模拟电子技术半导体三极管及放大电路基础PPT学习教案.pptx
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1、会计学 1模拟电子技术(jsh)半导体三极管及放大电路基础第一页,共103页。半导体三极管图片(tpin)第1页/共103页第二页,共103页。第2页/共103页第三页,共103页。半导体三极管的结构(jigu)1.NPN型三极管结构(jigu)示意图和符号(2)根据使用(shyng)的半导体材料分:硅管和锗管(1)根据结构分:NPN型和PNP型三极管的主要类型第3页/共103页第四页,共103页。N N P发射区 集电区 基区发射极E(e)集电极C(c)发射结Je集电结Jc基极(j j)B(b)第4页/共103页第五页,共103页。NPN型三极管符号(fho)B(b)E(e)TC(c)N N
2、 P发射区 集电区 基区发射极E(e)集电极C(c)发射结Je集电结Jc基极B(b)第5页/共103页第六页,共103页。2、PNP型三极管结构(jigu)示意图和符号PNP型三极管符号(fho)B(b)E(e)TC(c)E(e)发射区 集电区基区P P NC(c)B(b)Je Jc第6页/共103页第七页,共103页。(1)发射区小,掺杂(chn z)浓度大。3、三极管的内部结构特点(tdin)(具有放大作用的内部条件):(2)集电区掺杂(chn z)浓度低,集电结面积大。(3)基区掺杂浓度很低,且很薄。N N P发射区 集电区 基区EBC第7页/共103页第八页,共103页。三极管工作(g
3、ngzu)原理(以NPN型管为例)依据两个PN结的偏置(pin zh)情况放大(fngd)状态饱和状态截止状态倒置状态晶体管的工作状态第8页/共103页第九页,共103页。1发射结正向(zhn xin)偏置、集电结反向偏置放大状态 原理图电路图+第9页/共103页第十页,共103页。(1)电流(dinli)关系a.发射区向基区扩散(kusn)电子形成(xngchng)发射极电流IE。发射区向基区扩散电子称扩散到基区的发射区多子为非平衡少子第10页/共103页第十一页,共103页。b.基区向发射区扩散(kusn)空穴基区向发射区扩散(kusn)空穴发射区向基区扩散(kusn)电子形成空穴电流。第
4、11页/共103页第十二页,共103页。因为发射区的掺杂浓度远大于基区浓度,空穴电流(dinli)忽略不记。基区向发射区扩散(kusn)空穴发射区向基区扩散(kusn)电子第12页/共103页第十三页,共103页。c.基区电子(dinz)扩散和复合非平衡(pnghng)少子在基区复合,形成基极电流IBIB非平衡少子(sho z)向集电结扩散第13页/共103页第十四页,共103页。非平衡(pnghng)少子到达集电区IBd.集电区收集从发射区扩散过来(gu li)的电子IC形成(xngchng)发射极电流IC第14页/共103页第十五页,共103页。形成(xngchng)反向饱和电流ICBOe
5、.集电区、基区少子(sho z)相互漂移少子相互(xingh)漂移ICBOICIB第15页/共103页第十六页,共103页。发射结回路为输入(shr)回路,集电结回路为输出回路。定义(dngy)基极(j j)是两个回路的公共端,称三极管这种接法为共基极(j j)接法。称为共基极直流电流放大系数 输入回路输出回路第16页/共103页第十七页,共103页。各电极(dinj)电流之间的关系 IE=IC+IB IBICICBO第17页/共103页第十八页,共103页。晶体管共射极接法原理图电路图IBICICBO第18页/共103页第十九页,共103页。定义(dngy)为三极管共射极直流电流放大系数IB
6、ICICBO第19页/共103页第二十页,共103页。各电极电流(dinli)之间的关系ICEO称为(chn wi)穿透电流IBICICBO第20页/共103页第二十一页,共103页。得或的关系式 由由及 的定义 与第21页/共103页第二十二页,共103页。如果(rgu)UBE 0,那么IB 0,IC 0,IE 0 当输入回路(hul)电压U BE=UBE+UBE那么(n me)I B=IB+IBI C=IC+ICI E=IE+IE 如果 UBE 0,那么 IB 0,IC 0,IE 0 IBICICBO第22页/共103页第二十三页,共103页。共基极交流(jioli)电流放大系数 共射极交
7、流(jioli)电流放大系数 定义(dngy)与 的关系一般可以认为:第23页/共103页第二十四页,共103页。uBE=ube+UBE(2)放大(fngd)原理设输入(shr)信号ui=UimSint V那么(n me)iB=ib+IBiC=ic+ICuCE=uce+UCEuce=-icRC其中UCE=VCC-ICRC放大电路TVBBVCCiBuBE_uCEiC+RBRCui+_+_iE第24页/共103页第二十五页,共103页。a.在RC两端有一个较大的交流分量(fn ling)可供输出。uce=-icRCuCE=uce+UCE由可知(k zh)ui ibicicRcb.交流信号的传递(c
8、hund)过程TVBBVCCiBuBE_uCEiC+RBRCui+_+_iE第25页/共103页第二十六页,共103页。2发射结正向(zhn xin)偏置、集电结正向(zhn xin)偏置饱和状态(2)IC bIB,IB失去(shq)了对IC的控制。(1)UCEUBE。饱和状态的特点(tdin)(3)集电极饱和电压降UCES较小小功率硅管0.30.5V。第26页/共103页第二十七页,共103页。(5)UCE对IC的影响大,当UCE增大(zn d),IC将随之增加。(4)饱和(boh)时集电极电流第27页/共103页第二十八页,共103页。(2)IC=ICBO,IB=ICBO3发射结反向偏置(
9、pin zh)、集电结反向偏置(pin zh)截止状态截止(jizh)状态的特点:(1)UBE小于死区电压(diny)。第28页/共103页第二十九页,共103页。4发射结反向(fn xin)偏置、集电结正向偏置倒置状态(1)集电区扩散(kusn)到基区的多子较少。特点(tdin):(2)发射区收集基区的非平衡少数载流子的能力小。(3)电流放大系数很小。第29页/共103页第三十页,共103页。半导体三极管共射极接法的伏安特性(txng)曲线 1共射极输入(shr)特性 共射极输入(shr)特性三极管共射极接法第30页/共103页第三十一页,共103页。(1)输入(shr)特性是非线性的,有死
10、区。(2)当uBE不变,uCE从零增大(zn d),iB减小。输入(shr)特性的特点:(3)当uCE1V,输入特性曲线几乎重合在一起,uCE对输入特性几乎无影响。第31页/共103页第三十二页,共103页。2共射极输出特性 输出特性曲线(qxin)饱和(boh)区截止(jizh)区放大区i iB=20A04060801002 46 8/V uCE01234C/mA 第32页/共103页第三十三页,共103页。各区的特点(tdin):(1)饱和(boh)区a.UCEUBEb.ICIBc.UCE增大(zn d),IC 增大(zn d)。饱和区i iB=20A04060801002 46 8/V
11、uCE01234C/mA 第33页/共103页第三十四页,共103页。(3)截止(jizh)区a.IB0b.IC0(2)放大(fngd)区a.UCEUBEb.IC=IBc.IC与UCE无关(wgun)饱和区放大区i iB=20A04060801002 46 8/V uCE01234C/mA 截止区第34页/共103页第三十五页,共103页。NPN管与PNP型管的区别(qbi)iB、uBE、iC、iE、uCE的极性二者相反(xingfn)PNP管电路NPN管电路第35页/共103页第三十六页,共103页。硅管与锗型管的区别(qbi)(3)锗管的ICBO比硅管大(1)死区电压约为硅管0.5 V锗管
12、0.1V(2)导通压降|uBE|锗管0.3V硅管0.7 V第36页/共103页第三十七页,共103页。半导体三极管的主要(zhyo)电参数1.直流参数(cnsh)(3)发射极开路,集电极基极(j j)间反向饱和电流ICBO(1)共基极直流电流放大系数(2)共射极直流电流放大系数(4)发射极开路,集电极发射极间反向饱和电流ICEO 第37页/共103页第三十八页,共103页。2.交流(jioli)参数(1)共基极交流电流放大系数 值与iC的关系(gun x)曲线(2)共射极交流电流放大系数 常数iC0第38页/共103页第三十九页,共103页。3.极限(jxin)参数(4)集电极最大允许(ynx
13、)电流ICM(1)集电极开路时发射极基极(j j)间反向击穿电压U(BR)EBO(2)发射极开路时集电极基极间反向击穿电压U(BR)CBO(3)基极开路时集电极发射极间反向击穿电压U(BR)CEO 第39页/共103页第四十页,共103页。iCuCE0U(BR)CEOICMPCM不安全区安全区(5)集电极最大允许功率(gngl)耗散PCM晶体管的安工作(gngzu)全区等功耗(n ho)线PC=PCM=uCEiC第40页/共103页第四十一页,共103页。温度(wnd)对管子参数的影响 1对的影响(yngxing)2对ICBO的影响(yngxing)3对UBE的影响 4温度升高,管子的死区电压
14、降低。第41页/共103页第四十二页,共103页。思 考 题2.如何(rh)用万用表判别晶体管的类型和电极?3.为什么晶体管基区掺杂浓度(nngd)小而且做的很薄?1.晶体管的发射极和集电极是否(sh fu)可以调换使用?4.晶体管在输出特性曲线的饱和区工作时,其电流放大系数和在放大区工作时是否一样大?第42页/共103页第四十三页,共103页。2.2 共射极放大电路的组成和工作(gngzu)原理 放大电路(dinl)概述 1放大电路的用途:把微弱(wiru)的电信号不失真地放大到负载所需的数值。应用举例放 大 器直 流 电 源话筒 输入喇叭输出第43页/共103页第四十四页,共103页。2放
15、大电路(dinl)的主要性能指标 放大器性能指标测量(cling)原理方框图 被 测 放 大 电 路负载正弦波信号源+直 流 电 源+第44页/共103页第四十五页,共103页。互导放大倍数Ag 互阻放大倍数 Ar 电流放大倍数AiioUUAu=电压放大倍数Au+直流电源+(1)放大倍数 A 第45页/共103页第四十六页,共103页。(2)输入电阻Ri Ri越大,Ui也就越大,电路(dinl)的放大能力越强。a.由于b.Ri越大,输入电流(dinli)ii越小,信号源的负载越小。+直流电源+Ri第46页/共103页第四十七页,共103页。(3)输出电阻Ro 定义(dngy):测量(cling
16、)电路被+测 放大 电 路直流电源+Ro第47页/共103页第四十八页,共103页。对输出电压(diny)的电路即 Ro越小,输出电压越稳定(wndng),电路带载能力越强。+直流电源+由于(yuy)第48页/共103页第四十九页,共103页。测量Ro的一种(y zhn)方法 带负载时的输出电压负载开路时的输出电压+直流电源+S第49页/共103页第五十页,共103页。(4)全谐波(xi b)失真度D(5)动态(dngti)范围Uo p-p也称为最大不失真(sh zhn)输出电压。即谐波电压总有效值与基波电压有效值之比使输出电压uo的非线性失真度达到某一规定数值时的uo的峰峰值。第50页/共1
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