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1、模拟电路课件课件第二次课1现在学习的是第1页,共33页最大整流电流最大整流电流I IF F:二极管长期运行时允许通过管子的最大正向二极管长期运行时允许通过管子的最大正向平均电流平均电流.最高反向工作电压最高反向工作电压U UR R:U:UR R是二极管工作时允许外加的最大是二极管工作时允许外加的最大反向电压反向电压,超过此值时超过此值时,二极管有可能因反向击穿而损坏二极管有可能因反向击穿而损坏.U.UR R=1/2U=1/2UB B。反向电流反向电流I IR R:I:IR R是二极管未击穿时的反向电流是二极管未击穿时的反向电流.I.IR R越小越小,二极二极管的单向导电性越好管的单向导电性越好
2、.最高工作频率最高工作频率f fMM:f:fMM是二极管工作时的上限频率是二极管工作时的上限频率.超过此值超过此值时时,由于结电容的作用由于结电容的作用,二极管将不能很好的体现单向二极管将不能很好的体现单向导电性导电性.2.二极管的主要参数2现在学习的是第2页,共33页图1-16稳压管伏安特性、符号及电路稳压管是一种硅材料制成的面接触型晶体二极管稳压管是一种硅材料制成的面接触型晶体二极管,工作在工作在反反向击穿区向击穿区.(a)1.2.6 稳压二极管稳压二极管 3现在学习的是第3页,共33页从稳压二极管的伏安特性曲线上可以确定稳压二极管的参数。(1)稳定电压UZ(2)动态电阻rZ在规定的稳压管
3、反向工作电流IZ下,所对应的反向工作电压。稳压管工作在稳压区时,两端电压变化量与电流变化量之比。rZ愈小,反映稳压管的击穿特性愈陡。rZ=UZ/IZ4现在学习的是第4页,共33页(3)额定功耗 PZ 稳压管反向工作时PN结的功率损耗为 PZ=VZ IZ,由 PZ和VZ可以决定IZmax。稳压管的功耗超过此值时,会因结温升高而损坏.(4)稳定电流IZ稳压管的稳定工作电流是使稳压管正常工作时的最小电流,低于此值时不能稳压。5现在学习的是第5页,共33页稳压二极管在工作时应反接,电源正极接稳压管的N区,电源负极接稳压管的P区,串入一只限流电阻,并与负载并联串联电阻的作用是起限流作用,以保护稳压管;与
4、负载并联是当输入电压或负载电流变化时,由于稳压管两端电压变化量很小,可以使输出电压比较稳定,从而起到稳压作用。6现在学习的是第6页,共33页二极管导通时一般用电压源on.V(硅管,如是锗管用.V)代替,或近似用短路线代替。截止时,一般将二极管断开,即认为二极管反向电阻为无穷大。限幅电路整流电路门电路在应用电路中,关键是判断二极管的导通或截止。1.2.7 二极管的应用二极管的应用理想模型当二极管两端所加电压U0V时,二极管导通;当二极管两端所加电压U0V时,二极管截止。恒压降模型当二极管的电压UUon时,二极管导通;当二极管的电压UUon时,二极管截止。7现在学习的是第7页,共33页限幅电路限幅
5、电路当输入信号电压在一定范围内变化时,输出电压随输入电压相应变化;而当输入电压超出该范围时,输出电压保持不变,这就是限幅电路。图118并联二极管上限幅电路8现在学习的是第8页,共33页例题:已知:E=3V,R=1K欧1)ui=0V、4V、6V时,求输出电压uo的值。2)当ui=6sinwtV时,画出输出电压的输出波形ui=0V,二极管截止,uo=ui=0V.ui=4V,二极管导通,uo=E=3V.ui=6V,二极管导通,uo=E=3V.解答:理想情况下考虑导通压降ui=0V,二极管截止,uo=ui=0V.ui=4V,二极管导通,有压降UD=0.7V,uo=E+UD=3.7V.ui=6V,二极管
6、导通,有压降UD=0.7V,uo=E+UD=3.7V.9现在学习的是第9页,共33页u,二极管截止,uou;u,二极管导通,uo。波形图如图()所示。图1-19二极管并联上限幅电路波形关系10现在学习的是第10页,共33页二极管门电路二极管门电路 图1-23二极管“与”门电路5VUAUBVD100导通50截止05导通55截止VD2UO 导通0导通0截止0截止511现在学习的是第11页,共33页发光二极管(LED)是一种直接将电能转变为光能的半导体器件。当这种二极管通电时将会发出光来。正向导通压降为1.8V2.2V。1.2.8其它二极管12现在学习的是第12页,共33页光电二极管又称光敏二极管,
7、是一种光电转换器件,其基本原理是光照射到PN结上时,吸收光能转变为电能.13现在学习的是第13页,共33页光电耦合器件将光电二极管和发光二极管组合起来就组成了光电耦合器件。它以光为媒介可实现电信号的传递。在输入端加入电信号,则发光二极管的光随信号而变,它照在光电二极管上则在输出端产生了与信号变化一致的电信号。由于发光器件和光电器件分别接在输入、输出回路中,相互隔离,因此常用于信号的单方向传输,但需要电路间电隔离的场合。通常使用在计算机控制系统的接口电路中。14现在学习的是第14页,共33页 半导体三极管有两大类型,半导体三极管有两大类型,一是一是双极型半导体三极管双极型半导体三极管 二是二是场
8、效应半导体三极管场效应半导体三极管 1.3.1 双极型半导体三极管 场效应型半导体三极管仅由一种场效应型半导体三极管仅由一种载流子参与导电。载流子参与导电。1.3 半导体半导体三极管三极管 双极型半导体三极管是由两种载双极型半导体三极管是由两种载流子参与导电的半导体器件,它由两流子参与导电的半导体器件,它由两个个 PN 结组合而成。结组合而成。15现在学习的是第15页,共33页双极型三极管双极型三极管(BJT)又称为半导体三极管、晶体三极管,或简称为三极管、晶体管。三极管有三个电极,如图所示.图1.3.1双极型三极管的几种外形16现在学习的是第16页,共33页三极管有三个电极,根据结构的不同,
9、BJT一般可分为NPN型和PNP型。采用工艺的方法将两个PN结“背靠背”(同极区相对)连接,则组成三极管。NPNNPNPNNPPNPPNPN型三极管PNP型三极管1.3.1三极管的结构及类型17现在学习的是第17页,共33页三极管的结构及类型三极管的结构及类型 图129三极管的结构示意图和符号集电极一侧称为发射区,电极称为发射极,用E或e表示(Emitter);另一侧称为集电区和集电极,用C或c表示(Collector)。中间部分称为基区,连上电极称为基极,用B或b表示(Base);双极型三极管的符号在图的右方给出,发射极的箭头代表发射极电流的实际方向。PNP18现在学习的是第18页,共33页
10、bec NNP基极基极发射极发射极集电极集电极发射结发射结集电结集电结19现在学习的是第19页,共33页 内部结构:内部结构:发射区的掺杂浓度大发射区的掺杂浓度大,集电区掺杂浓度集电区掺杂浓度低低,且集电结面积大。,且集电结面积大。基区要制造得很薄基区要制造得很薄,其厚度一,其厚度一般在几个微米至几十个微米。般在几个微米至几十个微米。三极管的放大作用becNNP基极基极发射极发射极集电极集电极基区:较薄,基区:较薄,掺杂浓度低掺杂浓度低集电区:面集电区:面积较大积较大发射区:掺发射区:掺杂浓度较高杂浓度较高20现在学习的是第20页,共33页 外部条件:外部条件:发射结处于正向偏置,集电结处于反
11、发射结处于正向偏置,集电结处于反向偏置。向偏置。发射结正偏发射结正偏(对于NPN型晶体三极管即发射结的P区上连正电压,从而P-N正偏)集电结反偏(集电结反偏(对于NPN型晶体三极管即集电结的N区上连正电压,从而N-P反偏)N()P()N()P()UcUbUe21现在学习的是第21页,共33页图1-30三极管的三种连接方式ui+-uo+-ui+-ui+-uo+-uo+-三极管的三种连接方式三极管的三种连接方式 22现在学习的是第22页,共33页becNNPUBBRbUCCIE基区空穴基区空穴向发射区向发射区的扩散可的扩散可忽略。忽略。IBn进入进入P区的电子少部区的电子少部分与基区的空穴复分与基
12、区的空穴复合,形成电流合,形成电流IBn,多数扩散到集电,多数扩散到集电结。结。发射结正偏,发射结正偏,发射区电子发射区电子不断向基区不断向基区扩散,形成扩散,形成发射极电流发射极电流IE。1.3.3 三极管的放大过程三极管的放大过程 1.载载流流子子的的传传输输过过程程(1)发射区发射电子形成IE。IEn,IEp(2)基区扩散和复合电子。IBn 23现在学习的是第23页,共33页becNNPUBBRbUCCIE集电结反偏,有少集电结反偏,有少子形成的反向电流子形成的反向电流ICBO。ICBOIBnICn从基区扩散从基区扩散来的电子作来的电子作为集电结的为集电结的少子,漂移少子,漂移进入集电结
13、进入集电结而被收集,而被收集,形成形成ICn。1.载流子的传输过程载流子的传输过程(3)集电区收集电子形成IC。24现在学习的是第24页,共33页1.载流子的传输过程载流子的传输过程(1)发射区发射电子形成IE。IEn,IEp(2)基区扩散和复合电子。IBn(3)集电区收集电子形成IC。图131三极管中载流子的传输过程1.3.3 三极管的放大过程三极管的放大过程 25现在学习的是第25页,共33页2.电流分配电流分配 图1-32三极管电流分配26现在学习的是第26页,共33页En为发射区发射的电子所形成的电流,Ep是由基区向发射区扩散的空穴所形成的电流。因为发射区是重掺杂,所以Ep忽略不计,即
14、En1)发射极电流发射极电流=En+Ep27现在学习的是第27页,共33页Bn是从发射区扩散到基区的自由电子有极少数部分与基区的空穴复合形成的。大部分的自由电子会继续扩散到基极。2)基极电流基极电流是是Bn与与CBO之差:之差:28现在学习的是第28页,共33页Cn是由发射区发射的电子被集电极收集后形成的,CBO是由集电区和基区的少数载流子漂移运动形成的,称为反向饱和电流.CnCBO即:3)集电极电流集电极电流=Cn+CBO29现在学习的是第29页,共33页EnCnCBO发射极:基极:集电极:IBIC=IBn-ICBO+ICn+ICBO =IBn+ICnIEn=IBn+ICn故:IE=IB+I
15、C30现在学习的是第30页,共33页发射区发射的电子极少数到达基区与空穴复合形成Bn,而绝大多数能够到达集电极,形成集电极电流Cn,因此CnBn称为共发射极直流电流放大系数。(1-14)IE=IB+IC又故31现在学习的是第31页,共33页当输入电压有微小变化时,则晶体管的基极电流将在IB的基础上也产生一个微小的变化IB,相应的集电极电流也将在IC基础上叠加一个动态变化的电流IC,我们定义这两个变化电流之比为共发射极交流电流放大系数,记为一般情况下,不对它们进行区分,一般三极管的约为几十几百。太小,管子的放大能力就差,而过大管子的性能就不够稳定。32现在学习的是第32页,共33页表表1 -3 三极管电流关系的一组典型数据三极管电流关系的一组典型数据 IB/mA-0.00100.010.020.030.040.05IC/mA0.0010.010.561.141.742.332.91IE/mA00.010.571.161.772.372.9633现在学习的是第33页,共33页
限制150内