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1、模拟电子技术教程.doc模拟电子技术教程1一、绪论二、半导体二极管及其基本电路三、半导体三极管及放大电路四、场效应管放大电路五、功率放大电路六、集成电路运算放大器七、反应放大电路八、信号的运算及办理电路九、信号产生电路十、直流稳压电源2二、半导体二极管及其基本电路基本要求正确理解： PN结的形成及单导游电性娴熟掌握：一般二极管、稳压二极管的外特征及主要参数能够查阅电子器件有关手册难点要点1结的形成（ 1）当型半导体和型半导体联合在一同时，因为交界面处存在载流子浓度的差别，这样电子和空穴都要 从浓度高的地方向浓度低的地方扩散 。可是，电子和空穴都是带电的，它们扩散的结果就使区和区中本来的电中性条
2、件破坏了。区一侧因失掉空穴而留下不可以挪动的负离子，区一侧因失掉电子而留下不可以挪动的正离子。这些不可以挪动的带电粒子往常称为空间电荷 ，它们集中在区和区交界面邻近，形成了一个很薄的空间电荷区，这就是我们所说的结 。图（ 1）浓度差使载流子发生扩散运动（ 2）在这个地区内，多半载流子已扩散到对方并复合掉了，或许说耗费殆尽了，所以，空间电荷区又称为耗尽层 。（ 3）区一侧表现负电荷， 区一侧表现正电荷， 所以空间电荷区出现了方向由区指向区的电场，因为这个电场是载流子扩散运动形成的，而不是外加电压形成的，故称为内电场 。图（ 2）内电场形成（ 4）内电场是由多子的扩散运动惹起的，陪伴着它的成立将带
3、来两种影响：一是内电场将阻挡多子的扩散，二是 P 区和 N 区的少子一旦凑近PN结，便在内电场的作用下漂移到对方，使空间电荷区变窄。3（ 5）所以， 扩散运动使空间电荷区加宽，内电场增强，有益于少子的漂移而不利于多子的扩散；而漂移运动使空间电荷区变窄，内电场减弱，有益于多子的扩散而不利于少子的漂移。当扩散运动和漂移运动达到动向均衡时，交界面形成稳固的空间电荷区，即结处于动向均衡。2结的单导游电性（ 1）外加正向电压 （正偏）在外电场作用下，多子将向结挪动，结果使空间电荷区变窄，内电场被削弱，有益于多子的扩散而不利于少子的漂移，扩散运动起主要作用。结果，区的多子空穴将络绎不绝的流向区，而区的多子
4、自由电子亦不停流向区，这两股载流子的流动就形成了结的正向电流。（ 2）外加反向电压 （反偏）在外电场作用下，多子将背叛结挪动，结果使空间电荷区变宽，内电场被增强，有益于少子的漂移而不利于多子的扩散，漂移运动起主要作用。漂移运动产生的漂移电流的方向与正向电流相反，称为反向电流。 因少子浓度很低，反向电流远小于正向电流。当温度一准时，少子浓度必定，反向电流几乎不随外加电压而变化，故称为反向饱和电流 。3. 二极管的基本应用电路（ 1）限幅电路 - 利用二极管的单导游电性和导通后两头电压基本不变的特色构成。（ 2）箝位电路 - 将输出电压箝位在必定数值上。注：黑色 -输入信号，蓝色- 输出信号，波形
5、为用仿真结果。4内容概要：2.1 半导体的基本知识1半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间，半导体拥有光敏、热敏和混杂特征。2本征半导体（ 1）在 0K 时，本征半导体中没有 载流子 ，呈绝缘体特征。（ 2）温度高升 热激发共价键 中价电子进入导带自由电子 +空穴。（ 3）两种载流子：导带中的自由电子，电荷极性为负； 价带中摆脱共价键约束的价电子所剩下的空穴，电荷极性为正。（ 4）热激发 条件下，只有少量价电子摆脱共价键的约束，进入导带形成电子空穴对，所以本征半导体导电率很低。3杂质半导体（ 1）两种杂质半导体： 型 - 掺入微量五价元素； 型 - 掺入微量三价元素。（ 2）两种浓度不等的载流子
6、： 多子 - 由混杂形成， 少子 - 由热激发产生。（ 3）一般状况下，只需掺入极少许的杂质，所增添的多子浓度就会远大于室温条件下本征激发 （观看 本征激发动画）所产生的载流子浓度。所以，杂质半导体的导电率高。（ 4）杂质半导体呈电中性。4半导体中载流子的运动方式（ 1）漂移运动 - 载流子在外加电场作用下的定向挪动。（ 2）扩散运动 - 因浓度梯度惹起载流子的定向运动。2.2 结的形成及特征1结的形成当型半导体和型半导体联合在一同的时侯，因为交界面处存在载流子浓度的差别多子扩散产生空间电荷区 和内电场 内电场阻挡多子扩散，有益少子漂移当扩散和漂移达到动向均衡时，交界面形成稳固的空间电荷区，即
7、结。2结的单导游电性外加正向电压 多子向结挪动，空间电荷区变窄，内电场减弱扩散运动大于漂移运动正向电流。外加反向电压 多子背叛结挪动，空间电荷区变宽，内电场增强漂移运动大于扩散运动反向电流。当温度一准时，少子浓度必定，反向电流几乎不随外加电压而变化，故称为反向饱和电流。2.3 半导体 二极管1半导体二极管按其构造的不一样可分为点接触型 、面接触型 和平面型这样几类。52伏安特征它可区分为三个部分：（ 1）正向特征 ( 外加正向电压 )当正向电压超出某一数值后，二极管才有明显的正向电流，该电压值称为 导通电压 ，用 th 表示。在室温下，硅管的 th 约为，锗管的 th 约为 0.1V 。当流过
8、二极管的电流比较大时，二极管两头的电压几乎保持恒定，硅管约为 0.6 0.8 （往常取 0.7 ），锗管约为 0.2 （往常取 0.2 ）。（ 2）反向特征 ( 外加反向电压 )在反向电压小于反向击穿电压的范围内，由少量载流子形成的反向电流很小，并且与反向电压的大小基本没关。由二极管的正向与反向特征可直观的看出：二极管是非线性器件 ；二极管拥有单导游电性。（ 3）反向击穿特征当反向电压增添到某一数值BR时，反向电流急剧增大，这种现象叫做二极管的反向击穿。3电容效应：势垒电容 与扩散电容4主要参数器件的参数是其特征的定量描绘，是我们正确使用和合理选择器件的依照。（ 1）正向 - 最大整流电流 F
9、（ 2）反向 - 反向击穿电压 BR2.4 二极管应用电路1剖析方法：二极管是一种非线性器件，因此由二极管构成的电路一般要采纳非线性电路的剖析方法。（ 1）图解剖析法其步骤为：把电路分为线性和非线性两部分；在同一坐标上分别画出非线性部分的伏安特征和线性部分的特征曲线；由两条特征曲线的交点求电路的和。（ 2）模型剖析法 （非线性器件线性化办理）理想二极管模型 - 正导游通时，压降为0；反向截止时，电流为 0。恒压降模型 - 当二极管工作电流较大时，其两头电压为常数（往常硅管取0.7V ，锗管取0.2V ）。沟通小信号模型- 若电路中除有直流电源外，还有沟通小信号，则对电路进行沟通剖析时，二极6管
10、可等效为沟通电阻r d=26mV/IDQ(I DQ为静态电流）2二极管应用电路（ 1）限幅电路 - 利用二极管单导游电性和导通后两头电压基本不变的特色构成，将信号限制在某一范围中变化，分为单限幅和双限幅电路。多用于信号办理电路中。（ 2）箝位电路 - 将输出电压箝位在必定数值上。（ 3）开关电路 - 利用二极管单导游电性以接通和断开电路，宽泛用于数字电路中。（ 4）整流电路 - 利用二极管单导游电性，将沟通讯号变成直流信号，宽泛用于直流稳压电源中。（5）低电压稳压电路- 利用二极管导通后两头电压基本不变的特色，采纳几个二极管串连，获取3V 以下输出电压2.5 特别二极管1稳压二极管（ 1）工作
11、原理稳压管是一种特别的二极管，它利用结反向击穿后特征陡直的特色，在电路中起稳压作用。稳压管工作在反向击穿状态。（2）主要参数： 稳固电压 z、稳固电流 z 、最大工作电流zM和最大耗散功率zM2发光二极管发光二极管是一种将电能转变成光能的特别二极管。发光二极管简写成了 ，其基本构造是一个结，它的特征曲线与一般二极管近似，但正导游通电压一般为 1 2，正向工作电流一般为几几十毫安。3光电二极管光电二极管又叫光敏二极管，是一种将光信号变换为电信号的特别二极管。4变容二极管利用二极管结电容随反向电压的增添而减少的特征制成的电容效应明显的二极管。多于高频技术中。例题剖析：例 1求图所示电路的静态工作点
12、电压和电流。7解：（ 1）图解剖析法第一把电路分为线性和非线性两部分，而后分别列出它们的端特征方程。在线性部分，其端特征方程为 1将相应的负载线画在二极管的伏安特征曲线上，以下图，其交点即是所求的（Q， Q）。（ 2）模型剖析法理想二极管模型 0， 1恒压降模型设为硅管， 0.7V ，（ 1）例 2如何用万用表的“欧姆”档来鉴别一只二极管的正、负极？剖析 ：指针型万用表的黑笔内接直流电源的正端，而红笔接负端。利用二极管的单导游电性，其正导游通电阻一般在 几百欧几千欧 ，而反向偏置电阻一般在 几百千欧以上 。丈量时，利用万用表的“R100”和“ R1K”档，若两个数值比值在100 以上，认为二极
13、管正常，否则认为二极管的单导游电性已破坏。例 3图所示电路中，设为理想二极管，试画出其传输特征曲线（o i ）。解：（ 1） i0当 0i2.5V 时， 1 导通，假定此时2 还没有导通，则o=(2/3) ；令 o=10V，则 i=13.75V ，可见当时， 1、 2 均导通，此时o=10V。传输特征曲线略。例 4试判断图中二极管是导通仍是截止？并求出AO两头电压 A0。设二极管为理想的。解：8剖析方法：（ 1）将 D1、D2 从电路中止开，分别出D1、 D2 两头的电压；（ 2）依据二极管的单导游电性，二极管蒙受正向电压则导通，反之则截止。若两管都蒙受正向电压，则正向电压大的管子优先导通，而
14、后再按以上方法剖析其他管子的工作状况。此题中： 12=12V， 34=12+4=16V，所以 D2 优先导通，此时，12=-4V ，所以 D1 管子截止。 A0 = -4V。例 5两个稳压管的稳压值 Z1=5V， Z2=7V，它们的正导游通压降均为 0.6V ，电路在以下二种接法时，输出电压 o 为多少？若电路输入为正弦信号 I=20sin t （ V），画出图（ a）输出电压的波形。解：图（ a）中 D1、 D2 都蒙受反向偏压，所以输出电压o= Z1+ Z2=5V+7V=12V若输入正弦信号I=20sin t （V）：在输入信号正半周，若 I -1.2V 稳压管处于截止状态， o= I ；若 I -1.2V 稳压管处于正导游通状态， o=-1.2V 。图（ b）
