电子技术总概

电子元器件

基本放大电路运算放大器应用电路模拟电路数字电路电子技术典型应用：手机基站手机接收器A/DCPUD/A

喇叭第一章半导体器件物质按其导电性能可分为：导体，绝缘体，半导体1.1半导体基础知识半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。主要有硅、锗、硒和大多数金属氧化物及硫化物半导体的导电能力随外界条件的改变而发生很大的变化§1.1.1导体、绝缘体和半导体各种半导体的典型特性：①温度↑，导电能力↑↑——热敏元件②光照，导电能力↑↑——光敏元件③渗入微量杂质，导电能力↑↑——二极管、三极管§1.1.2本征半导体本征半导体：纯净的、具有晶体结构的半导体

纯净的半导体一般都具有晶体结构‡

对半导体施加外电场*自由电子作定向运动，形成电流（电子电流）

*空穴（带正电）吸引电子，邻近共价键中的价电子在外电场作用下可填补该空穴。SiSiSiSiE在半导体中，电子电流和空穴电流并存，这也是半导体和金属在导电机理上的本质区别电子填补空穴的运动可看成是空穴沿外电场相同的方向作定向运动，这就是空穴电流SiSiSiSiESiSiSiSiE自由电子和空穴统称为载流子自由电子填补空穴的过程称为复合SiSiSiSiE§1.1.3杂质半导体

——在本征半导体中掺入微量杂质元素N型半导体P型半导体1、N型半导体掺入微量五价元素——PPSiSiSi自由

电子浓度大大增加，电子导电是主要导电方式自由电子：多数载流子空穴：少数载流子则：

PP++一旦多余的价电子游离P原子，N型半导体（Negative)PSiSiSi+2、P型半导体掺入微量三价元素——硼原子BSiSiSi空穴浓度大大增加，空穴导电是主要导电方式自由电子：少数载流子空穴：多数载流子BBP型半导体(Positive)BSiSiSi§1.1.4PN结的形成将N型半导体和P型半导体拼在一起，其交界面处将形成一个PN结PNPN内电场+++P区空穴浓度大，空穴由P区向N区扩散，在交界面附近的P区留下一些负离子N区电子浓度大，电子由N区向P区扩散，在交界面附近的N区留下一些正离子正负离子形成空间电荷区——PN结PN内电场+++内电场阻止P区及N区的多数载流子继续扩散有利于P区及N区的少数载流子的运动——漂移一开始是多数载流子的扩散占主导，最后扩散与漂移形成动态平衡PN内电场+++PN结加正向电压导通：耗尽层变窄，扩散运动加剧，由于外电源的作用，形成扩散电流，PN结处于导通状态。PN结加反向电压截止：耗尽层变宽，阻止扩散运动，有利于漂移运动，形成漂移电流。由于电流很小，故可近似认为其截止。PN结的单向导电性

1.2半导体二极管（Diode）NPDPN表示符号PN+++二极管的组成将PN结封装，引出两个电极，就构成了二极管。小功率二极管大功率二极管稳压二极管发光二极管§1.2.1二极管的基本结构NPD阳极阴极（2）U

>死区电压，U↑→I↑↑1、

当U

>0时PN（1）当U<死区电压时，外电场不足以削弱内电场，I0I（mA）正向死区电压

Si0.5VGe0.1V反向U（V）§1.2.2二极管的特性曲线PNI（mA）正向导通电压UD

Si0.7VGe0.3V反向U（V）（1）当|U|<U(BR)（反向击穿电压）时，二极管只存在少数载流子漂移，从而形成较小的反向饱和电流

2、

U

<

0PNI（mA）正向死区电压

Si0.5VGe0.1V反向U（BR）U（V）（2）若|U|>U(BR)，少数载流子的高速运动将其他被束缚的价电子撞击出来，如此形成连锁反应，使得二极管中载流子剧增，形成很大的反向电流——反向击穿

PNPN内电场方向外电场方向I（mA）正向死区电压

Si0.5VGe0.1V反向U（BR）U（V）

当PN结的反向电压增加到一定数值时，反向电流突然快速增加，此现象称为PN结的反向击穿。热击穿——不可逆

雪崩击穿

齐纳击穿

电击穿——可逆PN结的反向击穿1、一般可将二极管视为理想元件（死区电压、导通电压均认为是零，反向电流为零）

I（mA）正向反向U（BR）U（V）

死区电压I（mA）正向U（BR）U（V）反向§1.2.5含二极管电路的计算（1）正向导通时，二极管元件上的正向导通压降可认为是零，正向电阻为零（将其视为短路）（2）反向截止时，二极管反向电阻无穷大，反向电流为零（开路）PNPN2、含二极管电路的分析方法（1）对于含一个二极管的电路，先将二极管从电路中分离出来，求出其阳、阴两极的开路电压，如果该电压大于零，则二极管导通，否则截止。解：将D开路，求其两端开路电压U，若U>0，则D导通；反之D截止。故D导通，Uo=0V

+4V例1已知D为理想二极管，求Uo=？

+4V故D截止，Uo=

-2V例2

若E=4V，求Uo=？

+4V+4V例3

若将E改为ui，求uo解：+例4已知，画的波形。

解：RDE5（2）如果电路中含多个二极管，则应断开所有二极管，求出各管所承受的电压，其中承受正向电压最大者优先导通，遂将其短路，接着再分析其他二极管。

稳压管是一种特殊的二极管，其伏安特性与普通二极管的差异：（1）反向特性曲线较陡（2）反向击穿是可逆的（工作于反向击穿区）UI/mAIZmaxIZminΔIZΔUZ–UZ一、稳压管简介二、主要参数1、稳定电压稳压管稳定工作时管子两端的电压值UI/mAIZmaxIZminΔIZΔUZ–UZUZ++UZ§1.4晶体三极管

为了具备电流放大作用，三极管按如下工艺制造：1）基区很薄且掺杂浓度很低；2）发射区掺杂浓度很高，与基区相差很大；3）发射区掺杂浓度比集电区高，而集电区尺寸比发射区大，发射区与集电区是同型半导体，但两者并不对称，使用时E和C两极不能互换。电流分配放大原理三极管放大的外部条件：发射结正偏、集电结反偏从电位的角度看：NPN发射结正偏UB>UE集电结反偏UC>UB｛｛发射结正偏UB<UE集电结反偏UC<UBPNP

一、晶体管的结构和符号多子浓度高多子浓度很低，且很薄面积大晶体管有三个极、三个区、两个PN结。小功率管中功率管大功率管为什么有孔？二、晶体管的放大原理

扩散运动形成发射极电流IE，复合运动形成基极电流IB，漂移运动形成集电极电流IC。少数载流子的运动因发射区多子浓度高使大量电子从发射区扩散到基区因基区薄且多子浓度低，使极少数扩散到基区的电子与空穴复合因集电区面积大，在外电场作用下大部分扩散到基区的电子漂移到集电区基区空穴的扩散电流分配：

IE＝IB＋IC

IE－扩散运动形成的电流

IB－复合运动形成的电流

IC－漂移运动形成的电流穿透电流集电结反向电流直流电流放大系数交流电流放大系数为什么基极开路集电极回路会有穿透电流？晶体管的三个工作区域

晶体管工作在放大状态时，输出回路的电流iC几乎仅仅决定于输入回路的电流iB，即可将输出回路等效为电流iB

控制的电流源iC

。结论实验表明IC比IB大数十至数百倍，IB虽然很小，但对IC有控制作用，IC随IB的改变而改变，即基极电流较小的变化可以引起集电极电流较大的变化，表明基极电流对集电极具有小量控制大量的作用，这就是三极管的电流放大作用。结论☆三极管工作在放大区时，具有电流放大作用，常用来构成各种放大电路。在上篇模拟电子技术中的三极管作为放大元件，起放大作用，因此都必须工作在放大区。☆三极管工作在截止区和饱和区时，相当于断开和接通的开关，起开关作用。常用来构成各种开关控制和数字电路。下篇的数字电路中的三极管作为开关元件，起开关作用，都要求工作在截止或饱和区。四、温度对晶体管特性的影响晶体管也存在死区电压硅管的死区电压约为0.5V，锗管为0.1V正常工作时锗管的发射结电压约为0.3V硅管的发射结电压约为0.7V死区电压208060400.20.40.6

二、输出特性曲线

1025201551、放大区曲线族中近似平行于横轴的部分条件：发射结正偏，集电结反偏放大区1025201552、截止区曲线族中IB=0以下的部分截止区1025201553、饱和区条件：发射结正偏，集电结正偏102520155饱和区4、温度对三极管参数的影响（1）β（2）ICBO（3）uBE例1已知三极管工作于放大区，测得三极管各极的电位分别如下，试判断各三极管的类型、材料、电极。A、①=2V②=2.6V③=6VB、①=–4V②=–1.2V③=–1.5VA、①=2V②=2.6V③=6V解：①E，②B，③CNPN硅管B、①=–4V②=–1.2V③=–1.5V①C，②E，③BPNP锗管【例】放大电路中测得某三极管3个电极电位U1、U2、U3分别为8V、11.8V、12V，试判断此三极管是NPN还是PNP型？是锗管还是硅管？确定三个电极e、b、c。解:硅管：UBE=0.7V；锗管：UBE=0.2V而U3-U2=12-11.8=0.2V说明是锗管。锗管通常是PNP管。CBE【例1.2】测得放大电路中某三极管的两个电极电流如图。（1）求另一电极电流，并标出极性。（2）判断是NPN还是PNP管。（3）标出e、b、c三个电极（4）估算值。解：（1）根据IE=IC+IB，且IC、IB同向与IE反向，已知两个电极中必有一个是e，且电流大的是e。所以，6.1mA的电极是发射极e。是PNP管。电极如图。BCE【例1.3】在无信号输入，各晶体管三个电极对地电位如图，判断各管工作状态，哪些损坏？解：判断工作状态的依据是两结的偏置情况。当发射结压降远大于正常导通压降（0.7或0.3）时，管子损坏。放大放大放大饱和饱和截止损坏临界饱和第一章内容小结半导体基本知识二极管三极管场效应管PN结（单向导电性）应用电路结构放大原理工作区域内部结构导电机理概念应用分析第二章基本放大电路本章是学习电子技术的基础，因此是学习的重点之一。其主要内容有：放大的基本概念、放大电路的组成、放大电路的主要性能指标、放大电路的分析方法（静态分析和动态分析）、晶体管放大电路的三种基本组态（共射、共集、共基），以及多级放大电路。内容简介实现放大的条件1.晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结反偏。2.正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。3.输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。4.输出回路将变化的集电极电流转化成变化的集电极电压，经电容滤波只输出交流信号。二、设置静态工作点的必要性

输出电压必然失真！

设置合适的静态工作点，首先要解决失真问题，但Q点几乎影响着所有的动态参数！

为什么放大的对象是动态信号，却要晶体管在信号为零时有合适的直流电流和极间电压？三、基本共射放大电路的波形分析饱和失真底部失真截止失真顶部失真输出和输入反相！动态信号驮载在静态之上与iC变化方向相反

要想不失真，就要在信号的整个周期内保证晶体管始终工作在放大区！四、放大电路的组成原则静态工作点合适：合适的直流电源、合适的电路参数。动态信号能够作用于晶体管的输入回路，在负载上能够获得放大了的动态信号。对实用放大电路的要求：共地、直流电源种类尽可能少、负载上无直流分量。两种实用放大电路：（1）直接耦合放大电路问题：1.两种电源2.信号源与放大电路不“共地”共地，且要使信号驮载在静态之上静态时，动态时，VCC和uI同时作用于晶体管的输入回路。将两个电源合二为一有直流分量有交流损失－＋UBEQ两种实用放大电路：（2）阻容耦合放大电路

耦合电容的容量应足够大，即对于交流信号近似为短路。其作用是“隔离直流、通过交流”。静态时，C1、C2上电压？动态时，C1、C2为耦合电容！＋－UBEQ－＋UCEQuBE＝uI＋UBEQ，信号驮载在静态之上。负载上只有交流信号。§2.3放大电路的分析方法一、放大电路的直流通路和交流通路二、图解法三、等效电路法一、放大电路的直流通路和交流通路1.直流通路：①

Us=0，保留Rs；②电容开路；③电感相当于短路（线圈电阻近似为0）。2.交流通路：①大容量电容相当于短路；②直流电源相当于短路（内阻为0）。

通常，放大电路中直流电源的作用和交流信号的作用共存，这使得电路的分析复杂化。为简化分析，将它们分开作用，引入直流通路和交流通路的概念。基本共射放大电路的直流通路和交流通路

列晶体管输入、输出回路方程，将UBEQ作为已知条件，令ICQ＝βIBQ，可估算出静态工作点。

VBB越大，UBEQ取不同的值所引起的IBQ的误差越小。当VCC>>UBEQ时，已知：VCC＝12V，Rb＝600kΩ，Rc＝3kΩ，

β＝100。Q＝？直流通路阻容耦合单管共射放大电路的直流通路和交流通路3.失真分析截止失真消除方法：增大VBB，即向上平移输入回路负载线。截止失真是在输入回路首先产生失真！减小Rb能消除截止失真吗？饱和失真消除方法：增大Rb，减小Rc，减小β，减小VBB，增大VCC。Rb↑或β↓或VBB↓Rc↓或VCC↑：饱和失真是输出回路产生失真。最大不失真输出电压Uom

：比较UCEQ与（VCC－UCEQ

），取其小者，除以。这可不是好办法！三、动态分析（微变等效电路法）当输入交流信号变化范围很小时，可认为三极管工作于线性区，此时三极管可用一个线性模型等效，称此线性模型为三极管的微变等效电路。bceT++--ΔiBΔiCΔuBEΔuCEiBuBE0UBEQQIBQΔuBEΔiBbe+-ΔiBΔuBErbe0uCEiCIBQQUCEQICQΔiBΔiCc+-ΔiCΔuCEeβibic共射放大电路的微变等效电路BCETRCC1ui+C2uo+-++--+UCCRbuC1uC2uBEiBiCuCE--+usRsRL=

交流通路

+三极管微变等效电路uoBCETRCui+C2+-Rbibic--+usRsRL交流通路微变等效电路+uS+-Rbbeibrbeceβibic-RSRcRLuOui放大电路的微变等效电路用于计算放大电路的动态参数：Au、Ri、RO.放大电路的微变等效电路BCETRCC1ui+-C2uo+-++--+UCCRb分压偏置式放大电路解决共射放大电路Q点不稳定的方法选择温度稳定性高的三极管元件采用新的电路结构----分压偏置式放大电路BTRCC1ui+-C2uo+-++++UCCRb1Rb2RLReCe基极采用分压偏置引入负反馈分压偏置式放大电路的工作原理（1）在电路设计中使IR1》IB，常取(5～10)IB，则：即基极电位基本不随温度变化。（2）Re在电路中引起如下控制过程：温度IC(IE)VE(=IERe)UBE(=VB-VE)IBIC=βIB即IC的变化受到抑制，Q点稳定Re的大小对反馈有何影响？IR1IBVBICIEIR2二、静态工作点稳定的典型电路Ce为旁路电容，在交流通路中可视为短路

稳定原理

为了稳定Q点，通常I1>>IB，即I1≈I2；因此基本不随温度变化。设UBEQ＝UBE＋ΔUBE，若UBQ－UBE>>ΔUBE，则IEQ稳定。Re的作用T(℃)↑→IC↑→UE↑→UBE↓（UB基本不变）→IB↓→IC↓Re起直流负反馈作用，其值越大，反馈越强，Q点越稳定。关于反馈的一些概念：将输出量通过一定的方式引回输入回路影响输入量的措施称为反馈。直流通路中的反馈称为直流反馈。反馈的结果使输出量的变化减小的称为负反馈，反之称为正反馈。Re有上限值吗？IC通过Re转换为ΔUE影响UBE温度升高IC增大，反馈的结果使之减小直流通路uoBTRCC1ui+-C2+-++++UCCRb1Rb2RLReCe分压偏置式放大电路分压偏置式放大电路的静态工作点计算IBQVBICQIEQBTRC+UCCRb1Rb2ReUCEQ因为IR》IB，则：所以：微变等效电路uoBTRCC1ui+-C2+-++++UCCRb1Rb2RLReCe分压偏置式放大电路分压偏置式放大电路的动态参数计算++-Rb2beibrbeceβibic-RLRcRb1uOui（1）电压放大倍数Au（2）输入电阻Ri（3）输出电阻Ro结论：分压偏置放大电路的动态参数与共射放大电路一致。那么它的作用是什么?分压偏置式放大电路（1）电压放大倍数Au（2）输入电阻Ri（3）输出电阻Ro电容Ce对分压偏置式放大电路动态参数的影响Au减小++-Rb2beibrbecβibic-RLRcRb1uOuiReRi增大Ro不变ii有无旁路电容的比较【例】如图，已知：UCC=12V，RB1=20KΩ，RB2=10KΩ，RC=2KΩ，

RL=6KΩ，RE=2KΩ

β=40。RS=1KΩ

①放大器的输入电阻和输出电阻。②求电压放大倍数。解：①先求静态工作点分压偏置式放大电路举例输入电阻为：输出电阻为：②对输入电压的放大倍数因为：画微变等效电路如图：注意RE的处理分压偏置式放大电路举例三种接法放大电路性能比较电路名称电压放大倍数Au输入电阻Ri输出

电阻Ro使用场合共射放大电路共集放大电路共基放大电路较大较大较大较大最大较小较小最小Au≈1用于电压放大用于输入、输出级用于高频电路§2.6多级放大电路多级放大电路的组成与耦合方式MultistageAmplifiers理想放大器的条件：AU=Ri=Ro=∞∞0因为任何一个单管放大电路都不可能同时满足上述要求，故必须利用各单管电路的特点构成多级放大电路。RiRo输入级中间级输出级RLRS+-us+-uoui作用：获取信号要求：Ri大电路：共集、MOS管电路作用：电压放大要求：AU大电路：共射、共源电路作用：带负载能力强要求：Ro小电路：共集、共漏、功率放大电路多级放大电路的组成与耦合方式多级放大电路的耦合方式阻容耦合直接耦合变压器耦合BCETRCC1ui+-C2uo+-+++UCCRb阻容耦合方式BCETRCC1ui+-C2uo+-+++UCCRb直接耦合方式2、零点漂移问题零点漂移现象放大电路示波器输入信号为零输出信号不为零产生零点漂移的原因零点漂移的本质是Q点漂移温度变化是导致Q点漂移的主要原因零点漂移也称为温漂零漂引起的后果Q点严重偏离，不能正常工作。输入信号可能会淹没于零漂之中。衡量零漂的方法

将放大器输出端的零漂ΔUO折算到输入端电压ΔUO/|AU|进行比较例如:放大器A|AU|=1000,零漂ΔUO=100mV则折算到输入端零漂为:ΔUO/|AU|=0.1mV放大器B|AU|=5000,零漂ΔUO=200mV则折算到输入端零漂为:ΔUO/|AU|=0.04mV则A比B零漂严重阻容耦合放大电路有零漂吗？二、直接耦合放大电路特点克服零漂的措施从外部消除温度的影响,如采用恒温系统.从电路内部采取措施选用高质量硅管利用热敏元件进行温度补偿采用新的电路结构---差动放大器(DifferentialAmplifer,diff-amp)二、直接耦合放大电路特点反馈和负反馈放大电路工厂用户销售员信息员实际问题举例集成运放的应用理想集成运放及其分析方法1.