及其单向导电特性l半导体二极管的伏安特性曲线l二极管培训课件.ppt
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1、本章重点内容章重点内容l lPN结及其单向导电特性结及其单向导电特性l l半导体二极管的伏安特性曲线半导体二极管的伏安特性曲线l l二极管在实际中的应用二极管在实际中的应用1.1PN结1.1.1本征半导体空穴自由电子abc444444444共价键的两个价电子价电子4(a)硅和锗原子的简化结构模型(b)晶体的共价键结构及电子空穴对的产生图1.1硅、锗原子结构模型及共价键结构示意图第第1章章半导体二极管及其应用电路半导体二极管及其应用电路精品课件1.1.2杂质半导体1N型半导体2P型半导体磷原子自由电子444454444电子一空穴对图1.2N型半导体的结构精品课件空穴硼原子444434444电子一
2、空穴对图1.3P型半导体的结构3.PN结的形成内电场P区N区P区N区空间电荷区图1.4PN结的形成精品课件4PN结的单向导电特性结的单向导电特性(1)PN结的正向导通特性R外电场内电场IR空穴(多数)电子(多数)NP变薄NP变厚IR0R外电场内电场电子(少数)空穴(少数)(a)正向偏置(b)反向偏置图1.5PN结的导电特性(2)PN结的反向截止特性1.2半导体二极管半导体二极管1.2.1 半导体二极管的结构及其在电路中的符号半导体二极管的结构及其在电路中的符号精品课件外壳(阴极)(阳极)PN阳极引线阴极引线VD(阴极)(a)结构(b)电路符号(c)实物外形图1.6二极管结构、符号及外形uv/V
3、015105(A)iv/mAABBA-5IR0.20.40.60.8CDDC-30-U(BR)硅锗图1.7二极管伏安特性曲线1.2.2 半导体二极管的伏安特性半导体二极管的伏安特性精品课件1正向特性正向特性2反向特性反向特性3反向击穿特性4温度对特性的影响1.2.3半导体二极管的主要参数1最大整流电流最大整流电流IF2最大反向工作电压最大反向工作电压URM3反向饱和电流IR4二极管的直流电阻二极管的直流电阻R5最高工作频率最高工作频率fM 1.2.4 半导体二极管的命名及分类半导体二极管的命名及分类1半导体二极管的命名方法精品课件用数字表示电极数目用字母表示材料和极性用字母表示类型用数字表示序
4、号用数字表示规格图1.8半导体器件的型号组成2半导体二极管的分类 1.2.5 二极管的判别及使用注意事项二极管的判别及使用注意事项1二极管的判别(用万用表进行检测)二极管的判别(用万用表进行检测)(1)二极管正、负极性及好坏的判断(2)二极管好坏的判别(3)硅二极管和锗二极管的判断(4)普通二极管和稳压管的判别精品课件2二极管使用注意事项二极管使用注意事项*1.3几种常用的特殊二极管1.3.1稳压二极管1稳压二极管的工作特性(a)伏安特性(b)符号图1.9稳压二极管的特性曲线和符号0IA(Izmin)IZIA(Izmax)ImAUZUVBAUZIZUBUAVD精品课件2.稳压管的主要参数1.3
5、.2 发光二极管发光二极管1普通发光二极管2红外线发光二极管3激光二极管激光二极管 1.1.3 光电二极管光电二极管1.3.4变容二极管(a)压控特性曲线(b)电路符号图1.12变容二极管的压控特性曲线和电路符号80604020CJ/pF2468101214U/V0VD精品课件1.4半导体二极管的应用1.4.1 整流整流1.4.2钳位1.4.3 限幅限幅VDU(+)FA图1.13二极管钳位电路(a)限幅电路(b)波形图1.14二极管限幅电路及波形RVD1+uo+uiUs2+Us1VD2uo/V10t-10uo/V+5-5t00精品课件4.电路中的元件保护SVDeLLREi图1.15二极管保护电
6、路精品课件本章重点内容l晶体三极管的放大原理、输入特性曲线、输出特性曲线l基本放大电路的工作原理及放大电路的三种基本偏置方式l利用估算法求静态工作点l微变等效电路及其分析方法l三种基本放大电路的性能、特点2.1半导体三极管2.1.1三极管的结构及分类1三极管的内部结构及其在电路中的符号第第2章章半导体三极管及其放大电路半导体三极管及其放大电路精品课件(a)NPN(b)PNP图2.1三极管的结构示意图及其在电路中的符号基极bbceceb集电区发射区发射结集电结基极bccbeeb基区发射极e集电极cNPN发射极e集电极cPNP2三极管的分类2.1.2三极管的放大作用1三极管放大时必须的内部条件三极
7、管放大时必须的内部条件精品课件2三极管放大时必须的外部条件3三极管内部载流子的传输过程图2.2三极管内部载流子的运动情况+RCcbeICIEIBVCcVBBRBICBOICNIBNNPN(3)电子被集电区收集的过程(1)发射区向基区发射电子的过程(2)电子在基区的扩散和复合过程精品课件4三极管电流放大作用的进一步理解表2.1IB、IC、IE的实验数据IB/mA-0.00400.010.020.030.040.05IC/mA0.0040.011.091.983.074.065.05IE/mA00.011.102.003.104.105.102.1.3三极管的特性曲线1输入特性曲线输入特性曲线uB
8、E/v0.2uCE/v(a)(b)uCE1VuCE=00.80.60.4iB/A1008060402025饱和区放大区100A80A60A40A20AiB=0A108642ic/mA4321截止区图2.3三极管的特性曲线精品课件2输出特性曲线输出特性曲线(1)放大区(2)饱和区(3)截止区2.1.4 三极管正常工作时的主要特点三极管正常工作时的主要特点1三极管工作于放大状态的条件及特点三极管工作于放大状态的条件及特点2三极管工作于饱和状态的条件及特点3三极管工作于截止状态时的条件及特点2.1.5 特殊晶体管简介特殊晶体管简介1光电三极管光电三极管精品课件(a)等效电路(b)电路符号(c)LED
9、+光电三极管(d)LED+光电池图2.4光电三极管的等效电路与电路符号图2.5光电耦合器电路符号ce()(+)cbeILIC2光电耦合器3晶闸管(1)单向晶闸管A.内部结构精品课件B.工作原理KAGGAKGAK(a)(b)(c)图2.6单向晶闸管外形及电路符号(a)内部结构示意图(b)分解图(c)等效电路图2.7晶闸管内部结构及其等效电路gakP1N1P2N2IGgkN1P2N2aP1N1P2kVGGIARGV2V1IC1RAIC2VAAga精品课件A.判定晶闸管的电极B.检测量晶闸管的导通情况(2)双向晶闸管双向晶闸管的结构(a)(b)图2.8双向晶闸管外形及电路符号GT1T2T1T2GTU
10、C336双向晶闸管的测量精品课件2.1.6三极管的主要参数1电流放大系数2反向饱和电流ICBO3穿透电流ICEO4集电极最大允许电流集电极最大允许电流ICM5集电极、发射极间的击穿电压集电极、发射极间的击穿电压UCEO6集电极最大耗散功率PCM。2.1.7三极管的检测与代换1国产三极管的命名方法简介2三极管三个电极(管脚)的估测三极管三个电极(管脚)的估测精品课件(a)(b)(c)图2.10三极管引脚识别示意图BCEEBCEBCBECC13973南韩、日本三极管介绍。4彩电和彩显行输出管简介5三极管好坏的判别6三极管的代换原则三极管的代换原则精品课件2.2三极管基本放大电路及其分析方法2.2.
11、1放大的基本概念2.2.2 三极管在实际应用中的三种放大电路形式三极管在实际应用中的三种放大电路形式2.2.3放大电路的组成1.基本放大电路的组成原则2.放大电路的组成及各元件的作用2.2.4 放大电路的两种状态放大电路的两种状态静态和动态静态和动态(a)直流通路(b)交流通路图2.13直流、交流通路ICQVCCVUCEQUCEQR1R2RLuiiiVR1uo精品课件2.2.5基本放大电路的工作过程图2.14基本放大电路的工作波形tUCEtttttURCURCiB(e)管压降的波形(d)RC上压降的波形(c)集电极电流波形uCEuceuRCurcICiciCibIB000000000000tt
12、ttttt(b)基极电流波形ui0(a)输入信号电压波形0uot(f)输出信号电压波形精品课件2.3.放大电路常用的直流偏置电路放大电路常用的直流偏置电路2.3.1固定式直流偏置电路2.3.2分压式电流负反馈偏置电路图2.15分压式电流反馈式偏置电路C1Ce+uoIEI2I1ReR2VCCVC2RLR3R1+uiRs1工作点稳定过程(1)由基极电阻R1、R2分压而得到固定的基极电位UB。设图2.15中流过R1、R2的电流分别为I1、I2,则(2)利用发射极电阻Re的电流负反馈作用稳定静态工作点精品课件2电容电容Ce的作用的作用2.3.3 恒流源偏置电路恒流源偏置电路图2.16镜像恒流源的基本电
13、路IIC1VCCRIC2=I0V2V1精品课件(a)威尔逊恒流源(b)小电流恒流源(c)改变射极电阻比获得不同输出电流的恒流源图2.17改进型恒流源电路V3IB3Re1Re2ReIIC1IBV2V1IIC1IC2V2V1IIC1IC2V2V1IC32.4放大电路的三种基本分析方法放大电路的三种基本分析方法2.4.1静态工作点估算法静态工作点估算法精品课件(1)画出放大电路的直流通路(2)由直流通路列出输入回路和输出回路方程,代入方程,分别求出IBQ、ICQ、UCEQ。+usRsVCCVC2C1RLRcRbVCC例1估算图2.18所示放大电路的静态工作点,设VCC=12V,Rc=3k,RB=28
14、0k,=50。(a)(b)图2.18精品课件2.4.2 放大电路的图解分析法放大电路的图解分析法1用图解法确定静态工作点的步骤:用图解法确定静态工作点的步骤:(1)在ic、uce平面坐标上作出晶体管的输出特性曲线。(2)根据直流通路列出放大电路直流输出回路的电压方程式:UCE=VCCICRC(3)根据电压方程式,在输出特性曲线所在坐标平面上作直流负载线。因为两点可决定一条直线,所以分别取(IC=0,UCE=VCC)和(UCE=0,IC=EC/Rc)两点,这两点也就是横轴和纵轴的截距,连接两点,便得到直流负载线。(4)根据直流通路中的输入回路方程求出IBQ。(5)找出IB=IBQ这一条输出特性曲
15、线,该曲线与直流负载线的交点即为Q点(静态工作点),该Q点直观地反映了静态工作点(IBQ、ICQ、UCQ)的三个值。即为所求静态工作点的值。精品课件(a)电路图(b)特性曲线图2.19例2电路图+MQiu=80A60A40A20A0AuCE/v6Vic/mA4321+VCCVRLRcRbuiuo2电路参数对静态工作点的影响(1)Rb对Q点的影响(2)Rc对Q点的影响精品课件ic/mAMuCE/vIBQ1IBQIBQ20(a)Rb变化对Q点的影响aQ1Rb1RbQ2Rb2RbNMRcRc20MNuCE/vic/mA(b)Rc变化对Q点的影响0VCC1VCCQ2QQ1NuCE/vic/mA(c)V
16、CC变化对Q点的影响图2.20电路参数对Q点的影响精品课件(3)VCC对Q点的影响2.4.3 放大电路的微变等效电路分析法放大电路的微变等效电路分析法1三极管的微变等效电路三极管的微变等效电路(三极管输入端三极管输入端be间和输出端间和输出端ce间的微变等效电路间的微变等效电路)(1)三极管输入端(be)间的微变等效电路beic+uceib+ubeciCib+ucerbe+ubeib(a)(b)图2.21三极管的微变等效电路(2)三极管输出端(ce)间的微变等效电路2放大电路的微变等效电路第一,根据放大电路画出交流通路。用三极管的微变等效电路代替交流通路中的三极管,画出放大电路的微变等效电路。
17、精品课件+uoCeReRb1VC2C1RLRcRb2+uiRs(a)放大电路ibRb1uo+ieicibRcRb2RL+usriui+RcRbrs+bcicrbeibuoRLro图2.22放大电路的微变等效电路(b)交流通路(c)微变等效电路精品课件2.5放大电路的动态性能指标及分析2.5.1放大电路的动态性能指标1放大倍数2输入电阻riii+ioriro放大电路uoRL+usrs+uorouiri图2.23放大电路的方框图精品课件3输出电阻ro 2.5.2 放大电路性能指标估算的方法、步骤放大电路性能指标估算的方法、步骤1.在放大电路静态分析的基础上,根据静态工作点的数值及相关公式,求出rb
18、e。2.画出放大电路的微变等效电路。3.根据微变等效电路及Au、ri、ro的定义式,分别求出Au、ri、ro。2.5.3共射放大电路基本动态参数的估算1.电压放大倍数2源电压放大倍数Aus3输入电阻ri4.输出电阻输出电阻ro2.5.4共集电极、共基极放大电路1共集电极放大电路共集电极放大电路精品课件+RL+uoReRb+ui+uoReC2C1rs+usVCCVRLRb+uirs+usV(a)典型电路(b)交流通路图2.25共集电极电路(1)静态工作点的估算(2)动态分析2共基极电路共基极电路精品课件ri+usrsiiuoRe+ieui+RbbcicibrbeibRL图2.26共集电极放大电路
19、的微变等效电路riCB+usCEBCBE+uoCb2Rb2RLRb+uoReCb1VCCVRLRcRb1uirs+uirs+usV(a)电路图(b)交流通路图2.27共基放大电路(1)静态分析精品课件(2)动态分析Bibroicri+usRsiiuo+ibui+ReECrbeieRL图2.28共基极微变等效电路ri电压放大倍数Au输入电阻ri输出电阻ro2.6三种基本放大电路的比较*2.7多级放大电路多级放大电路精品课件2.7.1多级放大电路的组成图2.29多级放大电路的结构框图2.7.2 多级放大电路的耦合方式多级放大电路的耦合方式(1)保证信号在级与级之间能够顺利地传输;(2)耦合后,多级
20、放大电路的性能必须满足实际的要求。为了满耦合后,各级电路仍具有合适的静态工作点2.7.3 阻容耦合阻容耦合精品课件+Ce2+uoRe1Re2+VCCC1RLCe1Rb12V1C2Rc1Rb11Rb22V2C3Rc2Rb21ui图2.30两级阻容耦合放大电路(1)优点:因电容具有“隔直”作用,所以各级电路的静态工作点相互独立,互不影响。这给放大电路的分析、设计和调试带来了很大的方便。此外,还具有体积小、重量轻等优点。(2)缺点:因电容对交流信号具有一定的容抗,在信号传输过程中,会受到一定的衰减。尤其对于变化缓慢的信号容抗很大,不便于传输。此外,在集成电路中,制造大容量的电容很困难,所以这种耦合方
21、式下的多级放大电路不便于集成2.7.4 直接耦合直接耦合精品课件+V2V1VCCRbReRc2Rc1+uiuo图2.31直接耦合放大电路1优点:既可以放大交流信号,也可以放大变化非常缓慢(直流)的信号;电路简单,便于集成,所以集成电路中多采用这种耦合方式。2缺点:存在着各级静态工作点相互牵制和零点漂移这两个问题。(第5章将讨论零点漂移问题。2.7.5 变压器耦合变压器耦合(1)优点:因变压器不能传输直流信号,只能传输交流信号和进行阻抗变换,所以,各级电路的静态工作点相互独立,互不影响。改变变压器的匝数比,容易实现阻抗变换,因而容易获得较大的输出功率。(2)缺点:变压器体积大而重,不便于集成。同
22、时频率特性差,也不能传送直流和变化非常缓慢的信号。精品课件+C2+RLT2T1CeC1Rb12Rb22Rb21Rb11VCC+uo+uiRe2Re1V2V1图2.32变压器耦合放大电路2.7.6 组合放大电路组合放大电路1共发共基组合放大电路共发共基组合放大电路RLV2V1RLRbuo+us+uirsRLV2V1RLRbuo+us+uirs图2.33共发共基组合放大器的交流通路图2.34共集共发组合放大器的交流通路精品课件2共集-共发组合放大电路(1)电压放大倍数(2)输入电阻(3)输出电阻思 考 题1、基本放大电路由哪些必不可少的部分组成?各元件有什么作用?2、试画出PNP型三极管的基本放大
23、电路,并注明电源的实际极性,以及各电极实际电流方向。3、三极管具有放大作用的内部条件和外部条件各是什么?4、为什么说三极管放大作用的本质是电流控制作用?如何用三极管的电流分配关系来说明它的控制作用?5、试在特性曲线上指出三极管的三个工作区:放大区、截止区、饱和区。6、三极管发射极与集电极对调使用时,放大作用将如何?7、在哪些情况下,工作点沿直流负载线移动?在哪些情况下,工作点沿交流负载线移动?实际上工作点有没有可能到达交流负载线的上顶端和下顶端?为什么?试分析电流负反馈偏置电路中,射极电阻Re和它的并联电容Ce的作用原理。精品课件本章重点:l结型、绝缘栅型场效应管的工作原理、输出特性、转移特性
24、及主要参数l共源、共漏极放大电路的工作原理场效应管的偏置方式及静态工作点的求法3.1概述概述3.1.1场效应管的特点3.1.2场效应管的分类3.1.3 场效应管与晶体三极管的比较场效应管与晶体三极管的比较3.2场效应管场效应管3.2.1结型场效应管1结构第第3章章 场效应管及其放大电路场效应管及其放大电路精品课件栅极GNNPP+栅极GS源极S源极D漏极D漏极N型沟道P型沟道DSGSDG(c)N沟道(a)N型沟道(b)P型沟道(d)P沟道图3.1结型场效应管的结构示意图和符号2.结型场效应管的工作原理PP+SD耗尽层NGPP+SD耗尽层NVDD(a)uGS=0,uDS=0时的情况(b)uGS=0
25、,uDS|VP|时的情况图3.2改变uDS时结型场效应导电沟道的变化iD/mAuDS/VU(BR)DS|VP|0IDSSGPP+SDN耗尽层耗尽层VDD(a)UGs=0时(b)uGSVP时沟道被夹断图3.3精品课件3.结型场效应管的特性曲线(1)转移特性图3.4N沟道结型场效应管的转移特性曲线uGS/ViD/mAIDSSUGS(off)4321054321UDS=12V(2)输出特性uDS/V夹断区恒流区(放大区)uGS=0V24681012141618可变电阻区-4V-3V-2ViD/mA543210-1V击穿区图3.5N沟道结型场效应管输出特性曲线精品课件可变电阻区:当漏源电压uDS很小时
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