稱種專用材料，又稱助焊劑助焊劑。 助焊劑有三大作用： 1.除氧化膜。除氧化膜。實質是助焊劑中的物質發(fā)生還原反應，從而除去氧化膜，反應生成物變成懸浮的渣，漂浮在焊料表面。 2.防止氧化。防止氧化。其熔化后，漂浮在焊料表面，形成隔離層，因而防止了焊接面的氧化。 3.減小表面張力。減小表面張力。增加焊錫流動性，有助于焊錫濕潤焊件。 鑷子鑷子偏口鉗用于剪切細小的導線及焊后的線頭 吸錫器 在電路檢修時，在電路檢修時，經常需要從印刷電路板經常需要從印刷電路板上拆卸上拆卸集成電路集成電路，由于集成電路引腳多，由于集成電

5、路引腳多又密集，拆卸起來很困難，有時還會損又密集，拆卸起來很困難，有時還會損害集成電路及電路板。使用吸錫器來拆害集成電路及電路板。使用吸錫器來拆集成塊集成塊，拆元件既方便還不易損壞電路，拆元件既方便還不易損壞電路板，這是一種常用的專業(yè)方法，待焊點板，這是一種常用的專業(yè)方法，待焊點錫融化后，移開電烙鐵的同時，迅速把錫融化后，移開電烙鐵的同時，迅速把吸錫器咀貼上焊點，并按動吸錫器按鈕，吸錫器咀貼上焊點，并按動吸錫器按鈕，焊錫即被吸入吸錫器內，一次吸不干凈，焊錫即被吸入吸錫器內，一次吸不干凈，可重復操作多次。全部引腳的焊錫吸完可重復操作多次。全部引腳的焊錫吸完后集成塊即可拿掉。后集成塊即可拿掉。 吸

6、錫器，對于新手來說十分實用，吸錫器，對于新手來說十分實用，初次使用電烙鐵總是容易將焊錫初次使用電烙鐵總是容易將焊錫弄得到處都是，吸焊器則可以幫弄得到處都是，吸焊器則可以幫你把電路板上多余的焊錫處理掉。你把電路板上多余的焊錫處理掉。吸錫器吸嘴可以靠近烙鐵吸錫器吸嘴可以靠近烙鐵不必擔不必擔心融化心融化，因為那是高耐熱的材質，因為那是高耐熱的材質，即使因使用頻繁而破損，也可以即使因使用頻繁而破損，也可以輕易更換吸咀。輕易更換吸咀。高溫海綿：高溫海綿：高溫海綿高溫海綿 也可以叫耐高溫清潔棉，用于清潔使用也可以叫耐高溫清潔棉，用于清潔使用中的高溫烙鐵頭。中的高溫烙鐵頭。 使用方法：使用方法：首先用水浸泡

7、清潔棉，然后首先用水浸泡清潔棉，然后撈出擠掉多余的水分，再拿使用中的高撈出擠掉多余的水分，再拿使用中的高溫的烙鐵頭在上面蹭，可以將上面的污溫的烙鐵頭在上面蹭，可以將上面的污物和氧化層清除，使你的烙鐵頭變得光物和氧化層清除，使你的烙鐵頭變得光亮如初。另外，它主要是針對那種合金亮如初。另外，它主要是針對那種合金的長壽命烙鐵頭的，那種普通的銅的烙的長壽命烙鐵頭的，那種普通的銅的烙鐵頭使用后發(fā)黑的那種不要用這個，沒鐵頭使用后發(fā)黑的那種不要用這個，沒有任何用。有任何用。萬用表萬用表 萬用表是用來萬用表是用來測量交直流電壓、電阻、直流測量交直流電壓、電阻、直流電流等的儀表電流等的儀表。是電工和無線電制作的

8、必備。是電工和無線電制作的必備工具。工具。 萬用表有萬用表有指針式和數字式指針式和數字式兩種，兩種沒什么兩種，兩種沒什么本質上的區(qū)別，本質上的區(qū)別，它們各有方便之處，很難說它們各有方便之處，很難說誰好誰壞，最好是能夠備有指針和數字式的誰好誰壞，最好是能夠備有指針和數字式的各一個。各一個。 對于數字式的，對于數字式的，紅表筆要插入正極插口，黑紅表筆要插入正極插口，黑表筆要插入負極插口，而指針式的則相反。表筆要插入負極插口，而指針式的則相反。也就是說也就是說數字式萬用表數字式萬用表的的紅表筆代表正極，紅表筆代表正極，黑表筆代表負極黑表筆代表負極，而，而指針式萬用表指針式萬用表的的黑表筆黑表筆代表正

9、極，紅表筆代表負極代表正極，紅表筆代表負極。螺絲刀螺絲刀使用范圍使用范圍: 適合拆解筆記本電腦、維修手機等適合拆解筆記本電腦、維修手機等電視、電話、眼鏡、電視、電話、眼鏡、CD.VCD.DVD機、通訊儀器、光學儀器機、通訊儀器、光學儀器.精密儀器精密儀器等等，非常實用。，非常實用。是維修愛好者理想是維修愛好者理想的必備工具。的必備工具。膠槍、熱熔膠棒 熱熔膠是一種固體膠熱熔膠是一種固體膠，粘東西用，粘東西用，產品完全環(huán)保，固化時間快，適用產品完全環(huán)保，固化時間快，適用范圍廣泛。范圍廣泛。 使用方法使用方法是通過熱熔膠槍加溫熔化是通過熱熔膠槍加溫熔化后打在需要粘結固定的地方，快速后打在需要粘結固

10、定的地方，快速固化后起固定作用固化后起固定作用。全國電子專業(yè)人才考試全國電子專業(yè)人才考試 主管單位：主管單位：中華人民共和國工業(yè)和信息化部中華人民共和國工業(yè)和信息化部 主辦單位：主辦單位：工業(yè)和信息化部人才交流中心工業(yè)和信息化部人才交流中心 考試科目：考試科目：PCBPCB設計設計 電子設計與開發(fā)電子設計與開發(fā) 單片機設計與開發(fā)單片機設計與開發(fā) 考試對象：考試對象：電子、通信、機電、自動化、信電子、通信、機電、自動化、信息工程、計算機等行業(yè)從業(yè)人員及大中專院息工程、計算機等行業(yè)從業(yè)人員及大中專院校相關專業(yè)在校學生校相關專業(yè)在校學生 考試方式：考試方式：全國統(tǒng)一大綱、統(tǒng)一命題、統(tǒng)全國統(tǒng)一大綱、統(tǒng)

11、一命題、統(tǒng)一組織。一組織。一考雙證一考雙證，考試合格者頒發(fā)，考試合格者頒發(fā)全全國電子專業(yè)人才證書國電子專業(yè)人才證書并可申領人力資源并可申領人力資源和社會保障部、工信部聯合頒發(fā)的和社會保障部、工信部聯合頒發(fā)的專業(yè)技專業(yè)技術人才知識更新工程培訓證書。術人才知識更新工程培訓證書。 全國電子專業(yè)人才證書全國電子專業(yè)人才證書由工信部人才由工信部人才交流中心頒發(fā)交流中心頒發(fā)，可以準確的反映廣大電子、，可以準確的反映廣大電子、通信、機電、自動化等專業(yè)的在校學生和通信、機電、自動化等專業(yè)的在校學生和技術人員從事該領域工作的水平，符合教技術人員從事該領域工作的水平，符合教育部育部“雙證雙證”要求，是對持證人員能

12、力的要求，是對持證人員能力的認可和證明，更是在電子信息技術行業(yè)進認可和證明，更是在電子信息技術行業(yè)進行能力考核、崗位聘用、任職、定級和晉行能力考核、崗位聘用、任職、定級和晉升職務的重要依據。升職務的重要依據。 證書查詢網站：證書查詢網站：工信部人才交流工信部人才交流中心官方網站中心官方網站 考試合格者將考試合格者將納入國家信息專業(yè)納入國家信息專業(yè)人才庫，人才庫，增加就業(yè)競爭力和就業(yè)增加就業(yè)競爭力和就業(yè)晉升機會。晉升機會。 考試收費：考試收費：每科每人每科每人270270元元電子設計應學好的幾本書電子設計應學好的幾本書 電路 數字電子技術基礎簡明教程 模擬電子技術基礎 高頻電子線路常用基本電子元

13、器件 電阻 電容 電感 半導體器件 二極管、三極管、 場效應管（MOS管）電阻基本單位：歐姆（歐姆（）常用單位：千歐（千歐（K）兆歐（）兆歐（M）單位換算：1M=103K 1K=103電路中符號：電阻阻值識別方法：普通碳膜電阻分為四色環(huán)電阻跟五色環(huán)電阻兩種，其中五色環(huán)電阻精密程度更高。但不管四色環(huán)還是五色環(huán)我們都可以根據色環(huán)來讀取其阻值及誤差。黑 棕 紅 橙 黃 綠 藍 紫 灰 白0123456789金 銀 無色5% 10% 20%誤差：首先先判斷色環(huán)第一位與最后一位1當色環(huán)有金色或銀色環(huán)在一端時則銀色或金色為最后一環(huán)，另一端為第一環(huán)。2當色環(huán)中與最后一環(huán)的顏色相同，則通過判斷色環(huán)之間的距離來

14、判斷，即最后一環(huán)與前一環(huán)的距離比第一環(huán)與第二環(huán)之間的距離大。有時候單憑經驗不一定能讀對，還要借助一些工具，比如萬用表等。判斷好最后一位并讀出其誤差后再從第一位開始讀取色環(huán)顏色。如果是四色環(huán)電阻則先讀出前兩個色環(huán)數值為一組數，再讀出第三個色環(huán)數值，第三個色環(huán)所代表的是10的幾次方，最后用前兩位乘以第三個色環(huán)的10的次方就是阻值。如：棕 紅 紅 金其阻值為：12 X 102 = 1.2K 其誤差為 5% 五色環(huán)電阻與四色環(huán)電阻讀取方法基本一致，區(qū)別為前三位色環(huán)為一組數據作為式子的第一項如：紅紅黑棕金其阻值為：220X101 = 2.2K 其誤差為 5%貼片電阻阻值：讀取電阻上注明的數字類似于四色環(huán)

15、電阻的前三位或五色環(huán)電阻的前四位，即沒有誤差那一位，計算方法都一樣。如：104阻值為：10 X104=100K電容基本單位：法拉（法拉（F）常用單位：微法（微法（F） 皮法（皮法（pF）不常用單位：納法（納法（nF）換算關系：1F=106F1F=106pF1F=103nF1nF=103pF電容分類：電解電容（有正負極之分）無極性電容（無正負極）根據有無極性根據材料：聚酯(滌綸)電容云母電容聚苯乙烯電容高頻瓷介電容低頻瓷介電容獨石電容鋁電解電容鉭電解電容鈮電解電容電路中符號：容量讀?。阂话銦o極性電容的標注方法與貼片電阻的標注方法一致，如101，102，103等，如無單位標注則默認其單位為默認其單

16、位為pF。早期的電容有的單位標注為nF，使用是要注意。電解電容在外表面都有容量及單位標注，一般單位為F。使用電容時要特別注意其耐壓值耐壓值，一定要在其耐壓值范圍內卻要留有余量。使用電解電容還應特別注意其正負極，如接反會使電容爆漿。電感基本單位：亨利（亨利（H）常用單位：微亨（微亨（H）換算關系：1H=106H電路中符號：感抗讀?。阂话汶姼卸际侵苯訕俗ⅲ锌?、單位直接標注一般常用電感的單位是H。有一種比較精密的色環(huán)電感一般用于儀器儀表的制作，其讀法與色環(huán)電阻一樣，單位是H1.1 1.1 半導體的基本知識半導體的基本知識 在物理學中，根據材料的導電能力，可以將他們劃分導在物理學中，根據材料的導電能

17、力，可以將他們劃分導體、絕緣體和半導體。體、絕緣體和半導體。 典型的半導體是典型的半導體是硅硅Si和和鍺鍺Ge，它們都是它們都是4價元素價元素。sisi硅原子硅原子Ge鍺原子鍺原子Ge+4+4硅和鍺最外層軌道上的硅和鍺最外層軌道上的四個電子稱為四個電子稱為價電子價電子。 硅原子空間排列及共價鍵結構平面示意圖 (a) 硅晶體的空間排列 (b) 共價鍵結構平面示意圖 (c) 本征半導體的共價鍵結構本征半導體的共價鍵結構束縛電子束縛電子+4+4+4+4+4+4+4+4+4在絕對溫度在絕對溫度T=0K時，時，所有的價電子都緊緊束縛所有的價電子都緊緊束縛在共價鍵中，不會成為在共價鍵中，不會成為自自由電子

18、由電子，因此本征半導體因此本征半導體的導電能力接近絕緣體。的導電能力接近絕緣體。一. 本征半導體本征半導體本征半導體化學成分純凈的半導體晶體?；瘜W成分純凈的半導體晶體。 制造制造導體器件的半導體材料的純度要達到導體器件的半導體材料的純度要達到99.9999999%，常稱為，常稱為“九個九個9”。物理結構呈單晶體形態(tài)。物理結構呈單晶體形態(tài)。 這一現象稱為這一現象稱為本征激發(fā)本征激發(fā)，也稱也稱熱激發(fā)熱激發(fā)。當溫度升高或受到當溫度升高或受到光的照射時，束縛光的照射時，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，而參與導電，成為與導電，成為自由自由電

19、子電子。自由電子自由電子+4+4+4+4+4+4+4+4+4 自由電子產生的自由電子產生的同時，在其原來的共同時，在其原來的共價鍵中就出現了一個價鍵中就出現了一個空位，稱為空位，稱為空穴空穴。空穴空穴電子空穴對的特點：電子空穴對的特點：（1）由）由本征激發(fā)本征激發(fā)成對成對產生產生由由復合運動復合運動成對成對消失。消失。（2）數量受）數量受溫度溫度影響影響。（3）動態(tài)平衡時，濃度一定）動態(tài)平衡時，濃度一定 與本征激發(fā)相反的現象與本征激發(fā)相反的現象復合復合常溫常溫300K時：時：電子空穴對的濃度電子空穴對的濃度硅：硅：310cm1043. 1鍺：鍺：313cm105 . 2自由電子自由電子+4+4

20、+4+4+4+4+4+4+4空穴空穴電子空穴對電子空穴對自由電子自由電子：帶負電荷：帶負電荷 - -逆電場運動逆電場運動 - -電子流電子流+4+4+4+4+4+4+4+4+4自由電子自由電子E總電流總電流載流子載流子空穴：空穴：帶正電荷帶正電荷- - 順電場運動順電場運動 - - 空穴流空穴流本征半導體的導電性取決于外加能量：本征半導體的導電性取決于外加能量：溫度變化，導電性變化；光照變化，導電性變化溫度變化，導電性變化；光照變化，導電性變化。導電機制：導電機制：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多數載流子多數載流子自由電子自由電子少數載流子少數載流

21、子空穴空穴+N型半導體施主離子施主離子自由電子自由電子電子空穴對電子空穴對二二. 雜質半導體雜質半導體在本征半導體中摻入微量特定元素的半導體稱為在本征半導體中摻入微量特定元素的半導體稱為雜質半導體雜質半導體。1. N型半導體型半導體（摻入五價雜質元素，例如磷，砷等）（摻入五價雜質元素，例如磷，砷等）在本征半導體中摻入三價雜質元素，如硼、鎵等。在本征半導體中摻入三價雜質元素，如硼、鎵等?？昭昭ㄅ鹪优鹪庸柙庸柙?4+4+4+4+4+4+3+4+4多數載流子多數載流子空穴空穴少數載流子少數載流子自由電子自由電子P型半導體受主離子受主離子空穴空穴電子空穴對電子空穴對2.2. P型半導體型半導

22、體雜質半導體的示意圖雜質半導體的示意圖+N型半導體多子多子電子電子少子少子空穴空穴P型半導體多子多子空穴空穴少子少子電子電子少子濃度少子濃度本征激發(fā)產生，與溫度有關本征激發(fā)產生，與溫度有關多子濃度多子濃度摻雜產生，與溫度無關摻雜產生，與溫度無關內電場E因多子濃度差因多子濃度差形成內電場形成內電場多子的擴散多子的擴散 空間電荷區(qū)空間電荷區(qū) 阻止多子擴散，促使少子漂移。阻止多子擴散，促使少子漂移。PNPN結合結合+P型半導體+N型半導體+空間電荷區(qū)空間電荷區(qū)多子擴散電流多子擴散電流少子漂移電流少子漂移電流耗盡層耗盡層三三. . PN結及其單向導電性結及其單向導電性 1.PN結的形成結的形成少子漂移

23、少子漂移補充耗盡層失去的多子，耗盡層窄，補充耗盡層失去的多子，耗盡層窄，E多子擴散多子擴散又失去多子，耗盡層寬，又失去多子，耗盡層寬，EP型半導體+N型半導體+內電場E多子擴散電流多子擴散電流少子漂移電流少子漂移電流耗盡層耗盡層動態(tài)平衡：動態(tài)平衡： 擴散電流擴散電流漂移電流漂移電流總電流總電流0勢壘勢壘UO硅硅0.5V鍺鍺0.1V2.PN2.PN結的單向導電性結的單向導電性(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)，負極接區(qū)，負極接N區(qū)區(qū) 外電場的方向與內電場方向相反。外電場的方向與內電場方向相反。外電場削弱內電場外電場削弱內電場 耗盡層變窄耗盡層變窄 擴散運動漂移運動

24、擴散運動漂移運動多子多子擴散形成正向電流擴散形成正向電流I I F F+P型半導體+N型半導體+WER空間電荷區(qū)內電場E正向電流正向電流 動畫演示動畫演示4 4(2)加反向電壓加反向電壓電源正極接電源正極接N區(qū)，負極接區(qū)，負極接P區(qū)區(qū) 外電場的方向與內電場方向相同。外電場的方向與內電場方向相同。外電場加強內電場外電場加強內電場 耗盡層變寬耗盡層變寬 漂移運動擴散運動漂移運動擴散運動少子漂移形成反向電流少子漂移形成反向電流I I R R+內電場+E+EW+空 間 電 荷 區(qū)+R+IRPN 在一定的溫度下，由本在一定的溫度下，由本征激發(fā)產生的少子濃度是征激發(fā)產生的少子濃度是一定的，故一定的，故IR

25、基本上與外基本上與外加反壓的大小無關加反壓的大小無關，所以所以稱為稱為反向飽和電流反向飽和電流。但。但IR與溫度有關。與溫度有關。動畫演示動畫演示5 5PN結的單向導電性結的單向導電性:定義：定義：加加正向電壓正向電壓，簡稱，簡稱正偏正偏加加反向電壓反向電壓，簡稱，簡稱反偏反偏 擴散擴散 漂移漂移大的正向擴散電流（多子）大的正向擴散電流（多子）低電阻低電阻正向導通正向導通 漂移漂移 擴散擴散很小的反向漂移電流（少子）很小的反向漂移電流（少子）高電阻高電阻反向截止反向截止3.PN3.PN結的伏安特性曲線及表達式結的伏安特性曲線及表達式 根據理論推導，根據理論推導，PNPN結的伏安特性曲線如圖結的

26、伏安特性曲線如圖正偏正偏IF（多子擴散）（多子擴散）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1.2 1.2 半導體二極管半導體二極管二極管二極管=PN結結+管殼管殼+引線引線NP結構：結構：符號：符號：陽極陽極+陰極陰極-分類：分類：(1)點接觸型二極管點接觸型二極管 PN結面積小，結電容小，結面積小，結電容小，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 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結面積可大可小，用結面積可大可小，

27、用于高頻整流和開關電路中。于高頻整流和開關電路中。(2)面接觸型二極管面接觸型二極管 PN結面積大，用結面積大，用于低頻大電流整流電路。于低頻大電流整流電路。SiO2正 極 引 線負 極 引 線N型 硅P型 硅負 極 引 線正 極 引 線N型 硅P型 硅鋁 合 金 小 球底 座半導體二極管的型號半導體二極管的型號國家標準對半導體器件型號的命名舉例如下：國家標準對半導體器件型號的命名舉例如下：2AP9用數字代表同類器件的不同規(guī)格。用數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為開關管。為開關管。代表器件的材料，代表器件的材料，A為為N

28、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。二、二、例：例：IR10VE1k) 1(eTSUuIiD非線性器件非線性器件iu0iuR線性器件線性器件Riu 圖解分析法：圖解分析法： R=10k VI +10ViD+vD 例例1 (a)圖圖例：已知伏安特性，求例：已知伏安特性，求UD、ID。 +iDvDR=10k VI + 10ViD+vD 0 D/V0.20.40.60.81.0iD/mA1.00.80.41.2 線性線性線性：線性： vD=UI-iDR) 1(/SDDTUUeIi非線性：非線性：非線性非線性聯立求解，聯立

29、求解，可得可得VD、ID圖解法圖解法直線與伏安特性的交點直線與伏安特性的交點圖解法關鍵圖解法關鍵畫直線畫直線RVvRiIDD 1又稱為負載線又稱為負載線vD=0iD=VI/R=1mAvD=1ViD=(VI-vD)/R=0.9mA靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點QVD 0.7VID 0.95mA解解等效電路（等效電路（模型）分析法模型）分析法（ 二極管二極管U U- -I I 特性的建模特性的建模）UD=0.7V（硅）（硅）UD=0.2V（鍺）（鍺）Uth=0.5V（硅）（硅）Uth=0.1V（鍺）（鍺）(2)恒壓降模型恒壓降模型(3)折線模型折線模型(3)折線模型折線模型(3)折線模型折線模型(1)理想模

30、型理想模型UD=0V例：例：二極管構成的限幅電路如圖所示，二極管構成的限幅電路如圖所示，R1k，UREF=2V，輸入信號為，輸入信號為ui。(1)若若ui為為4V的直流信號，分別采用理想二極管模型、的直流信號，分別采用理想二極管模型、理想二極管串聯電壓源模型計算電流理想二極管串聯電壓源模型計算電流I和輸出電壓和輸出電壓uo+-+UIuREFRiuO解解：（1）采用理想模型分析。）采用理想模型分析。采用理想二極管串聯電壓源模型分析。采用理想二極管串聯電壓源模型分析。mA2k12VV4REFiRUuIV2REFoUumA31k1V702VV4DREFi.RUUuI2.7V0.7VV2DREFoUU

31、u（2）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）所示，分別采用理想二極管模型和理想二極管串聯電壓源模示，分別采用理想二極管模型和理想二極管串聯電壓源模型分析電路并畫出相應的輸出電壓波形。型分析電路并畫出相應的輸出電壓波形。+-+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。0-4V4Vuit2V2Vuot02.7Vuot0-4V4Vuit2.7V采用理想二極管串聯采用理想二極管串聯電壓源模型分析，波形電壓源模型分析，波形如圖所示。如圖所示。+-+UIuREFRiuO三、三、二極管的主要參數二

32、極管的主要參數 (1)最大整流電流最大整流電流IF二極管長期連續(xù)工二極管長期連續(xù)工作時，允許通過二作時，允許通過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對應的反向急劇增加時對應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 IRR 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；鍺二極級；鍺二極管在微安管在微安( A)級。級。當穩(wěn)壓二極管工作在當穩(wěn)壓二極管工作在

33、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Izmin之間變化時之間變化時,其兩端電其兩端電壓近似為常數壓近似為常數穩(wěn)定穩(wěn)定電壓電壓四、穩(wěn)壓二極管四、穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓管是工作在反向擊穿區(qū)的特殊二極管穩(wěn)壓管是工作在反向擊穿區(qū)的特殊二極管（面結型、硅、高摻雜）（面結型、硅、高摻雜）+-DZiuUZIUIzminIzmax正向同正向同二極管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)壓二極管的主要參數穩(wěn)壓二極管的主要參數 (1)穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電壓UZ(2)動態(tài)電阻動態(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)壓管反向工作電流IZ下，所對應的反向工作電壓。

34、下，所對應的反向工作電壓。 rZ= U/ IrZ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)壓管擊穿所對應的電流，若保證穩(wěn)壓管擊穿所對應的電流，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 超過超過Izmax穩(wěn)壓管會因功耗過大而燒壞。穩(wěn)壓管會因功耗過大而燒壞。iuUZIUIzminIzmax特殊二極管：特殊二極管：1、變容二極管、變容二極管：利用其結電容效應，其電容量與本身結構、工藝、外加反向電壓有利用其結電容效應，其電容量與本身結構、工藝、外加反向電

35、壓有關，隨外加反向電壓增大而減少。關，隨外加反向電壓增大而減少。 C：5300pF， Cmax ：Cmin = 5 ：1 高頻技術（調諧、調制等）應用較多高頻技術（調諧、調制等）應用較多2、光電二極管光電二極管：需光照、反偏壓、其反向電流與光照度成正比。用于光測量，將光信需光照、反偏壓、其反向電流與光照度成正比。用于光測量，將光信號電信號，光電傳感器、遙控、報警電路中。號電信號，光電傳感器、遙控、報警電路中。3、發(fā)光二極管發(fā)光二極管：正偏壓（正偏壓（12.5V），發(fā)光顏色與所用材料有關。常作為顯示器件），發(fā)光顏色與所用材料有關。常作為顯示器件、電光轉換器件與光電二極管合用于光電傳輸系統(tǒng)。、電光

36、轉換器件與光電二極管合用于光電傳輸系統(tǒng)。4、激光二極管、激光二極管：產生相干的單色光信號（紅外線），利于光纜有效傳輸。用于產生相干的單色光信號（紅外線），利于光纜有效傳輸。用于小功率的光電設備，如光驅、激光打印頭。小功率的光電設備，如光驅、激光打印頭。利用半導體的光敏特性，其反向電流利用半導體的光敏特性，其反向電流隨光照強度的增加而上升。隨光照強度的增加而上升。IV照度增加照度增加符號符號：有正向電流流過時，發(fā)出一定波長范有正向電流流過時，發(fā)出一定波長范圍的光，目前的發(fā)光管可以發(fā)出從紅外到圍的光，目前的發(fā)光管可以發(fā)出從紅外到可見波段的光，它的電特性與一般二極管可見波段的光，它的電特性與一般二極

37、管類似，正向電壓較一般二極管高，電流為類似，正向電壓較一般二極管高，電流為幾幾幾十幾十mA符號：符號： 1.3 1.3 三極管三極管半導體雙極型三極管，俗稱晶體三極半導體雙極型三極管，俗稱晶體三極管。由于工作時，多數載流子和少數載流管。由于工作時，多數載流子和少數載流子都參與運行，因此，被稱為子都參與運行，因此，被稱為雙極型晶體雙極型晶體管管（BipolarJunctionTransistor,簡稱簡稱BJT）。）。BJT是由兩個是由兩個PN結組成的。結組成的。一一. .BJT的結構的結構NPN型PNP型符號符號:三極管的結構特點三極管的結構特點:（1）發(fā)射區(qū)的摻雜濃度集電區(qū)摻雜濃度。）發(fā)射區(qū)

38、的摻雜濃度集電區(qū)摻雜濃度。（2）基區(qū)要制造得很薄且濃度很低。）基區(qū)要制造得很薄且濃度很低。-NNP發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)發(fā)射結 集電結ecb發(fā)射極集電極基極-PPN發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)發(fā)射結 集電結ecb發(fā)射極集電極基極-ecb-ecb飽和區(qū)飽和區(qū)iC受受uCE顯著控制的區(qū)域，該區(qū)域內顯著控制的區(qū)域，該區(qū)域內uCE0.7V。此時發(fā)射結正偏，集電結也正偏。此時發(fā)射結正偏，集電結也正偏。截止區(qū)截止區(qū)iC接近零的區(qū)域，相當接近零的區(qū)域，相當iB=0的曲線的下方。的曲線的下方。此時，發(fā)射結反偏，集電結反偏。此時，發(fā)射結反偏，集電結反偏。放大區(qū)放大區(qū)曲線基本平行等曲線基本平行等距。距。此時，發(fā)此時，發(fā)射結正偏，集

39、電射結正偏，集電結反偏。結反偏。該區(qū)中有：該區(qū)中有：BCII iCIBIB=0uCE(V)(mA)=20uABI=40uABI=60uABI=80uABI=100uA飽和區(qū)飽和區(qū)放大區(qū)放大區(qū)截止區(qū)截止區(qū)三極管的輸出特性曲線可以分為三個區(qū)域三極管的輸出特性曲線可以分為三個區(qū)域:BJTBJT的主要參數的主要參數（2 2）共基極電流放大系數：）共基極電流放大系數： BCII BCii ECII ECii iCE=20uA(mA)B=40uAICu=0(V)=80uAIBBBIBiIBI =100uACBI=60uAi一般取一般取20200之間之間2.31.538A60mA3 . 2BCII40A40

40、)-(60mA)5 . 13 . 2(BCii（1 1）共發(fā)射極電流放大系數：）共發(fā)射極電流放大系數：1.1.電流放大系數電流放大系數 2.反向擊穿電壓反向擊穿電壓: U（BR）EBO集電極開路時，發(fā)射極與基極之間允許的最大集電極開路時，發(fā)射極與基極之間允許的最大反向電壓。其值一般幾伏十幾伏。反向電壓。其值一般幾伏十幾伏。 U（BR）CBO發(fā)射極開路時，集電極與基極之間允許的最大發(fā)射極開路時，集電極與基極之間允許的最大反向電壓。其值一般為幾十伏幾百伏。反向電壓。其值一般為幾十伏幾百伏。U（BR）CEO基極開路基極開路時，集電極與發(fā)射極之間時，集電極與發(fā)射極之間允許的最大反向電壓。允許的最大反向

41、電壓。-(BR)CEOU(BR)CBOU(BR)EBOUBJT有兩個有兩個PN結，其反向擊穿電壓有以下幾種：結，其反向擊穿電壓有以下幾種： 半導體三極管的型號半導體三極管的型號第二位：第二位：A鍺鍺PNP管、管、B鍺鍺NPN管、管、C硅硅PNP管、管、D硅硅NPN管管 第三位：第三位：X低頻小功率管、低頻小功率管、D低頻大功率管、低頻大功率管、G高頻小功率管、高頻小功率管、A高頻大功率管、高頻大功率管、K開關管開關管用字母表示材料用字母表示材料用字母表示器件的種類用字母表示器件的種類用數字表示同種器件型號的序號用數字表示同種器件型號的序號用字母表示同一型號中的不同規(guī)格用字母表示同一型號中的不同

42、規(guī)格三極管三極管國家標準對半導體器件型號的命名舉例如下：國家標準對半導體器件型號的命名舉例如下：3DG110B雙極型三極管的參數雙極型三極管的參數參參 數數型型 號號 PCM(mW)12512510050050W100250WIC M(mA)URCBO(V)URCEO(V)UREBO(V)IC BO(A)fT(MHz)3AX31D1252012 6*83BX31C12540246* 83CG101C30450.11003DG123C5040300.353DD101D5A3002504 2mA3DK100B302515 0.13003DK2330A4003258注：注：*為為f 1.4 1.4

43、場效應三極管場效應三極管BJT是一種電流控制電流的元件是一種電流控制電流的元件(iBiC)，俗稱，俗稱流控元件流控元件.工作時，多數載流子和少數載流子都參與運行，所以被工作時，多數載流子和少數載流子都參與運行，所以被稱為雙極型器件。稱為雙極型器件。FET分類：分類：絕緣柵型場效應管絕緣柵型場效應管結型場效應管結型場效應管N溝道溝道P溝道溝道場效應管（場效應管（FieldEffectTransistor簡稱簡稱FET）是一種電壓）是一種電壓控制電流的器件控制電流的器件(uGSiD)，俗稱，俗稱壓控元件壓控元件.工作時，只有工作時，只有一種載流子參與導電，因此稱為單極型器件。一種載流子參與導電，因

44、此稱為單極型器件。FET因其制造工藝簡單，功耗小，溫度特性好，輸入電阻因其制造工藝簡單，功耗小，溫度特性好，輸入電阻極高，易集成等優(yōu)點，得到了廣泛應用。極高，易集成等優(yōu)點，得到了廣泛應用。增強型增強型耗盡型耗盡型P溝道溝道N溝道溝道P溝道溝道N溝道溝道一、一、結型場效應管結型場效應管兩個兩個PN結夾著一個結夾著一個N型溝道（型溝道（P區(qū)高區(qū)高摻雜）。摻雜）。三個電極：三個電極：G：柵極：柵極D：漏極：漏極S：源極：源極符號：符號：-p+pd漏極源極s柵極gN-gsdN溝道溝道-gdsP溝道溝道1. 1. 結型場效應管的結構（以結型場效應管的結構（以N N溝為例）：溝為例）：動畫演示82.結型場

45、效應管的工作原理結型場效應管的工作原理 （1）柵源電壓對溝道的控制作用）柵源電壓對溝道的控制作用當當uGS時，時，PN結反偏，耗盡層結反偏，耗盡層變寬，導電溝道變窄，溝道電阻變寬，導電溝道變窄，溝道電阻增大。增大。當當uGS到一定值時到一定值時，溝道會完，溝道會完全合攏。全合攏。定義：定義：夾斷電壓夾斷電壓UP使導電溝道完全使導電溝道完全合攏（消失）所需要的柵源電壓合攏（消失）所需要的柵源電壓uGS。 Ngds+pVGG+ppsd+gGGNV+pNGGg+sdpVp+在柵源間加負電壓在柵源間加負電壓uGS，令，令uDS=0當當uGS=0時，為平衡時，為平衡PN結，導電溝結，導電溝道最寬。道最寬

46、。（2）漏源電壓對溝道的控制作用）漏源電壓對溝道的控制作用 在漏源間加電壓在漏源間加電壓uDS，令，令uGS=0由于由于uGS=0，所以導電溝道最寬。，所以導電溝道最寬。當當uDS=0時，時，iD=0。uDSiD靠近漏極處的耗盡層加寬，靠近漏極處的耗盡層加寬，溝道變窄，呈楔形分布。溝道變窄，呈楔形分布。當當uDS，使，使uGD=uGS-uDS=UP時，時，在靠漏極處夾斷在靠漏極處夾斷預夾斷。預夾斷。預夾斷前，預夾斷前，uDSiD。預夾斷后，預夾斷后，uDSiD幾乎不變。幾乎不變。uDS再再，預夾斷點下移。，預夾斷點下移。 （3 3）柵源電壓）柵源電壓uGS和漏源電壓和漏源電壓uDS共同共同作用

47、作用 iD=f（ uGS、uDS）,可用輸兩組特性曲線來描繪。可用輸兩組特性曲線來描繪。 Ngds+p+pdiVDDdsNgdi+pp+VDDNgsdidDDVp+p+sidgVdDDp+p+動畫演示9（1）輸出特性曲線：）輸出特性曲線：iD=f（ uDS）uGS=常數常數 3 3、 結型場效應三極管的特性曲線結型場效應三極管的特性曲線sgVdDDdiGGVp+p+u=-3VDSGSuGS=-1VuuuGS(mA)=-2VDiGS=0VuGS=0VuGS=-1V設：設：UP=-3V四個區(qū)：四個區(qū)：恒流區(qū)的特點：恒流區(qū)的特點：iD/uGS=gm常數常數 即：即：iD=gmuGS（放大原理）（放大

48、原理）（a）可變電阻區(qū)）可變電阻區(qū)（預夾斷前）。（預夾斷前）。 （b）恒流區(qū)也稱飽和）恒流區(qū)也稱飽和區(qū)（預夾斷區(qū)（預夾斷后）。后）。 （c）夾斷區(qū)（截止區(qū)）。）夾斷區(qū)（截止區(qū)）。 （d）擊穿區(qū)。）擊穿區(qū)。u=-3VDSGSuGS=-1VuuuGS(mA)=-2VDiGS=0V可變電阻區(qū)可變電阻區(qū)恒流區(qū)恒流區(qū)截止區(qū)截止區(qū)擊穿區(qū)擊穿區(qū)2)1(PGSDSSDUuIi IDSS是飽和漏極電流是飽和漏極電流動畫演示10 一個重要參數一個重要參數跨導跨導gm： gm= iD/ uGS uDS=const(單位單位mS) gm的大小反映了柵源電壓對漏極電流的控制作用。的大小反映了柵源電壓對漏極電流的控制作用

49、。 在轉移特性曲線上，在轉移特性曲線上，gm為的曲線的斜率。為的曲線的斜率。在輸出特性曲線上也可求出在輸出特性曲線上也可求出gm。1(mA)DSu=6V=3VuuGS(V)1D624i43=5V(mA)243iDG S210V(V)uG SiDG SuiD（2）轉移特性曲線：）轉移特性曲線：iD=f（ uGS）uDS=常數常數 可根據輸出特性曲線作出可根據輸出特性曲線作出移特性曲線移特性曲線。例：作例：作uDS=10V的一條的一條轉移特性曲線：轉移特性曲線：二、絕緣柵型場效應管二、絕緣柵型場效應管絕緣柵型場效應管絕緣柵型場效應管(MetalOxideSemiconductorFET)，簡稱簡稱

50、MOSFET。分為：分為：增強型增強型N溝道、溝道、P溝道溝道耗盡型耗盡型N溝道、溝道、P溝道溝道1.1.N溝道增強型溝道增強型MOS管（高摻雜管（高摻雜N區(qū)）區(qū)）（1 1）結構結構4個電極：漏極個電極：漏極D,源極源極S柵極柵極G,襯底襯底B-gsdb符號：符號：-N+NP襯底sgdb源極柵極漏極襯底-gsdb動畫演示12（2 2）工作原理）工作原理 再增加再增加uGS縱向電場縱向電場將將P區(qū)少子電子聚集到區(qū)少子電子聚集到P區(qū)表面區(qū)表面形成導電溝道，形成導電溝道，如果此時加有漏源電壓，如果此時加有漏源電壓，就可以形成漏極電流就可以形成漏極電流id。柵源電壓柵源電壓uGS的控制作用的控制作用-

51、P襯底sgN+bdVDD二氧化硅+N-s二氧化硅P襯底gDDV+Nd+bNVGGid當當uGS=0V時，漏源之間相當兩個背靠背的時，漏源之間相當兩個背靠背的二極管，在二極管，在d、s之之間加上電壓也不會形成電流，即管子截止。間加上電壓也不會形成電流，即管子截止。當當uGS0V時時縱向電場縱向電場將靠近柵極下方的空穴向將靠近柵極下方的空穴向下排斥下排斥耗盡層。耗盡層。動畫演示13漏源電壓漏源電壓VDS對漏極電流對漏極電流ID的控制作用的控制作用 當當V VGSGSV VGS(th)GS(th)，且固定為某一值時，來分析漏源電且固定為某一值時，來分析漏源電壓壓V VDSDS對漏極電流對漏極電流I

52、ID D的影響。的影響。V VDSDS的不同變化對溝道的的不同變化對溝道的影響如圖影響如圖02.1502.15所示。根據此圖可以有如下關系所示。根據此圖可以有如下關系 VDS=VDGVGS =VGDVGS VGD=VGSVDS 當當V VDSDS為為0 0或較小時，或較小時，相當相當V VGSGSV VGS(th)GS(th)，溝道分，溝道分布如圖布如圖02.15(a)02.15(a)，此時，此時V VDSDS 基本均勻降落在溝道基本均勻降落在溝道中，溝道呈斜線分布。中，溝道呈斜線分布。動畫演示 14 14 定義：定義：開啟電壓（開啟電壓（UT）剛剛產生溝道所需的剛剛產生溝道所需的柵源電壓柵源

53、電壓UGS。 N溝道增強型溝道增強型MOS管的基本特性：管的基本特性： uGSUT，管子截止，管子截止， uGSUT，管子導通。，管子導通。 uGS越大，溝道越寬，在相同的漏源電壓越大，溝道越寬，在相同的漏源電壓uDS作作用下，漏極電流用下，漏極電流ID越大。越大。（3）特性曲線：特性曲線：輸出特性曲線：輸出特性曲線：iD=f(uDS) uGS=const可變電阻區(qū)可變電阻區(qū)2)1( TGSDODUuIiIDO是是UGS=2UT時的漏極電流時的漏極電流在飽和區(qū)：在飽和區(qū)：(設：設：UT=3V)恒流區(qū)恒流區(qū)截止區(qū)截止區(qū)u=3VDSGSuGS=5VuuuGS(mA)=4VDiGS=6V 可根據輸出特性曲線作出可根據輸出特性曲線作出移特性曲線移特性曲線。例：作例：作uDS=10V的一條的一條轉移特性曲線：轉移特性曲線：i(mA)DGS=6Vuu=5VGS=4VuGSu=3VGSuDS(V)Di(mA)10V12341432(V)uGS246UT 轉移特性曲線轉移特性曲線：iD=f(uGS) uDS=const2、N溝道耗盡型溝道耗盡型MOSFET 在柵極下方的在柵極下方的SiO2層中摻入了大量的金屬正離子。所以當層中摻入了大量的金屬正離子。所以當uGS=0