電子基礎第1~3章二極管三極管場效應管課件

二極管、三極管二極管、三極管

重要的半導體器件

重要的電子電路的基礎組成器件

重要的集成電路原型二極管二極管概述：二極管又稱晶體二極管,diode它是一種具有單向傳導電流的電子器件晶體二極管是一個由p型半導體和n型半導體燒結形成的p-n結界面二極管結構、符號二極管的主要特性1.單向導電性

PN結（二極管）的主要特性是單向導電性，也就是在正向電壓的作用下，導通電阻很小；而在反向電壓作用下導通電阻極大或無窮大。注意：只有在外加正向電壓時這一特性才顯示出來。被動器件3.管壓降特性：在二極管導通后，正向壓降基本不變，管子的正向電流發(fā)生很大變化時，正向壓降才有微小的變化。換言之，當正向電壓有一個微小變化時，將引起正向電流的很大變化。硅二極管的正向壓降為0.6V左右，鍺二極管的正向壓降為0.2V左右。2.正向電阻小，反向電阻大正向電阻是指二極管正向導通后管子正負極間的電阻（是PN結的正向電阻）這一電阻很小——正向電阻小。反向電阻是指二極管處于反向偏置而未擊穿時的電阻（是PN結的反向電阻），這一電阻很大——反向電阻很大。鍺管正向特性10硅管I/mAU/V0204030201020死區(qū)電壓μA0.51.01.5反向特性二極管的伏安特性

二極管的主要特性3）、反向擊穿特性

當反向電壓增加到某一數值時，反向電流急劇增大，這種現象稱為反向擊穿（見曲線III)。這時的反向電壓稱為反向擊穿電壓，不同結構、工藝和材料制成的管子，其反向擊穿電壓值差異很大，可由1伏到幾百伏，甚至高達數千伏。電擊穿（雪崩擊穿和齊納擊穿）可逆，熱擊穿不可逆。主要應用為穩(wěn)壓二極管和瞬態(tài)抑制二極管等二極管的分類二極管的分類

除普通二極管外，還有若干特殊二極管：用于穩(wěn)壓的穩(wěn)壓二極管（齊納二極管）、用于調諧的變容二極管、以及光電子器件（光電二極管等、發(fā)光二極管、激光二極管）等。二極管的應用

※二極管的整流大多數電器設備無法直接使用交流電，必須把交流電轉換成直流電以后才能加以利用。把交流電轉換成直流電的過程叫做“整流”。

二極管使用在限幅、開關、低電壓穩(wěn)壓等電路中，起整流、檢波、限幅、箝位、開關、元器件保護、溫度補償等作用。三極管結構、符號：NPN型PNP型結構符號結構符號※由于三極管的結構和外形特征，它有三個接出來的端點，所以便被形象的命名為三極管。※并不是所有三腳的器件都是三極管三極管的基本結構是兩個反向連結的PN結面有pnp和npn兩種組合；三個接出來的端點依序稱為發(fā)射極（emitter,E）、基極（base,B）和集電極（collector,C）三極管參數9011NPN30V30mA400mW150MHz放大倍數20-809012PNP50V500mA600mW低頻管放大倍數30-909013NPN20V625mA500mW低頻管放大倍數40-1109014NPN45V100mA450mW150MHz放大倍數20-908050NPN25V700mA200mW150MHz放大倍數30-1008550PNP40V1500mA1000mW200MHz放大倍數40-1409013：NPN集電極-發(fā)射極電壓20V集電極-基電壓45V射極-基極電壓5V集電極電流0.5A耗散功率0.625W結溫150℃特怔頻率最小150MHZ放大倍數：40-110三極管的三種狀態(tài)截止狀態(tài)：當加在三極管發(fā)射結的電壓小于pn結的導通電壓，基極電流為零，集電極電流和發(fā)射極電流都為零，三極管這時失去了電流放大作用，集電極和發(fā)射極之間相當于開關的斷開狀態(tài)，我們稱三極管處于截止狀態(tài)。放大狀態(tài)：當加在三極管發(fā)射結的電壓大于pn結的導通電壓，并處于某一恰當的值時，三極管的發(fā)射結正向偏置，集電結反向偏置，這時基極電流對集電極電流起著控制作用，使三極管具有電流放大作用，其電流放大倍數β=ΔIc/ΔIb，這時三極管處放大狀態(tài)。飽和導通狀態(tài)：當加在三極管發(fā)射結的電壓大于pn結的導通電壓，并當基極電流增大到一定程度時，集電極電流不再隨著基極電流的增大而增大，而是處于某一定值附近不怎么變化，這時三極管失去電流放大作用，集電極和發(fā)射極之間的電壓很小，集電極和發(fā)射極之間相當于開關的導通狀態(tài)。三極管的這種狀態(tài)我們稱之為飽和導通狀態(tài)。三極管的放大電路

利用BJT組成的放大電路,其中一個電極作為信號輸入端,一個電極作為輸出端,另一個電極作為輸入、輸出的共同端.根據共同端的不同,BJT可有三種連接方式:共基極（用CB表示）、共發(fā)射極（用CE表示）、共集電極（用CC表示）接法三極管放大電路的三種組態(tài)（三種基本放大電路）基本放大電路分析靜態(tài)分析動態(tài)分析畫直流通路：電容看成開路電感看成短路電源不計內阻計算IB以及IC值，根據輸出特征曲線確定Q點畫交流微變等效通路：電容看成短路直流電源短路將三極管等效成由基極電流控制的集電極和發(fā)射極受控電流源計算Au=-βR’L/rbe、ri≈rbe和ro≈Rc計算Aus=[ri/(Rs+ri)]Au分壓式放大電路分析靜態(tài)分析動態(tài)分析電容看成開路、電感看成短路、電源不計內阻計算IB以及IC值，根據輸出特征曲線確定Q點Ub≈Rb2與Rb2的分壓值電容看成短路、直流電源短路、將三極管等效成由基極電流控制的集電極和發(fā)射極受控電流源計算Au=-βR’L/rbe、ri≈rbe和ro≈Rc計算Aus=[ri/(Rs+ri)]Au共基極電壓放大電路輸入和輸出共用基極靜態(tài)：電路結構與分壓式相同 IB、IC、UCE動態(tài)：AU=βR’L/rbe

不計Rc，r’i≈rbe/(1+β) 計Rc時ri=r’i

∥RE ro≈Rc特點：ri

很小；AU很大應用：收音機電視機高頻頭的前級放大多級放大電路多個單級放大電路組合而成

輸入級，中間級，輸出級耦合方式：直接耦合，變壓器耦合，阻容耦合元件少體積??；零點漂移隔直穩(wěn)定阻抗匹配；體積大隔直方便調試；低頻特性差三極管的分類晶體三極管的種類很多，分類方法也有多種。下面按用途、頻率、功率、材料等進行分類。1）按材料和極性分有硅材料的NPN與PNP三極管，鍺材料的NPN與PNP三極管。2）按用途分有高、中頻放大管、低頻放大管、低噪聲放大管、光電管、開關管、高反壓管、達林頓管、帶阻尼的三極管等。3）按功率分有小功率三極管、中功率三極管、大功率三極管。4）按工作頻率分有低頻三極管、高頻三極管和超高頻三極管。5）按制作工藝分有平面型三極管、合金型三極管、擴散型三極管。6）按外形封裝的不同可分為金屬封裝三極管、玻璃封裝三極管、陶瓷封裝三極管、塑料封裝三極管等。場效應管FieldEffectTransistor(FET)場效應管概述：

什么是場效應管：

場效應管也是PN結構成的半導體器件，利用輸入電壓構成的電場來控制輸出電流的大小，屬于電壓控制器件（三極管——電流控制）

輸入阻抗高>100MΩ

熱穩(wěn)定性好

功耗小mW

噪聲低

制造工藝簡單

方便集成場效應管特點：結構符號：

工藝：

在一個半導體襯底（N/P）上的兩側各擴散出另一種半導體（P/N），并將擴散出來的兩極連接形成柵極（G），襯底上引出的兩極分別叫漏極（D）和源極（S）工作原理和特性：

改變柵極電壓的大小相對源極，PN結的厚度相應變化，使得導電溝道寬度發(fā)生變化，從而控制iD

可變電阻區(qū)：VDS——ID近似線性關系

恒流區(qū)：ID幾乎不隨VDS改變

夾斷區(qū)（截止區(qū)）場效應管：主要參數：

開啟電壓UGS(th)和夾斷電壓UGS(off)飽和漏電流IDSS

直流輸入電阻RGS

低頻跨導gm（反映UGS對ID的控制能力

漏源擊穿電壓U(BR)DS

柵源擊穿電壓U(BR)GS

最大耗散功率PDM注意點：

各電壓不能超出最大允許值使用時腳位不能接錯

施加電壓必須正確，柵源為負壓