《绪论和二极管》课件.ppt

1、,模拟电子技术,绪 论,一、课程的性质,电子技术是研究电子器件、电子电路和电子系统及其应用的科学技术。,三、什么是电子器件和电子技术,二、课程的特点,1 内容丰富，涉及面宽。 2 实践性强 3 工程近似计算,四、课程的研究对象,模拟信号,什么是信号?,信号是信息的载体。,在时间上和幅值上均具有连续性的信号。,本书主要研究对象：（四个基本）,基本概念、基本原理、基本分析方法及基本应用,五、学习中注意些什么,1 掌握基本概念,2 基本单元电路,3 基本分析方法,4 基本规律,什么是模拟信号呢?,第一章 半导体器件 第二章 基本单元电路 第三章 多级放大电路与频率响应 第四章 集成运算放大器 第五章

2、 功率放大电路 第六章 放大电路中的反馈 第七章 集成运算放大器的应用 第八章 信号发生电路 第九章 直流稳压电源,章节划分与学时分配,6学时 12学时 4学时 2学时 4学时 8学时 10学时 4学时 6学时,第一章 半导体器件,第一节 半导体基础知识 第二节 半导体二极管 第三节 半导体三极管 第四节 场效应晶体管（FET）,本章教学主要内容,第一节 半导体基础知识,一、本征半导体,1 半导体及其特点,（1）定义：,（2）特点：,光敏特性、热敏特性 、掺杂特性,导电性能介于导体和绝缘体之间的物质，如硅(Si)、锗(Ge)。,本征半导体：,高度提纯的、晶体结构完整的半导体材料单晶体。,单晶硅

3、中的共价健结构,共价键中的电子，称为价电子。,半导体的结构：,2 半导体中的载流子,载流子是指运载电流的粒子。,半导体中的载流子有两种：自由电子、空穴。,空穴是怎样产生的呢?,本征半导体中的载流子,本征热激发产生电子-空穴对。当温度升高（加热或光照），价电子获得足够的能量挣脱原子核及共价键的束缚，进入自由空间成为自由电子参与导电，同时在原来的位置上留下空位，称为空穴。这个过程称为本征热激发。,二、杂质半导体,1 定义：,按掺杂的不同分为P型(空穴型)和N型(电子型)两种杂质半导体。,（1）P型半导体,受主杂质:,空穴浓度远大于电子浓度,多数载流子 ,多子,少数载流子 ,少子,三价杂质原子在电离

4、中接受了一个电子,（掺入少量杂质的半导体）,在本征半导体中掺入微量的三价元素,在P型半导体中，空穴是多子，电子是少子。,结论,P型半导体中的载流子分布图,（2）N型半导体,施主杂质,磷原子丢失一个电子时就变成了带正电的正离子,电子的浓度远远大于空穴的浓度。,结论：在N型半导体中，电子是多子，空穴是少子。,在本征半导体中掺入微量的五价元素,三、PN结,1 PN结的形成与特点,浓度差,多子的扩散运动,空间电荷区,（内电场）,少子的漂移运动,动态平衡,稳定的空间电荷区,P,N,2 PN结的单向导电特性,（1）外加正向电压(正偏置)PN结导通,外加电场与内电场方向相反，内电场被削弱，此时多子扩散运动大

5、大超过少子漂移运动，形成较大的正向电流，这时称PN结处于导通状态。,（2）外加反向电压(反偏置)PN结截止,外加电场与内电场方向相同，增强了内电场，多子扩散难以进行，少子在电场作用下形成反向电流I，因为是少子漂移运动产生的，I很小，这时称PN结处于截止状态。,PN结正偏导通；反偏截止，这种性质称PN结的单向导电性。,结论：,3 PN结的电容效应(了解),势垒电容+扩散电容,第二节 半导体二极管,一、二极管的结构,半导体二极管的型号:,如2CWXX、2APXX,器件材料，C为N型Si管,XX表示器件序号,器件类型，W为稳压管,二、二极管的伏安特性曲线及电流方程式,1.二极管的电流方程式,常温下，

6、UT = 26 mV,反向饱和电流,温度 电压当量,加正向电压时,加反向电压时,2 伏安特性曲线,二极管的伏安特性,正向特性,Uon,iD = 0,Uon = 0.50.7 V,0.10.3 V,(硅管),(锗管),U Uon,0 U Uon,UDQ = (0.6 0.8) V,硅管取 0.7 V,(0.1 0.3) V,锗管取 0.2 V,反向特性,IS,U(BR),反向击穿,(反向击穿),Uon ：开启电压或死区电压,死区电压,1.正向特性,2.反向特性,U(BR) U 0,U U(BR),工作电压,二极管的伏安特性,Uon,反向特性,IS,U(BR),反向击穿,U(BR) U 0,iD

7、= IS, 0.1A(硅),几十A(锗),U U(BR),PN 结两端外加的反向电压增加到一定值时反向电流急剧增大,(反向击穿),死区电压,1.反向特性,三、环境温度对伏安特性曲线的影响,当温度升高时，正向特性曲线左移。,反向饱和特性曲线下移。,其变化规律为,四、二极管的主要参数,1 最大整流电流,3 最大反向工作电压,4 反向电流,5 最高工作频率,二极管长时间工作时允许通过的最大直流电流。,二极管正常使用时允许加的最高反向电压。,使用时应注意流过二极管的正向最大电流不能大于这个数值，否则可能损坏二极管。,使用中如果超过此值，二极管将有被击穿的危险。,2 反向击穿电压,五、二极管的等效分析,

8、1 二极管的直流电阻与交流电阻,（1）直流电阻,（2）交流电阻,D非线性器件,与Q点位置有关,过Q点切线斜率倒数,2 等效电路,（1）理想二极管,理想二极管的死区电压和正向电压降都等于零，反向电流也等于零，理想二极管在电路中相当于一个开关元件 。,（3）微变等效电路,（2）考虑正向压降 时的等效电路,二极管整流 p53 1-9,在如图所示电路中，已知 为正弦波，二极管的正向压降和反向电流均可忽略（理想二极管），定性画出输出电压 的波形。,六、特殊二极管：,稳压二极管,1 稳压原理：,2 稳压管的主要特点：,应用反向击穿特性具有稳压效应的特殊二极管。,3 在正向导通时，稳压管的正向特性与普通二极管相同，其导通电压为0.7伏。,4 稳压管的工作条件：,5 稳压管的主要参数,(1)稳定电压,(2)最小稳定电流,(3)最大稳定电