電子器件與電子電路基礎

電子器件與電子電路基礎第1頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月半導體材料本征半導體N型半導體P型半導體PN結摻入五價元素摻入三價元素半導體器件基礎第2頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月半導體材料SiGe高度提純后成為本征半導體本征半導體共價鍵結構和本征熱激發(fā)電子—空穴對示意圖第3頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月本征半導體N型半導體P型半導體摻入五價元素P（磷）摻入三價元素B(硼）第4頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月

PN結加正向電壓（PN結正偏）PN結正偏后→內電勢降低→有利多子擴散→載流子從電源獲得補充→產(chǎn)生較大正向電流→PN結導電P型和N型半導體結合在一起后如何形成PN結？第5頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月PN結加反向電壓（PN結反偏）PN結的單向導電性：正偏導電，反偏截止（不導電）。內外電場方向相同，空間電荷區(qū)變得更加寬，多子根本無法擴散，只有少子在電場力作用下的產(chǎn)生漂移運動，PN結流過極小的電流，PN結不導電。第6頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月PN結特性特性曲線數(shù)學模型主要特性單向導電特性第7頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月半導體二極管電路大信號模型理想開關模型恒定壓降模型第8頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月把工作點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模型（動態(tài)模型或交流模型）第9頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月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10頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月解：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始終不導電，D1只有在大于6V后導電，一經(jīng)D1導電，輸出就是6V電壓。波形如圖。第11頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月例二、圖示電路是一個雙向限幅電路，設二極管為理想元件，輸入電壓從0V變化至100V，試畫出電路的電壓轉輸特性（曲線）。第12頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月解：設D1、D2均導電，則可寫出兩個回路方程：可見，D1導電的條件是：D2導電的條件是：因此，當D1截止，D2導電，當D1導電，D2截止，第13頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月其中第14頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月當D1、D2均導電，所以，電壓傳輸特性如圖：第15頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月半導體三極管電路兩個PN結的一種半導體器件NPN結構PNP結構第16頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月要有電流放大作用時，對器件結構等的要求工藝結構要求：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17頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月對二個PN結的偏置要求：發(fā)射結（）正向偏置，集電集反向偏置（）第18頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月各電集間的電流關系—以基極電流為輸入，集電極電流為輸出時：其中基極開路時，流過CE間電流—穿透電流射極開路時，流過CB間電流—反向飽和電流第19頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月晶體三極管的輸入/輸出特性輸入特性曲線輸出特性曲線第20頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月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（）反向偏置，集電結（）反向偏置等效電路電路偏置第21頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月電路中的電流、電壓電路偏置等效電路第22頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月⑵放大工作狀態(tài)條件：發(fā)射結（）正向偏置，集電結（）反向偏置等效電路電路偏置第23頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月電路中的電流、電壓電路偏置等效電路晶體管等效成一個授控源（CCCS）IBS是三極管飽和基極電流，在下面講。第24頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月⑶飽和工作狀態(tài)條件：發(fā)射結（）正向偏置，集電結（）正式向偏置注意：晶體三極管飽和時的機理？電路偏置等效電路第25頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月電路中的電流、電壓電路偏置等效電路第26頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月⑷倒置工作狀態(tài)C極和E極互換后偏置在放大時的工作狀態(tài)這時由于集電區(qū)多子濃度低，發(fā)射電子能力低，所以，此時的電流放大系數(shù)第27頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月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中的哪個電極。共射放大電路（CE）第28頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月共基放大電路（CB）共集放大電路（CC）第29頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月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），信號能順暢地傳輸。用共射放大電路為例加以說明：第30頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月=0時，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)工作點放大器直流通路第31頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月交流通路—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32頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月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；畫出交流通路，說明電路是何種組態(tài)的放大電路。靜態(tài)動態(tài)靜態(tài)動態(tài)第33頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月近似估算法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34頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月戴維南定律等效法第35頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月近似估算法兩種方法之間的誤差在工程上是完全允許的，所以電子技術上常用估算法處理。第36頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月圖解法: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載方程將它作在輸入特性曲線上，決定輸入Q點。求得：輸出回路負載方程第37頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月將它作在輸出特性曲線上，決定靜態(tài)Q點。求得：由坐標得：第38頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月⑵動態(tài)分析畫交流通路求解放大電路的技術指標（動態(tài)）如何畫法？其中第39頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月場效應管—FET是一種電壓控制電流的半導體器件，有結型和絕緣柵兩種。結型場效應管N溝道結型場效應管P溝道結型場效應管第40頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月絕緣柵場效應管N溝道增強型（E）和N溝道耗盡型（D）P溝道增強型（E）和P溝道耗盡型（D）第41頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第42頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月N溝道結型場效應管的特性曲線轉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第43頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月N溝道絕緣柵場效應管的特性曲線第44頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月場效應管放大電路與晶體三極管一樣，要解決靜態(tài)工作點和信號傳輸問題。自給偏壓分壓式自給偏壓第45頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月場效應管放大電路的分析靜態(tài)分析—靜態(tài)工作點計算（以分壓式偏置電路為例）柵極電位：源極電位：柵源電位：利用轉移特性方程柵源電位：可解這些方程得到等第46頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月習題1.2.12分析下面電路的靜態(tài)偏置和動態(tài)工作條件是否滿足放大的要求第47頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月解(a)圖輸入為零（）時，發(fā)射結是否正偏，集電結是否反偏。的數(shù)值范圍如何？從該圖可知，靜態(tài)時集電結被短路了，不可能處于放大時的一結正偏，另一結反偏的偏置，所以該電路不能放大。如果要放大時，應把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48頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月(b)圖靜態(tài)偏置不正確，第49頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月(c)圖靜態(tài)