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1、主 编 冯守汉 副主编 唐敬权,理工分社,模拟电子技术,出版社,ISBN 978-7-5624-3115-2,高职高专电气系列教材模拟电子技术,出版社 理工分社,第1章 半导体二极管及整流电路,1.1 PN 结 1.1.1 半导体的导电特性 硅和锗是制造半导体器件最常用的两种材料。 1.1.2 PN结及其特性 如果在一块纯净半导体(也称本征半导体)上用掺杂工艺使其一边形成P型半导体，另一边形成N型半导体，则在这两部分的接触面上就会形成一个特殊的薄层，称为PN结。,高职高专电气系列教材模拟电子技术,高职高专电气系列教材模拟电子技术,图1.1 P型半导体和N型半导体载流子示意图 （a）P型半导体
2、（b）N型半导体,（1）PN结的形成 （2）PN结的单向导电特性,高职高专电气系列教材模拟电子技术,图1.2 PN结的形成过程,1）加正向电压促使PN结转化为导通状态。 2）加反向电压促使PN结转化为截止状态。 1.2 半导体二极管 1.2.1 二极管的结构、符号和型号 晶体二极管实际上就是一个PN结，加上两根电极引线再封上管壳制成。 1.2.2 二极管的伏安特性 二极管既然是由PN结制成的，它的特性就是PN结的特性，即具有单向导电性。 （1）正向特性,高职高专电气系列教材模拟电子技术,高职高专电气系列教材模拟电子技术,图1.3 PN结单向导电原理 （a）加正向电压导通 （b）加反向电压不导通
3、,高职高专电气系列教材模拟电子技术,图1.4 二极管的结构和符号,高职高专电气系列教材模拟电子技术,图1.5 二极管的伏安特性曲线,（2）反向特性 （3）反向击穿电压 1.2.3 二极管的主要参数 二极管的参数是人们选择和使用二极管的依据。参数是生产厂家根据伏安特性曲线和有关性能测试决定的。 （1）最大整流电流IF （2）最高反向工作电压URM （3）反向漏电流IS 1.2.4 二极管的检测,高职高专电气系列教材模拟电子技术,在实际使用二极管前对二极管的极性和好坏必须有正确的认识与判断，否则会造成电路不能正常工作，甚至会造成二极管及电路其他元件的损坏。 （1）二极管正负极判断,高职高专电气系列
4、教材模拟电子技术,图1.6 万用表检测二极管示意图,（2）PN结好坏的判断 1.2.5 特殊半导体二极管 （1）稳压二极管,高职高专电气系列教材模拟电子技术,图1.7 稳压二极管符号和特性 （a）符号 （b）典型稳压二极管的伏安特性,高职高专电气系列教材模拟电子技术,图1.8 稳压电路,（2）光电二极管,高职高专电气系列教材模拟电子技术,图1.9 光电二极管的符号及特性,（3）变容二极管 （4）发光二极管,高职高专电气系列教材模拟电子技术,图1.10 变容二极管的符号,图1.11 发光二极管的符号,1.3 单相整流电路 在现实生活和生产活动中，许多设备需要有直流电源供电，如收音机、音响、手机、
5、电视机等家电产品，因为这类产品中大量使用各种半导体元件及由它们组成的各种电路。 1.3.1 单相半波整流电路 （1）电路形成及工作原理,高职高专电气系列教材模拟电子技术,图1.12 单相半波整流电路,高职高专电气系列教材模拟电子技术,图1.13 半波整流波形图,（2）输出电压Uo与输入电压U2的关系 （3）选择整流二极管的原则 1.3.2 单相桥式整流电路 （1）电路形式及工作原理 （2）输出直流电压与输入交流电压关系,高职高专电气系列教材模拟电子技术,高职高专电气系列教材模拟电子技术,图1.14 桥式整流电路,图1.15 桥式整流波形图,（3）选择整流二极管的原则,高职高专电气系列教材模拟电
6、子技术,图1.16 （a）半桥堆电路及外形 （b）全桥堆电路及外形,1.4 无源基本滤波电路 整流电路输出的是脉动直流电，绝大多数场合仍不能直接使用，尤其是电子产品。 1.4.1 电容滤波电路 （1）工作原理 （2）电容滤波的特点 （3）输出直流电压 1）桥式全波整流加电容滤波 2）半波整流加电容滤波,高职高专电气系列教材模拟电子技术,高职高专电气系列教材模拟电子技术,图1.18 电容滤波电路及其波形 （a）电容滤波电路 （b）接有负载的波形 （c）负载开路时的波形,（4）滤波电容选择 1.4.2 电感滤波 （1）工作原理 （2）电感滤波的特点 1.4.3 复式滤波电路,高职高专电气系列教材模
7、拟电子技术,高职高专电气系列教材模拟电子技术,图1.19 电感滤波电路及其波形 （a）电感滤波电路 （b）电感滤波的波形,高职高专电气系列教材模拟电子技术,图1.20 复式滤波电路 （a）型 （b）型 （c）型 （d）型,出版社 理工分社,第2章 半导体三极管及其放大电路,2.1 半导体三极管 2.1.1 三极管的结构、型号与符号,高职高专电气系列教材模拟电子技术,图2.1 晶体管结构示意图,2.1.2 三极管的电流放大作用 （1）三极管制造工艺的基本要求 （2）三极管在放大状态下必须外加的工作电压,高职高专电气系列教材模拟电子技术,图2.2 晶体管中载流子运动情况 （a）载流子运动情况 （b
8、）电流运动情况,1）使发射结处在正向偏置（简称正偏）工作状态。 2）集电结处在反向偏置（简称反偏）工作状态。 （3）三极管内部电流分配关系 1）发射区向基区注入电子形成射极电流IE。 2）电子在基区扩散与复合形成基极电流IB。 3）集电区收集电子形成集电极电流IC。,高职高专电气系列教材模拟电子技术,4）集电结反偏，少数载流子作漂移运动形成集电极反向电流ICBO。 2.1.3 三极管的特性、工作状态及接法 （1）三极管的特性,高职高专电气系列教材模拟电子技术,图2.3 以e极为公共端的三极管,图2.3 以e极为公共端的三极管,高职高专电气系列教材模拟电子技术,图2.4 测量共发射伏安特性曲线的
9、电路,（2）三极管的三种工作状态 1）截止状态。当IB=0时三极管的状态称为截止状态。,高职高专电气系列教材模拟电子技术,图2.5 三极管输入特性曲线,高职高专电气系列教材模拟电子技术,图2.6 三极管输出特性曲线,高职高专电气系列教材模拟电子技术,（3）三极管三个电极的作用,1）输入电极。 2）输出电极。 （4）三极管的三种交流接法,高职高专电气系列教材模拟电子技术,图2.7 三极管的输入和输出回路,高职高专电气系列教材模拟电子技术,图2.8 三极管的三种交流接法,2.1.4 三极管的主要参数 （1）三极管的命名 （2）主要参数 1）共射交流电流放大系数 2）集电极基极反向饱和电流ICBO。
10、ICBO表示射极开路，集电结加上一定反向电压时的反向电流，如图2.9（a）所示。,高职高专电气系列教材模拟电子技术,高职高专电气系列教材模拟电子技术,图2.9 反向饱和电流,3）集电极-发射极间穿透电流ICEO。测量ICEO的电路如图2.9（b）所示。测量PNP管时电源E反接。 4）集电极-发射极间击穿电压U（BR）CEO。 U（BR）CEO是指基极开路时，集电极和发射极间所能承受的最大反向电压。使用时，三极管的实际工作电压可按下式选取： 5）集电极最大允许电流ICM。 ICM是指三极管,高职高专电气系列教材模拟电子技术,在正常工作下,集电极允许流过的最大电流。当实际工作电流IC超过ICM时,
11、值将显著下降。若IC超过ICM太多,则会烧毁三极管。 6）集电极允许最大耗散功率PCM。 PCM表示三极管允许消耗的最大功率。 2.1.5 温度对晶体管的影响 2.1.6 万用表检测三极管 2.1.7 特殊半导体三极管 （1）光敏三极管 （2）光电耦合器,高职高专电气系列教材模拟电子技术,高职高专电气系列教材模拟电子技术,图2.10 光敏三极管等效电路及符号 （a）等效电路 （b）符号,高职高专电气系列教材模拟电子技术,图2.11 光电耦合器,2.2 三极管放大电路的基本组成及读图方法 单管放大器是电子技术的基础与重点，因为它是构成应用电子电路的主要“细胞”、是其他模拟单元电路的主要组成部分，
12、学好单管放大器好比掌握了打开电子技术学科大门的一把钥匙。 2.2.1 放大器直流偏置电路 三极管工作在放大状态时才有电流放大作用，给三极管设置直流偏置电路的目的正是使三极管工作在放大状态，方法是给发射结加正偏压，集电结加反偏压。,高职高专电气系列教材模拟电子技术,（1）串联型偏置电路,高职高专电气系列教材模拟电子技术,图2.12 串联型偏置电路,高职高专电气系列教材模拟电子技术,图2.13 分压式偏置电路,（2）分压式偏置电路 （3）具有Re的直流偏置电路,高职高专电气系列教材模拟电子技术,图2.14 具有Re的分压式偏置电路,2.2.2 交流信号耦合电路,高职高专电气系列教材模拟电子技术,图
13、2.15 阻容耦合交流放大电路,2.2.3 放大电路的读图方法 （1）原理性元件与技术性元件的概念 （2）放大电路的读图方法与步骤 1）直流通路 2）交流通路 3）技术性元件的分析 2.2.4 放大过程 2.3 三极管放大电路的参数及估算方法 2.3.1 静态工作点的估算和评价,高职高专电气系列教材模拟电子技术,高职高专电气系列教材模拟电子技术,图2.16 电视机中放前置放大电路 （a）一级预中放电路 （b）直流电路 （c）信号交流电路,高职高专电气系列教材模拟电子技术,图2.17 放大器各处电流电压波形图 （a）共射电路 （b）基极电流波形 （c）集电极电流波形 （d）管压降波形 （e）输出
14、电压波形,放大电路的直流工作点是指放大器在无外加信号时，三极管各电极的电流及电压值，如发射极电流IE（工程上常取ICIE）、基极电流IB、各电极对地电位VB、VE、VC，发射结电压UCE和管压降UCE等。 （1）有射极电阻的放大电路 1）先用万用表直流电压挡测量三极管射极对地电位VE。 2）用欧姆定律估算射极电流IE，因为,高职高专电气系列教材模拟电子技术,高职高专电气系列教材模拟电子技术,图2.18 分压式共射放大器,3）根据基尔霍夫回路电压法估算三极管的管压降UCE。 （2）无射极电阻的放大电路,高职高专电气系列教材模拟电子技术,图2.19 无Re的放大电路,2.3.2 放大电路的交流参数
15、及估算方法,高职高专电气系列教材模拟电子技术,图2.21 （a）共射放大器 （b）射极输出器,（1）放大器Uo和Ui的相位关系 1）共射放大电路的相位关系 2）射极输出器的相位关系,高职高专电气系列教材模拟电子技术,图2.22 三种接法电路的相位关系图 （a）共射接法 （b）共集接法 （c）共基接法,（2）放大器的输入电阻和输出电阻,高职高专电气系列教材模拟电子技术,图2.23 图2.21（a）求Ri、Ro的等效电路 （a）交流等效电路 （b）微变等效电路,高职高专电气系列教材模拟电子技术,图2.24 求解射极输出器Ri和Ro的等效电路 （a）求Ri等效电路 （b）求Ro等效电路,高职高专电气系列教材模拟电子技术,（3）放大器的电压放大倍数,2.4 放大器的非线性失真,放大器设计了合理的工作点后，当加入适当的输入信号时，例如输入正弦波信号，在输出端就可获得被放大Au倍的正弦波信号，如图2.17所示。 2.4.1 截止失真 截止失真发生在b-e结组成的输入回路中。 2.4.2 饱
