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1、电子技术本讲稿第一页，共六十四页成绩：成绩：期终期终考试占考试占70%70%，平时平时平时平时（作业与考勤）占（作业与考勤）占20%20%，实验实验实验实验占占10%10%。本课程共计本课程共计本课程共计本课程共计64学时，其中理论课时学时，其中理论课时5050学时，学时，实验学时实验学时14学时，共做学时，共做学时，共做学时，共做7个个实验。实验。实验。实验。答疑安排：每周一、四晚答疑安排：每周一、四晚7：309：30。地点：西苑校区地点：西苑校区10-408，中部中部“电子科学与技术系电子科学与技术系”。本讲稿第二页，共六十四页电子技术电子技术分：分：分：分：模拟电子技术，模拟电子技术，模

2、拟电子技术，模拟电子技术，数字电子技术。数字电子技术。数字电子技术。数字电子技术。模拟电子技术研究模拟电子技术研究模拟电子技术研究模拟电子技术研究模拟电路模拟电路，数字电子技术研究数字电子技术研究数子电路数子电路数子电路数子电路。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号，的信号，即所谓离散的。即所谓离散的。tt本讲稿第三页，共六十四页模电特点：模电特点：技术术语多技术术语多基本概念多基本概念多电路种类多电路种类多模电学习方法：模电学习方法：注重基本概念注重基本概念采用工程观点：采用

3、工程观点：有条件的忽略一些次要因素有条件的忽略一些次要因素重视实验重视实验利用计算机辅助软件利用计算机辅助软件本讲稿第四页，共六十四页本书章节第第14141414章章 二极管和晶体管二极管和晶体管第第第第1515章章 基本放大电路基本放大电路 第第第第16161616章章 集成运算放大器集成运算放大器第第1717章章 电子电路中的反馈电子电路中的反馈第第18181818章章章章 直流稳压电源直流稳压电源直流稳压电源直流稳压电源 第第第第20202020章章章章 门电路和组合逻辑电路门电路和组合逻辑电路门电路和组合逻辑电路门电路和组合逻辑电路第第21212121章章 触发器和时序逻辑电路触发器和

4、时序逻辑电路本讲稿第五页，共六十四页信号提信号提取取信号的预信号的预处理处理信号的加信号的加工工信号的驱信号的驱动执行动执行电子系统的组成：电子系统的组成：A/D计算机或计算机或其他数字其他数字系统系统D/A模拟模拟数字数字信号隔离、滤信号隔离、滤波、放大波、放大信号运算、信号运算、转换、取样转换、取样保持保持功率放大功率放大本讲稿第六页，共六十四页第第14章章 二极管和晶体管二极管和晶体管14.3 14.3 半导体二极管半导体二极管半导体二极管半导体二极管14.4 稳压二极管稳压二极管14.5 晶体管晶体管晶体管晶体管14.2 PN14.2 PN结及其单向导电性结及其单向导电性结及其单向导电

5、性结及其单向导电性14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性半导体的导电特性半导体的导电特性14.6 光电器件光电器件本讲稿第七页，共六十四页第第14章章 二极管和晶体管二极管和晶体管 学习电子技术，就是要掌握常用半导体器件的原理、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的分析方法。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器件，而二极管与晶体管是最常用的半导体器件，而PN结是构成结是构成各种半导体器件的基础。各种半导体器件的基础。14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性什么是半导体什么是半导体什么是半导体什么是半

6、导体?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化物例如：硅、锗、硒以及大多数金属氧化物和硫化物都是半导体。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。本讲稿第八页，共六十四页14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性半导体的导电特性：半导体的导电特性：半导体的导电特性：半导体的导电特性：(可做成温度敏感元件，如热敏电阻可做成温度敏感元件，如热敏电阻)。掺杂性掺杂性掺杂性掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电 能力明

7、显改变能力明显改变(可做成各种不同用途的半导可做成各种不同用途的半导 体器件，如二极管、晶体管和晶闸管等）。体器件，如二极管、晶体管和晶闸管等）。光敏性：光敏性：光敏性：光敏性：当受到光照时，导电能力明显变化当受到光照时，导电能力明显变化当受到光照时，导电能力明显变化当受到光照时，导电能力明显变化 (可做可做可做可做 成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极 管、光敏三极管等管、光敏三极管等)。热敏性：热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强当环境温度升高时，导电能力显著增强当环境温度升高

8、时，导电能力显著增强当环境温度升高时，导电能力显著增强本讲稿第九页，共六十四页14.1.1 本征半导体本征半导体 完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。体。晶体中原子的排列方式晶体中原子的排列方式晶体中原子的排列方式晶体中原子的排列方式硅单晶中的共价健结构硅单晶中的共价健结构硅单晶中的共价健结构硅单晶中的共价健结构共价健共价健共价键中的两个电子，称为共价键中的两个电子，称为价电子价电子。Si Si Si Si价电子价电子本讲稿第十页，共六十四页 Si Si Si Si价电子价电子 价电子在获得一定能量（温度升价电子在获得一定能量（温度升

9、价电子在获得一定能量（温度升价电子在获得一定能量（温度升高或受光照）后，即可挣脱原子核高或受光照）后，即可挣脱原子核高或受光照）后，即可挣脱原子核高或受光照）后，即可挣脱原子核的束缚，成为的束缚，成为的束缚，成为的束缚，成为自由电子自由电子自由电子自由电子（带负电），（带负电），（带负电），（带负电），同时共价键中留下一个空位，称为同时共价键中留下一个空位，称为同时共价键中留下一个空位，称为同时共价键中留下一个空位，称为空穴空穴空穴空穴（带正电）（带正电）（带正电）（带正电）。本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理这一现象称为本征激发。这一现象称为本征

10、激发。空穴空穴 温度愈高，本征激发越严重温度愈高，本征激发越严重自由电子自由电子本征半导体的特点：本征半导体的特点：本征半导体的特点：本征半导体的特点：导电能力很弱（导电能力很弱（导电能力很弱（导电能力很弱（T=0KT=0K时，不导电时，不导电时，不导电时，不导电 T T（T=300KT=300K），），），），本征激发，本征激发，产生产生空穴电子对空穴电子对空穴电子对空穴电子对本讲稿第十一页，共六十四页本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理 当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部分电流部分电流 (1

11、)(1)自由电子作定向运动自由电子作定向运动 电子电流电子电流 (2)(2)价电子递补空穴价电子递补空穴价电子递补空穴价电子递补空穴 空穴电流空穴电流空穴电流空穴电流自由电子和自由电子和空穴都称为载流子。空穴都称为载流子。空穴都称为载流子。空穴都称为载流子。在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填补，在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填补，在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填补，在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运动（相而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运动（相而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于

12、空穴的运动（相而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运动（相当于正电荷的移动）。当于正电荷的移动）。当于正电荷的移动）。当于正电荷的移动）。本征半导体的特点：本征半导体的特点：本征半导体的特点：本征半导体的特点：自由电子和自由电子和自由电子和自由电子和空穴均参与导电空穴均参与导电空穴均参与导电空穴均参与导电本讲稿第十二页，共六十四页本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理注意：注意：(1)本征半导体中载流子数目极少本征半导体中载流子数目极少本征半导体中载流子数目极少本征半导体中载流子数目极少,其导电性能很差；其导电性能很差；(2)温度一定，载流子的数目（浓度）一定。温度一定，载流子的数目

13、（浓度）一定。（3）温度愈高，）温度愈高，载流子的数目愈多载流子的数目愈多,半导体的导电性能也半导体的导电性能也就愈好。就愈好。自由电子和自由电子和自由电子和自由电子和空穴成对地产生的同时，又不断空穴成对地产生的同时，又不断复合复合复合复合。在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载流子便维持一定的数目。半导体中载流子便维持一定的数目。所以，温度对半导体器件性能影响很大。所以，温度对半导体器件性能影响很大。本讲稿第十三页，共六十四页14.1.2 N型半导体和型半导体和 P 型半导体型半导体 掺杂后自由电子数目大量掺杂后自由电子数目大量

14、掺杂后自由电子数目大量掺杂后自由电子数目大量增加，自由电子导电成为这增加，自由电子导电成为这增加，自由电子导电成为这增加，自由电子导电成为这种半导体的主要导电方式，种半导体的主要导电方式，种半导体的主要导电方式，种半导体的主要导电方式，称为电子半导体或称为电子半导体或称为电子半导体或称为电子半导体或N型半导型半导型半导型半导体。体。体。体。掺入五价元素掺入五价元素 Si Si Si Sip+多余多余电子电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 在在在在N N 型半导体中：型半导体中：型半导体中：型半导体中：自由电子是多数载流子

15、自由电子是多数载流子自由电子是多数载流子自由电子是多数载流子（称多子，由掺杂原子提供）。称多子，由掺杂原子提供）。称多子，由掺杂原子提供）。称多子，由掺杂原子提供）。空穴是少子（本征激发形成）。空穴是少子（本征激发形成）。空穴是少子（本征激发形成）。空穴是少子（本征激发形成）。动画动画本讲稿第十四页，共六十四页14.1.2 N型半导体和型半导体和 P 型半导体型半导体 掺杂后空穴数目大量掺杂后空穴数目大量增加，空穴导电成为这增加，空穴导电成为这种半导体的主要导电方种半导体的主要导电方式，称为空穴半导体或式，称为空穴半导体或 P型半导体。型半导体。掺入三价元素掺入三价元素掺入三价元素掺入三价元素

16、 Si Si Si Si 在在 P 型半导体中型半导体中型半导体中型半导体中空穴是多子，空穴是多子，空穴是多子，空穴是多子，自由电子是少子。自由电子是少子。自由电子是少子。自由电子是少子。B硼原子硼原子接受一个接受一个接受一个接受一个电子变为电子变为电子变为电子变为负离子负离子负离子负离子空穴空穴动画动画无论无论N N型或型或型或型或P P型半导体都是中性的，对外不显电性。型半导体都是中性的，对外不显电性。本讲稿第十五页，共六十四页 1.在杂质半导体中多子的数量与在杂质半导体中多子的数量与在杂质半导体中多子的数量与在杂质半导体中多子的数量与 （a.掺杂浓度、掺杂浓度、掺杂浓度、掺杂浓度、b.温

17、度）有关。温度）有关。2.在杂质半导体中少子的数量与在杂质半导体中少子的数量与 （a.a.掺杂浓度、掺杂浓度、掺杂浓度、掺杂浓度、b.b.温度）有关。温度）有关。温度）有关。温度）有关。3.当温度升高时，少子的数量当温度升高时，少子的数量当温度升高时，少子的数量当温度升高时，少子的数量 （a.a.减少、减少、减少、减少、b.b.不变、不变、c.增多）。增多）。a ab bc c 4.4.在外加电压的作用下，在外加电压的作用下，P P 型半导体中的电流型半导体中的电流型半导体中的电流型半导体中的电流主要是主要是 ，N 型半导体中的电流主要是型半导体中的电流主要是 。（a.电子电流、电子电流、b.

18、b.空穴电流）空穴电流）ba a本讲稿第十六页，共六十四页14.2 PN结结 PN结是通过特殊的半导体制造技术，在一块半导体基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，使其一边为片上掺入不同的杂质，使其一边为N型半导体，另一边为型半导体，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。P P 型半导体型半导体型半导体型半导体N N 型半导体型半导体型半导体型半导体+PN 结也称空间电荷区、或耗尽层、或内电场、或阻挡结也称空间电荷区、或耗尽层、或内电场、或阻挡层。层。本讲稿第十七页，共六十四页14.2.1 PN PN结的形成结的形成多子的扩散运动多子

19、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P P 型半导体型半导体型半导体型半导体N N 型半导体型半导体型半导体型半导体 内电场越强，漂移运内电场越强，漂移运内电场越强，漂移运内电场越强，漂移运动越强，而漂移使空间动越强，而漂移使空间动越强，而漂移使空间动越强，而漂移使空间电荷区变薄。电荷区变薄。电荷区变薄。电荷区变薄。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。扩散和漂移这扩散和漂移这扩散和漂移这扩散和漂移这一对相反的运动一对相反的运动一对相反的运动一对相反的运动最终达到动态平最终达到动态平最终达到动态平最终达到动态平衡，空间电荷区衡，空间电荷区衡，空间电荷

20、区衡，空间电荷区的厚度固定不变。的厚度固定不变。的厚度固定不变。的厚度固定不变。+动画动画形成空间电荷区形成空间电荷区本讲稿第十八页，共六十四页14.2.2 PN结的单向导电性结的单向导电性 1.PN 结加正向电压结加正向电压（正向偏置）（正向偏置）PN 结变窄结变窄 P接正、接正、N接负接负 外电场外电场IF 内电场被内电场被削弱，多子削弱，多子的扩散加强，的扩散加强，形成较大的形成较大的扩散电流。扩散电流。PN 结加正向电压时，结加正向电压时，PN结变窄，正向电流较大，结变窄，正向电流较大，正向电阻较小，正向电阻较小，PN结处于导通状态。结处于导通状态。内电场内电场PN+动画动画+R本讲稿

21、第十九页，共六十四页2.PN 结加反向电压结加反向电压（反向偏置）（反向偏置）外电场外电场外电场外电场 P接负、接负、N N接正接正 内电场内电场内电场内电场P PN N+动画动画+R本讲稿第二十页，共六十四页PN PN 结变宽结变宽结变宽结变宽2.PN 结加反向电压结加反向电压结加反向电压结加反向电压（反向偏置）（反向偏置）（反向偏置）（反向偏置）外电场外电场外电场外电场 内电场被加内电场被加强，少子的强，少子的漂漂移加强，扩散移加强，扩散运动停止。运动停止。由于少子数量由于少子数量很少，形成很很少，形成很小的反向电流。小的反向电流。IR P P接负、接负、接负、接负、N接正接正 温度越高少

22、子的数目越多，反向电流将随温度增加。温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。动画动画+PN 结加反向电压时，结加反向电压时，结加反向电压时，结加反向电压时，PN结变宽，反向电流较小，反向结变宽，反向电流较小，反向电阻较大，电阻较大，PNPN结处于截止状态。结处于截止状态。内电场内电场内电场内电场P PN N+本讲稿第二十一页，共六十四页 1.1.PNPN结的特性是结的特性是结的特性是结的特性是 （a.a.单向导电性单向导电性单向导电性单向导电性 b.b.正向导通正向导通正向导通正向导通 c.反向截至反向截至反向截至反向截至）2.PN结的正向电阻结的正向电阻 （a.a.较大、较大、较大、较

23、大、b.b.趋于零）趋于零）趋于零）趋于零）3.当温度升高时，反向电流将当温度升高时，反向电流将当温度升高时，反向电流将当温度升高时，反向电流将 （a.减少、减少、减少、减少、b.不变、不变、不变、不变、c.c.增大）。增大）。abc本讲稿第二十二页，共六十四页14.3 二极管二极管常见的外形：常见的外形：二极管是最基本的电子元件，其内部主要是一个二极管是最基本的电子元件，其内部主要是一个PN结，结，外加封装和引线外加封装和引线（引出的两个电极）。（引出的两个电极）。本讲稿第二十三页，共六十四页14.3 二极管二极管14.3.1 基本结构基本结构(a)(a)点接触型点接触型点接触型点接触型(b

24、)面接触型面接触型面接触型面接触型 结面积小、结面积小、结面积小、结面积小、结电容小、正结电容小、正结电容小、正结电容小、正向电流小。用向电流小。用向电流小。用向电流小。用于检波和变频于检波和变频于检波和变频于检波和变频等高频电路。等高频电路。等高频电路。等高频电路。结面积大、正结面积大、正结面积大、正结面积大、正向电流大、结电向电流大、结电向电流大、结电向电流大、结电容大，用于工频容大，用于工频容大，用于工频容大，用于工频大电流整流电路。大电流整流电路。大电流整流电路。大电流整流电路。(c)(c)平面型平面型平面型平面型 用于集成电路制作工艺中。用于集成电路制作工艺中。PN结结面积可大可小，

25、用结结面积可大可小，用结结面积可大可小，用结结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。于高频整流和开关电路中。于高频整流和开关电路中。于高频整流和开关电路中。本讲稿第二十四页，共六十四页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阴极引线阴极引线(b )面接触型面接触型14.3 二极管二极管二极管的结构示意图二极管的结构示意图二极管的结构示意图二极管的结构示意图阴极阴极阳

26、极阳极(d )符号符号DPN本讲稿第二十五页，共六十四页14.3.2 伏安特性伏安特性硅管硅管硅管硅管0.5V,锗锗管管0.1V。反向击穿反向击穿电压电压U(BR)导通压降导通压降导通压降导通压降 外加电压大于死区电外加电压大于死区电外加电压大于死区电外加电压大于死区电压二极管才能导通。压二极管才能导通。压二极管才能导通。压二极管才能导通。外加电压大于反向击外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，穿电压二极管被击穿，失去单向导电性。失去单向导电性。正向特性正向特性正向特性正向特性反向特性反向特性特点：非线性特点：非线性特点：非线性特点：非线性硅硅硅硅0 0 0 0.60.8V.60.8V锗锗锗锗

27、0 0.20.3VUI死区电压死区电压死区电压死区电压PN+PN+反向电流反向电流在一定电压在一定电压范围内保持范围内保持范围内保持范围内保持常数。常数。常数。常数。本讲稿第二十六页，共六十四页14.3.3 主要参数主要参数1.最大整流电流最大整流电流最大整流电流最大整流电流 I IOMOM二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。电流。2.2.反向工作峰值电压反向工作峰值电压URWMRWM是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，一是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，一般是二极管反向击穿电压般是二极管反向击穿电压U UBRBR的一

28、半或三分之二。二极管的一半或三分之二。二极管的一半或三分之二。二极管的一半或三分之二。二极管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。3.3.反向峰值电流反向峰值电流反向峰值电流反向峰值电流IRM指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向电指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向电流大，说明管子的单向导电性差，流大，说明管子的单向导电性差，IRMRM受温度的影响，温受温度的影响，温受温度的影响，温受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向度越高反向

29、电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流较大，为硅管的几十到几百倍。电流较大，为硅管的几十到几百倍。电流较大，为硅管的几十到几百倍。电流较大，为硅管的几十到几百倍。本讲稿第二十七页，共六十四页二极管二极管的单向导电性的单向导电性 1.二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接负二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接负二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接负二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接负 ）时，）时，）时，）时，二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较小，正二极管

30、处于正向导通状态，二极管正向电阻较小，正二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较小，正二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较小，正向电流较大。向电流较大。向电流较大。向电流较大。2.二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极接正接正）时，）时，二极管处于反向截止状态，二极管反向电二极管处于反向截止状态，二极管反向电阻较大，反向电流很小。阻较大，反向电流很小。3.3.外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向导电性。向

31、导电性。向导电性。向导电性。4.4.二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电流二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电流二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电流二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电流愈大。愈大。愈大。愈大。本讲稿第二十八页，共六十四页 二极管电路分析举例二极管电路分析举例二极管电路分析举例二极管电路分析举例 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否则，正向管压降否则，正向管压降硅硅0 0.60.7V锗锗0.20.3V 分析方法：分析方法：将二极管断开，分析二极管两端电位将二极管断开，分析二极管两端电位将二极管断开，分析

32、二极管两端电位将二极管断开，分析二极管两端电位的高低或所加电压的高低或所加电压U UD的正负。的正负。的正负。的正负。若若若若 V V阳阳阳阳 V阴阴阴阴或或 UD为正为正(正向偏置正向偏置正向偏置正向偏置 )，二极管导通，二极管导通若若若若 V V阳阳阳阳 VV阴阴 二极管导通二极管导通二极管导通二极管导通若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路，U UAB=6V否则，否则，否则，否则，U UAB低于低于6V一个管压降，为一个管压降，为一个管压降，为一个管压降，为6.36.3或或或或6.7V例例1：取取取取

33、 B 点作参考点，断点作参考点，断点作参考点，断点作参考点，断开二极管，分析二极管阳开二极管，分析二极管阳开二极管，分析二极管阳开二极管，分析二极管阳极和阴极的电位。极和阴极的电位。极和阴极的电位。极和阴极的电位。在这里，二极管起钳位作用。在这里，二极管起钳位作用。在这里，二极管起钳位作用。在这里，二极管起钳位作用。D6V12V3k BAUAB+本讲稿第三十页，共六十四页两个二极管的阴极接在一起两个二极管的阴极接在一起两个二极管的阴极接在一起两个二极管的阴极接在一起取取取取 B B 点作参考点，断开二极管，点作参考点，断开二极管，分析二极管阳极和阴极的电位。分析二极管阳极和阴极的电位。V1 1

34、阳阳=6 V6 V，V2 2阳阳阳阳=0 V=0 V，V1阴阴=V V2 2阴阴=12 V12 VU UD1D1=6V=6V，U UD2=12V=12V UD2D2 U UD1 D D2 2 优先导通，优先导通，优先导通，优先导通，D1截止。截止。截止。截止。若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路，UABAB =0 V=0 V例例2:D D1承受反向电压为承受反向电压为承受反向电压为承受反向电压为6 V6 V流过流过 D2 的电流为的电流为求：求：UABAB 在这里，在这里，在这里，在这里，D D2 2 起

35、钳起钳位作用，位作用，D1起隔离起隔离作用。作用。BD16V12V3k AD2UAB+本讲稿第三十一页，共六十四页ui i 8V 8V，二极管导通，可看作短路，二极管导通，可看作短路 u uo o=8V=8V ui 8V，二极管截止，可看作开路，二极管截止，可看作开路 u uo=ui已知：已知：二极管是理想的，试画出二极管是理想的，试画出 uo 波形。波形。8V例例3：二极管的用途：二极管的用途：整流、检波、整流、检波、整流、检波、整流、检波、限幅、钳位、开限幅、钳位、开限幅、钳位、开限幅、钳位、开关、元件保护、关、元件保护、关、元件保护、关、元件保护、温度补偿等。温度补偿等。ui18V参考点

36、参考点参考点参考点二极管阴极电位为二极管阴极电位为二极管阴极电位为二极管阴极电位为 8 V8 VD D8V8VR Ru uo ou ui i+本讲稿第三十二页，共六十四页14.4 稳压二极管稳压二极管1.1.符号符号符号符号 稳压二极管是一种特殊的面接触型二极管，由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，故于它与适当阻值的电阻配合后能起稳压作用，故称称稳压二极管稳压二极管。稳压二极管工作于反向击穿状态，当反向电压撤稳压二极管工作于反向击穿状态，当反向电压撤去后，管子还是正常的，称去后，管子还是正常的，称可逆性击穿可逆性击穿。+本讲稿第三十三页，共六十四页

37、UZIZIZM UZ IZ2.2.伏安特性伏安特性伏安特性伏安特性 稳压管正常工作时加稳压管正常工作时加稳压管正常工作时加稳压管正常工作时加反向电压反向电压反向电压反向电压使用时要加限流电阻使用时要加限流电阻 稳压管反向击穿后，稳压管反向击穿后，稳压管反向击穿后，稳压管反向击穿后，电流变化很大，但其两电流变化很大，但其两电流变化很大，但其两电流变化很大，但其两端电压变化很小，利用端电压变化很小，利用端电压变化很小，利用端电压变化很小，利用此特性，稳压管在电路此特性，稳压管在电路此特性，稳压管在电路此特性，稳压管在电路中可起稳压作用。中可起稳压作用。中可起稳压作用。中可起稳压作用。UIO本讲稿第

38、三十四页，共六十四页3.3.主要参数主要参数(1)(1)稳定电压稳定电压U UZ Z 稳压管正常工作稳压管正常工作稳压管正常工作稳压管正常工作(反向击穿反向击穿反向击穿反向击穿)时管子两端的电压。时管子两端的电压。时管子两端的电压。时管子两端的电压。(2)(2)电压温度系数电压温度系数 环境温度每变化环境温度每变化1 1 1 1 C引起引起引起引起稳压值变化的稳压值变化的稳压值变化的稳压值变化的百分数百分数。(3)(3)动态电阻动态电阻动态电阻动态电阻(4)(4)(4)(4)稳定电流稳定电流 IZ Z、最大稳定电流、最大稳定电流、最大稳定电流、最大稳定电流 IZM(5)(5)(5)(5)最大允

39、许耗散功率最大允许耗散功率最大允许耗散功率最大允许耗散功率 PZM ZM=UZ I IZMrZ愈小，曲线愈陡，稳压性能愈好。愈小，曲线愈陡，稳压性能愈好。本讲稿第三十五页，共六十四页4.稳压电路稳压电路 U U U Ui i=U=UR R+U+UO O O O=U=UR R+U+UZ Z=I=I=I=IR R R RR+UR+UR+UR+UZ Z Z Z 若若若若U Ui i增增增增加加加加，则则则则UO有有增增加加的的趋趋势势，即即UZ Z会会增增加加，I IZ Z会会会会大大大大大大大大增增增增加加加加，使使使使I IR RR R大大大大增增加加，则则限限制制了了U UOO的的增增加加，维

40、维持持不不变变，反反之之亦然。亦然。若负载增加，其稳压若负载增加，其稳压原理一样。原理一样。UOUiIZRDZUZIR本讲稿第三十六页，共六十四页例例例例：右右右右 图图图图 所所所所 示示示示 电电电电 路路路路，U UZ=8V，IZMZM=18mA=18mA，U US=20V，问问R=500R=500是否合适，应为多少？是否合适，应为多少？解：解：解：解：I=I=24mA18mA18mA 不适合。不适合。R =667R =667R =667R =667 RUS-UZ=20-850020-818US=20VRUZ=8V本讲稿第三十七页，共六十四页14.5 晶体管晶体管 晶体管晶体管又称又称半

41、导体三极管半导体三极管，是一种重要的半导体器，是一种重要的半导体器件。它的件。它的放大作用和开关作用放大作用和开关作用引起了电子技术的飞跃引起了电子技术的飞跃发展。发展。14.5.1 基本结构基本结构 晶体管的结构，目前常见的有平面型和合金型两类。晶体管的结构，目前常见的有平面型和合金型两类。硅管主要是平面型，锗管都是合金型。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。本讲稿第三十八页，共六十四页14.5.1 基本结构基本结构NNP基极基极基极基极发射极发射极集电极集电极集电极集电极NPN型型BECBECPNP型型P PP PN N

42、基极基极发射极发射极集电极集电极符号：符号：符号：符号：BECIBIEICBECIBIEICNPNNPN型三极管型三极管PNPPNP型三极管型三极管本讲稿第三十九页，共六十四页基区：最薄，基区：最薄，基区：最薄，基区：最薄，掺杂浓度最低掺杂浓度最低掺杂浓度最低掺杂浓度最低发射区：掺发射区：掺发射区：掺发射区：掺杂浓度最高杂浓度最高杂浓度最高杂浓度最高发射结发射结集电结集电结集电结集电结B BE EC CN NN NP P基极基极发射极发射极集电极集电极结构特点：结构特点：集电区：集电区：面积最大面积最大面积最大面积最大本讲稿第四十页，共六十四页14.5.2 电流分配和放大原理电流分配和放大原理

43、1.1.三极管放大的外部条件三极管放大的外部条件B BEC CN NN NP PEBRBE EC CRC发射结正偏、集电结反偏发射结正偏、集电结反偏 PNP发射结正偏发射结正偏发射结正偏发射结正偏 V VB VE集电结反偏集电结反偏 VC C VE集电结反偏集电结反偏 V VC VB 本讲稿第四十一页，共六十四页2.各电极电流关系及电流放大作用各电极电流关系及电流放大作用各电极电流关系及电流放大作用各电极电流关系及电流放大作用IB(mA)IC(mA)IE(mA)00.020.040.060.080.100.0010.0010.701.502.303.103.950.0010.0010.721.

44、542.363.184.05结论结论:1）三电极电流关系）三电极电流关系 I IE E=I IB+IC C2 2）I IC C I IB B，IC I IE E 3）IC C I IB B 把基极电流的微小变化能够引起集电极电流较大变化把基极电流的微小变化能够引起集电极电流较大变化的特性称为晶体管的电流放大作用。的特性称为晶体管的电流放大作用。实质实质:用一个微小电流的变化去控制一个较大电流的变化用一个微小电流的变化去控制一个较大电流的变化用一个微小电流的变化去控制一个较大电流的变化用一个微小电流的变化去控制一个较大电流的变化。本讲稿第四十二页，共六十四页3.3.3.3.三极管内部载流子的运动

45、规律三极管内部载流子的运动规律三极管内部载流子的运动规律三极管内部载流子的运动规律BECNNPEBRBECIEIBEICEICBO 基区空穴向基区空穴向基区空穴向基区空穴向发射区的扩散发射区的扩散发射区的扩散发射区的扩散可忽略。可忽略。可忽略。可忽略。发射结正偏，发射结正偏，发射结正偏，发射结正偏，发射区电子不断发射区电子不断发射区电子不断发射区电子不断向基区扩散，形向基区扩散，形向基区扩散，形向基区扩散，形成发射极电流成发射极电流成发射极电流成发射极电流I I I IE E E E。进入进入进入进入P P P P 区的电区的电区的电区的电子少部分与基区子少部分与基区子少部分与基区子少部分与基

46、区的空穴复合，形的空穴复合，形的空穴复合，形的空穴复合，形成电流成电流成电流成电流I I I IBE BE BE BE，多数，多数，多数，多数扩散到集电结。扩散到集电结。扩散到集电结。扩散到集电结。从基区扩散来的从基区扩散来的从基区扩散来的从基区扩散来的电子作为集电结电子作为集电结电子作为集电结电子作为集电结的少子，漂移进的少子，漂移进的少子，漂移进的少子，漂移进入集电结而被收入集电结而被收入集电结而被收入集电结而被收集，形成集，形成集，形成集，形成I I I ICECECECE。集电结反偏，集电结反偏，集电结反偏，集电结反偏，有少子形成的有少子形成的有少子形成的有少子形成的反向电流反向电流反

47、向电流反向电流I I I ICBOCBOCBOCBO。本讲稿第四十三页，共六十四页3.三极管内部载流子的运动规律三极管内部载流子的运动规律三极管内部载流子的运动规律三极管内部载流子的运动规律IC=ICE+ICBO ICEICIBBECNNPEBRBECIEIBEICEICBOIB=IBE-ICBO IBE ICE CE 与与 I IBE 之比称为共发之比称为共发射极电流放大倍数射极电流放大倍数集射极穿透电流集射极穿透电流集射极穿透电流集射极穿透电流,温度温度ICEO(常用公式常用公式常用公式常用公式)若若I IB B=0,则则则则 I IC I ICE0本讲稿第四十四页，共六十四页14.5.3

48、 特性曲线特性曲线 即管子各电极电压与电流的关系曲线，是管子内部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，是分析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。放大电路的依据。为什么要研究特性曲线：为什么要研究特性曲线：为什么要研究特性曲线：为什么要研究特性曲线：1 1 1 1）直观地分析管子的工作状态）直观地分析管子的工作状态）直观地分析管子的工作状态）直观地分析管子的工作状态 2 2 2 2）合理地选择偏置电路的参数，设计性能良好的电）合理地选择偏置电路的参数，设计性能良好的电路路 重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线重点讨

49、论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线本讲稿第四十五页，共六十四页发射极是输入回路、输出回路的公共端发射极是输入回路、输出回路的公共端发射极是输入回路、输出回路的公共端发射极是输入回路、输出回路的公共端 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 测量晶体管特性的实验线路测量晶体管特性的实验线路ICEBmA AVUCEUBERBIBECV+本讲稿第四十六页，共六十四页1.输入特性输入特性输入特性输入特性特点特点:非线性非线性非线性非线性死区电压：死区电压：死区电压：死区电压：硅管硅管硅管硅管0.50.50.50.5V V，锗管锗管0.10.10.10.1V V。正常工作时发射结电压

50、：正常工作时发射结电压：正常工作时发射结电压：正常工作时发射结电压：NPN型硅管型硅管型硅管型硅管 U UBE BE 0.60.7V 0.60.7VPNPPNP型锗管型锗管 UBE BE 0.2 0.2 0.3V 0.3VIB(A)UBE(V)204060800.40.8UCE 1VO本讲稿第四十七页，共六十四页2.输出特性输出特性IB=020 A40 A60 A80 A100 A36IC(mA )1234UCE(V)912O放大区放大区输出特性曲线通常分三个工作区：输出特性曲线通常分三个工作区：(1)(1)放大区放大区 在放大区有在放大区有在放大区有在放大区有 I IC C=I IB B ，