电子基础第1章上

1、模拟信号模拟信号是指在时间和数值上都是指在时间和数值上都连续连续的信号。的信号。 数字信号数字信号是指在时间和数值上都是指在时间和数值上都不连续不连续的信的信 号，即所谓离散的。号，即所谓离散的。 t t 学习电子技术，就是要掌握常用半导体器件的学习电子技术，就是要掌握常用半导体器件的 原理、特性，以及由这些器件所组成的电子电路原理、特性，以及由这些器件所组成的电子电路 的分析方法。二极管与晶体管是最常用的半导体的分析方法。二极管与晶体管是最常用的半导体 器件，而器件，而PN结是构成各种半导体器件的基础。结是构成各种半导体器件的基础。 半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。半导体是导电能

2、力介于导体和绝缘体之间的物质。 例如：硅、锗、硒以及大多数金属氧化物和硫例如：硅、锗、硒以及大多数金属氧化物和硫 化物都是半导体。化物都是半导体。 半导体的导电能力在不同的条件下有很大的差别。半导体的导电能力在不同的条件下有很大的差别。 共价健共价健 Si Si Si Si 价电子价电子 Si Si Si Si 价电子价电子 这一现象称为本征激发。这一现象称为本征激发。 空穴空穴 自由电子自由电子 Si Si Si Si p+ 多多 余余 电电 子子 磷原子磷原子 在常温下即可在常温下即可 变为自由电子变为自由电子 失去一个失去一个 电子变为电子变为 正离子正离子 Si Si Si Si B

3、硼原子硼原子 空穴空穴 PN结是通过特殊的半导体制造技术，在一块半导结是通过特殊的半导体制造技术，在一块半导 体基片上掺入不同的杂质，使其一边为体基片上掺入不同的杂质，使其一边为N型半导体，型半导体， 另一边为另一边为P型半导体，其交界面便形成了型半导体，其交界面便形成了PN结结。 PN结是通过特殊的半导体制造技术，在一块半导结是通过特殊的半导体制造技术，在一块半导 体基片上掺入不同的杂质，使其一边为体基片上掺入不同的杂质，使其一边为N型半导体，型半导体， 另一边为另一边为P型半导体，其交界面便形成了型半导体，其交界面便形成了PN结结。 + + + + + + + + + + + + + +

4、+ + + + + + + + + + PN 结也称空间电荷区、或耗尽层、或内电场、结也称空间电荷区、或耗尽层、或内电场、 或阻挡层。或阻挡层。 多子的扩散运动多子的扩散运动 内电场内电场 少子的漂移运动少子的漂移运动 浓度差浓度差 扩散的结果使空扩散的结果使空 间电荷区变宽。间电荷区变宽。 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 形成空间电荷区形成空间电荷区 PN 结变窄结变窄 P接正、接正、N接负接负 外电场外电场 IF 内电场内电场 PN + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 内电场被加内电

5、场被加 强，少子的漂强，少子的漂 移加强，由于移加强，由于 少子数量很少，少子数量很少， 形成很小的反形成很小的反 向电流。向电流。IR + 二极管是最基本的电子元件，其内部主要是二极管是最基本的电子元件，其内部主要是 一个一个PN结，加上引出的两个电极。结，加上引出的两个电极。 阴极引线阴极引线 阳极引线阳极引线 二氧化硅保护层二氧化硅保护层 P型硅型硅 N型硅型硅 ( c ) 平面型 平面型 金属触丝金属触丝 阳极引线阳极引线 N型锗片型锗片 阴极引线阴极引线 外壳外壳 ( a ) 点接触型点接触型 铝合金小球铝合金小球 N型硅型硅 阳极引线阳极引线 PN结结 金锑合金金锑合金 底座底座

6、阴极引线阴极引线 ( b ) 面接触型面接触型 阴极阴极阳极阳极 ( d ) 符号符号 D 反向击穿反向击穿 电压电压U(BR) 反向特性反向特性 U I P N + P N + 定性分析：定性分析：判断二极管的工作状态判断二极管的工作状态 导通导通 截止截止 若二极管是理想的，若二极管是理想的， 例例1： D 6V 12V 3k B A UAB + 例例2: mA4 3 12 2D I B D1 6V 12V 3k A D2 UAB + 例例3: +6V R DA VA VB VY DB 当当VA = 3V，VB = 0V时，分析输出端的电位时，分析输出端的电位VY。 理想二极管：理想二极管

7、：VY = VB = 0V UDB UDA DB 优先导通优先导通， DA截止截止。 锗二极管：锗二极管：VY = VB + UD = 0.3V 硅二极管：硅二极管：VY = VB + UD = 0.7V -6V R DA VA VB VY DB UDA UDB DA 优先导通优先导通， DB截止截止。 理想二极管：理想二极管：VY = VA = 3V 锗二极管：锗二极管：VY = VA - UD = 2.7V 硅二极管：硅二极管：VY = VA - UD = 2.3V 下一节下一节上一页上一页下一页下一页返返 回回上一节上一节 V sin18 i tu t 稳压二极管是一种特殊的面接触型二极

8、管，稳压二极管是一种特殊的面接触型二极管， 由于它与适当阻值的电阻配合后能起稳压作用，由于它与适当阻值的电阻配合后能起稳压作用， 故称故称稳压二极管稳压二极管。 稳压二极管工作在反向击穿区，当反向电压稳压二极管工作在反向击穿区，当反向电压 撤除后，管子还是正常的，称撤除后，管子还是正常的，称可逆性击穿可逆性击穿。 + AK UZ IZ IZM UZ IZ U I O Z Z ZI U r UZ IZ IZM UZ IZ U I O UO UI IZ R DZ UZ IR + _ + _ RL Io + _ + UR R US-UZ = 20-8 500 20-8 18 US=20V R UZ=

9、8V 例例2: 稳压二极管的稳定电压稳压二极管的稳定电压UZ = 5V，正向压降忽略，正向压降忽略 不计。当输入电压不计。当输入电压Ui 分别为分别为 直流直流10 V、3 V、-5V时，时， 求输出电压求输出电压UO；若；若 ui = 10sin tV，试画出，试画出 uo 的波形。的波形。 ui t 10V DZ R uo ui + 解解： Ui = 10V5V, DZ 工作在反向击穿区，稳压，工作在反向击穿区，稳压，UO = UZ = 5V Ui = 3V UZ，DZ 反向击穿，反向击穿，uO = 5V 当当ui UZ，DZ 反向截止，反向截止，uO = ui ui负半周，负半周，DZ

10、正向导通，正向导通，uO = 0V 5V 上一页上一页下一页下一页返返 回回下一节下一节上一节上一节 三、发光二极管三、发光二极管 三、发光二极管三、发光二极管 所发出光的颜色由半导体中所掺杂质决定，常所发出光的颜色由半导体中所掺杂质决定，常 见的红、黄、绿色掺入了磷砷化镓和磷化镓。见的红、黄、绿色掺入了磷砷化镓和磷化镓。 晶体管晶体管又称又称半导体三极管半导体三极管，是一种重要的半导，是一种重要的半导 体器件。它的放大作用和开关作用引起了电子技体器件。它的放大作用和开关作用引起了电子技 术的飞跃发展。术的飞跃发展。 晶体管的结构，目前常见的有平面型和合金晶体管的结构，目前常见的有平面型和合金

11、 型两类。硅管主要是平面型，锗管都是合金型。型两类。硅管主要是平面型，锗管都是合金型。 而从制造型号上，常分为而从制造型号上，常分为NPN型和型和PNP型。型。 NNP B E C B E C IB IE IC B E C IB IE IC E EB RB RC IB IC IE B E C N N P EB RB EC IE IBE ICE ICBO IB IC IC IB B E C N N P EB RB EC IE IBE ICE ICBO B C CBOB CBOC BE CE I I II II I I CEOBCBOBC )(1 IIIII BC CEO III ，有有忽忽略略

12、即管子各电极电压与电流的关系曲线，是管子即管子各电极电压与电流的关系曲线，是管子 内部载流子运动的外部表现，反映了晶体管的性能，内部载流子运动的外部表现，反映了晶体管的性能， 是分析放大电路的依据。是分析放大电路的依据。 重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线 共发射极电路共发射极电路 输入回路输入回路 输出回路输出回路 IC EB mA A V UCE UBE RB IB EC V + + + + 常常数数 CE )( BEB U UfI IB( A) UBE(V) 20 40 60 80 0.40.8 UCE 1V O IB=0 20 A 40

13、 A 60 A 80 A 100 A 常常数数 B )( CEC I UfI 36 IC(mA ) 1 2 3 4 UCE(V) 912 O 放大区放大区 O B C I I _ B C I I 537 040 51 B C . . . I I 40 040060 5132 B C . . I I ICBO A + EC A ICEO IB=0 + ICM U(BR)CEO 安全工作区安全工作区 IC UCE O 其总的效果将会使其总的效果将会使IC增大。增大。 S A B C 10K 100K 3V 3V 10V （电流放大系数（电流放大系数=50，UBE=0.6） 3K 解：解： 1、S接

14、接A点时，晶点时，晶 体管发射结反向偏体管发射结反向偏 置，晶体管截止，置，晶体管截止， 所以晶体管处于截所以晶体管处于截 止区。止区。 2、S接接B点时：点时： 30.6 0.024 100 B ImA K 0.024 50 1.2 CB IImA 所以晶体管处所以晶体管处 于放大区。于放大区。 E C B BECE UVU 4 . 62 . 1310 S A B C 10K 100K 3V 3V 10V E 3K 解：解： 3、S接接C点时：点时： 30.6 0.24 10 B ImA K 0.24 50 12 CB IImA 所以晶体管处所以晶体管处 于饱和区。于饱和区。 而：而： 10 0.33 3