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1、1,2015年3月10日,3,模拟电子技术,2,四、二极管电路的基本分析方法,1理想二极管的电路模型,折线化,理想化,理想二极管即忽略正向导通压降和反向漏电流，将其视为一理想开关模型。,1.3 半导体二极管,3,2基本分析思路,已知电路图 判断二极管V的工作状态 画出等效电路求参数，或画波形。,【例题】：判断二极管V的工作状态，求输出电压UAO。设二极管为理想。,1.3 半导体二极管,四、二极管电路的基本分析方法,4,五、基本应用电路,1.整流电路,整流：将交流电变换成直流电。,基本原理：利用二极管单向导电性实现。,以单相半波整流电路为例：,输出电压平均值Uo,Uo=0.45U2,1.3 半导
2、体二极管,5,2.限幅电路,限幅：限制输出电压的幅值。,【例题】：电路如图，设ui=10sint（V），E=5V，并设二极管为理想，试画出输出电压uo的波形。,五、基本应用电路,削波电路,1.3 半导体二极管,1）VD、R位置互换； 2）VD反接； 3）E反接。,思考：,以下几种情况，uo波形有何变化？,6,六、特殊二极管及应用,1.稳压二极管,用特殊工艺制造的面接触型硅二极管。,2）伏安特性,利用反向击穿特性来实现稳压。,正常工作区反向击穿区,反向击穿,3）主要参数,（1）稳定电压UZ,稳压管反向击穿后稳定工作的电压值。,（2）稳定电流IZ,UR= UZ时的工作电流值。,（3）动态电阻rZ,
3、反映稳压性能，rZ越小稳压性能越好。,（4）温度系数V,当I=IZ时，温度每增加1稳定电压的相对变化量。,（5）最大耗散功率PM,PM=IZMUZ,UZ,IZ,1.3 半导体二极管,1）符号,7,4）应用电路,正常工作区反向击穿区,UZ,IZ,稳压管稳压电路,R限流电阻,当负载变化或输入电压变化时，利用稳压管的稳压特性，能使输出电压UO基本保持不变，实现稳压。,Uo=Uz,1.3 半导体二极管,六、特殊二极管及应用,1.稳压二极管,8,4）应用电路,Uo=Uz=5V,1.3 半导体二极管,六、特殊二极管及应用,1.稳压二极管,【例1】稳压管电路如图，已知UI=20V，Uz=5V，RL=R=1k
4、，求Uo、UR、Io、Iz、IR 。,解：,UR=UI-Uo=15V,IR=UR/R=15mA,Io=Uo/RL=5mA,Iz=IR-Io=10mA,思考：,以下几种情况，Uo=？,1) UI=15V时；,2) UI=8V时；,Uo=Uz=5V,Uo=4V,9,稳压管使用时的注意事项：,1）稳压管必须工作在反向击穿区才具有稳压作用；,2）稳压管正常工作时必须要求IZminIZIZmax，故限流电阻R需合适；,3）稳压管可以串联使用，但一般不要并联使用。,1.3 半导体二极管,4）应用电路,六、特殊二极管及应用,1.稳压二极管,10,功能：光信号电信号,符号：,外加反向电压,I,工作条件：,外界
5、影响：,光照I,1.3 半导体二极管,六、特殊二极管及应用,2.光电二极管,11,功能：电信号光信号,符号：,外加正向电压,I,工作条件：,主要特点：体积小，工作电压低，电流小，发光稳定，响应快，色泽多样，色彩鲜艳。,常用作显示器件。,1.3 半导体二极管,六、特殊二极管及应用,3.发光二极管,4.变容二极管自学,本章小结,一、半导体的基本知识,1.两种载流子,自由电子,空穴,1）本征半导体中两种载流子成对出现,数量很少,受温度影响很大,2）半导体中两种载流子同时参与导电,2.两种杂质半导体,1）N型半导体,2）P型半导体,3）多子和少子与外界因素的关系,多子：自由电子；少子：空穴,多子：空穴
6、；少子：自由电子,N型半导体,P型半导体,3.PN结的重要导电特性,单向导电性,本章小结,二、半导体二极管,1.工作特点单向导电性,2.伏安特性,3.电路分析方法理想化近似分析法,导通：短路； 截止：断路,分析关键：二极管工作状态的判断。,4.几种常用的特殊二极管,稳压二极管、发光二极管、光电二极管、变容二极管等,三、二极管的应用电路,整流、限幅、开关、检波、保护等,14,2015年3月13日,4,模拟电子技术,15,第2章 半导体三极管及其放大电路,2.1 半导体三极管 2.2 基本共射放大电路 2.3 射极偏置放大电路 2.4 共集放大电路和共基放大电路 2.5 多级放大电路 2.6 放大
7、电路的频率响应 本章小结,第2章 三极管及其放大电路,16,第2章 三极管及其放大电路,为什么扩音机能放大声音？,18,放大电路,信号源,负载,扩音机,话筒,扬声器,放大的含义：,1）放大的对象变化量；,即uoui，ioii ，PoPi,2）放大的基本特征功率放大；,4）放大的前提输出信号失真要小；,放大电路的核心：半导体三极管,放大的实质：三极管的能量控制作用。,3）能量的来源直流电源。,有源放大,第2章 三极管及其放大电路,扩音机的工作过程,19,2.1 半导体三极管,一、三极管的结构和符号,外形：,分类：,功率小功率管、中功率管、大功率管,工作频率高频管、低频管,制造材料硅管、锗管,内部
8、结构NPN型、PNP型,用途放大管、开关管,20,2.1 半导体三极管,一、三极管的结构和符号,NPN型,集电极 c,基极 b,发射极 e,PNP型,基极 b,集电极 c,发射极 e,三极管有三个极、三个区、两个PN结。,21,2.1 半导体三极管,一、三极管的结构和符号,NPN型,集电极 c,基极 b,发射极 e,内部结构特点：,1） 发射区高掺杂。,2） 基区做得很薄，且掺杂较少。,3） 集电结面积大。,通常只有几微米到几十微米。,22,2.1 半导体三极管,一、三极管的结构和符号,A锗PNP管、B锗NPN管 C硅PNP管、D硅NPN管,表示材料,X低频小功率管、D低频大功率管、 G高频小
9、功率管、A高频大功率管、K开关管,表示器件的种类,用数字表示同种器件型号的序号,表示同一型号中的不同规格,3DG110B,例如：3AX31B,低频小功率PNP型锗三极管（参数查阅有关手册）,根据国家标准，半导体三极管型号的命名如下：,23,2.1 半导体三极管,二、三极管的工作原理,1.放大条件,发射结正向偏置，集电结反向偏置,外加电源电压的极性必须满足：,NPN：UcUbUe,PNP：UeUbUc,24,25,三极管 （1）结构、电流分配关系 （2）特性曲线：输入曲线、输出曲线 （3）主要参数：放大系数、反向电流、极限参数,提纲,基本共射 （1）共射组态电路图 （2）静态分析：目标、方法（数
10、值计算、图解、估算） （3）动态分析：目标、方法（图解、微变等效 ）、参数意义 （4）分析步骤：,26,2.1 半导体三极管,1.放大条件,发射结正向偏置，集电结反向偏置,外加电源电压的极性必须满足：,NPN：VcVbVe,共发射极接法,思考：PNP管放大电路怎样连接？,二、三极管的工作原理,27,2.1 半导体三极管,2.电流分配关系,仿真实验电路,实验数据：,二、三极管的工作原理,28,2.1 半导体三极管,2.电流分配关系,仿真实验电路,实验数据：,三极管的电流放大作用。,结论：,2）IB=0时，ICIE0；,3）IB IC和IE，近似计算ICIE；,4）IBIC，IB对IC有控制作用；
11、,5）IC IB，IC IB,三极管的电流分配关系；,二、三极管的工作原理,29,2.1 半导体三极管,3.电流放大作用,仿真实验电路,三极管的电流放大作用。,结论：,2）IB=0时，ICIE0；,3）IB IC和IE，近似计算ICIE；,4）IBIC，IB对IC有控制作用；,5）IC IB，IC IB,三极管的电流分配关系；,二、三极管的工作原理,IC IB,即,1,IB对IC有控制作用，只要有微小的基极电流IB变化就会引起很大的集电极电流IC的变化，使集电极电流的变化量远远大于基极电流的变化量。三极管的电流放大作用。,30,2.1 半导体三极管,例如：已测得工作于放大状态的某三极管三个电极
12、的电流分别为：I1= -2.04mA，I2=2mA，I3=0.04mA，如图所示，试问：1、2、3各为什么电极，是NPN管还是PNP管？,解：,1发射极e,为PNP型三极管。,2集电极c,3基极b,二、三极管的工作原理,3.电流放大作用,31,2.1 半导体三极管,三、三极管的伏安特性,以共射接法为例,1.输入特性,UCE1,死区电压：,硅管0.5V,锗管0.1V,正向导通压降UBE：,硅管0.60.7V,锗管0.20.3V,UBE,32,2.1 半导体三极管,三、三极管的伏安特性,以共射接法为例,2.输出特性,曲线族,三个工作区：,1）截止区IB=0以下的区域(IB0),条件：发射结集电结均
13、反偏。,特点：,b）c、e之间相当于开关断开,a）IB0，IC= ICEO0；,33,2.1 半导体三极管,三、三极管的伏安特性,以共射接法为例,曲线族,2）饱和区曲线直线上升部分,条件：发射结集电结均正偏。,特点：,b） UCES0， UCES为饱和管压降,c、e之间相当于开关闭合。,2.输出特性,三个工作区：,无放大作用,a） IBIC基本不变；,34,2.1 半导体三极管,三、三极管的伏安特性,以共射接法为例,曲线族,3）放大区曲线近似水平等距部分,条件：发射结正偏，集电结反偏。,特点：,c）ICIB ，IC=IB,a）uCE IC基本不变,b） IBIC,2.输出特性,三个工作区：,电
14、流放大系数,控制,放大,35,2.1 半导体三极管,三、三极管的伏安特性,以共射接法为例,曲线族,归纳：,1）三极管只有工作在放大区才具有,IC=IB,2）三极管是非线性元件。,3）三极管工作在截止区和饱和区时,电流放大作用。,具有开关作用。,截止：,饱和：,36,2.1 半导体三极管,四、三极管的主要参数,1.电流放大系数,共射直流电流放大系数,共射交流电流放大系数,注意：1）两者的概念不同。,2）两者的求法不同。,3）当曲线水平等距，且忽略ICEO时，,即，IC=IB,的大小用来反映三极管的电流放大能力，但不宜过大。,共基直流电流放大系数和交流电流放大系数,了解,1,1,37,2.1 半导
15、体三极管,四、三极管的主要参数,2.极间反向电流,1）集-基极反向饱和电流ICBO,ICBO,2）集-射极反向饱和电流ICEO （穿透电流）,ICEO,ICEO与ICBO的关系：,ICEO=（1+）ICBO,ICBO的大小决定于少数载流子的浓度。,温度少子数量 ICBO ICEO,极间反向电流的大小反映三极管的温度稳定性能，其值越小越好。,越小越好,射极开路 (IE=0),基极开路(IB=0),38,2.1 半导体三极管,四、三极管的主要参数,3.极限参数,1）集电极最大允许电流ICM,要求正常工作时，ICICM 。,2）集-射极反向击穿电压U(BR)CEO,指基极开路时，集电极与发射极之间的反向击穿电压 。,3）最大允许耗散功率PCM,要求正常工作时，PCPCM 。,PCM=iCuCE,PCM,ICM,U(BR)CEO,安全工作区,39,2.1 半导体三极管,四、三极管的主要参数,【例1】判断以下各三极管的工作状态:,放大,截止,饱和,
