模拟电子技术-童诗白版

1、-多媒体课件，模拟电子技术基础知识基础知识，1。成绩评价标准，理论：一般成绩30%的作业，期中考试，出席，提问等期末考试70 %，2。教育参考书，江华光主编，电子技术基础模拟部分3，高等教育出版社，儿童诗白色主编，模拟电子技术基础初版，高等教育出版社，陈大钦主编，模拟电子技术基础问答：例题 试题，化工出版社，全言，初版儿童诗，目录，初版二极管的单向导电，稳定管的原理。晶体管电流放大原理，晶体管管，针和管的测定方法。3 .fet分类、工作原理和特性曲线。儿童诗白色的第三版，本章讨论的问题：2。孔是一种载流量吗？孔传导电子运动？3.什么是n型半导体？什么是p型半导体？两种半导体在一起形成时会发生什

2、么现象？4.PN接头中加入的端子电压和电流是否遵循欧姆定律？为什么是单向的？PN接头中的其他反向电压真的没有电流吗？5.晶体管如何控制集电极电流？场效应管用什么方法控制泄漏电流？为什么可以用来放大？为什么使用半导体材料制造电子设备？1.1半导体的基本原理，导体：在自然中容易传导的物质称为导体，金属一般是导体。绝缘体：某些物质几乎不导电，被称为绝缘体，例如橡胶、陶瓷、塑料、石英。半导体：半导体和绝缘体(例如锗、硅、砷化镓和某些硫化物、氧化物等)之间的另一种导电特性。I、导体、半导体和绝缘体、PNJunction、半导体的传导机制不同于其他物质，因此具有不同于其他物质的特性。例如：受到外部热和光的

3、作用，导电性就会发生很大变化。在纯半导体中掺入杂质会改变电导率和内部结构。具有完全纯的、没有其他杂质的晶体结构的半导体称为固有半导体，提炼硅或锗物质，形成原子结构为共价结构的单晶体。价电子，共价键，图1.1.1固有半导体结构图，第二，固有半导体晶体结构，温度T=0 K处半导体不像绝缘体那样具有导电性。图1.1.2本特征半导体的自由电子和孔，自由电子，孔，如果t克服了少数电子对共价键的束缚，使其成为自由电子，原始共价键中留下了空位空洞。t，自由电子和孔具有固有半导体具有导电性，但很弱。孔可以看作是带正电荷的载流量。第三，本特征半导体中的两种载流量，(动画1-1)，(动画1-2)，第四，本特征半导

4、体中的电流子的浓度在特定温度下本特征半导体中的电流子的浓度恒定，自由电子和腔的浓度相同。本特征半导体的载流量公式：T=300 K室温下本特征硅的电子和孔浓度： n=p=1.431010/cm3，本特征锗的电子和孔浓度：n=p=2.3813013/cm3，nn半导体的两个电流子，2。在本特征半导体中，自由电子和气穴总是成对出现，因此称为电子-气穴，3。固有半导体的自由电子和孔的浓度以ni和pi表示，显然ni=pi。4 .由于物质的运动，自由电子和空腔的发生和不断的组合。在特定温度下生成和复合行为平衡时，载体浓度保持不变。5 .载流量浓度与温度密切相关，随着温度上升，基本上呈指数增长。，摘要，1.

5、1.2杂质半导体，杂质半导体有两种。n型半导体、p型半导体、1型、n型半导体、硅或锗晶体中少量混合磷、锑、砷等5价杂质。即形成n型半导体(或电子型半导体)。常用的五价杂质元素有磷、锑、砷等。固有半导体掺入五价元素后，原晶体中的特定硅原子将被杂质原子取代。杂质原子的最外层有5个原子价电子，其中4个与硅共熔耦合，不必要的电子只能被吸引到自身的原子核里，在室温下成为自由电子。五价杂质原子称为供体原子。自由电子浓度大于孔浓度，即n p。电子称为大部分载流量(缩写多子)，孔称为小部分载流量(以下子)。2，p型半导体，将少量三价杂质元素(例如硼、镓、铟等)混合在硅或锗的晶体中，构成p型半导体。孔浓度大于电

6、子浓度，即p n。孔是大多数载体，电子是少数载体。3价杂质原子称为主原子。主原子，孔，图1.1.4 P半导体，说明：1。与杂质混合的浓度决定了大多数载体的浓度；温度决定了小数载体浓度。杂质半导体通常保持电气中立。4 .杂质半导体的表达如下图所示。2 .杂质半导体载体的数量比固有半导体高得多，其导电性大大改善。作为(a)N型半导体，(b) P型半导体，图形杂质半导体的简化表示，在一个半导体单晶的一侧掺杂为P型半导体，在另一侧掺杂为N型半导体，在两个领域的交叉点形成称为PN结的特殊薄层。图PN接合的形成，一，PN接合的形成，1.1.3 PN接合，PN接合的承载运动，耗尽层，1。扩散运动，2 .扩散

7、运动形成空间电荷区，电子和空腔的浓度差形成大部分载体扩散运动。 PN接头，耗尽层。(动画1-3)，3。空间电荷区产生内部电场，空间电荷区和阳离子之间的电位Uho 电位屏障；内部电场；内部电场阻挡多子扩散屏障。4 .漂移运动，内部电场有助于子运动-漂移。小肠的运动与多子运动相反，方向为5 .扩散和漂移的动态平衡，由于扩散运动，空间电荷面积增大，扩散电流逐渐减小；随着内部电场的增加，漂移运动逐渐增加。如果扩散电流等于漂移电流，则总PN结电流等于0，空间电荷区域的宽度稳定。也就是说，扩散运动和漂移运动是动态平衡的。2，PN接头的单向导电，1。PN连接和正向电压也称为正向偏移(正向偏移)。图1.1.6

8、，2，PN接头的单向导电，1 .PN连接和正向电压也称为正向偏移(正向偏移)。图1.1.6，在PN连接中添加较小的正向电压可以获得较大的正向电流，可以接近电阻r以防止过度电流。2 .PN连接和反向电压为截止状态(反向偏置)，在反向连接时，外部电场与内部电场的方向一致，从而增强了内部电场的作用。外部电场扩大空间电荷区。有利于漂移运动，不利于扩散运动，漂移电流大于扩散电流，电路产生反向电流I；由于少数载流子浓度低，反向电流值很小。图1.1.7 PN连接加上逆电压，切断，逆电流也称为逆饱和电流。对温度敏感，温度升高，IS会急剧增加。如果PN接头在正向偏移，则会在回路中产生较大的电流量，并且PN接头会

9、变为传导状态。当PN接头向相反方向偏移时，电路的反向电流非常小(几乎等于0)，并且PN接头处于切断状态。(动画1-4)，(动画1-5)，概括地说，PN结具有单向传导性。IS:反向饱和电流UT:温度电压等效室温(300 K)，ut26mv，3，PN连接电流方程，PN连接中添加的端电压u与电流I的关系，正式感应过程中的轻微，4，PN连接的电压电流特性，I=f (u、正向特性、反向特性、图1.1.10 PN联接的电压电流特性、反向破坏、5，PN联接的电容效应、PN联接的电压更改时，PN联接中存储的电荷将更改，以使PN联接具有电容效应。电容效应由两部分组成，屏障电容，扩散电容，1 .屏障电容Cb，PN

10、结空间电荷区变化形成。(a)将正向电压加入PN接头，(b)将反向电压加入PN接头，会变更空间电荷区域中的正负离子数，例如电容器的放电和充电过程。挡墙电容的大小随附加电压u的变化而变化PN结宽度l，因此挡墙电容Cb不是常数。Cb=f (U)曲线如图所示。半导体材料的介电比系数；s:接合区域；l:耗尽层宽度。2 .扩散电容器光盘是由于大部分载流量在扩散过程中积累而产生的。在正向电压下，p区域中的电子浓度NP(或n区域中的孔浓度pn)分布曲线如图中的曲线1所示。x=0表示在p和耗尽层的交点处电压增加，NP(或pn)增加，如曲线2所示(反之，浓度减少)。添加逆电压会减弱扩散行为，扩散电容的作用可以忽略

11、。当正向电压发生变化时，可变载流量累积载流量发生变化，相当于电容器充放电过程扩散电容效应。图1.1.12，摘要：PN结的总结电容Cj包含两部分：挡墙电容Cb和扩散电容Cd。Cb和Cd值都很小，一般有几种皮革方法数十种皮肤方法，几个结面积大的二极管可以达到数百种皮肤方法。在反向偏移时，障碍电容起主要作用时，可以视为CJ CB。扩散电容通常在二极管向正方向偏置时工作。也就是说，可以把它想象成CJ CD，如果信号频率高，则应考虑接合电容的作用。1.2半导体二极管通过在PN接头上附加引线和封装成为一个二极管。二极管按结构稍有接触，表面接触和表面型，图1.2.1二极管的多种形状，一点接触二极管，1.2.

12、1半导体二极管的几种典型结构，PN结面积小，接合电容小，用于高频电路，例如检测和频率转换。三平面二极管，常用于集成电路制造过程。PN结区域可用于高频整流和开关电路。双面接触二极管、PN结区、工频大电流整流电路。(b)面接触型，4二极管的代表符号，D，1.2.2二极管的电压电流特性，二极管的电压电流特性曲线可以表示为，正向特性，反向特性，反向屈服特性，on电压：0.5V传导电压：0.7，二极管特性对温度敏感。1.2.3二极管的参数，(1)最大整流电流IF，(2)反向击穿电压U(BR)和最大反向操作电压URM，(3)反向电流IR，(4)最大操作频率fM，(5)极容量Cj，1.2.4二极管等效电路，

13、1，电压电流折线生成的等效电路，2，二极管的微可变等效电路，如果二极管在正向特性的特定范围内工作，则正向特性可能等同于微可变电阻。即，在q点获得微可变电导的情况下，在室温下(T=300K)，图1.2.7二极管的微等效电路，应用实例，二极管的静态操作分析，分析步骤：1。根据已知条件或实际情况确定二极管使用的模型2。分离二极管，分别计算VA，确定VK，确定二极管的中断。3。根据相应的型号变换原始电路。4 .计算，应用示例，二极管电流和两端的电压计算，理想模型，恒压模型，(硅二极管通用)，应用示例，二极管静态运行分析，折线模型，(硅二极管通用)，设置，P22示例1.2.1，rz=vz/iz，(3)最

14、大耗散功率PZM，(4)最大稳定运行电流IZmax和最小稳定运行电流IZmin，(5)温度系数3354 615 615 A VZ，2，稳定管主要参数，电压，#上面的电路UI是正弦波，振幅大于UZ时，UO的波形是什么？(1)。电源电压波动(负载不变)，ui-uz-iz-uo-ur-IR-852。稍微设置负载更改(电源保持不变)，例如电路参数更改？示例1:稳压器二极管应用，稳压器技术数据：稳压器值UZ=10V，Izmax=12mA，Izmin=2mA，负载电阻rl=2k，输入电压ui=12V，电流限制电阻r负载电阻变更范围为1.5k-4k时，电压调节器可以吗？uz=10v ui=12v r=200 izmax=12mA izmin=2mA rl=2k(1.5k至4k)，Il=uo/rl=uz/rl=示例2:应用调节器二极管；解决方案：ui和uo的波形(uz=3v)，1，发光二极管(LED)，1。符号和特性，操作条件：正向偏置，正常工作电流几毫安，传导电压(1 2) v，符号，特性，1.2.