電子器件與電子電路基礎(chǔ)

電子器件與電子電路基礎(chǔ)第一頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期一半導(dǎo)體材料本征半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體P型半導(dǎo)體PN結(jié)摻入五價(jià)元素?fù)饺肴齼r(jià)元素半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)第二頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期一半導(dǎo)體材料SiGe高度提純后成為本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)和本征熱激發(fā)電子—空穴對(duì)示意圖第三頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期一本征半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體P型半導(dǎo)體摻入五價(jià)元素P（磷）摻入三價(jià)元素B(硼）第四頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期一

PN結(jié)加正向電壓（PN結(jié)正偏）PN結(jié)正偏后→內(nèi)電勢(shì)降低→有利多子擴(kuò)散→載流子從電源獲得補(bǔ)充→產(chǎn)生較大正向電流→PN結(jié)導(dǎo)電P型和N型半導(dǎo)體結(jié)合在一起后如何形成PN結(jié)？第五頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期一PN結(jié)加反向電壓（PN結(jié)反偏）PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕赫珜?dǎo)電，反偏截止（不導(dǎo)電）。內(nèi)外電場(chǎng)方向相同，空間電荷區(qū)變得更加寬，多子根本無法擴(kuò)散，只有少子在電場(chǎng)力作用下的產(chǎn)生漂移運(yùn)動(dòng)，PN結(jié)流過極小的電流，PN結(jié)不導(dǎo)電。第六頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期一PN結(jié)特性特性曲線數(shù)學(xué)模型主要特性單向?qū)щ娞匦缘谄唔?，共五十二頁，編輯?023年，星期一半導(dǎo)體二極管電路大信號(hào)模型理想開關(guān)模型恒定壓降模型第八頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期一把工作點(diǎn)附近的某一小段特性等效（近似）成一條直線—用一電阻等效小信號(hào)模型（動(dòng)態(tài)模型或交流模型）第九頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期一二極管電路舉例例一、在圖示所示的電路中，D1、D2是理想二極管，，試畫出和的波形圖。第十頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期一解：由于穩(wěn)壓管經(jīng)電阻接有12V電壓，所以穩(wěn)壓管擊穿，其二端電壓即為6V，D2始終不導(dǎo)電，D1只有在大于6V后導(dǎo)電，一經(jīng)D1導(dǎo)電，輸出就是6V電壓。波形如圖。第十一頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期一例二、圖示電路是一個(gè)雙向限幅電路，設(shè)二極管為理想元件，輸入電壓從0V變化至100V，試畫出電路的電壓轉(zhuǎn)輸特性（曲線）。第十二頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期一解：設(shè)D1、D2均導(dǎo)電，則可寫出兩個(gè)回路方程：可見，D1導(dǎo)電的條件是：D2導(dǎo)電的條件是：因此，當(dāng)D1截止，D2導(dǎo)電，當(dāng)D1導(dǎo)電，D2截止，第十三頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期一其中第十四頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期一當(dāng)D1、D2均導(dǎo)電，所以，電壓傳輸特性如圖：第十五頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期一半導(dǎo)體三極管電路兩個(gè)PN結(jié)的一種半導(dǎo)體器件NPN結(jié)構(gòu)PNP結(jié)構(gòu)第十六頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期一要有電流放大作用時(shí)，對(duì)器件結(jié)構(gòu)等的要求工藝結(jié)構(gòu)要求：E區(qū)面積大，多子濃度最高；C區(qū)面積最大，多子濃度最低；B區(qū)小而窄，多子濃度較低。第十七頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期一對(duì)二個(gè)PN結(jié)的偏置要求：發(fā)射結(jié)（）正向偏置，集電集反向偏置（）第十八頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期一各電集間的電流關(guān)系—以基極電流為輸入，集電極電流為輸出時(shí)：其中基極開路時(shí)，流過CE間電流—穿透電流射極開路時(shí)，流過CB間電流—反向飽和電流第十九頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期一晶體三極管的輸入/輸出特性輸入特性曲線輸出特性曲線第二十頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期一晶體三極管的四種工作狀態(tài)及等效模型⑴截止工作狀態(tài)條件：發(fā)射結(jié)（）反向偏置，集電結(jié)（）反向偏置等效電路電路偏置第二十一頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期一電路中的電流、電壓電路偏置等效電路第二十二頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期一⑵放大工作狀態(tài)條件：發(fā)射結(jié)（）正向偏置，集電結(jié)（）反向偏置等效電路電路偏置第二十三頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期一電路中的電流、電壓電路偏置等效電路晶體管等效成一個(gè)授控源（CCCS）IBS是三極管飽和基極電流，在下面講。第二十四頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期一⑶飽和工作狀態(tài)條件：發(fā)射結(jié)（）正向偏置，集電結(jié)（）正式向偏置注意：晶體三極管飽和時(shí)的機(jī)理？電路偏置等效電路第二十五頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期一電路中的電流、電壓電路偏置等效電路第二十六頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期一⑷倒置工作狀態(tài)C極和E極互換后偏置在放大時(shí)的工作狀態(tài)這時(shí)由于集電區(qū)多子濃度低，發(fā)射電子能力低，所以，此時(shí)的電流放大系數(shù)第二十七頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期一放大電路的三種組態(tài)連接（三種連接方式）放大電路中的輸入、輸出以及公共電極分別取自三極管B、C、E中的哪個(gè)電極。共射放大電路（CE）第二十八頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期一共基放大電路（CB）共集放大電路（CC）第二十九頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期一組成放大電路的基本原則必須保證晶體管工作在放大狀態(tài)（正偏，反偏），信號(hào)能順暢地傳輸。用共射放大電路為例加以說明：第三十頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期一=0時(shí)，電路變?yōu)橹绷魍贰从持绷鞴ぷ髑闆r（也稱靜態(tài)）—求放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)放大器直流通路第三十一頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期一交流通路—如何畫交流通路？直流電源短路，耦合電容短路，其它元器件不變。其中第三十二頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期一放大電路分析近似估算法—常用圖解法—不常用例放大電路如圖，令晶體管試畫出直流通路，求出靜態(tài)工作點(diǎn)；畫出交流通路，說明電路是何種組態(tài)的放大電路。靜態(tài)動(dòng)態(tài)靜態(tài)動(dòng)態(tài)第三十三頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期一近似估算法⑴靜態(tài)分析畫直流通路求解直流電路中的電壓和電流第三十四頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期一戴維南定律等效法第三十五頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期一近似估算法兩種方法之間的誤差在工程上是完全允許的，所以電子技術(shù)上常用估算法處理。第三十六頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期一圖解法:令已知晶體管的輸入和輸出特性，而未知。戴維南等效后輸入回路負(fù)載方程將它作在輸入特性曲線上，決定輸入Q點(diǎn)。求得：輸出回路負(fù)載方程第三十七頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期一將它作在輸出特性曲線上，決定靜態(tài)Q點(diǎn)。求得：由坐標(biāo)得：第三十八頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期一⑵動(dòng)態(tài)分析畫交流通路求解放大電路的技術(shù)指標(biāo)（動(dòng)態(tài)）如何畫法？其中第三十九頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期一場(chǎng)效應(yīng)管—FET是一種電壓控制電流的半導(dǎo)體器件，有結(jié)型和絕緣柵兩種。結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管P溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管第四十頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期一絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管N溝道增強(qiáng)型（E）和N溝道耗盡型（D）P溝道增強(qiáng)型（E）和P溝道耗盡型（D）第四十一頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期一第四十二頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期一N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的特性曲線轉(zhuǎn)移特性漏極特性可變電阻區(qū)；放大區(qū)（飽和區(qū)、恒流區(qū)）；截止區(qū)；注意它們的條件和特點(diǎn)第四十三頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期一N溝道絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管的特性曲線第四十四頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期一場(chǎng)效應(yīng)管放大電路與晶體三極管一樣，要解決靜態(tài)工作點(diǎn)和信號(hào)傳輸問題。自給偏壓分壓式自給偏壓第四十五頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期一場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的分析靜態(tài)分析—靜態(tài)工作點(diǎn)計(jì)算（以分壓式偏置電路為例）柵極電位：源極電位：柵源電位：利用轉(zhuǎn)移特性方程?hào)旁措娢唬嚎山膺@些方程得到等第四十六頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期一習(xí)題1.2.12分析下面電路的靜態(tài)偏置和動(dòng)態(tài)工作條件是否滿足放大的要求第四十七頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期一解(a)圖輸入為零（）時(shí)，發(fā)射結(jié)是否正偏，集電結(jié)是否反偏。的數(shù)值范圍如何？從該圖可知，靜態(tài)時(shí)集電結(jié)被短路了，不可能處于放大時(shí)的一結(jié)正偏，另一結(jié)反偏的偏置，所以該電路不能放大。如果要放大時(shí)，應(yīng)把Rb接電源端改接到地端，并在輸入端加接一只電阻，如圖所示：第四十八頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期一(b)圖靜態(tài)偏置不正確，第四十九頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期一(c)圖靜態(tài)時(shí)