模D电子技术与应用.ppt

电子技术与应用电子技术与应用电子技术与应用电子技术与应用模拟电子技术基础10/28/20221半导体的特性半导体的特性 本征半导体本征半导体-完全纯净的半导体完全纯净的半导体(Si，Ge)，其中的载流子是由其中的载流子是由本征激发本征激发产生，电子、空穴产生，电子、空穴成对成对出现。（两种出现。（两种载流子）载流子）杂质半导体杂质半导体-本征半导体掺杂得到。本征半导体掺杂得到。N型型(掺掺5价），价），P型型(掺掺3价价)杂质半导体的杂质半导体的转型转型 当掺入三价元素的密度大于五价元素的密度时，可将当掺入三价元素的密度大于五价元素的密度时，可将N型转为型转为P型，型，反之亦反。反之亦反。第一章第一章 半导体二极管半导体二极管10/28/202222半导体二极管半导体二极管 PN结结；PN结的单向导电性结的单向导电性；类型：类型：锗管、硅管；锗管、硅管；高频、低频；高频、低频；小功率、大功率；小功率、大功率；点接触、面接触；点接触、面接触；伏安特性；伏安特性；00.6反向特性反向特性正向特性正向特性击击穿穿特特性性死死区区电电压压U(BR)uDiD在常温在常温(300K)下，下，VT26mV10/28/20223主要参数主要参数 1最大（额定）最大（额定）整流电流整流电流IF 2反向击穿电压反向击穿电压U(BR)（V(BR)后后同）同）3最高允许反向工作最高允许反向工作 电压电压UR=(1/22/3)U(BR)4反向电流反向电流IR 5正向电压降正向电压降UF 6最高工作频率最高工作频率fM00.6反向特性反向特性正向特性正向特性击击穿穿特特性性死死区区电电压压U(BR)uDiD10/28/202243 二极管基本电路及其分析方法二极管基本电路及其分析方法(1)(1)理想模型理想模型iDvDvDiD（或）（或）v 正偏时，管压降为正偏时，管压降为0V，即即vD=0V；v 反偏时，认为反偏时，认为R=，电，电流为流为0。适用当电源电压远比二极管的管压降大时可用10/28/20225(2)(2)恒压降模型恒压降模型恒压降模型恒压降模型iDvDVONVONvDiD 当二极管导通后，认为当二极管导通后，认为其管压降其管压降vD=VON。对硅而言，常取对硅而言，常取vD=VON。适用只有当二极管的电流iD近似等于或大于1mA时才正确。应用较广泛。VON10/28/20226(3)折线模型折线模型折线模型折线模型iDvDVthVthvDiD斜率斜率1rD 当二极管正向当二极管正向vD大于大于Vth后其电流后其电流iD与与vD成线性关成线性关系，直线斜率为系，直线斜率为1/rD。截止时反向电流为截止时反向电流为0 Vth为二极管的门槛电压，为二极管的门槛电压，约为约为V。10/28/20227折线模型折线模型iDvDVthVthvDiD斜率斜率1rD rD的确定：假设当二极管的导通电假设当二极管的导通电流为流为1mA时，管压降时，管压降vD，则有：则有：vD=Vth+iDrD适用电源电压较低时的情况10/28/20228例例例例1 1：电路如图（电路如图（电路如图（电路如图（a a）所示，已知）所示，已知）所示，已知）所示，已知u ui i5sin5sintt(V)(V)，二极管导通电压，二极管导通电压，二极管导通电压，二极管导通电压U UD D。试画出。试画出。试画出。试画出u ui i与与与与u uOO的波形，并标出幅值。的波形，并标出幅值。的波形，并标出幅值。的波形，并标出幅值。（a a）（b b）波形如图（波形如图（b）示。）示。解：解：10/28/20229 一限幅电路如图所示，一限幅电路如图所示，R=1k，VREF=3V。试用。试用折线折线模型模型（取取Vth，rD=200）分析：）分析：（1）vI=0V，4V，6V时，时，求相应的输出电压求相应的输出电压vO的值的值;（2）当当vI6sintV时，绘时，绘出相应当输出电压出相应当输出电压vO的波形。的波形。例例2：+RvODVREFvI10/28/202210+RvODVREFvI+RvODVREFvIVthrDID解解：（：（1）用折线模型取取Vth=0.5V，rD=200 当vI=0V时时D D截止截止vO=vI=0V等效电路等效电路10/28/202211VO3.917V同同ID2.083VD导通，则导通，则vO=VAB即即VO=Vth+IDrD+VREFVO等效电路等效电路+RvODVREFvIVthrDID 当vI=4 V 时时 当vI=6V时时AB10/28/202212（2）当vi=6sintV时，求vO的波形先画出电压传输特性曲线：当当vIVth+VREF=3.5V时：时：传输特性发生转折并以斜率传输特性发生转折并以斜率rD/(rD+R)上升上升10/28/202213方法：按照输入电压的波形通过传输特性用方法：按照输入电压的波形通过传输特性用描描点法点法可以画出。可以画出。若若t=0，则则vI=6sin0=0V显然此时显然此时vI3.5VvO3.917V（已在（已在(1)中中时时求得求得）10/28/202214 若若t=，则则vI=6sin=0V又为又为vI3.5VvO=vI=0V 若若t=3/2，则则vI=6sin3/2=-6V可见仍为可见仍为vI3.5VvO=vI=-6V 若若t=2，则则vI=6sin2=0VvI10/28/202222