1、1模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎長春職業技術學院長春職業技術學院2緒緒 論論 模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎是電子信息科學與技術專業、通信是電子信息科學與技術專業、通信工程專業、電子信息工程專業以及物理學專業本、?？频囊还こ虒I、電子信息工程專業以及物理學專業本、專科的一門重要的專業核心課，具有很強的綜合性、技術性和實用性。門重要的專業核心課，具有很強的綜合性、技術性和實用性。該課程的研究對象是電子元器件及其組成的電路（包括分立、該課程的研究對象是電子元器件及其組成的電路（包括分立、集成電路）。主要研究常用半導體器件、基本集成電路）。主要研究常用半導體器件、基本放大電路放大電路、多、多級級

2、放大電路放大電路、集成運算、集成運算放大電路放大電路、放大電路放大電路的頻率響應、的頻率響應、放放大電路大電路中的反饋、信號的運算和處理、波形的發生和信號的中的反饋、信號的運算和處理、波形的發生和信號的變換、功率變換、功率放大電路放大電路等內容。模擬電路已經廣泛地應用于國等內容。模擬電路已經廣泛地應用于國防和國民經濟的各個領域并極大地促進了相關領域的迅速發防和國民經濟的各個領域并極大地促進了相關領域的迅速發展，特別是模擬電路中的新器件、新技術、新方法的廣泛應展，特別是模擬電路中的新器件、新技術、新方法的廣泛應用，使得電子測量和探索自然規律的實驗方法進入了一個新用，使得電子測量和探索自然規律的實

3、驗方法進入了一個新階段，因此階段，因此模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎具有重要的地位和作用。具有重要的地位和作用。 3模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎與其他課程的聯系：與其他課程的聯系： 本課程的先修課程是普通物理、電路分析基礎等。本課程的先修課程是普通物理、電路分析基礎等。原子物理部分中的核外電子運動的規律、原子的能級、原子物理部分中的核外電子運動的規律、原子的能級、殼層結構、能帶理論由普通物理講授，本課程在此基礎上進殼層結構、能帶理論由普通物理講授，本課程在此基礎上進一步研究半導體器件的原理和性能。一步研究半導體器件的原理和性能。電壓源、電流源、受控源等概念，基爾霍夫定律、疊加電壓源、電流

4、源、受控源等概念，基爾霍夫定律、疊加定理，戴維南定理和諾頓定理，以及定理，戴維南定理和諾頓定理，以及RC電路時間常數等概念電路時間常數等概念由電路分析基礎（電工學）講授，本課程應用上述內容分析由電路分析基礎（電工學）講授，本課程應用上述內容分析討論具體的電子電路等內容。討論具體的電子電路等內容。同步課程：數字電子技術（數字電路與邏輯設計）同步課程：數字電子技術（數字電路與邏輯設計）后續課程：微機原理、高頻電路等。后續課程：微機原理、高頻電路等。4課程教學目標：課程教學目標： 1、掌握模擬電路中的基本概念，電子元器件的功能和使用。、掌握模擬電路中的基本概念，電子元器件的功能和使用。2、掌握組成模

5、擬電路的各種單元電路（放大、振蕩等）的工作、掌握組成模擬電路的各種單元電路（放大、振蕩等）的工作原理、性能和特點。原理、性能和特點。3、掌握模擬電路的基本原理、基本分析方法和計算方法，例如、掌握模擬電路的基本原理、基本分析方法和計算方法，例如放大電路、反饋電路等基本分析方法，使學生具有一定的電放大電路、反饋電路等基本分析方法，使學生具有一定的電路分析、計算的能力。路分析、計算的能力。4、在實驗技能方面，能比較熟練地掌握模擬電子電路常用測試、在實驗技能方面，能比較熟練地掌握模擬電子電路常用測試儀器的使用方法與基本測試技術，對電子線路的基本單元電儀器的使用方法與基本測試技術，對電子線路的基本單元電

6、路具有初步設計、安裝和調試的能力。路具有初步設計、安裝和調試的能力。5、適當引入近些年來電子技術的新器件、新技術、新方法，以、適當引入近些年來電子技術的新器件、新技術、新方法，以利于學生了解電子技術的新發展，擴展知識面，開闊視野。利于學生了解電子技術的新發展，擴展知識面，開闊視野。5教學內容與要求（教學內容與要求（64學時學時+實驗實驗30學時）學時）學分：學分：4+2 第一章第一章 常用半導體器件常用半導體器件 （6學時學時+習題課習題課2學時）學時）第二章第二章 基本放大電路基本放大電路 （10學時學時+習題課習題課2學時）學時）第三章第三章 多級放大電路多級放大電路 （4學時）學時）第四

7、章第四章 集成運算放大電路集成運算放大電路 （2學時）學時）第五章第五章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應 （4學時）學時）第六章第六章 放大電路中的反饋放大電路中的反饋 （8學時）學時）第七章第七章 信號的運算和處理信號的運算和處理 （8學時）學時）第八章第八章 波形的發生和信號的轉換波形的發生和信號的轉換 （8學時）學時）第九章第九章 功率放大電路功率放大電路 （4學時）學時）第十章第十章 直流電源直流電源 （4學時）學時）第十一章第十一章 模擬電子電路讀圖模擬電子電路讀圖 （2學時）學時） （了解）（了解）6參考書目參考書目1.模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎（第三版）清華大學電子學

8、教研組編，（第三版）清華大學電子學教研組編，童詩白、華成英主編，高等教育出版社，童詩白、華成英主編，高等教育出版社，20012.模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎典型例題及習題解答典型例題及習題解答 王正奎編著王正奎編著 聊大聊大3.模擬電子技術簡明教程模擬電子技術簡明教程華成英主編，清華大學出版社華成英主編，清華大學出版社20064.模擬電子技術簡明教程模擬電子技術簡明教程（第二版）清華大學電子學教研組（第二版）清華大學電子學教研組編，楊素行主編，高等教育出版社編，楊素行主編，高等教育出版社，19985.模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎，華中理工大學電子學教研室編，陳大，華中理工大學電子學教研

9、室編，陳大欽主編，高等教育出版社，欽主編，高等教育出版社，20006.電子技術基礎電子技術基礎（模擬部分）第四版，華中理工大學電子學（模擬部分）第四版，華中理工大學電子學教研室編，康華光主編：高等教育出版社，教研室編，康華光主編：高等教育出版社，19997.模擬電子技術常見題型解析及模擬題模擬電子技術常見題型解析及模擬題張疇先張疇先 主編，西北工主編，西北工業大學出版社業大學出版社 7項目一項目一 元器件的識別與檢測元器件的識別與檢測 1.1 半導體的基礎知識半導體的基礎知識 1.2 半導體二極管半導體二極管 1.3 雙極型晶體管雙極型晶體管 1.4 場效應管場效應管重點掌握：基本概念，晶體二

10、極管的伏安特性重點掌握：基本概念，晶體二極管的伏安特性及主要參數、晶體三極管和場效應管輸入、輸及主要參數、晶體三極管和場效應管輸入、輸出特性及主要參數。出特性及主要參數。不要將注意力過多放在管子內部，而以理解外不要將注意力過多放在管子內部，而以理解外特性為主。特性為主。81.1 半導體的基本知識半導體的基本知識導體、半導體和絕緣體導體、半導體和絕緣體導體：導體：容易導電的物質稱為導體，金屬一般都是導體。容易導電的物質稱為導體，金屬一般都是導體。絕緣體：絕緣體：幾乎不導電的物質稱為絕緣體，如橡皮、陶瓷、塑料幾乎不導電的物質稱為絕緣體，如橡皮、陶瓷、塑料和石英等。和石英等。半導體：半導體：導電特性

11、介于導體和絕緣體之間的物質稱為半導體導電特性介于導體和絕緣體之間的物質稱為半導體, , 如鍺、硅、砷化鎵和一些硫化物、氧化物等。如鍺、硅、砷化鎵和一些硫化物、氧化物等。 半導體的導電機理不同于其它物質，所以它具有不同于半導體的導電機理不同于其它物質，所以它具有不同于其它物質的特點。例如：其它物質的特點。例如： 當受外界熱和光的作用時，它的導電能力明顯變化。當受外界熱和光的作用時，它的導電能力明顯變化。 往純凈的半導體中摻入某些雜質，會使它的導電能力明顯往純凈的半導體中摻入某些雜質，會使它的導電能力明顯改變。例如：室溫下，在純硅中參入百萬分之一的硼，可以使改變。例如：室溫下，在純硅中參入百萬分之

12、一的硼，可以使硅的導電能力提高硅的導電能力提高5050萬倍。萬倍。91.1.1 本征半導體本征半導體一、本征半導體的結構特點一、本征半導體的結構特點GeSi通過一定的工藝過程，可以將半導體制成通過一定的工藝過程，可以將半導體制成晶體晶體?，F代電子學中，用的最多的半導體是硅現代電子學中，用的最多的半導體是硅(14)和鍺和鍺(32)，它們的最外層電子（價電子）都是四個。它們的最外層電子（價電子）都是四個。本征半導體：本征半導體：純凈的具有晶體結構的半導體稱為本征半導體純凈的具有晶體結構的半導體稱為本征半導體10在硅和鍺晶體中，原子按四角形系統組成晶體點陣，每個原在硅和鍺晶體中，原子按四角形系統組成

13、晶體點陣，每個原子都處在正四面體的中心，而四個其它原子位于四面體的頂點，子都處在正四面體的中心，而四個其它原子位于四面體的頂點，每個原子與其相臨的原子之間形成每個原子與其相臨的原子之間形成共價鍵共價鍵，共用一對價電子。，共用一對價電子。硅和鍺的晶體結構：硅和鍺的晶體結構：11硅和鍺的共價鍵結構硅和鍺的共價鍵結構共價鍵共價鍵共用電子對共用電子對+4+4+4+4+4+4表示除去表示除去價電子后的價電子后的正離子正離子形成共價鍵后，每個原子的形成共價鍵后，每個原子的最外層電子是八個，構成穩最外層電子是八個，構成穩定結構。定結構。共價鍵有很強的結合力，使共價鍵有很強的結合力，使原子規則排列，形成晶體。

14、原子規則排列，形成晶體。共價鍵中的兩個電子被緊緊共價鍵中的兩個電子被緊緊束縛在共價鍵中，稱為束縛在共價鍵中，稱為束縛束縛電子電子，常溫下束縛電子很難，常溫下束縛電子很難脫離共價鍵成為脫離共價鍵成為自由電子自由電子，因此本征半導體中的自由電因此本征半導體中的自由電子很少，所以本征半導體的子很少，所以本征半導體的導電能力很弱。導電能力很弱。12二、本征半導體的導電機理二、本征半導體的導電機理在絕對在絕對0度度（T=0K）和沒和沒有外界激發時有外界激發時, ,價電子完全被價電子完全被共價鍵束縛著，本征半導體中共價鍵束縛著，本征半導體中沒有可以運動的帶電粒子（即沒有可以運動的帶電粒子（即載流子載流子）

15、，它的導電能力為），它的導電能力為 0，相當于絕緣體。相當于絕緣體。在常溫下，由于熱激發在常溫下，由于熱激發, ,使一些價電子獲得足夠的能量使一些價電子獲得足夠的能量而脫離共價鍵的束縛，成為而脫離共價鍵的束縛，成為自自由電子由電子，同時共價鍵上留下一，同時共價鍵上留下一個空位，稱為個空位，稱為空穴空穴。1.1.載流子、自由電子和空穴載流子、自由電子和空穴+4+4+4+4自由自由電子電子空穴空穴束縛電子束縛電子本征半導體中本征半導體中自由電子自由電子和和空穴空穴總是成對出現的，而且數量相總是成對出現的，而且數量相等，稱為等，稱為電子空穴對。電子空穴對。132.本征半導體的導電機理本征半導體的導電

16、機理+4+4+4+4在電場力的作用下，自由電在電場力的作用下，自由電子作定向移動，空穴也會吸子作定向移動，空穴也會吸引附近的價電子來依次填補引附近的價電子來依次填補,結果相當于空穴也作定向移結果相當于空穴也作定向移動，而空穴的移動相當于正動，而空穴的移動相當于正電荷的移動，因此也可以認電荷的移動，因此也可以認為空穴是為空穴是載流子載流子。自由電子在運動過程中如果與自由電子在運動過程中如果與空穴相遇就會填補空穴而消失空穴相遇就會填補空穴而消失,稱為稱為復合復合；在一定的溫度下，；在一定的溫度下，熱激發產生的自由電子與空穴熱激發產生的自由電子與空穴對，與復合的自由電子與空穴對，與復合的自由電子與空

17、穴對數目相等，故達到對數目相等，故達到動態平衡動態平衡.本征半導體的導電能力取決于本征半導體的導電能力取決于載流子的濃度，在一定溫度下載流子的濃度，在一定溫度下,載流子的濃度是一定的，載流子的濃度是一定的，溫度溫度越高，載流子的濃度越高，越高，載流子的濃度越高，本本征半導體的導電能力越強征半導體的導電能力越強。本征半導體中電流由兩部分本征半導體中電流由兩部分組成：組成： 自由電子移動產生的自由電子移動產生的電流，電流， 空穴移動產生的電流空穴移動產生的電流自由電子自由電子和和空穴空穴都參與導電都參與導電141.1.2 雜質半導體雜質半導體在本征半導體中摻入某些微量的雜質，就會在本征半導體中摻入

18、某些微量的雜質，就會使半導體的導電性能發生顯著變化。其原因是摻使半導體的導電性能發生顯著變化。其原因是摻雜半導體的某種載流子濃度大大增加了。雜半導體的某種載流子濃度大大增加了。P 型半導體：型半導體：在本征半導體中摻入三價元素在本征半導體中摻入三價元素(如硼如硼)構成的雜質半導體。構成的雜質半導體。N 型半導體：型半導體：在本征半導體中摻入五價元素在本征半導體中摻入五價元素( (如磷如磷) )構成的雜質半導體。構成的雜質半導體。15一、一、N 型半導體型半導體多余電子因不受共價鍵的束縛成為多余電子因不受共價鍵的束縛成為自由電子自由電子，同時磷原子就成為同時磷原子就成為不能移動的帶正電的離子，稱

19、為不能移動的帶正電的離子，稱為施主原子。施主原子。另外另外N 型半導體中還有少量的空穴，其濃度遠小于自由電子的濃型半導體中還有少量的空穴，其濃度遠小于自由電子的濃度，所以把自由電子稱為度，所以把自由電子稱為多數載流子多數載流子，空穴稱為空穴稱為少數載流子，少數載流子，簡簡稱稱多子多子和和少子少子。在本征半導體中摻入在本征半導體中摻入五價元素五價元素多余電子多余電子磷原子磷原子+N型硅表示型硅表示16二、二、P 型半導體型半導體P 型半導體中空穴是型半導體中空穴是多數載流子多數載流子，電子是電子是少少數載流子數載流子。當附近硅原子的外層電子由于熱運動填補空穴時，硼原子成當附近硅原子的外層電子由于

20、熱運動填補空穴時，硼原子成為不可移動的負離子。硼原子稱為為不可移動的負離子。硼原子稱為受主原子受主原子。在本征半導體中摻入在本征半導體中摻入三價元素三價元素空穴空穴硼原子硼原子P型硅表示型硅表示17三、雜質半導體的示意表示法三、雜質半導體的示意表示法P 型半導體型半導體+N 型半導體型半導體雜質雜質型半導體多子和少子的移動都能形成電流。型半導體多子和少子的移動都能形成電流。但由于數量的關系，起導電作用的主要是多子但由于數量的關系，起導電作用的主要是多子。近似認為多子近似認為多子濃度濃度與所摻雜質濃度相等與所摻雜質濃度相等。18一一. PN 結的形成結的形成在同一片半導體基片上在同一片半導體基片

21、上采用不同的摻雜工藝分采用不同的摻雜工藝分別制造別制造P 型半導體和型半導體和N 型半導體，由于濃度的型半導體，由于濃度的不同，經過載流子的不同，經過載流子的擴擴散散，在它們的交界面處，在它們的交界面處就形成了就形成了PN 結。結。PN 結具有單向導電性結具有單向導電性1.1.3 PN 結結19由于濃度差而產生的運動稱為由于濃度差而產生的運動稱為擴散運動擴散運動。在電場力的作用下，載流子的運動稱為在電場力的作用下，載流子的運動稱為漂移運動漂移運動。隨著擴散運動的進行，空間電荷區加寬，內電場增強，隨著擴散運動的進行，空間電荷區加寬，內電場增強，阻止擴散運動的進行，但有利于少子的漂移，當擴散的多子

22、阻止擴散運動的進行，但有利于少子的漂移，當擴散的多子和漂移的少子數目相等時，達到動態平衡，形成和漂移的少子數目相等時，達到動態平衡，形成PN 結。結。空間電荷區，也稱耗盡層?？臻g電荷區中沒有載流子?？臻g電荷區，也稱耗盡層?？臻g電荷區中沒有載流子。P 區中的電子和區中的電子和 N 區中的空穴（都是少子），數量有限，因區中的空穴（都是少子），數量有限，因此由它們形成的電流很小。此由它們形成的電流很小。201 1、PN 結正向偏置結正向偏置P P 正正N N 負負, ,導通導通內電場內電場外電場外電場變薄變薄+REPN+_內電場被削弱，多子內電場被削弱，多子的擴散加強，能夠形的擴散加強，能夠形成較大

23、的擴散電流。成較大的擴散電流。二二. PN結的單向導電性結的單向導電性212 2、PN 結反向偏置結反向偏置P負負N 正，截止正，截止內電場內電場外電場外電場變厚變厚內電場被加強，多子的內電場被加強，多子的擴散受抑制。少子漂移擴散受抑制。少子漂移加強，但少子數量有限，加強，但少子數量有限，只能形成較小的反向電只能形成較小的反向電流。流。+NP+_RE反向反向 飽和電流飽和電流22三、三、PN 結的電流方程結的電流方程)1(kTquSeIi)1(TUuSeIi由理論分析知由理論分析知，PN 結外加電壓結外加電壓 u 與流過的電流與流過的電流 i 的關系為：的關系為：其中其中, IS 為反向飽和電

24、流，為反向飽和電流，q為電子電量，為電子電量，k為為玻爾茲曼常數，玻爾茲曼常數，T為熱力學溫度。將為熱力學溫度。將 kT/q 用用 UT代代替，得：替，得：常溫下（常溫下（T=300K），）， UT26mV23四、四、PN 結的伏安特性結的伏安特性UI正向特性正向特性（u0）反向特性反向特性（u0）反向擊穿部分反向擊穿部分PN 結處于反向偏置時，反向電壓超過某一數值時，反向結處于反向偏置時，反向電壓超過某一數值時，反向電流急劇增加，這種現象稱電流急劇增加，這種現象稱反向擊穿。反向擊穿。)1(TUuSeIi五、五、PN 結的電容效應（了解）結的電容效應（了解）在一定條件下，在一定條件下，PN 結

25、具有電容效應：勢壘電容，擴散電容結具有電容效應：勢壘電容，擴散電容241.2 半導體二極管半導體二極管PN 結加上管殼和引線，就成為半導體二極管。結加上管殼和引線，就成為半導體二極管。點接觸型點接觸型：高頻、小功率整流高頻、小功率整流面接觸型面接觸型：整流：整流符號符號平面型平面型：大功率整流、開關大功率整流、開關1.2.1 二極管的幾種常見結構二極管的幾種常見結構251.2.2 二極管的二極管的伏安特性伏安特性開啟電壓開啟電壓Uon:硅管硅管0.5V，鍺管鍺管0.1V導通電壓導通電壓: 硅管硅管0.60.8V,鍺管鍺管0.10.3V反向擊穿反向擊穿電壓電壓UBR)1(TUuSeIiUI死區電

26、壓死區電壓26溫度對二極管伏安特性的影響溫度對二極管伏安特性的影響在室溫附近，在室溫附近，溫度溫度每升高每升高1，正向壓，正向壓降減小降減小2 22.5mV2.5mV，溫度每升高溫度每升高10，反向電流大約增大反向電流大約增大一倍。一倍。可見，可見，二極二極管的特性對溫度很管的特性對溫度很敏感。敏感。溫度升高，正向曲線左移，反向曲線下移。溫度升高，正向曲線左移，反向曲線下移。271.2.3 二極管的二極管的主要參數主要參數 P151. 最大整流電流最大整流電流 IF二極管長期使用時，允許流過二極管的最大正向平均電流。二極管長期使用時，允許流過二極管的最大正向平均電流。2. 最高反向工作電壓最高

27、反向工作電壓UR二極管工作時允許外加的最大反向電壓。通常二極管工作時允許外加的最大反向電壓。通常UR是擊穿是擊穿電壓電壓UBR的一半。的一半。3. 反向電流反向電流IR4. 最高工作頻率最高工作頻率 fM指二極管加反向電壓且未擊穿時的反向電流。指二極管加反向電壓且未擊穿時的反向電流。二極管工作的上限頻率。二極管工作的上限頻率。二極管的應用：二極管的應用：主要利用它的單向導電性，應用于整流、限幅、保護等等。主要利用它的單向導電性，應用于整流、限幅、保護等等。28 1. 理想模型理想模型3. 折線模型折線模型 2. 恒壓降模型恒壓降模型1.2.4 二極管的二極管的等效電路（等效模型）等效電路（等效

28、模型）一一. 由伏安特性折線化得到的等效電路由伏安特性折線化得到的等效電路29若若RVI ，則，則DUV 若若RUVION則則ONDUURrUVIDON精確計算精確計算DIOUVU例：例： P17 UD=0.7VS斷開時：斷開時：D導通導通VVV3 . 57 . 06VVUO122S閉合時：閉合時：D截止截止30理想二極管：理想二極管：開啟電壓開啟電壓=0 V，導通壓降，導通壓降=0 V。二極管：二極管：開啟電壓開啟電壓=0 .5V，導通壓降，導通壓降 0.7V(硅二極管硅二極管)RLuiuouiuott1：二極管半波整流：二極管半波整流二極管應用二極管應用電路舉例：312、 二極管與門電路二

29、極管與門電路0V3VYABVCC=+5VD13k3kRD2&ABY=ABVAVBVY0V0V0V3V3V0V3V3V電壓功能表電壓功能表0.7V0.7V0.7V3.7V硅管硅管 UD=0.7V323 3、 二極管或門電路二極管或門電路0V3VABYDD12R3k3kABY=A+B11電壓功能表電壓功能表VAVBVY0V0V0V3V3V0V3V3V0V2.3V2.3V2.3V硅管硅管 UD=0.7V33二二. 二極管的微變等效電路二極管的微變等效電路當二極管外加正向電壓時，當二極管外加正向電壓時，將有一直流電流，用將有一直流電流，用 二極管特性二極管特性曲線上的點曲線上的點Q表示。表示。

30、DDdiur rd 稱為微變電阻稱為微變電阻二極管的動態電阻可用右圖表示：二極管的動態電阻可用右圖表示：DTIU若在若在Q點基礎上外加微小的變化量點基礎上外加微小的變化量,則可用以則可用以Q點為切點的直線來近似點為切點的直線來近似.即將二極管等效為一個動態電阻即將二極管等效為一個動態電阻rd 。34電路波形分析電路波形分析直流電壓源和交流電壓源直流電壓源和交流電壓源同時作用的二極管電路同時作用的二極管電路同學們可參看典型例題習題解答同學們可參看典型例題習題解答 上冊第一章例題。上冊第一章例題。V+ui-uD351.2.5 穩壓二極管穩壓二極管UIIZIZmax UZ IZ曲曲線線越越陡陡,電電

31、壓壓越越穩穩定定.UZ穩壓二極管工作在二極管特性曲線的反向擊穿部分穩壓二極管工作在二極管特性曲線的反向擊穿部分動態電阻：動態電阻：ZZIUZrrz 越小，穩壓性能越小，穩壓性能越好。越好。+-符號：符號：（IZmin）外接負載電阻外接負載電阻穩定電壓穩定電壓穩定電流穩定電流36（2）穩定電流穩定電流IZ、（3）額定功耗）額定功耗maxZZZMIUP穩壓二極管的主要參數穩壓二極管的主要參數:P18-19（1）穩定電壓穩定電壓 UZ（5）溫度系數溫度系數 穩壓值受溫度變化影響的系數。穩壓值受溫度變化影響的系數。（4）動態電阻）動態電阻ZZIUZr37穩壓二極管的應用舉例：穩壓二極管的應用舉例：P2

32、0UoIZDZRILIRUIRL5mA2 5mA, V,6maxminZZZIIU如圖所示電路，穩壓管的如圖所示電路，穩壓管的輸入電壓輸入電壓UI=10V，負載電阻，負載電阻RL=600，求限流電阻求限流電阻R的取值的取值范圍范圍。解：解：LZZZILZZIRRRUIUUIIUUIU R II IZLR01.04600/6610ZZIIZIR-UUU ZOUU 38得得代代入入上上式式將將，mAImAIZZ25,5maxmin22701. 0005. 0401. 04minmaxRIR11401. 0025. 0401. 04maxminRIR限流電阻限流電阻R的取值范圍為的取值范圍為114

33、227 01.04ZIR39一、一、 發光二極管發光二極管發光二極管有足夠大的正向電流流過時，發光二極管有足夠大的正向電流流過時，能發出一定波長范圍的光。能發出一定波長范圍的光。外形外形符號符號1.2.6 其它類型的二極管其它類型的二極管 P20 -2240二、二、 光電二極管光電二極管光電二極管是一種把光能轉換成電能的器件，光電二極管是一種把光能轉換成電能的器件，它的反向電流隨光照強度的增加而上升。它的反向電流隨光照強度的增加而上升。IU照度增加照度增加41結構特點：結構特點：1 發射區的摻雜濃度最高發射區的摻雜濃度最高2 集電區摻雜濃度低于發射區，且面積大集電區摻雜濃度低于發射區，且面積大

34、3 基區很薄，一般在幾個微米至幾十個微米，且摻雜濃度最低基區很薄，一般在幾個微米至幾十個微米，且摻雜濃度最低1.3 雙極型晶體管雙極型晶體管(半導體三極管半導體三極管)1.3.1 基本結構和類型基本結構和類型晶體管的幾種常見外形晶體管的幾種常見外形由兩個由兩個PN 結背靠背組成結背靠背組成發射極發射極集電極集電極基極基極發射區發射區基區基區集電區集電區42becNNP基極基極發射極發射極集電極集電極NPN型型PNP集電極集電極基極基極發射極發射極bcePNP型型發射區發射區基區基區集電區集電區發射結發射結集電結集電結431.3.2 晶體管的電流放大作用晶體管的電流放大作用becNNPVBBRb

35、IE基區空穴向發射基區空穴向發射區的擴散可忽略區的擴散可忽略IEP進入進入P P 區的電子少區的電子少部分與基區的空穴部分與基區的空穴復合，形成電流復合，形成電流I IB B 多數擴散到集電結多數擴散到集電結發射結正偏發射結正偏, ,發射發射區電子不斷向基區電子不斷向基區擴散，形成發區擴散，形成發射極電流射極電流I IE E。一、晶體管內部載流子的運動一、晶體管內部載流子的運動VCCRCICN從基區擴從基區擴散來的電散來的電子作為少子作為少子，漂移子，漂移進入集電進入集電區被收集，區被收集，形成形成IC。集電結反偏，有少子集電結反偏，有少子形成的反向電流形成的反向電流 ICBOICBOIENI

36、BNIC=ICN+ICBOIB=IBN+IEP-ICBOIBIE=IEN+IEP44becNNPVBBRbIEIB進入進入P P 區的電子少區的電子少部分與基區的空穴部分與基區的空穴復合，形成電流復合，形成電流I IB B 多數擴散到集電結多數擴散到集電結發射結正偏發射結正偏, ,發射發射區電子不斷向基區電子不斷向基區擴散，形成發區擴散，形成發射極電流射極電流I IE E。一、晶體管內部載流子的運動一、晶體管內部載流子的運動VCCRCIC從基區擴從基區擴散來的電散來的電子作為少子作為少子，漂移子，漂移進入集電進入集電區被收集，區被收集，形成形成IC。IEIBIE=IC+IBICBCII45二、

37、晶體管的電流分配關系二、晶體管的電流分配關系IC=ICN+ICBOIB=IBN+IEP ICBO=IB- ICBOIE=IEN+IEPIE=IC+IB三、晶體管的共射電流放大系數三、晶體管的共射電流放大系數ICN 與與 IB 之比稱為之比稱為直流直流電流放大電流放大系數系數BCCBOBCBOCBCNIIIIIIIICEOBCBOBCIIIII1BCIIBEII146要使三極管能放大電流，必須使發射結正偏，集電結反偏。要使三極管能放大電流，必須使發射結正偏，集電結反偏。在前面電路的基礎上，若有交流電壓在前面電路的基礎上，若有交流電壓U UI I 輸入，則在輸入，則在IB 的基礎上疊加動態電流的基

38、礎上疊加動態電流iB，在，在IC 的基礎上疊加動態電流的基礎上疊加動態電流iC， iC與與iB之比稱為交流電流放大系數：之比稱為交流電流放大系數：BCii在一定范圍內在一定范圍內47IBIEIC總結：總結：IEICIBIBIE=IC+IBBCIIBEII 1BCII481.3.3 晶體管的共射特性曲線晶體管的共射特性曲線iCmA AVVUCEUBERbiBVCCVBB 實驗線路實驗線路RCbBBBEBRiVuCCCCECRiVu49一、一、輸入特性曲線輸入特性曲線UCE 1VIB( A)UBE(V)204060800.40.8導通壓降：導通壓降：硅管硅管U UBE BE 0.60.8V,0.6

39、0.8V,鍺管鍺管U UBE BE 0.10.3V0.10.3VUCE=0VUCE =0.5V開啟電壓：開啟電壓：硅管硅管0.5V0.5V，鍺管鍺管0.1V0.1V。常數CEUBEBufi50二、二、輸出特性曲線輸出特性曲線iC(mA )1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A放大區放大區I IC C= =I IB B截止區截止區,IB0,IC0常數BICECufi飽和區飽和區ICIBCCCCECRiVu臨界飽和臨界飽和UCE=UBEUBC=051輸出特性三個區域的特點輸出特性三個區域的特點:(1) 截止區：截止區：發射結反偏發射結反偏UBEUON ,

40、UCEUBE IE=IC+IB， IC= IB , 且且 IC = IB(3) 飽和區：飽和區：發射結正偏，集電結正偏。發射結正偏，集電結正偏。UBEUON , UCE UBE IC IB，UCE 0.3V 臨界飽和時，臨界飽和時， UCE=UBE UBC=0倒置狀態倒置狀態（反偏狀態）：發射結反偏；（反偏狀態）：發射結反偏；集電結正偏。即集電結正偏。即c、e互換，互換，IE=IB， Ic=IE+IB,但是但是=0.010.02bec52例例1： =50， VCC =12V， Rb =70k ，RC =6k ，UBE=0.7V 分析分析VBB = -2V，2V，5V時晶體時晶體管的工作狀態。管

41、的工作狀態。解：解：當當VBB = -2V時：時：UBEVON，晶體管導通晶體管導通9mA01. 0707 . 02bBEBBBRUVI0.95mA9mA01050.IIBCmA2612maxCCCCRVIIC最大飽和電流：最大飽和電流：ICVON，晶體管導通晶體管導通mA2maxCIIC最大飽和電流：最大飽和電流：IC ICmax 工作在飽和區工作在飽和區。mA061. 0707 . 05bBEBBBRUVI5mA03mA061050.IIBCCCCCECRiVuVKV3 . 6mA05. 3612或者：假設工作在放大區或者：假設工作在放大區假設錯誤，工作在飽和區假設錯誤，工作在飽和區。54

42、1.3.4 晶體管的主要參數晶體管的主要參數共射直流電流放大倍數：共射直流電流放大倍數：BCII_工作于動態的三極管，真正的信號是疊加在直流上工作于動態的三極管，真正的信號是疊加在直流上的交流信號?；鶚O電流的變化量為的交流信號?；鶚O電流的變化量為 IB，相應的集相應的集電極電流變化為電極電流變化為 IC，則交流電流放大倍數為：則交流電流放大倍數為：BiiC1. 電流放大倍數電流放大倍數和和 _例：例：UCE=6V時時：IB = 40 A, IC =1.5 mA； IB = 60 A, IC =2.3 mA。5 .3704. 05 . 1_BCII4004. 006. 05 . 13 . 2BC

43、ii在以后的計算中，一般在以后的計算中，一般作近似處理：作近似處理： =3 .3806. 03 . 2_BCII552.集集- -基極反向飽和電流基極反向飽和電流ICBOICBO是發射極開路時，集電結反偏由少子的漂移形是發射極開路時，集電結反偏由少子的漂移形成的成的反向飽和電流。反向飽和電流。受溫度變化的影響較大。受溫度變化的影響較大。 AICBO563. 基極開路時基極開路時, ,集集- -射極間的穿透電流射極間的穿透電流ICEObecNNPICBOICEO= IBP+ICBO =(1+ ) ICBO IBP IBPICBO進入進入N區，區，形成形成IBP根據放大關系，根據放大關系，由于由于

44、IBP的存在的存在, ,必有電流必有電流 IBP。集電結反集電結反偏有偏有ICBOICEO受溫度影響很大受溫度影響很大, ,當溫度上升時，當溫度上升時，ICEO增加很快，所以增加很快，所以IC也也相應增加。相應增加。三極管的三極管的溫度特性較差溫度特性較差。574.集電極最大電流集電極最大電流ICM集電極電流集電極電流IC大到一定程度時，會導致三極管大到一定程度時，會導致三極管的的 值下降，當值下降，當 值下降到正常值的三分之二時的集值下降到正常值的三分之二時的集電極電流即為電極電流即為ICM。5.反向擊穿電壓反向擊穿電壓UCBO：發射極開路時：發射極開路時集電極集電極- -基極間的反向擊穿電

45、壓基極間的反向擊穿電壓UCEO：基極開路時集電極：基極開路時集電極- -發射極間的反向擊穿電壓發射極間的反向擊穿電壓UEBO：集電極開路時發射極：集電極開路時發射極-基極間的反向擊穿電壓基極間的反向擊穿電壓586. 集電極最大允許功耗集電極最大允許功耗PCM集電極電流集電極電流IC 流過三極管所流過三極管所產生的功耗為產生的功耗為PC =ICUCEPC太大必定導太大必定導致結溫上升致結溫上升,所所以以PC 有限制。有限制。PC PCMICUCEPCM=ICUCE=常數常數ICMU(BR)CEO安全工作區安全工作區591.3.5 溫度對晶體管特性及參數的影響溫度對晶體管特性及參數的影響1、對、對

46、ICBO的影響：的影響：溫度升高，溫度升高， ICBO增大增大2、對輸入特性的影響、對輸入特性的影響3、對輸出特性的影響、對輸出特性的影響60由由PNP型三極管組成的基本放大電路：型三極管組成的基本放大電路：ICIBVCCRbVBBcbeRCIEICU CE0UBEIB電源電壓為負。同樣具有三個區：電源電壓為負。同樣具有三個區：放大區放大區：發射結正偏，集電結反偏發射結正偏，集電結反偏飽和區飽和區：發射結，集電結均正偏發射結，集電結均正偏截止區：截止區： |UBE| VONPNP特特性性曲曲線線611.3.6 光電三極管光電三極管光電三極管根據光照的強度來控制集電極電流的大小光電三極管根據光照

47、的強度來控制集電極電流的大小光電三極管的等效電路、符號和外形光電三極管的等效電路、符號和外形62光電三極管的輸出特性曲線光電三極管的輸出特性曲線631.4 場效應管場效應管場效應管是利用輸入回路的電場效應來控制輸出場效應管是利用輸入回路的電場效應來控制輸出回路電流的一種半導體器件，它僅靠多數載流子導回路電流的一種半導體器件，它僅靠多數載流子導電電,又稱單極型晶體管。又稱單極型晶體管。場效應管不但具有雙極型晶體管體積小、重量輕、場效應管不但具有雙極型晶體管體積小、重量輕、壽命長等優點，而且具有壽命長等優點，而且具有輸入阻抗高、噪聲低、熱輸入阻抗高、噪聲低、熱穩定性好、抗輻射能力強、能耗低穩定性好、抗輻射能力強、能耗低等優點。等優點。