模拟电路课件课件第二次课.ppt

1,正向特性:当加在二极管上的正向电压比较小时,正向电流很小，几乎等于零.只有在当二极管两端的正向电压超过某一数值时,正向电流才明显增大.当正向电压大于Uon,二极管导通；正向电压小于Uon时，二极管截止。,1.二极管的伏安特性,反向特性:当在二极管上加上反向电压时,反向电流的值很小.而且当反向电流不随着反向电压的增大而增大时,即达到了饱和,这个电流称为反向饱和电流,用Is表示.如果反向电压继续增大超过UB,反向电流急剧增大,产生击穿.,Uon :使二极管开始导通的导通电压，也称死区电压,2,最大整流电流IF:二极管长期运行时允许通过管子的最大正向平均电流. 最高反向工作电压UR: UR是二极管工作时允许外加的最大反向电压,超过此值时,二极管有可能因反向击穿而损坏.UR=1/2 UB。 反向电流IR: IR是二极管未击穿时的反向电流. IR越小,二极管的单向导电性越好. 最高工作频率fM: fM是二极管工作时的上限频率.超过此值时,由于结电容的作用,二极管将不能很好的体现单向导电性.,2.二极管的主要参数,3,图 1 - 16 稳压管伏安特性、符号及电路,稳压管是一种硅材料制成的面接触型晶体二极管,工作在反向击穿区.,(a),1.2.6 稳压二极管,4,从稳压二极管的伏安特性曲线上可以确定稳压二极管的参数。,(1) 稳定电压UZ ,(2) 动态电阻rZ ,在规定的稳压管反向工作电流IZ下，所对应的反向工作电压。,稳压管工作在稳压区时，两端电压变化量与电流变化量之比。 rZ愈小，反映稳压管的击穿特性愈陡。 rZ =UZ /IZ,5,(3) 额定功耗 PZ ,稳压管反向工作时PN结的功率损耗为 PZ= VZ IZ，由 PZ和VZ可以决定IZmax。稳压管的功耗超过此值时,会因结温升高而损坏.,(4) 稳定电流IZ ,稳压管的稳定工作电流是使稳压管正常工作时的最小电流，低于此值时不能稳压。,6,稳压二极管在工作时应反接，电源正极接稳压管的N区，电源负极接稳压管的P区，串入一只限流电阻，并与负载并联 串联电阻的作用是起限流作用，以保护稳压管；与负载并联是当输入电压或负载电流变化时，由于稳压管两端电压变化量很小，可以使输出电压比较稳定，从而起到稳压作用。,7,二极管导通时一般用电压源on.V(硅管, 如是锗管用.V)代替, 或近似用短路线代替。截止时, 一般将二极管断开, 即认为二极管反向电阻为无穷大。 ,限幅电路,整流电路,门电路,在应用电路中, 关键是判断二极管的导通或截止。,1.2.7 二极管的应用,理想模型,当二极管两端所加电压U0V时，二极管导通；,当二极管两端所加电压U0V时，二极管截止。,恒压降模型,当二极管的电压UUon时，二极管导通；,当二极管的电压UUon时，二极管截止。,8,限幅电路 当输入信号电压在一定范围内变化时, 输出电压随输入电压相应变化； 而当输入电压超出该范围时, 输出电压保持不变, 这就是限幅电路。,图 1 18 并联二极管上限幅电路,9,例题：,已知：E= 3V，R=1K欧,1）ui=0V、4V、6V时，求输出电压uo的值。 2）当ui=6sinwtV时，画出输出电压的输出波形,ui=0V, 二极管截止，uo=ui=0V.,ui=4V，二极管导通，uo=E=3V.,ui=6V，二极管导通，uo=E=3V.,解答：,理想情况下,考虑导通压降,ui=0V, 二极管截止，uo=ui=0V.,ui=4V，二极管导通，有压降UD=0.7V，uo=E+UD=3.7 V.,ui=6V，二极管导通，有压降UD=0.7V，uo=E+UD=3.7 V.,10,u, 二极管截止, uou；u, 二极管导通, uo。波形图如图 ()所示。,图 1 - 19 二极管并联上限幅电路波形关系,11,二极管门电路,图 1 - 23 二极管“与”门电路,5V,12,发光二极管（LED）,是一种直接将电能转变为光能的半导体器件。当这种二极管通电时将会发出光来。正向导通压降为1.8V2.2V。,1.2.8 其它二极管,13,光电二极管,又称光敏二极管，是一种光电转换器件，其基本原理是光照射到PN结上时，吸收光能转变为电能.,14,光电耦合器件,将光电二极管和发光二极管组合起来就组成了光电耦合器件。它以光为媒介可实现电信号的传递。在输入端加入电信号，则发光二极管的光随信号而变，它照在光电二极管上则在输出端产生了与信号变化一致的电信号。由于发光器件和光电器件分别接在输入、输出回路中，相互隔离，因此常用于信号的单方向传输，但需要电路间电隔离的场合。通常使用在计算机控制系统的接口电路中。,15,半导体三极管有两大类型， 一是双极型半导体三极管 二是场效应半导体三极管,1.3.1 双极型半导体三极管,场效应型半导体三极管仅由一种 载流子参与导电。,1.3 半导体三极管,双极型半导体三极管是由两种载 流子参与导电的半导体器件，它由两 个 PN 结组合而成。,16,双极型三极管,双极型三极管（BJT）又称为半导体三极管、晶体三极管， 或简称为三极管、晶体管。三极管有三个电极，如图所示.,图1.3.1 双极型三极管的几种外形,17,三极管有三个电极，根据结构的不同，BJT一般可分为NPN型和PNP型。,采用工艺的方法将两个PN结“背靠背”（同极区相对）连接,则组成三极管。,N,P,N,N,P,N,P,N,N,P,P,N,P,P,NPN型三极管,PNP型三极管,1.3.1三极管的结构及类型,18,三极管的结构及类型,图 1 29 三极管的结构示意图和符号,集电极,一侧称为发射区，电极称为发射极， 用E或e表示（Emitter）；,另一侧称为集电区和集电极， 用C或c表示（Collector）。,中间部分称为基区，连上电极称为基极， 用B或b表示（Base）；,双极型三极管的符号在图的右方给出，发射极的箭头代表发射极电流的实际方向。,P,N,P,19,发射结,集电结,20, 内部结构：发射区的掺杂浓度大，集电区掺杂浓度低，且集电结面积大。基区要制造得很薄，其厚度一般在几个微米至几十个微米。,三极管的放大作用,基区：较薄，掺杂浓度低,集电区：面积较大,发射区：掺 杂浓度较高,21, 外部条件：发射结处于正向偏置，集电结处于反向偏置。,发射结正偏(对于NPN型晶体三极管即发射结的P区上连正电压，从而P-N正偏） 集电结反偏（对于NPN型晶体三极管即集电结的N区上连正电压，从而N-P反偏）,N（）,P（）,N（）,P（）,UcUbUe,22,图 1 - 30 三极管的三种连接方式,ui,+,-,uo,+,-,ui,+,-,ui,+,-,uo,+,-,uo,+,-,三极管的三种连接方式,23,UBB,Rb,UCC,进入P区的电子少部分与基区的空穴复合，形成电流IBn ，多数扩散到集电结。,发射结正偏，发射区电子不断向基区扩散，形成发射极电流IE。,1.3.3 三极管的放大过程,1. 载流子的传输过程 发射区发射电子形成IE 。 IEn，IEp (2) 基区扩散和复合电子。 IBn,24,UBB,Rb,UCC,集电结反偏，有少子形成的反向电流ICBO。,从基区扩散来的电子作为集电结的少子，漂移进入集电结而被收集，形成ICn。,1. 载流子的传输过程 (3)集电区收集电子形成IC 。,25,1. 载流子的传输过程 发射区发射电子形成IE 。 IEn，IEp (2) 基区扩散和复合电子。 IBn (3)集电区收集电子形成IC 。,图 1 31 三极管中载流子的传输过程,1.3.3 三极管的放大过程,26,2. 电流分配,图 1 - 32 三极管电流分配,27,En为发射区发射的电子所形成的电流, Ep是由基区向发射区扩散的空穴所形成的电流。因为发射区是重掺杂, 所以Ep忽略不计, 即,En,1)发射极电流,=En+Ep,28,Bn是从发射区扩散到基区的自由电子有极少数部分与基区的空穴复合形成的。大部分的自由电子会继续扩散到基极 。,2) 基极电流是Bn与CBO之差：,29,Cn是由发射区发射的电子被集电极收集后形成的,CBO是由集电区和基区的少数载流子漂移运动形成的,称为反向饱和电流.,CnCBO,即:,3) 集电极电流,=Cn+CBO,30,En,CnCBO,发射极：,基极：,集电极：,IBIC=IBn-ICBO+ICn+ICBO =IBn+ICn,IEn=IBn+ICn,故: IE=IB+IC,31,发射区发射的电子极少数到达基区与空穴复合形成Bn，而绝大多数能够到达集电极, 形成集电极电流Cn, 因此CnBn,称为共发射极直流电流放大系数。,(1-14),IE=IB+IC,又,故,32