第1编 一般器件.doc

电子器件：2009.03.23.-2009.05.29.*第一编 一般器件第一章 稳压二极管（Zener Diode）1.1 特性参数 一、结构特性 Unp6V：雪崩击穿为主。Unp4V（E2MV/cm）：奇纳击穿为主。（ W=Fdx ，即U=Edx， E=dU/dx，即EU/d ，d越小E越强)（C=S/d = Q/U，高掺杂 n、Q C、d，结变薄）稳压二极管：反向击穿后可逆。（普通二极管：不可逆。）二、主要参数稳定电压Uz，工作电流Iz，动态电阻rg，温度系数T，耗散功率PM等。(参看附表1.11.2)1.2 应用举例一、稳压电路ULIzURUL(此电路负载电流较小：IL max= IZ max- IZ min)R作用：限制ID在AB段（不是可有可无的！）即R满足关系：(Ui minUL)/ R Iz min+ IL max，(Ui maxUL)/ R Iz max + IL min Ui = UT + UL(a) (b)（a）UL Ub几乎不变、Ue Ube Ib Ie UL (负载电流大，比单D电路约大倍)（b）UL Ub、Ue Ube Ib Ie UL 二、过压保护 侧重于保护，不同于稳压。(a) (b)(a) 过压时：UL Iz URUL，即UL趋于稳定。(b) 过压时：Ui ULIbIcUR1UL，即UL几乎不变。（未过压时，ID0。）三、电压限幅上图：UO = Ui UD，即输出被截去UZ ；下图：UO = Ui IRUD，即输出仅保留UZ以下。 两管组合，可构成交流限幅电路。四、电平移动（或电平转移）另外，稳压二极管还可用于信号选择、退耦电路、检波电路等。* 可调稳压器TL431简介：输出电压可调。美国TI产品，性能优良，价格低廉。其中：VKA=2.536V，IKA=1100mA，P1W，动态电阻=0.2。 TL431的等效电路 电路符号应用举例：2.5V稳压电路 可调输出稳压电路 5V精密稳压电路 （分析：1、稳压过程，2、输出电压） （易知： VRICVKA，与稳压二极管类似，但输出电压可调）第二章 恒流二极管（CRD：Current Regulating Diode or Current Regulative Diode，used for current stabilization.）2.1 特性参数 一、结构特性结构：CRD类于N沟道JFET，UGS=0 。原理：U PN结变宽，沟道收窄、直至夹断 I恒定。CRD的结构及电路符号 CRD加正向电压的情况（参看二极管反偏情况）CRD的伏安特性 JFET的结构及符号 * CRD虽类于结型FET，但着眼于在较大电压和温度范围内使电流变化较小。二、主要参数恒定电流IH，动态阻抗ZH（动态电阻越大，恒流效果越好），起始电压US，击穿电压UB，温度系数CT等。(参看附表2.12.2)2.2 应用举例一、恒流电路 (a) (b)单管恒流电路 高精度恒流电路（与三极管结合：提高稳定度，扩大电流）其中，R的选取原则：限制I在恒流区 即：UminIH RUS，UmaxIH RUB ；亦即：(UmaxUB)IH R (UminUS)IH“高精度恒流电路”恒流原理：(a)：IOHIe(Uz不变、Ue) UbeIb Ic、 IOH(b)：IOHUe（Ib2）Ub1 Ube1 Ib1 Ic1、IOH（电压反馈分析）或：IOHUeIb2(Ic2)Ib1IOH （电流负反馈）(a) 小电流 (b) 大电流高电压恒流电路（利用T提高耐压）二、稳压电路UoIb2Ic2IbIeUo小信号电压 高稳定电源三、波形变换另外，恒流二极管还可用于差分放大、限流保护等电路。与TL431结合构成精密恒流电路等。差分放大电路（提高共模抑制比） 精密恒流电路 （因非对称而由共模信号引起的Ic更小） （ IOH Ue ITL Ib1） * 简介：可调恒流管：IHR ；集成恒流管：IH、CT R、RC 。习题一1、简述图1-4电路和由TL431构成的可调输出稳压电路的稳压原理，以及图1-12电路的电平移动原理。2、推导单管恒流电路中R的取值范围，并简述图2-10(a)电路的恒流原理和图2-11(b)电路的恒流及扩压原理。第三章 单结晶体管（UJT：unijunction transistor）3.1 特性参数一、结构特性结构：单结晶体管又称双基二极管。（如图）结构 等效电路 符号 伏安特性原理：当UEUAUD时，D导通，IE突然增大，但UE却下降。 其中：UA=UBB，=RB1/(RB1+RB2) 即当 UEUD+UBB时，单结管导通,进入负阻区。（所谓负阻即：U/I 0 ）因为：载流子 RB1、UA IE、UE，（直至谷点）。二、主要参数分压比，峰值电流IP ，谷值电流IV ，谷值电压UV 。（峰值电压UP=UD+UBB，不是常数。）(参见附表3.1)3.2 应用举例一、张弛振荡张弛振荡电路 电压波形(由C提升电压，至Up跌回，形成振荡)振荡条件：(EUp)/RIp，(EUv)/RIv 即：(EUp)/ IpR(EUv)/ Iv振荡周期：E = Uc + iR , 即 E = Uc+RCdUc/dt （因Q = CU，i= dQ/dt）Uc = E-Ae-t/RC,带入t=0、Uc=Uv, t=T1、Uc=UP，(且Uv0、UDUG即可触发导通)PUT的结构、等效电路及符号PUT应用举例： TRCln(1+R2/R1) 输出前沿陡、幅值高的窄脉冲PUT张弛振荡 脉冲整形电路第四章 隧道二极管（ Tunnel Diode ）4.1 特性参数一、结构特性结构：重掺杂，结区薄。（ nd，因Q/U =S/d ）结构 符号 伏安特性 原子结构 (单)能级图 (多)能带图隧道二极管的结构、符号及伏安特性（类于地球同步卫星。约束条件：力平衡、角速度，故R不可任意）零偏置O (平衡) 正偏峰值点P (全通) 正偏谷值点V (全禁) 反偏区R (N加+，速增)隧道二极管在不同偏压下的能带图原理：(能级)能带结构 PN结隧道效应 特殊的伏安特性。*条件：费米能级位于导带和满带内；空间电荷层很薄（10nm以下）；P、N区的空穴和电子在同一能级上有交叠的可能性。导带：即自由电子所具有的能量范围，一般指金属中部分充满的能带，其能带填充情况很容易受电场作用而改变，使金属表现出良好的导电性。价带：指固体中电子恰好填满最低的一系列能带，其最高的满带称为价带。禁带：指能带之间的区域。费米能级约为最后一个费米子（如电子等）占据的量子态。TD的优点：开关特性好，速度快、工作频率高。缺点：热稳定性较差。用于高频放大器及高频振荡器（可达毫米波段）或高速开关电路。二、主要参数峰值电压UP，峰值电流IP ，谷值电压UV，谷值电流IV ，结电容等。(参见附表4.1)4.2 应用举例一、多谐振荡多谐振荡基本电路 电压、电流波形 伏安特性及折线近似(由L提升电流，至Ip跌回，形成振荡)振荡条件：D工作于G-D区，且元件参数适当。多谐振荡器 双稳态触发器及直流负载线二、单稳态及双稳态触发器电路 电压波形 直流负载线：Ud = EIR (器件约束+回路约束交点：平衡点)单稳态触发器及直流负载线本电路也可构成双稳态触发器，但直流负载线与伏安特性曲线需有三个交点。三、信号放大iuiDIL放大电路及其原理 （D须工作在负阻区）四、过流保护IL过流UDUbe (且E2反偏) T截止过流保护电路及其伏安特性保护快速，可达S量级。另外，隧道二极管还可用于变频电路、开关电路、门电路等。* 反向二极管（用其反向特性）：导通电压小，用于微波混频或小信号检波等。习题二1、简述图3-5电路和图3-9电路的工作原理，并推出图3-5电路中R的取值范围。2、简述图4-6电路和图4-11(a)电路的工作原理。*附一：“互锁”电路双稳 单稳 振荡(原因：R稳定，C不稳)*附二：能带简介能带的图像（图1）可以说明金属、半导体和绝缘体的区别。金属都有部分被电子占据的宽能带，称为导带，在这种能带中空着的电子态的能量与被占的态相连接，能带填充情况很容易被电场作用所改变，表现出良好的导电性。绝缘体则是另一种极端