资源描述
,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,二极管、三极管,二极管、三极管,重要的半导体器件,重要的电子电路的基础组成器件,重要的集成电路原型,二极管,二极管概述：,二极管又称晶体二极管,diode,它是一种具有单向传导电流的电子器件,晶体二极管是一个由,p,型半导体和,n,型半导体烧结形成的,p-n,结界面,二极管结构、符号,二极管的主要特性,1,.,单向导电性,PN,结（二极管）的主要特性是单向导电性，也就是在正向电压的作用下，导通电阻很小；而在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大。,注意：只有在外加正向电压时这一特性才显示出来。被动器件,3.,管压降特性：,在二极管导通后，正向压降基本不变，管子的正向电流发生很大变化时，正向压降才有微小的变化。换言之，当正向电压有一个微小变化时，将引起正向电流的很大变化。硅二极管的正向压降为,0.6V,左右，锗二极管的正向压降为,0.2V,左右。,2,.,正向电阻小，反向电阻大,正向电阻是指二极管正向导通后管子正负极间的电阻（是,PN,结的正向电阻）这一电阻很小,正向电阻小。反向电阻是指二极管处于反向偏置而未击穿时的电阻,（是,PN,结的反向电阻），这一电阻很大,反向电阻很大。,锗管,正向特性,10,硅管,I,/mA,U,/V,0,20,40,30,20,10,20,死区电压,A,0.5,1.0,1.5,反向特性,二极管的伏安特性,4.,二极管的,VA,特性,2,）、反向特性 二极管两端加上反向电压时，反向 电流很小，当反向电压逐渐增加时，反向电流基本保持不变，这时的电流称为反向饱和电流（见曲线,II,段,),。不同材料的二极管，反向电流大小不同，硅管约为,1,微安到几十微安，锗管则可高达数百微安，另外，反向电流受温度变化的影响很大，锗管的稳定性比硅管差。,1,）、正向特性,加在二极管两端的正向电压（,P,为正、,N,为负）很小时（锗管小于,0.1,伏，硅管小于,0.5,伏），管子不导通处于“死区”状态，当正向电压起过一定数值后，管子才导通，电压再稍微增大，电流急剧暗加（见曲线,I,段）。不同材料的二极管，起始电压不同，硅管为,0.5-0.7,伏左右，锗管为,0.1-0.3,左右。,二极管的主要特性,锗管,正向特性,10,硅管,I,/mA,U,/V,0,20,40,30,20,10,20,死区电压,A,0.5,1.0,1.5,反向特性,二极管的伏安特性,二极管的主要特性,3,）、反向击穿特性 当反向电压增加到某一数值时，反向电流急剧增大，这种现象称为反向击穿（见曲线,III),。这时的反向电压称为反向击穿电压，不同结构、工艺和材料制成的管子，其反向击穿电压值差异很大，可由,1,伏到几百伏，甚至高达数千伏。电击穿（雪崩击穿和齐纳击穿）可逆，热击穿不可逆。,主要应用为稳压二极管和瞬态抑制二极管等,二极管的分类,二极管的,分类,除普通二极管外，还有若干特殊二极管：用于稳压的稳压二极管（齐纳二极管）,、,用于调谐的变容二极管,、,以及光电子器件（光电二极管等,、发光二极管、激光二极管）,等。,二极管的应用,二极管的整流,大多数电器设备无法直接使用交流电，必须把交流电转换成直流电以后才能加以利用。把交流电转换成直流电的过程叫做“整流”。,二极管使用在限幅、开关、低电压稳压等电路中，起,整流、检波、限幅、箝位、开关、元器件保护、温度补偿等作用。,三极管,半导体三极管有两种类型：,一种是双极型半导体三极管,(BJT Bipolar Junction transistor),，常称为晶体管，在电路中常用“,Q”,加数字表示，有两种载流子参与导电,(,多数载流子和少数载流子），被称之为双极型器件。晶体管是电流控制元件，由两个,PN,结组合而成,另一种是场效应半导体三极管，仅由一种载流子（多数）参与导电，所以称之为单极型器件。场效应管是电压控制元件，由电场效应来控制其电流大小，分为两大类：结型场效应管（,JFET Junction type Field Effect Transistor,）和金属氧化物半导体场效应管（,MOSFET Metal,Oxide,Semiconductor type Field Effect Transistor,）,三极管概述：,三极管结构、符号：,NPN,型,PNP,型,结构,符号,结构,符号,由于三极管的结构和外形特征，它有三个接出来的端点，所以便被形象的命名为三极管。,并不是所有三脚的器件都是三极管,三极管的基本结构是两个反向连结的PN结面,有,pnp,和,npn,两种组合；三个接出来的端点依序称为,发射极,（,emitter,E,）、,基极,（,base,B,）和,集电极,（,collector,C,）,三极管参数,9011 NPN 30V 30mA 400mW 150MHz 放大倍数20-80,9012 PNP 50V 500mA 600mW 低频管 放大倍数30-90,9013 NPN 20V 625mA 500mW 低频管 放大倍数40-110,9014 NPN 45V 100mA 450mW 150MHz 放大倍数20-90,8050 NPN 25V 700mA 200mW 150MHz 放大倍数30-100,8550 PNP 40V 1500mA 1000mW 200MHz 放大倍数40-140,9013,：,NPN,集电极,-,发射极电压,20V,集电极,-,基电压,45V,射极,-,基极电压,5V,集电极电流,0.5A,耗散功率,0.625W,结温,150,特怔频率 最小,150MHZ,放大倍数：,40-110,三极管的三种状态,截止状态,：当加在三极管发射结的电压小于,pn,结的导通电压，基极电流为零，集电极电流和发射极电流都为零，三极管这时失去了电流放大作用，集电极和发射极之间相当于开关的断开状态，我们称三极管处于截止状态。,放大状态,：当加在三极管发射结的电压大于,pn,结的导通电压，并处于某一恰当的值时，三极管的发射结正向偏置，集电结反向偏置，这时基极电流对集电极电流起着控制作用，使三极管具有电流放大作用，其电流放大倍数,=,Ic/,Ib,，这时三极管处放大状态。,饱和导通状态,：当加在三极管发射结的电压大于,pn,结的导通电压，并当基极电流增大到一定程度时，集电极电流不再随着基极电流的增大而增大，而是处于某一定值附近不怎么变化，这时三极管失去电流放大作用，集电极和发射极之间的电压很小，集电极和发射极之间相当于开关的导通状态。三极管的这种状态我们称之为饱和导通状态。,三极管的放大作用,三极管的最基本的一种应用，是将微弱的电信号加以放大,基极电流用,I,B,表示，,集电极电流用,I,C,表示 ，,发射极电流用,I,E,表示。则关系为,：,I,C,=,I,B,I,C,=,I,E,I,E,=,I,C,+,I,B,=,（,1+,）,I,B,、,为两种电流放大系数，关系为：,I,E,=,I,C,+,I,B,1,电流放大系数,三极管有一个重要参数就是电流放大系数,。当三极管的基极上加一个微小的电流时，在集电极上可以得到一个是注入电流,倍的电流，即集电极电流。集电极电流随基极电流的变化而变化，并且基极电流很小的变化可以引起集电极电流很大的变化，这就是三极管的放大作用。,2,放大条件,三极管的放大作用，主要依靠发射极电流能通过基区传输，然后到达集电极而实现，为了保证这一过程，既要满足内部条件：发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，由要满足外部条件：发射结正向偏置、集电结反向偏置,三极管的放大电路,利用,BJT,组成的放大电路,其中一个电极作为信号输入端,一个电极作为输出端,另一个电极作为输入、输出的共同端,.,根据共同端的不同,BJT,可有三种连接方式,:,共基极（用,CB,表示）、共发射极（用,CE,表示）、共集电极（用,CC,表示）接法,三极管放大电路的三种组态（三种基本放大电路）,基本放大电路分析,静态分析,动态分析,画直流通路：,电容看成开路,电感看成短路,电源不计内阻,计算,I,B,以及,I,C,值，根据输出特征曲线确定,Q,点,画交流微变等效通路：,电容看成短路,直流电源短路,将三极管等效成由基极电流控制的集电极和发射极受控电流源,计算,A,u,=-,R,L,/r,be,、,r,i,r,be,和,r,o,R,c,计算,A,us,=r,i,/(R,s,+r,i,)A,u,分压式放大电路分析,静态分析,动态分析,电容看成开路、电感看成短路、电源不计内阻,计算,I,B,以及,I,C,值，根据输出特征曲线确定,Q,点,U,b,R,b2,与,R,b2,的分压值,电容看成短路、直流电源短路、将三极管等效成由基极电流控制的集电极和发射极受控电流源,计算,A,u,=-,R,L,/r,be,、,r,i,r,be,和,r,o,R,c,计算,A,us,=r,i,/(R,s,+r,i,)A,u,共集电极放大电路,输入和输出共用集电极,（射随器）,静态：,I,B,=(V,cc,-U,BE,)/R,B,+(,+1)R,E,I,C,=,I,B,U,CE,V,cc,-I,C,R,E,动态：,A,U,100M,热稳定性好,功耗小,mW,噪声低,制造工艺简单,方便集成,场效应管特点：,结构符号：,工艺：,在一个半导体衬底（,N/P,）上的两侧各扩散出另一种半导体（,P/N,），并将扩散出来的两极连接形成栅极（,G,），衬底上引出的两极分别叫漏极（,D,）和源极（,S,）,工作原理和特性：,改变栅极电压的大小相对源极，,PN,结的厚度相应变化，使得导电沟道宽度发生变化，从而控制,i,D,可变电阻区：,V,DS,I,D,近似线性关系,恒流区：,I,D,几乎不随,V,DS,改变,夹断区（截止区）,N/P,沟道增强型,N/P,沟道耗尽型,原理特性与结型场效应管相同,绝缘栅场效应管：,金属,-,氧化层,-,半导体,-,场效晶体管，（,Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET,）,衬底与扩散出来的半导体之间有二氧化硅绝缘层和金属铝层,场效应管：,主要参数,：,开启电压,U,GS(th),和夹断电压,U,GS(off),饱和漏电流,I,DSS,直流输入电阻,R,GS,低频跨导,gm,（反映,U,GS,对,I,D,的控制能力,漏源击穿电压,U,(BR)DS,栅源击穿电压,U,(BR)GS,最大耗散功率,P,DM,注意点,：,各电压不能超出最大允许值,使用时脚位不能接错,施加电压必须正确，栅源为负压,保存时栅源需短接或防静电处理,使用时注意电压极性,场效应管,+,可控硅调光电路,场效应管放大电路：,条件：,放大电路必须使场效应管工作在恒流区,静态分析：,UGS,，,UDS,动态分析：,A,U,=U,o,/U,i,=-g,m,R,L,r,i,=R,G,+(R,G1,R,G 2,)R,G,r,o,=R,d,等效电路与分析,动态分析,基本概念,结构图,负反馈放大电路,反馈的概念：,将放大电路的输出量,(U,O,/A,O,),的一部分或全部通过某些原件或者网络回送到输入回路中，从而影响放大电路的输入量，这种回送的过程称之为反馈。回送过来的信号叫反馈信号，具备反馈的电路称为反馈放大电路,符号：,.,X,i,X,o,X,f,X,d,AF,闭环放大电路,输入,输出 反馈信号,净输入信号,反馈系数,开环放大倍数,
展开阅读全文