电路及电路元课件

《电路及电路元课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电路及电路元课件（109页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第第 1 章章 电路及电路元件电路及电路元件电路及电路元PPT课件1.1 电路电路电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设备或电路电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设备或电路元件按一定方式组合而成。元件按一定方式组合而成。 1. 1. 电路的作用电路的作用电路的作用电路的作用(1) (1) 实现电能的传输、分配与转换实现电能的传输、分配与转换实现电能的传输、分配与转换实现电能的传输、分配与转换发电机发电机升压升压变压器变压器降压降压变压器变压器电灯电灯电动机电动机电炉电炉.输电线输电线电路及电路元PPT课件放放大大器器扬声器扬声器话筒话筒2. 2. 电路的组成部分电路的组成部分电路的组成部

2、分电路的组成部分发电机发电机升压升压变压器变压器降压降压变压器变压器电灯电灯电动机电动机电炉电炉.输电线输电线电源电源: 提供提供电能的装置电能的装置中间环节：中间环节：传递、分传递、分配和控制电能的作用配和控制电能的作用负载负载: 取用取用电能的装置电能的装置(2)(2)实现信号的传递与处理实现信号的传递与处理实现信号的传递与处理实现信号的传递与处理电路及电路元PPT课件放大器放大器扬声器扬声器话筒话筒信号源信号源: 提供信息提供信息信号处理：信号处理：放大、调谐、检波等放大、调谐、检波等直流电源直流电源直流电源直流电源直流电源直流电源: 提供能源提供能源负载负载电路的组成电路的组成:电源电

3、源(信号源信号源)、负载、中间环节、负载、中间环节电路及电路元PPT课件i1.1.2 电路元件和电路模型电路元件和电路模型 实际的电路是由一些按需要起不同作用的元件或器实际的电路是由一些按需要起不同作用的元件或器件所组成，如发电机、变压器、电动机、电池、电阻器件所组成，如发电机、变压器、电动机、电池、电阻器等，它们的电磁性质是很复杂的。等，它们的电磁性质是很复杂的。例如：一个白炽灯在有电流通过时，例如：一个白炽灯在有电流通过时，R R L 消耗电消耗电能能( (电阻性电阻性) ) 产生产生磁场磁场储存磁场能量储存磁场能量( (电感性电感性) ) 忽略忽略 L L 为了便于分析与计算实际电路，在

4、一定条件下常忽略为了便于分析与计算实际电路，在一定条件下常忽略实际部件的次要因素而突出其主要电磁性质，把它看成实际部件的次要因素而突出其主要电磁性质，把它看成理理想电路元件想电路元件。1.电路元件电路元件电路及电路元PPT课件电源负载连接导线电路实体电路实体电路模型电路模型2. 电路模型电路模型 用用理想理想电路元件组成的电路，称为实际电路的电路元件组成的电路，称为实际电路的电路模型电路模型。今后分析的都是指电路模型，简称电路。在电路图中，各种电今后分析的都是指电路模型，简称电路。在电路图中，各种电今后分析的都是指电路模型，简称电路。在电路图中，各种电今后分析的都是指电路模型，简称电路。在电路

5、图中，各种电路元件都用规定的图形符号表示。路元件都用规定的图形符号表示。路元件都用规定的图形符号表示。路元件都用规定的图形符号表示。SER +R0开关电路及电路元PPT课件1.1.3 电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向对对电电路路进进行行分分析析计计算算时时，不不仅仅要要算算出出电电压压、电电流流、功率值的大小，还要确定这些量在电路中的实际方向。功率值的大小，还要确定这些量在电路中的实际方向。但但是是，在在电电路路中中各各处处电电位位的的高高低低、电电流流的的方方向向等等很很难难事事先先判判断断出出来来。因因此此电电路路内内各各处处电电压压、电电流流的的实实际际方方向向也也就就不能确定。

6、为此引入参考方向的规定。不能确定。为此引入参考方向的规定。习惯上规定习惯上规定电压的实际方向为：电压的实际方向为：由由高高电位端指向电位端指向低低电位端；电位端；电流的实际方向为：电流的实际方向为：正电荷运动的方向或负电荷正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向；运动的反方向；电动势的实际方向为：电动势的实际方向为：由由低低电位端指向电位端指向高高电位端。电位端。电路及电路元PPT课件1.1.3 电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向电压、电流的参考方向：电压、电流的参考方向：当电压、电流参考方向与实际方向当电压、电流参考方向与实际方向相同时，其值为相同时，其值为正，反之则为负值。正，反之则为负

7、值。R +R0IE 例如：图中若例如：图中若 I = 3 A，则表明电流，则表明电流的实的实 际方向与参际方向与参 考方向相同考方向相同 ；反之，；反之，若若 I = 3 A，则表明电流的实际方与参，则表明电流的实际方与参考方向相反考方向相反 。 在电路图中所标电压、电流、电动在电路图中所标电压、电流、电动势的方向，一般均为参考方向。势的方向，一般均为参考方向。电流的参考方向用箭头表示；电压的参考方向除用电流的参考方向用箭头表示；电压的参考方向除用极性极性 “+”、“” 外，还用双下标或箭头表示。外，还用双下标或箭头表示。任意假定。任意假定。电路及电路元PPT课件图图 (b) 中若中若 I =

8、 2 A，R = 3 ，则，则 U = 3 ( 2 ) = 6 V欧姆定律：通过电阻的电流与电压成正比。欧姆定律：通过电阻的电流与电压成正比。表达式表达式 = RUIU 、I 参考方向相同参考方向相同U = RIU、 I 参考方向相反参考方向相反电流的参考方向电流的参考方向与实际方向相反与实际方向相反 图图 (a)或或图图 (b)RUI+IRU+图图 (c)RUI电压与电流参电压与电流参考方向相反考方向相反 返回返回电路及电路元PPT课件EI IU1.1.4 电源有载工作、开路与短路电源有载工作、开路与短路1. 电压与电流电压与电流R0RabcdR + R0I = EER0I电源的外特性曲线电

9、源的外特性曲线当当 R0 0, L 把电能转换为磁场能，吸收功率。把电能转换为磁场能，吸收功率。P VV阴阴阴阴 二极管导通二极管导通二极管导通二极管导通若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路，U UABAB = = 6V6V否则，否则，否则，否则， U UABAB低于低于低于低于6V6V一个管压降，为一个管压降，为一个管压降，为一个管压降，为6.36.3或或或或6.7V6.7V例例 ： 取取取取 B B 点作参考点，点作参考点，点作参考点，点作参考点，断开二极管，分析二断开二极管，分析二断开二极管，分析二

10、断开二极管，分析二极管阳极和阴极的电极管阳极和阴极的电极管阳极和阴极的电极管阳极和阴极的电位。位。位。位。 在这里，二极管起钳位作用。在这里，二极管起钳位作用。在这里，二极管起钳位作用。在这里，二极管起钳位作用。 D6V12V3k BAUAB+电路及电路元PPT课件两个二极管的阴极接在一起两个二极管的阴极接在一起两个二极管的阴极接在一起两个二极管的阴极接在一起取取取取 B B 点作参考点，断开二极点作参考点，断开二极点作参考点，断开二极点作参考点，断开二极管，分析二极管阳极和阴极管，分析二极管阳极和阴极管，分析二极管阳极和阴极管，分析二极管阳极和阴极的电位。的电位。的电位。的电位。V V1 1

11、阳阳阳阳 = =6 V6 V，V V2 2阳阳阳阳=0 V=0 V，V V1 1阴阴阴阴 = = V V2 2阴阴阴阴= = 12 V12 VU UD1D1 = 6V = 6V，U UD2D2 =12V =12V U UD2D2 U UD1D1 D D2 2 优先导通，优先导通，优先导通，优先导通， D D1 1截止。截止。截止。截止。若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路，U UABAB = 0 V= 0 V例例 :D D1 1承受反向电压为承受反向电压为承受反向电压为承受反向电压为6 V6 V流过流过流

12、过流过 D D2 2 的电流为的电流为的电流为的电流为求：求：求：求：U UABAB 在这里，在这里，在这里，在这里， D D2 2 起起起起钳位作用，钳位作用，钳位作用，钳位作用， D D1 1起起起起隔离作用。隔离作用。隔离作用。隔离作用。 BD16V12V3k AD2UAB+电路及电路元PPT课件u ui i 8V 8V，二极管导通，可看作短路，二极管导通，可看作短路，二极管导通，可看作短路，二极管导通，可看作短路 u uo o = 8V = 8V u ui i 8V 8V，二极管截止，可看作开路，二极管截止，可看作开路，二极管截止，可看作开路，二极管截止，可看作开路 u uo o =

13、= u ui i已知：已知：已知：已知： 二极管是理想的，试画出二极管是理想的，试画出二极管是理想的，试画出二极管是理想的，试画出 u uo o 波形。波形。波形。波形。8V8V例例例例 ：二极管的用途：二极管的用途：二极管的用途：二极管的用途： 整流、检波、整流、检波、整流、检波、整流、检波、限幅、钳位、开限幅、钳位、开限幅、钳位、开限幅、钳位、开关、元件保护、关、元件保护、关、元件保护、关、元件保护、温度补偿等。温度补偿等。温度补偿等。温度补偿等。u ui i18V18V参考点参考点参考点参考点二极管阴极电位为二极管阴极电位为二极管阴极电位为二极管阴极电位为 8 V8 VD D8V8VR

14、Ru uo ou ui i+ + + 电路及电路元PPT课件1.4.4 1.4.4 稳压管稳压管 一种特殊的面接触型半导体硅二极管。它在一种特殊的面接触型半导体硅二极管。它在电路中与适当数值的电阻配合后能起稳定电压的电路中与适当数值的电阻配合后能起稳定电压的作用。作用。 1 1 稳压管表示符号稳压管表示符号： 电路及电路元PPT课件正向正向+-反向反向+-IZUZ2 2 稳压管的伏安特性：稳压管的伏安特性：3 稳压管稳压原理：稳压管稳压原理： 稳稳压压管管工工作作于于反反向向击击穿穿区区。稳稳压压管管击击穿穿时时，电电流流虽虽然然在在很很大大范范围围内内变变化化，但但稳稳压压管管两两端端的的电

15、电压压变变化化很很小小。利利用用这这一一特特性性，稳稳压压管管在在电电路路中能起稳压作用。中能起稳压作用。稳压管的反向特性曲线比较陡。稳压管的反向特性曲线比较陡。反向击穿是可逆的。反向击穿是可逆的。 U/VI/mA0IZIZMUZ 电路及电路元PPT课件4 主要参数主要参数（2）电压温度系数）电压温度系数 （1）稳定电压）稳定电压UZ稳压管在正常工作下管子两端的电压。稳压管在正常工作下管子两端的电压。说明稳压管受温度变化影响的系数说明稳压管受温度变化影响的系数（3）动态电阻）动态电阻 rZ稳压管端电压的变化量与相应的电流变化量的比值稳压管端电压的变化量与相应的电流变化量的比值（4 4）稳定电流

16、）稳定电流 IZ（5 5）最大允许耗散功率）最大允许耗散功率 PZM管子不致发生热击穿的最大功率损耗。管子不致发生热击穿的最大功率损耗。 PZM=UZIZM电路及电路元PPT课件例题例题+_UU0UZR稳压管的稳压作用稳压管的稳压作用当当UUZ大于时大于时,稳压管击穿稳压管击穿此时此时选选R，使，使IZIZM电路及电路元PPT课件1.4.5 1.4.5 发光二极管与光电二极管发光二极管与光电二极管1 1、发光二极管、发光二极管（1 1）工作原理（与光电二极管相反）工作原理（与光电二极管相反） 当管子正向偏置并通过一定的电流当管子正向偏置并通过一定的电流时，会发出一定波长的光。时，会发出一定波长

17、的光。（2 2）发光光谱比较窄）发光光谱比较窄 波长由二极管基本材料决定波长由二极管基本材料决定 发光二极管发光二极管(LED):(LED):是一种将电能转化为光能是一种将电能转化为光能的特殊二极管的特殊二极管, ,根据材料的不同可发出红、绿、根据材料的不同可发出红、绿、兰、黄光泽。其工作电压一般为兰、黄光泽。其工作电压一般为(1.5(1.53V),3V),工作工作电流为电流为(10mA(10mA30mA)30mA)。电路及电路元PPT课件例例2S闭和，闭和，LED亮；亮；S端开，端开，LED灭灭5VSRLED电路及电路元PPT课件2 2、光电二极管、光电二极管 是一种将光信号转化为电信号的特

18、殊二是一种将光信号转化为电信号的特殊二极管极管, ,如影碟机中的激光二极管如影碟机中的激光二极管. .工作状态工作状态：反相偏置状态：反相偏置状态特性特性：反相电流随着光照强度的：反相电流随着光照强度的增加而增加。增加而增加。电路及电路元PPT课件1.5 1.5 半导体三极管半导体三极管1.5.1 1.5.1 基本结构基本结构1.5.2 1.5.2 电流分配和放大原理电流分配和放大原理1.5.3 1.5.3 特性曲线特性曲线1.5.4 1.5.4 主要参数主要参数结构结构平面型平面型 合金型合金型 NPN PNP电路及电路元PPT课件1.5 半导体三极管半导体三极管1.5.1 基本结构基本结构

19、晶体管的结构晶体管的结构(a)平面型；平面型； (b)合金型合金型BEP型硅型硅N型硅型硅二氧化碳保护膜二氧化碳保护膜铟球铟球N型锗型锗N型硅型硅CBECPP铟球铟球(a)(b)电路及电路元PPT课件晶体管的结构示意图和表示符号晶体管的结构示意图和表示符号晶体管的结构示意图和表示符号晶体管的结构示意图和表示符号(a)NPN(a)NPN型晶体管；型晶体管；型晶体管；型晶体管；(a)NNCEBPCETBIBIEIC(b)BECPPNETCBIBIEIC(b)PNP(b)PNP型晶体管型晶体管型晶体管型晶体管CE发射区发射区发射区发射区集电区集电区集电区集电区基区基区基区基区集电结集电结集电结集电结

20、发射结发射结发射结发射结NNP基极基极基极基极发射极发射极发射极发射极集电极集电极集电极集电极BCE发射区发射区发射区发射区集电区集电区集电区集电区基区基区基区基区P发射结发射结发射结发射结P集电结集电结集电结集电结N集电极集电极集电极集电极发射极发射极发射极发射极基极基极基极基极B电路及电路元PPT课件基区：最薄，基区：最薄，基区：最薄，基区：最薄，掺杂浓度最低掺杂浓度最低掺杂浓度最低掺杂浓度最低发射区：掺发射区：掺发射区：掺发射区：掺杂浓度最高杂浓度最高杂浓度最高杂浓度最高发射结发射结发射结发射结集电结集电结集电结集电结B B B BE E E EC C C CN NN NP P基极基极基

21、极基极发射极发射极发射极发射极集电极集电极集电极集电极结构特点：结构特点：结构特点：结构特点：集电区：集电区：集电区：集电区：面积最大面积最大面积最大面积最大电路及电路元PPT课件1. 5. 2 电流分配和放大原理电流分配和放大原理1. 1. 三极管放大的外部条件三极管放大的外部条件三极管放大的外部条件三极管放大的外部条件B BEC CN NN NP P发射结正偏、集电结反偏发射结正偏、集电结反偏发射结正偏、集电结反偏发射结正偏、集电结反偏 PNP PNP发射结正偏发射结正偏发射结正偏发射结正偏 V VB B V VE E集电结反偏集电结反偏集电结反偏集电结反偏 V VC C V VE E集电

22、结反偏集电结反偏集电结反偏集电结反偏 V VC C V VB B EBRBE EC CRC电路及电路元PPT课件晶体管电流放大的实验电路晶体管电流放大的实验电路 设设设设 E EC C = = 6 6 V V，改改改改变变变变可可可可变变变变电电电电阻阻阻阻 R RB B, , 则则则则基基基基极极极极电电电电流流流流 I IB B、集集集集电电电电极极极极电电电电流流流流 I IC C 和和和和发发发发射射射射极极极极电电电电流流流流 I IE E 都都都都发发发发生生生生变变变变化化化化，测测测测量量量量结结结结果如下表：果如下表：果如下表：果如下表：2. 2. 各电极电流关系及电流放大作

23、用各电极电流关系及电流放大作用各电极电流关系及电流放大作用各电极电流关系及电流放大作用mA AVVmAICECIBIERB+UBE +UCE EBCEB3DG100电路及电路元PPT课件晶体管电流测量数据晶体管电流测量数据晶体管电流测量数据晶体管电流测量数据I IB B(mA)(mA)I IC C(mA)(mA)I IE E(mA)(mA)0 00.020.020.040.040.060.060.080.080.100.100.0010.0010.700.701.501.502.302.303.103.103.953.950.001 0, UBC UBE。Q Q2 2Q Q1 1大大大大放放放

24、放区区区区电路及电路元PPT课件IC/mAUCE/V100 A 80A 60 A 40 A 20 A O 3 6 9 1242.31.5321IB =0(2)(2)截止区截止区截止区截止区对对NPN型硅管，当型硅管，当UBE0.5V时时, 即已即已开始截止开始截止, 为使晶体为使晶体管可靠截止管可靠截止 , 常使常使 UBE 0。截止时截止时, 集集电结也处于反向偏电结也处于反向偏置置( (UBC 0),),此时此时, IC 0, UCE UCC 。IB = 0 的曲线以下的区域称为截止区。的曲线以下的区域称为截止区。IB = 0 时时, IC = ICEO( (很小很小) )。(ICEO0.

25、001mA)0.001mA)截止区截止区截止区截止区电路及电路元PPT课件IC/mAUCE/V100 A 80A 60 A 40 A 20 A O 3 6 9 1242.31.5321IB =0(3) (3) 饱和区饱和区饱和区饱和区 在饱和区，在饱和区，在饱和区，在饱和区， I IB B I IC C，发射结处于正向偏发射结处于正向偏发射结处于正向偏发射结处于正向偏置，置，置，置，集电结也处于正集电结也处于正集电结也处于正集电结也处于正偏。偏。偏。偏。 深度饱和时，深度饱和时，深度饱和时，深度饱和时， 硅管硅管硅管硅管U UCES CES 0.3V 0.3V， 锗管锗管锗管锗管U UCES

26、CES 0.1V 0.1V。 IC UCC/RC 。 当当 UCE 0) )，晶体管工作于饱和状态。晶体管工作于饱和状态。饱饱饱饱和和和和区区区区电路及电路元PPT课件晶体管三种工作状态的电压和电流晶体管三种工作状态的电压和电流(a)放大放大+ UBE 0 ICIB+UCE UBC 0+(b)截止截止IC 0 IB = 0+ UCE UCC UBC 0 IB+ UCE 0 UBC 0+ 当当晶晶体体管管饱饱和和时时， UCE 0，发发射射极极与与集集电电极极之之间间如如同同一一个个开开关关的的接接通通，其其间间电电阻阻很很小小；当当晶晶体体管管截截止止时时，IC 0 ，发发射射极极与与集集电电

27、极极之之间间如如同同一一个个开开关关的的断断开开，其其间间电电阻阻很很大大，可可见见，晶晶体体管管除除了了有有放放大大作作用用外，还有开关作用。外，还有开关作用。电路及电路元PPT课件 0 0.1 0.5 0.1 0.6 0.7 0.2 0.3 0.3 0.1 0.7 0.3硅管硅管( (NPN) )锗管锗管( (PNP) ) 可靠截止可靠截止开始截止开始截止 UBE/V UBE/VUCE/V UBE/V 截截 止止 放大放大 饱和饱和 工工 作作 状状 态态 管管 型型晶体管结电压的典型值晶体管结电压的典型值14.5.4 主要参数主要参数 表示晶体管特性的数据称为晶体管的参数，晶表示晶体管特

28、性的数据称为晶体管的参数，晶体管的参数也是设计电路、选用晶体管的依据。体管的参数也是设计电路、选用晶体管的依据。电路及电路元PPT课件1.5.4 主要参数主要参数1. 1. 电流放大系数电流放大系数电流放大系数电流放大系数， 直流电流放大系数直流电流放大系数直流电流放大系数直流电流放大系数交流电流放大系数交流电流放大系数交流电流放大系数交流电流放大系数当晶体管接成发射极电路时，当晶体管接成发射极电路时，当晶体管接成发射极电路时，当晶体管接成发射极电路时，注意：注意：注意：注意： 和和和和 的含义不同，但在特性曲线近于平行等的含义不同，但在特性曲线近于平行等的含义不同，但在特性曲线近于平行等的含

29、义不同，但在特性曲线近于平行等距并且距并且距并且距并且I ICE0 CE0 较小的情况下，两者数值接近。较小的情况下，两者数值接近。较小的情况下，两者数值接近。较小的情况下，两者数值接近。 常用晶体管的常用晶体管的常用晶体管的常用晶体管的 值在值在值在值在20 20020 200之间。之间。之间。之间。 由于晶体管的输出特性曲线是非线性的，只有由于晶体管的输出特性曲线是非线性的，只有由于晶体管的输出特性曲线是非线性的，只有由于晶体管的输出特性曲线是非线性的，只有在特性曲线的近于水平部分，在特性曲线的近于水平部分，在特性曲线的近于水平部分，在特性曲线的近于水平部分，I IC C随随随随I IB

30、B成正比变化，成正比变化，成正比变化，成正比变化， 值才可认为是基本恒定的。值才可认为是基本恒定的。值才可认为是基本恒定的。值才可认为是基本恒定的。电路及电路元PPT课件例：在例：在例：在例：在U UCECE= 6 V= 6 V时，时，时，时， 在在在在 Q Q1 1 点点点点I IB B=40=40 A, A, I IC C=1.5mA=1.5mA； 在在在在 Q Q2 2 点点点点I IB B=60 =60 A, A, I IC C=2.3mA=2.3mA。在以后的计算中，一般作近似处理：在以后的计算中，一般作近似处理：在以后的计算中，一般作近似处理：在以后的计算中，一般作近似处理： =

31、= = = 。I IB B=0=02020 A A4040 A A6060 A A8080 A A100100 A A3 36 6I IC C / / mmA A1 12 23 34 4U UCE CE /V/V9 912120 0Q Q1 1Q Q2 2在在在在 Q Q1 1 点，有点，有点，有点，有由由由由 Q Q1 1 和和和和Q Q2 2点，得点，得点，得点，得电路及电路元PPT课件2. 2.集集集集- - - -基极反向截止电流基极反向截止电流基极反向截止电流基极反向截止电流 I ICBOCBO I ICBOCBO是由少数载流子的是由少数载流子的是由少数载流子的是由少数载流子的漂移运

32、动所形成的电流，漂移运动所形成的电流，漂移运动所形成的电流，漂移运动所形成的电流，受温度的影响大。受温度的影响大。受温度的影响大。受温度的影响大。 温度温度温度温度I ICBOCBO ICBO A+EC3. 3.集集集集- - - -射极反向截止电流射极反向截止电流射极反向截止电流射极反向截止电流( ( ( (穿透电流穿透电流穿透电流穿透电流) ) ) )I ICEOCEO AICEOIB=0+ I ICEOCEO受温度的影响大。受温度的影响大。受温度的影响大。受温度的影响大。温度温度温度温度I ICEOCEO ，所以所以所以所以I IC C也也也也相应增加。相应增加。相应增加。相应增加。三极

33、管的温度三极管的温度三极管的温度三极管的温度特性较差。特性较差。特性较差。特性较差。电路及电路元PPT课件4. 4.集电极最大允许电流集电极最大允许电流集电极最大允许电流集电极最大允许电流 I ICMCM5. 5.集集集集- - - -射极反向击穿电压射极反向击穿电压射极反向击穿电压射极反向击穿电压U U(BR)CEO(BR)CEO 集电极电流集电极电流集电极电流集电极电流 I IC C上升会导致三极管的上升会导致三极管的上升会导致三极管的上升会导致三极管的 值的下降，值的下降，值的下降，值的下降，当当当当 值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即值下降

34、到正常值的三分之二时的集电极电流即值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为为为为 I ICMCM。 当集当集当集当集射极之间的电压射极之间的电压射极之间的电压射极之间的电压U UCE CE 超过一定的数值时，超过一定的数值时，超过一定的数值时，超过一定的数值时，三极管就会被击穿。三极管就会被击穿。三极管就会被击穿。三极管就会被击穿。6. 6.集电极最大允许耗散功耗集电极最大允许耗散功耗集电极最大允许耗散功耗集电极最大允许耗散功耗P PCMCM P PCMCM取决于三极管允许的温升，消耗功率过大，取决于三极管允许的温升，消耗功率过大，取决于三极管允许的温升，消耗功率过大，取决于三极管允许的温升

35、，消耗功率过大，温升过高会烧坏三极管。温升过高会烧坏三极管。温升过高会烧坏三极管。温升过高会烧坏三极管。 P PC C P PCM CM = =I IC C U UCECE 硅硅硅硅管允许结温约为管允许结温约为管允许结温约为管允许结温约为150150 C C，锗锗锗锗管约为管约为管约为管约为7070 9090 C C。电路及电路元PPT课件ICMU(BR)CEO由三个极限参数可画出三极管的安全工作区由三个极限参数可画出三极管的安全工作区由三个极限参数可画出三极管的安全工作区由三个极限参数可画出三极管的安全工作区ICUCEOI IC CU UCE CE = P= PCMCM安全工作区安全工作区电

36、路及电路元PPT课件晶体管参数与温度的关系晶体管参数与温度的关系晶体管参数与温度的关系晶体管参数与温度的关系1. 1. 温度每增加温度每增加温度每增加温度每增加1010 C C，I ICBOCBO增大一倍。增大一倍。增大一倍。增大一倍。2 2. . . .温度每升高温度每升高温度每升高温度每升高1 1 C C，U UBEBE将减小将减小将减小将减小 (22.5)mV(22.5)mV， 即晶体管具有负温度系数。即晶体管具有负温度系数。即晶体管具有负温度系数。即晶体管具有负温度系数。3. 3. 温度每升高温度每升高温度每升高温度每升高 1 1 C C， 增加增加增加增加 0.5%1.0%0.5%1

37、.0%。电路及电路元PPT课件1.5.3 1.5.3 微变等效电路法微变等效电路法iBUBE 当输入信号很小时，当输入信号很小时，在静态工作点在静态工作点Q附近的工作附近的工作段可认为是直线。段可认为是直线。对输入的小交流信号对输入的小交流信号而言，三极管相当于电阻而言，三极管相当于电阻rbe，表示输入特性。，表示输入特性。 UBE IB1. 晶体管的微变等效电路晶体管的微变等效电路（1）输入特性曲线）输入特性曲线Q返回返回电路及电路元PPT课件 对于低频小功率晶体管的输入电阻对于低频小功率晶体管的输入电阻估算为：估算为： 式中，式中， IE ：发射极电流的静态值：发射极电流的静态值; ：晶体

38、管的放大倍数；：晶体管的放大倍数； rbe：输入电阻，其值一般为几百欧：输入电阻，其值一般为几百欧到几千欧到几千欧(动态电阻动态电阻)。返回返回电路及电路元PPT课件iCuCE 输出端相当于一个受输出端相当于一个受 ib控制的电流源控制的电流源。 输出端还等效并联一输出端还等效并联一个大电阻个大电阻rce。（2）输出特性曲线输出特性曲线在线性工作区是一族平行直线。在线性工作区是一族平行直线。ibiC返回返回电路及电路元PPT课件iCuCE iC uCE在小信号的条件下，在小信号的条件下， rce也是一个常数。阻值很也是一个常数。阻值很高，约为几十到几百高，约为几十到几百k。在后面微变等效电路中

39、，在后面微变等效电路中，可忽略不计。可忽略不计。输出电阻输出电阻rce返回返回电路及电路元PPT课件ube ibibicicubeibuce+-+-BCEucerbe+-+-CB先将交流通道中的三极管用微变等效电路代替。先将交流通道中的三极管用微变等效电路代替。（1）三极管的微变等效电路）三极管的微变等效电路2. 放大电路的微变等效电路放大电路的微变等效电路返回返回电路及电路元PPT课件1.6 场效应管场效应管 场效应晶体管是利用电场效应来控制电流的一种场效应晶体管是利用电场效应来控制电流的一种半导体器件，即是半导体器件，即是电压控制元件电压控制元件电压控制元件电压控制元件。它的输出电流决。它

40、的输出电流决定于输入电压的大小，基本上不需要信号源提供电定于输入电压的大小，基本上不需要信号源提供电流，所以它的流，所以它的输入电阻高，且温度稳定性好。输入电阻高，且温度稳定性好。结型场效应管结型场效应管结型场效应管结型场效应管按结构不同按结构不同场效应管有两种场效应管有两种: :绝缘栅型场效应管绝缘栅型场效应管绝缘栅型场效应管绝缘栅型场效应管 本节仅介绍绝缘栅型场效应管本节仅介绍绝缘栅型场效应管按工作状态可分为：按工作状态可分为：增强型和耗尽型两类增强型和耗尽型两类增强型和耗尽型两类增强型和耗尽型两类每类每类又有又有N N沟道沟道沟道沟道和和P P沟道沟道沟道沟道之分之分电路及电路元PPT课

41、件1.6.1 绝缘栅场效应管绝缘栅场效应管 栅极和其栅极和其栅极和其栅极和其它电极及硅它电极及硅它电极及硅它电极及硅片之间是绝片之间是绝片之间是绝片之间是绝缘的，称绝缘的，称绝缘的，称绝缘的，称绝缘栅型场效缘栅型场效缘栅型场效缘栅型场效应管。应管。应管。应管。(1)(1) N N沟道增强型管的结构沟道增强型管的结构沟道增强型管的结构沟道增强型管的结构1.1. 增强型绝缘栅场效应管增强型绝缘栅场效应管增强型绝缘栅场效应管增强型绝缘栅场效应管漏极漏极金属电极金属电极栅极栅极源极源极 高掺杂高掺杂N区区DGSSIO2绝缘层绝缘层P P型硅衬底型硅衬底N+N+电路及电路元PPT课件GSD符号：符号：符

42、号：符号： 由于栅极是绝缘的，栅极电流几乎为零，输入由于栅极是绝缘的，栅极电流几乎为零，输入电阻很高，最高可达电阻很高，最高可达1014 。 由于金属栅极和半导体之间的绝缘层目前常用由于金属栅极和半导体之间的绝缘层目前常用二氧化硅，故又称金属二氧化硅，故又称金属- -氧化物氧化物- -半导体场效应管，半导体场效应管，简称简称MOS场效应管。场效应管。漏极漏极金属电极金属电极栅极栅极源极源极 高掺杂高掺杂N区区DGSSIO2绝缘层绝缘层P P型硅衬底型硅衬底N+N+电路及电路元PPT课件(2) N(2) N沟道增强型管的沟道增强型管的沟道增强型管的沟道增强型管的工作原理工作原理工作原理工作原理

43、由结构图可见由结构图可见，N+型漏区和型漏区和N+型源区之间被型源区之间被P型型衬底隔开，漏极和源极之间是两个背靠背的衬底隔开，漏极和源极之间是两个背靠背的PN结结。 当当栅栅源源电电压压UGS = 0 时时，不不管管漏漏极极和和源源极极之之间间所所加加电电压压的的极极性性如如何何，其其中中总总有有一一个个PN结结是是反反向向偏偏置置的的，反反向向电电阻阻很很高高，漏极电流近似为零漏极电流近似为零。SDP P P P型硅衬底型硅衬底型硅衬底型硅衬底N N+N+D DS S+ + + +GGE EGG- - - -U UGSGS电路及电路元PPT课件 当当当当U UGS GS 0 0 时时时时，

44、P P型型型型衬衬衬衬底底底底中中中中的的的的电电电电子子子子受受受受到到到到电电电电场场场场力力力力的的的的吸吸吸吸引引引引到到到到达达达达表表表表层层层层，填填填填补补补补空空空空穴穴穴穴形形形形成成成成负负负负离离离离子子子子的的的的耗耗耗耗尽尽尽尽层层层层；当当当当U UGS GS U UGSGS（thth）时时时时，还还还还在在在在表表表表面面面面形形形形成成成成一一一一个个个个N N型型型型层层层层，称称称称反反反反型型型型层层层层，即即即即勾勾勾勾通通通通源源源源区区区区和和和和漏漏漏漏区区区区的的的的N N型型型型导导导导电电电电沟沟沟沟道道道道，将将将将D-SD-S连连连连接

45、接接接起来。起来。起来。起来。U UGSGS愈高，愈高，愈高，愈高，导电沟道导电沟道导电沟道导电沟道愈宽。愈宽。愈宽。愈宽。(2) N(2) N沟道增强型管的沟道增强型管的沟道增强型管的沟道增强型管的工作原理工作原理工作原理工作原理P P P P型硅衬底型硅衬底型硅衬底型硅衬底N N沟道沟道沟道沟道N N+N+D DGGS S- - - - - - -耗尽层耗尽层耗尽层耗尽层E EGG+ + + +- - - -U UGSGS电路及电路元PPT课件N N型沟道增强型绝缘栅场效型沟道增强型绝缘栅场效型沟道增强型绝缘栅场效型沟道增强型绝缘栅场效应管的导通应管的导通应管的导通应管的导通P P型硅衬底

46、型硅衬底型硅衬底型硅衬底N+N+E EGGS S GG+ +N+N+D DN N沟道沟道沟道沟道 + +E ED DI ID D当当当当U UGSGS U UGSGS(th(th(th(th）后后后后，场场场场效效效效应应应应管管管管才才才才形形形形成成成成导导导导电电电电沟沟沟沟道道道道，开开开开始始始始导导导导通通通通，若若若若漏漏漏漏 源源源源之之之之间间间间加加加加上上上上一一一一定定定定的的的的电电电电压压压压U UDSDS，则则则则有有有有漏极电流漏极电流漏极电流漏极电流I ID D产生。产生。产生。产生。 在一定的漏在一定的漏在一定的漏在一定的漏 源电压源电压源电压源电压U UD

47、SDS下，使管子由不导通变为下，使管子由不导通变为下，使管子由不导通变为下，使管子由不导通变为导通的临界栅源电压称为开启电压导通的临界栅源电压称为开启电压导通的临界栅源电压称为开启电压导通的临界栅源电压称为开启电压U UGS(GS(thththth）。在在在在一一一一定定定定的的的的U UDSDS下下下下漏漏漏漏极极极极电电电电流流流流I ID D的的的的大大大大小小小小与与与与栅栅栅栅源源源源电电电电压压压压U UGSGS有有有有关关关关。所所所所以以以以，场场场场效效效效应应应应管管管管是是是是一种电压控制电流的器件。一种电压控制电流的器件。一种电压控制电流的器件。一种电压控制电流的器件。

48、电路及电路元PPT课件(3)(3) 特性曲线特性曲线特性曲线特性曲线转移特性曲线转移特性曲线转移特性曲线转移特性曲线ID/mAUDS/Vo oUGS= 1VUGS= 2VUGS= 3VUGS= 4V 漏极特性曲线漏极特性曲线漏极特性曲线漏极特性曲线恒流区恒流区恒流区恒流区可变电阻区可变电阻区可变电阻区可变电阻区截止区截止区截止区截止区无沟道无沟道无沟道无沟道有沟道有沟道有沟道有沟道UGS/VUGS(th)UDS=常数常数ID/16mAO开启电压开启电压开启电压开启电压U UGSGS(th(th(th(th）电路及电路元PPT课件N型衬底型衬底P+P+GSD符号：符号：结构结构(4)(4) P

49、P P P沟道增强型符号沟道增强型符号沟道增强型符号沟道增强型符号 SiO2绝缘层绝缘层加电压才形成加电压才形成 P型导电沟道型导电沟道 增强型场效应管只有当增强型场效应管只有当U UGSGS U UGSGS(th(th(th(th）时才形成导时才形成导电沟道。电沟道。电路及电路元PPT课件2.2. 耗尽型绝缘栅场效应管耗尽型绝缘栅场效应管耗尽型绝缘栅场效应管耗尽型绝缘栅场效应管GSD符号：符号： 如果如果如果如果MOSMOS管在制造时导电沟道就已形成，称为管在制造时导电沟道就已形成，称为管在制造时导电沟道就已形成，称为管在制造时导电沟道就已形成，称为耗尽型场效应管。耗尽型场效应管。耗尽型场效

50、应管。耗尽型场效应管。(1 ) N(1 ) N沟道耗尽型管沟道耗尽型管沟道耗尽型管沟道耗尽型管SiO2绝缘层中绝缘层中掺有正离子掺有正离子予埋了予埋了N型型 导电沟道导电沟道电路及电路元PPT课件2.2. 耗尽型绝缘栅场效应管耗尽型绝缘栅场效应管耗尽型绝缘栅场效应管耗尽型绝缘栅场效应管 由于耗尽型场效应管预埋了导电沟道，所以在由于耗尽型场效应管预埋了导电沟道，所以在UGS= 0时，时，若漏若漏源之间加上一定的电压源之间加上一定的电压UDS，也会，也会有漏极电流有漏极电流 ID 产生。产生。 当当当当U UGS GS 0 0时，使导电沟道变宽，时，使导电沟道变宽，时，使导电沟道变宽，时，使导电沟

51、道变宽， I ID D 增大；增大；增大；增大； 当当当当U UGS GS 0 0时，使导电沟道变窄，时，使导电沟道变窄，时，使导电沟道变窄，时，使导电沟道变窄， I ID D 减小；减小；减小；减小； U UGSGS负值愈高，沟道愈窄，负值愈高，沟道愈窄，负值愈高，沟道愈窄，负值愈高，沟道愈窄， I ID D就愈小。就愈小。就愈小。就愈小。 当当UGS达到一定达到一定负值时，负值时，N型导电沟道消失，型导电沟道消失，ID= 0，称为场效应管处于夹断状态（即截止）。称为场效应管处于夹断状态（即截止）。这时的这时的UGS称为夹断电压，用称为夹断电压，用UGS(off(off）表示。表示。 这这这

52、这时的时的时的时的漏极电流漏极电流漏极电流漏极电流用用用用 I IDSSDSS表表表表示，称为示，称为示，称为示，称为饱和漏极电流饱和漏极电流饱和漏极电流饱和漏极电流。电路及电路元PPT课件(2) (2) 耗尽型耗尽型耗尽型耗尽型N N沟道沟道沟道沟道MOSMOS管的特性曲线管的特性曲线管的特性曲线管的特性曲线夹断电压夹断电压 耗尽型的耗尽型的MOS管管UGS= 0时就有导电沟道，加反向时就有导电沟道，加反向电压到一定值时才能夹断。电压到一定值时才能夹断。 UGS(off)U DSUGS=0UGS0漏极特性曲线漏极特性曲线OID/mA16 201248121648IDSS转移特性曲线转移特性曲

53、线OID/mA UGS /V-1-2-34812161 2U UDSDS= =常数常数常数常数电路及电路元PPT课件2.2. 耗尽型绝缘栅场效应管耗尽型绝缘栅场效应管耗尽型绝缘栅场效应管耗尽型绝缘栅场效应管(3) P (3) P 沟道耗尽型管沟道耗尽型管沟道耗尽型管沟道耗尽型管符号：符号：GSD予埋了予埋了P P型型 导电沟道导电沟道SiO2绝缘层中绝缘层中掺有负离子掺有负离子电路及电路元PPT课件耗尽型耗尽型耗尽型耗尽型GSDGSD增强型增强型增强型增强型N沟道沟道P P沟道沟道沟道沟道GSDGSDN N沟道沟道沟道沟道P沟道沟道GG、S S之间加一定之间加一定之间加一定之间加一定电压才形成

54、导电沟道电压才形成导电沟道电压才形成导电沟道电压才形成导电沟道在制造时就具有在制造时就具有在制造时就具有在制造时就具有原始原始原始原始导电沟道导电沟道导电沟道导电沟道电路及电路元PPT课件3. 3. 场效应管的主要参数场效应管的主要参数场效应管的主要参数场效应管的主要参数(1) (1) 开启电压开启电压开启电压开启电压 U UGS(th)GS(th)：是增强型是增强型是增强型是增强型MOSMOS管的参数管的参数管的参数管的参数(2) (2) 夹断电压夹断电压夹断电压夹断电压 U UGS(off)GS(off)：(3) (3) 饱和漏电流饱和漏电流饱和漏电流饱和漏电流 I IDSSDSS：是耗尽

55、型是耗尽型是耗尽型是耗尽型MOSMOS管的参数管的参数管的参数管的参数(4) (4) 低频跨导低频跨导低频跨导低频跨导 g gmm：表示栅源电压对漏极电流表示栅源电压对漏极电流表示栅源电压对漏极电流表示栅源电压对漏极电流 的控制能力的控制能力的控制能力的控制能力极限参数：极限参数：极限参数：极限参数：最大漏极电流、耗散功率、击穿电压。最大漏极电流、耗散功率、击穿电压。最大漏极电流、耗散功率、击穿电压。最大漏极电流、耗散功率、击穿电压。电路及电路元PPT课件晶体管晶体管场效应管场效应管结构结构NPNNPN型、型、PNPPNP型型结型耗尽型结型耗尽型 N N沟道沟道 P P沟道沟道绝缘栅增强型绝缘

56、栅增强型 N N沟道沟道 P P沟道沟道绝缘栅耗尽型绝缘栅耗尽型 N N沟道沟道 P P沟道沟道C C与与E E一般不可倒置使用一般不可倒置使用D D与与S S有的型号可倒置使用有的型号可倒置使用载流子载流子 多子扩散少子漂移多子扩散少子漂移 多子运动多子运动输入量输入量 电流输入电流输入 电压输入电压输入控制控制电流控制电流源电流控制电流源CCCS(CCCS() )电压控制电流源电压控制电流源VCCS(VCCS(g gm m) )1.4.4 1.4.4 场效应管与晶体管的比较场效应管与晶体管的比较电路及电路元PPT课件噪声噪声 较大较大 较小较小温度特性温度特性 受温度影响较大受温度影响较大

57、 较小，可有较小，可有零温度系数点零温度系数点输入电阻输入电阻 几十到几千欧姆几十到几千欧姆 几兆欧姆以上几兆欧姆以上静电影响静电影响 不受静电影响不受静电影响 易受静电影响易受静电影响集成工艺集成工艺 不易大规模集成不易大规模集成 适宜大规模和适宜大规模和超大规模集成超大规模集成晶体管晶体管场效应管场效应管 电路及电路元PPT课件例例1.4.1 已知某管子的输出特性曲线如图所示。试分析该管是已知某管子的输出特性曲线如图所示。试分析该管是什么类型的场效应管（结型、绝缘栅型、什么类型的场效应管（结型、绝缘栅型、N沟道、沟道、P沟沟道、增强型、耗尽型）。道、增强型、耗尽型）。分析：分析：N沟道增强

58、型沟道增强型MOS管，开启电压管，开启电压UGS(th) 4V电路及电路元PPT课件例例1.4.2电路如左图所示，其中管子电路如左图所示，其中管子T的输出特性曲线的输出特性曲线如右图所示。试分析如右图所示。试分析ui为为0V、8V和和10V三种情三种情况下况下uo分别为多少伏？分别为多少伏？分析：分析：N沟道增强型沟道增强型MOS管，开启电压管，开启电压UGS(th) 4V电路及电路元PPT课件解：解：(1) ui为为0V ，即，即uGSui0，管子处于夹断状态，管子处于夹断状态所以所以u0 VDD 15V(2) uGSui8V时，时，从输出特性曲线可知，管子工作从输出特性曲线可知，管子工作

59、在恒流区，在恒流区， iD 1mA， u0 uDS VDD - iD RD 10V电路及电路元PPT课件(3) uGSui10V时，时，若工作在恒流区，若工作在恒流区， iD 2.2mA。因而。因而u0 15- 2.2*5 4V但是，但是， uGS 10V时的预夹断电压为时的预夹断电压为uDS= uGS UT=(10-4)V=6V可见，此时管子工作在可变电阻区可见，此时管子工作在可变电阻区电路及电路元PPT课件从输出特性曲线可得从输出特性曲线可得uGS 10V时时d-s之间的等效电阻之间的等效电阻(D在可变电阻区，任选一点，如图在可变电阻区，任选一点，如图)所以输出电压为所以输出电压为电路及电路元PPT课件