《模拟电子技术基础》(第四版)_第一章.ppt

教材：童模拟电子技术基础讲师：江红82314573-14(O)新主楼1115通讯，简介，1。电子技术电子器件、电子电路及其应用科学与技术课程的现状和主要内容。该装置是道路，介绍，模拟信号：连续信号在时间和价值。计算机测控系统原理框图，简介，2电子技术的典型应用，3如何学好模型电，简介，课程特点：内容多，内容杂，工程实用性强，1。关注“关键点”，2。注重综合分析，注重工程素质的培养。提高学习效率，培养自学能力，课堂，答疑，作业，自学，放大器，反馈，振荡器，4。如何计算模型电性能，家庭作业：10%期末考试：90%参考课和问题回答性能家庭作业：每周交一次，全部交，带参考答案，执行摘要，半导体器件是构成各种电子电路的基础，包括模拟和数字电路，集成电路和分立元件电路。本章首先介绍了半导体的特性，半导体中载流子的运动，并阐明了PN结的单向导电性。然后介绍了半导体二极管、稳压器、半导体三极管和场效应管的结构、工作原理、特性曲线和主要参数。第一章常见半导体器件，1.2半导体二极管，1.3电压调节器，1.4半导体晶体管，1.5场效应晶体管，1.1基本半导体知识，1.1.1半导体特性，1。将导体和绝缘体之间具有导电性的物体定义为半导体。例如，硅(硅)和锗(锗)等效电子：围绕原子核最外层轨道的电子导体：低价元素绝缘体：高价元素硅(硅)和锗(锗):4价电子，1.1价电子，惯性核，半导体的基本知识，2。半导体特征温度电导率可制成各种热敏元件，照明电导率可制成各种光电器件。掺杂痕量杂质的导电性(几十万到几百万倍)可以制成具有各种不同种类和广泛应用的半导体器件。例如半导体二极管、三极管、场效应晶体管等。没有结构缺陷的纯半导体单晶称为本征半导体。这是一种共价键结构。在本征半导体中，相邻原子的价电子成为普通电子，即共价键结构，4、4、4、4、4、4、4、4、4、4、4、4、4、4、4、4、4、4、4、4、4、4、4、4、4、4、4、4、4、4、4、4、4、4、4、4、4、4、自由电子、空穴以及自由电子和空穴的形成发生在在外部电场的作用下，电子和空穴都可以参与传导(载流子)。这是半导体传导和导体传导之间最本质的区别。价电子充满空穴，内在激发价电子脱离共价键，在加热和照射后成为自由电子。当激发(温度和光照)恒定时，电子-空穴对的产生和复合将达到“动态平衡”。注意，本征半导体中载流子的浓度不仅与半导体材料本身的性质有关，还与温度密切相关。半导体材料性能对温度的这种敏感性可用于制造热敏和光敏器件，也是半导体器件温度稳定性差的原因。杂质半导体可以通过扩散过程在本征半导体中掺杂微量特定元素而形成。通过在纯硅或锗晶体中掺杂微量五价元素(如磷)而形成的杂质半导体称为N型半导体。自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子的n型半导体的结构图。将微量三价元素(如硼)掺杂到纯硅或锗晶体中形成的杂质半导体称为P型半导体。一种P型半导体结构的示意图，其中空穴是多数载流子，自由电子是少数载流子对于杂质半导体，多种离子的浓度大约等于掺杂剂浓度，并且多种离子的浓度受温度影响较小。少数载流子(本征激发)浓度受温度影响很大。注意，注意，不管是N型半导体还是P型半导体，尽管它们都有一个载流子多数，整个晶体仍然是不带电荷的和电中性的。通过掺杂杂质来提高半导体的导电性并不是最终目标，因为导体的导电性更强。杂质半导体的奇妙之处在于，通过掺杂不同性质和浓度的杂质，并以不同方式组合P型和N型半导体，可以制造各种类型、种类和用途的半导体器件。两种载流子运动：扩散的载流子在浓度差的作用下总是从高浓度扩散和漂移到低浓度载流子在电场的作用下运动电子逆着电场的方向运动空穴沿着电场的方向运动空穴沿着电场的方向运动空穴沿着电场的方向运动。通过不同的掺杂工艺在同一半导体单晶上形成p型半导体和N型半导体，并且在它们的界面处形成PN结。空间电荷区，内部电场方向，1.2PN结，多部分扩散-形成空间电荷区-有利的少数载流子相互漂移，阻挡多部分相互扩散，少数载流子相互漂移-狭窄的空间电荷区-有利的少数载流子相互扩散；当许多子体的扩散和少数子体的漂移达到动态平衡时，空间电荷区的宽度保持不变，形成PN结。1 . 2 . 2pn结的单向导电性、P区、N区、内部电场的方向、R、N区、外部电场驱动P区中的空穴进入空间电荷区以抵消部分负空间电荷，N区中的电子进入空间电荷区以抵消部分正空间电荷，扩散运动增强以形成更大的正向电流。此时，PN结打开。首先，所施加的直流电压(正向偏压)和外部电场被增强以扩散。第二，P区、N区、内部电场的方向、r、and、and、and、and、and、and、and、and、and、and、and、and、and、and、and、and、and、and、and、and、and、and、and、and、and、Second，施加反向电压(反向偏置)，外部电场驱动空间电荷区两侧的多道(空穴和自由电子)移动离开。空间电荷区变宽，少数载流子穿过PN结形成小的反向电流。此时，PN结被切断，大多数载流子的扩散运动难以进行。外部电场削弱了扩散。结论：总之，当PN结正向偏置时，环路将产生更大的正向电流，PN结处于导通状态。当PN结反向偏置时，环路中的反向电流非常小，几乎等于零。因为电流是由少数载流子产生的，所以温度对它有很大的影响(温度越高，反向电流越大)。此时，PN结处于关断状态。可以看出，PN结具有单向导电性。PN结的伏安特性，正向偏置：p n -正向低电阻导通，反向偏置：p -n 反向高电阻截止i=-Is，反向击穿，PN结特性ii:击穿特性(反向击穿I非常大)，-，P-N，P-N，正向偏置和反向偏置，UT=26mV，半导体的基本知识，半导体中的载流子，自由电子空穴，载流子生成，本征激发掺杂-P型和N型，载流子移动少数载流子漂移，1.3.1二极管的结构和符号，1.3半导体二极管，1，符号，D，二极管，P区，N区，硅管的伏安特性，1.3.2二极管的伏安特性，反向特性，死区，-is，正向特性，-ubr，uon，id=f (ud)，ud , D，ud，非线性特性，ubr反向击穿电压uz(电压调节器)，i-u？ q-u？哦，我？反向击穿、正向和反向例如，当环境温度升高时，二极管的正向特性曲线向左移动，反向特性曲线向下移动。请注意，1.3.4中二极管的等效电路和能够模拟二极管特性的电路称为二极管等效电路和二极管等效模型。哦，我？你？我，u，id，1。二极管的DC模型，1。理想二极管的等效模型(导通时正向压降为零，截止时反向电流为零)，2。二极管的等效模型，正向压降为恒定ud (0.7V或0.3v正向导通电压)，截止时反向电流为零，问题1。在二极管导通且正向压降uD大于uD后，其电流iD与UD成线性关系(直线斜率为1/rD)，当二极管截止时，反向电流为零的等效模型在上述三个等效电路中误差最大的为1，误差最小的为3。通常，主要采用图2所示的等效电路。DC电阻，二极管主要用于限幅、整流和箝位。判断二极管是否正向导通：1。首先假设二极管关闭，并计算其阳极和阴极的电势；2.如果阳极-阴极电位差 ud，它将正向导电；3.如果电路有多个二极管，阳极和阴极间电位差最大的二极管将优先导通；导通后，阳极-阴极电位差被箝位在正向导通电压(0.7V或0.3V)；判断其他二极管，使用DC模型2，使用DC模型2，图1.2.6示例1.2.1电路图，在下图中示例1，众所周知，VA=3V，VB=0V，DA，DB都是锗管，求输出端y的电位，并说明每个二极管的功能。解决方案：DA优先开启，然后Vy=30.3=2.7V。DA开启后，由于反向偏置，DB关闭，反向偏置用作隔离，DA用作箝位，将Y端的电位箝位在2.7V。下图显示了二极管限制电路，d是理想二极管，E=3V，UI=6 Sint，并尝试绘制U0和uD的波形。当ui3，D关闭时，uo=ui，uD=ui-3，UI3，D开启，uo=3，uD=0，解决方案：2。二极管小信号交流模型(微可变等效电路)。当二极管被施加DC直流电压时，将会有电流，并且在其伏安特性曲线上反映的点是Q(Q点称为静态工作点)。如果在点q上增加一个微小的变化，那么可以用一条以点q为切点的直线来近似微小变化的曲线，即二极管可以等效为一个线性器件，用动态电阻rd表示，rd=ud/id。小信号作用下的模型，即动态电阻与q点有关。图1.2.8 DC电压和交流信号同时作用，DC路径，交流路径，问题2 3，操作：1.4(1.3)，1.3(1.2)。稳压管本质上是一种特殊类型的表面接触半导体硅二极管。它工作在反向击穿区，在一定的电流范围内，端电压几乎是恒定的。因此，这一特性可用于稳压，并广泛用于稳压电源和限幅电路。输入/毫安，单位/伏，0，反向击穿区，-UZ，-IZmin，-IZmax，伏安特性，1.4.1稳压器的伏安特性，DZ，齐纳，1。稳定电压UZ:规定电流下稳压器的反向击穿电压。稳定电流IZmin:确保管内电流进入反向击穿区。如果电流低于IZmin，则电子管的稳定性不好，甚至根本不稳定。要求IZIZIN、IZ、UZ、1.4.2调压器的主要参数、输入/输出、输入/输出、0、-UZ、IZMIN、Izmax、三。最大允许耗散功率PZM: PZM:PZM=UZIZmax，IZmax可由上述公式求得。当电压调节器的功耗超过PZM时，它将由于结温上升过高而烧毁。IZVE