模擬電路基礎(chǔ)課件

模擬電路基礎(chǔ)

二極管的伏安特性

將PN結(jié)封裝在塑料、玻璃或金屬外殼里，再?gòu)腜區(qū)和N區(qū)分別焊出兩根引線作正、負(fù)極。二極管的結(jié)構(gòu)：(a)外形圖半導(dǎo)體二極管又稱晶體二極管。(b)符號(hào)圖1.2.4二極管的外形和符號(hào)二極管的伏安特性

在二極管的兩端加上電壓U，測(cè)量流過(guò)管子的電流I

，I

=f(U

)之間的關(guān)系曲線。604020–0.002–0.00400.51.0–25–50I/mAU/V正向特性硅管的伏安特性死區(qū)電壓擊穿電壓U(BR)反向特性–50I/mAU

/V0.20.4–2551015–0.01–0.02鍺管的伏安特性0圖1.2.4二極管的伏安特性二、單相整流電路（一）半波整流電路 單相半波整流電路如下圖(a)所示，圖中Tr為電源變壓器，用來(lái)將市電220V交流電壓變換為整流電路所要求的交流低電壓，同時(shí)保證直流電源與市電電源有良好的隔離。設(shè)V為整流二極管，令它為理想二極管，RL為要求直流供電的負(fù)載等效電阻。 由圖可見(jiàn)，負(fù)載上得到單方向的脈動(dòng)電壓，由于電路只在u2的正半周有輸出，所以稱為半波整流電路。半波整流電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用元件少，但整流效率低，輸出電壓脈動(dòng)大，因此，它只使用于要求不高的場(chǎng)合。橋式整流電路穩(wěn)壓管

一種特殊的面接觸型半導(dǎo)體硅二極管。

穩(wěn)壓管工作于反向擊穿區(qū)。I/mAU/VO+正向+反向U(b)穩(wěn)壓管符號(hào)(a)穩(wěn)壓管伏安特性+I圖1.2.10穩(wěn)壓管的伏安特性和符號(hào)集電區(qū)集電結(jié)基區(qū)發(fā)射結(jié)發(fā)射區(qū)集電極c發(fā)射極e基極b

cbe符號(hào)NNPPN圖1.3.3三極管結(jié)構(gòu)示意圖和符號(hào)(b)PNP型1.3.2

三極管的電流“放大”作用

以NPN型三極管為例討論cNNPebbec表面看三極管要實(shí)現(xiàn)放大，必須從三極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部所加電源的極性來(lái)保證。不具備放大作用電流“放大”的內(nèi)部條件：NNPebcNNNPPP

1.發(fā)射區(qū)高摻雜。

2.基區(qū)做得很薄。通常只有幾微米到幾十微米，而且摻雜較少。

電流“放大”的外部條件：外加電源的極性應(yīng)使發(fā)射結(jié)處于正向偏置狀態(tài)，而集電結(jié)處于反向偏置狀態(tài)。3.集電結(jié)面積大。輸出回路輸入回路+UCE-

1.3.3三極管的特性曲線IBUCE三極管共射特性曲線測(cè)試電路ICVCCRbVBBcebRcV+V+A++mA

輸入特性：輸出特性：+UCE-+UCE-IBIBIBUBE一、輸入特性

(1)UCE=0時(shí)的輸入特性曲線RbVBBcebIB+UBE_VBBIB+UBE_bceOIB/A當(dāng)UCE=0時(shí)，基極和發(fā)射極之間相當(dāng)于兩個(gè)PN結(jié)并聯(lián)。所以，當(dāng)b、e之間加正向電壓時(shí)，應(yīng)為兩個(gè)二極管并聯(lián)后的正向伏安特性。

(2)

UCE>0時(shí)的輸入特性曲線

當(dāng)UCE>0時(shí)，這個(gè)電壓有利于將發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)的電子收集到集電極。UCE>UBE，三極管處于放大狀態(tài)。

*特性曲線右移(因集電結(jié)開始吸引電子)OIB/AUCE≥1時(shí)的輸入特性具有實(shí)用意義。IBUCEICVCCRbVBBcebRCV+V+A++mAUBE*UCE

≥1V，特性曲線重合。

三極管共射特性曲線測(cè)試電路三極管的輸入特性2.放大區(qū)：條件：發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)反偏

特點(diǎn)：各條輸出特性曲線比較平坦，近似為水平線，且等間隔。二、輸出特性放大區(qū)集電極電流和基極電流體現(xiàn)放大作用，即放大區(qū)放大區(qū)對(duì)NPN管UBE>0，UBC<0NPN三極管的輸出特性曲線IC

/mAUCE

/V100μA80μA60μA40μA20μAIB=0O5101554321物理意義？3.飽和區(qū)：條件：兩個(gè)結(jié)均正偏對(duì)NPN型管，UBE>0UBC>0。

特點(diǎn)：IC不隨IB而變化，在飽和區(qū)三極管失去放大作用。IC

<

IB。當(dāng)UCE=UBE，即UCB=0時(shí)，稱臨界飽和，UCE

<

UBE時(shí)稱為過(guò)飽和。飽和管壓降UCES<0.4V(硅管)，UCES<0.2V(鍺管)飽和區(qū)飽和區(qū)飽和區(qū)IC

/mAUCE

/V100μA80μA60μA40μA20μAIB=0O51015543211.3.4

三極管的主要參數(shù)一、電流放大系數(shù)1.共射直流電流放大系數(shù)忽略穿透電流

ICEO

時(shí)，2.共射交流電流放大系數(shù)

同一管子，β≈βNPN型三極管驅(qū)動(dòng)蜂鳴器

1.4.2絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管由金屬、氧化物和半導(dǎo)體制成。稱為金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管，或簡(jiǎn)稱MOS場(chǎng)效應(yīng)管。特點(diǎn)：輸入電阻可達(dá)109以上。類型N溝道P溝道增強(qiáng)型耗盡型增強(qiáng)型耗盡型UGS=0時(shí)漏源間存在導(dǎo)電溝道稱耗盡型場(chǎng)效應(yīng)管；UGS=0時(shí)漏源間不存在導(dǎo)電溝道稱增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管。

1.4場(chǎng)效應(yīng)管P型襯底N+N+BGSDSiO2源極S漏極D襯底引線B柵極G鋁

N溝道增強(qiáng)型MOS場(chǎng)效應(yīng)管一、N溝道增強(qiáng)型MOS場(chǎng)效應(yīng)管1.結(jié)構(gòu)P型襯底N+N+BGSDSiO2源極S漏極D襯底引線B柵極GN溝道增強(qiáng)型MOS場(chǎng)效應(yīng)管鋁SGDBP型襯底N+N+BGSD---------------------(2)

UDS>0，0<UGS<UTP型襯底中的電子被吸引靠近

柵極與空穴復(fù)合，產(chǎn)生由負(fù)離子(不動(dòng))組成的耗盡層，ID=0，增大

UGS，

耗盡層變寬，ID仍等于零

。VGS(3)

UDS>0，UGS≥UT由于吸引了足夠多的電子，會(huì)在耗盡層和SiO2之間形成可移動(dòng)的表面電荷層——反型層(N型導(dǎo)電溝道)，ID>0，UGS升高，N溝道變寬，

ID增大。UT

為開始形成反型層所需的UGS，稱開啟電壓。VDSID---------H橋式電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖4.12H橋驅(qū)動(dòng)電路4.1、三極管的經(jīng)典應(yīng)用：H橋驅(qū)動(dòng)電路一、H橋驅(qū)動(dòng)電路圖4.11中所示為一個(gè)典型的直流電機(jī)控制電路。電路得名于“H橋驅(qū)動(dòng)電路”是因?yàn)樗男螤羁崴谱帜窰。4個(gè)三極管組成H的4條垂直腿，而電機(jī)就是H中的橫杠（注意：圖4.11及隨后的兩個(gè)圖都只是示意圖，而不是完整的電路圖，其中三極管的驅(qū)動(dòng)電路沒(méi)有畫出來(lái)）。

要使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，必須使對(duì)角線上的一對(duì)三極管導(dǎo)通。例如，如圖4.13所示，當(dāng)Q1管和Q4管導(dǎo)通時(shí)，電流就從電源正極經(jīng)Q1從左至右穿過(guò)電機(jī)，然后再經(jīng)Q4回到電源負(fù)極。按圖中電流箭頭所示，該流向的電流將驅(qū)動(dòng)電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)三極管Q1和Q4導(dǎo)