电子器件1一般器件

1、（电子器件：2012.03.28.-2012.06.01.）*四类（深广）第一篇一般器件第一章稳压器件 1.1稳压二极管的特性参数（Zener Diode ）-、结构特性:e:60p I（为何PN组合不同于Rp、Rn串联？内建势垒及电导调制）反向击穿J雪崩击穿：高电场（相撞，产生“）（高压）（Ef； I齐纳击穿：FN结薄（拉吐 产生“）（低压）Unp 6V:雪崩击穿为主。Unp 200kV/cm ）:奇纳击穿为主。（稳压特性：U微增T I剧增）（ W =/ F dx，即卩 U=/ E dx, E= dU/dx，即 EU/d , d 越小 E 越强）（ Q = CU = U S/d, 高掺杂-n

2、T、QT- d J,结变薄）稳压二极管：反向击穿后可逆。（普通二极管：不可逆。）、主要参数稳定电压Uz,工作电流Iz,动态电阻rg,温度系数a t,耗散功率Pm等。（参看书上附表） 1.2稳压二极管的应用举例、稳压电路UlT Izii f UrT Ul J(负载电流小：1 l max = 1 Z max 1 Z min )R作用：限制Id （在AB段）、调整电压。应满足如下边界条件:(Ui min Ul)/R (U i max UL)/ R WIz min+ Il max （即A点，在入低出大时）Iz max + I L min在入高出小时）Ui = Ut + Ul+UioVTbVDz(a)

3、(a) UlT Ub 几乎不变、Ue T Ube J Ib J Ie J Ul J（VT作用：放大。既扩大输出、又增强反馈）（负载电流大，比单 D电路约大3倍）（b） Ul T Ub J、Ue T Ube! Ib J Ie J Ul J（加一级差分放大，使反馈更强，稳压精度更高）、过压保护侧重于保护，不同于稳压。（稳压要求持续，保护仅过压时动作。）(a)过压时：Ul T Izii Ur T-(b)过压时：Ui T Ul T Ib T Ic（b）Ul J,即Ul趋于稳定。Ur1 T Ul J,即U l几乎不变。（未过压时，Id - 0，类似于断开）、电压限幅UzUiUoUo0Uo = Ui-U:

4、u： 2? uo6Uz 。（可用于消除本底噪声）上图：UO = Ui-Ud,即输出被截去F图：Uo = Ui -IR-Ud,即输出仅保留 Uz以下。（可用于削去尖峰电压）（若两管反接，可构成交流限幅电路。）四、电平移动（或电平转移）用于放大器级间、不同电路间的电平匹配等。另外，稳压二极管还可用于信号选择、检波电路、退耦电路等。 1.3可调基准源TL431及其应用输出电压可调（Vr恒定、Vka可调） 美国TI产品，性能优良，价格低廉。其中：Vka=2.536V, Ika=1 100mA, P 1W，动态电阻=0.2Q。2.5V 丁TL431的电路符号内部等效电路稳压特性：电压微增、电流激增（任何

5、器件或电路，有此特性，均可稳压。）Ui应用举例:+ o 1 1 RUi TL431ZSO +7o=2,5VO2.5V稳压电路TL4312SUo=5V精密5V稳压电路（串联）（分析步骤：1、稳压过程，2、稳压数值）（易知：VR f-lc计VKA J,与稳压二极管类似，但输出电压可调） 1.4三端集成稳压器及其应用（分立集成，各有所长）三端固定式正稳压器基本应用电路三端固定式负稳压器基本应用电路4CVCW317:r-0 Us （即A 点）Umax Ih Rv Ub （即V B 点）即：(U max Ub)/IhV RV (U min Us)/Ih +E高精度恒流电路（与VT结合：扩大电流、增强反馈

6、）“高精度恒流电路”恒流原理:(a): IohIe T ( Uz 不变、Ue T) Ube J Ib J Ic J、Ioh J (b): IohT Ue T (Ib2 f) Ubi J Ube/! Ibi J Ici J、Ioh J（单管负反馈）（电压负反馈分析）或：IohT UeT Ib2 T( Ic2T) Ibi J Ioh J（电流负反馈）VT+H1r vt； Ji*VT:IEt_EtVDzlZSE:Q任VD亍H6(a)小电流、稳压电路E6V(b)大电流TOSVD2立(c)大电流高电压恒流电路(扩压电路，利用VT提高耐压)1mAaIE K10S2IOjrVO +小信号电压Uo Ib2 f

7、Ic2 Ib le Uo J另外，恒流二极管还可用于差分放大、限流保护等电路。用于提高放大器增益用于提高放大器共模抑制比（因非对称而由共模信号引起的lc更小）2.3可调恒流管和集成恒流管可调恒流管：IhR ;集成恒流管：Ih、CtR、Rc可调恒流管的电路符号、典型接法及伏安特性4DH2的电路符号和联接方式4DH5用于红外发光管的恒流供电习题一1、简述图1-5线性稳压电路和由TL431构成的可调输出稳压电路的稳压原理， 以及图1-16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2-9(c)电路的恒流原理和图 2-10(b)电路的恒流及扩压原理。第三章单结晶体管(UJT : u

8、nijunction transistor )J2 3.1单结晶体管的特性参数-、结构特性结构：一个PN结，三个电极。单结晶体管又称双基二极管。（如图）P (Up, Ip)结构等效电路符号伏安特性*1*截止区负阻区饱和区（结构比较：1r T R , 2r 宀 VD, 3r 宀 VT、VF： 4r 宀 SCR 等）原理：Ue UaUd时，D导通，Ie突增，Rbi剧减，Ue下降。其中：Ua =n Ubb， n= Rb1/（R B1 + Rb2）即UeUd + n Ubb时，单结管导通，进入负阻区。（ U/ I v0）原因：载流子T- RbiJ、UaJ t忙仁UeJ （直至谷点）。、主要参数分压比n

9、，峰值电流Ip，谷值电流Iv，谷值电压Uv。（峰值电压Up =Ud+ n Ubb，不是常数。）（参见附表） 3.2单结晶体管的应用举例、张弛振荡兒电职电U：Jf 1:1/*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：(E Up)/RIp, (E Uv)/Rv Iv 即: (E Up)/IpR(E Uv)/Iv振荡周期： E= Uc + IR ,即 E= Uc+ RC dUc/dt (因 Q= CU, I =dQ/dt) Uc= E-AeRC,带入 t = 0、Uc= Uv, t =、Uc= UP,(且 Uv 0、Ud Up = UD +n Ubb，是VT2不通，停止充电

10、。VD供C放电）、正弦振汤及锯齿波正弦振荡100锯齿波22ko +EUo22k（通过LC谐振选频，如行兵断桥）、单稳态触发器Uc振荡周期由RC决定t 1 1 X 100=100ms， t 2 0.047 X22=1ms多谐振荡音频电路单稳态触发器 3.3程控单结晶体管及其应用（PUT : programmableunijunction transistor ）特性类似于UJT，但Up=Ug （可调）。即当Ua UP= Ug+ 0.7V时，PUT导通并进 入负阻区。PPPUT的基本电路及等效电路PUT的结构、等效电路和电路符号（UAUG即可触发导通）PUT应用举例:+E输出前沿陡、幅值高的窄脉冲

11、T RC ln(1 + R1/R2)PUT张弛振荡脉冲整形电路R：+ U2（UJT短路保护、PUT过压保护）采用PUT的电源保护电路第四章隧道二极管江崎二极管(Tunnel Diode ) 4.1隧道二极管的特性参数（*有时，创新有路可循！无需另辟蹊径）（1R、2R、3R、4R, nf）、结构特性结构：重掺杂，结区薄nT QT dj,因 Q = CU= U & S/d)V77#蔡带原子结构、（单）能级图、（多）能带图导体与半导体的能带图非导体（类于地球同步卫星。约束条件：力平衡、角速度恒定，故R不可任意）隧道二极管的结构、电路符号、等效电路及伏安特性（调节掺杂浓度，即可调节峰值）NP禁带一/价

12、带电千导带电干工廉带价带电子（a）反向偏置（导通）（b）零偏置（平衡）（c）小正向偏置（渐增）（d）峰点P（全通）（e）谷点V（全禁）隧道二极管在不同偏置电压下的能带图（禁带犹如水坝，薄则易穿）（调整浓度、改变特性。普通二极管：掺杂很低，结区很宽，故穿透电流极小。易知： 反偏为何不通o）*为何：正偏UD才真正导通?原理：能带结构 -PN结隧道效应 -特殊的伏安特性）*发生条件：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有交叠的可能性）费米能级：约为最后一个费米子（如电子等）占据的量子态）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，

13、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。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。用于咼频放大器及咼频振荡器（可达毫米波段）或咼速开关电路。、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） 4.2隧道二极管的应用举例、多谐振荡多谐振荡基本电路UJD（比较：LR电路、LD电路、LC电路）（需满足：器件约束+回路约束）（由L提升电流，至Ip跌回，形成振荡）（直流负载线：Ud= E IR）（负载线的两点：取1 = 0即Rd

14、 2得 Ud = E ;取Ud = 0即Rd0得1 = E/ R）（相当于：D断开时可得的最大 极限电压、D短路时可得的最大 极限电流）振荡条件：D工作于GD区，且元件参数适当双稳态触发器及直流负载线、单稳态及双稳态触发器U1Fa1ITuTsi电压波形-1. 18 -T交点：平衡点）（器件约束+回路约束宀 器件特性+欧姆定律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iuff iDIl * *放大电路及其原理（D须工作在负阻区）四、过流保护 （为何熔丝不行？）Il过流f Udf Ube（且E2反偏）f T截止过流保护电路及其伏安特性保护

15、快速，可达 卩S量级。（而熔丝在 ms量级以上）（正常导通时：12较小可略，Id=le+I2 le,约束方程：E仁Uc+Ueb+lbRl，得负载线1）（过流保护后：le较小可略，Id=le+I2 I2，约束方程：El+E2=Ud+l2R2，得负载线2 ）（实际上，两个方程均满足，只是作用有主次）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。反向二极管及其伏安特性习题二1、简述图3-3电路和图3-10电路的工作原理，并推出图 3-3电路中R的取 值范围。2、简述图4-9电路和图4-19电路的工作原理。附一：“互锁”电路单稳（原因：R稳定，C不稳）*附二：能带简介能带的图像（下图）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：则是另一种极端情况，电子恰好填满最低的一系列能带，其最高的 满带有时称为价带，更高的各能带都空着。满带与空带之间隔着较宽的 禁带，电 场很难使能带的填充情况改变，因而不产生电流。半导体：能带填充情况很像绝缘体，但是空导带与价带之间的禁带比绝缘体 窄得多。因此可以引入杂质或热激发，使空导带出现少数电子，或价带中出现少 数空穴，或兼有二者，