模拟电子电路基础3-1经典
- 格式:ppt
- 大小:1005.00 KB
- 文档页数:17
第一章半导体器件1.1半导体的特性1.2半导体二极管1.31.4双极型三极管(BJT)场效应三极管1.1半导体的特性1.导体:电阻率ρ<10-4Ω·cm的物质。
如铜、银、铝等金属材料。
2.绝缘体:电阻率ρ>109Ω·cm物质。
如橡胶、塑料等。
3.半导体:导电性能介于导体和半导体之间的物质。
大多数半导体器件所用的主要材料是硅(Si)和锗(Ge)。
硅原子结构最外层电子称价电子锗原子也是4 价元素(a)硅的原子结构图4价元素的原子常常用+4电荷的正离子和周围4个价电子表示。
(b)简化模型图1.1.1硅原子结构1.半导体中两种载流子带负电的自由电子带正电的空穴2.本征半导体中,自由电子和空穴总是成对出现,称为电子-空穴对。
3.本征半导体中自由电子和空穴的浓度用ni和pi表示,显然ni=pi。
4.由于物质的运动,自由电子和空穴不断的产生又不断的复合。
在一定的温度下,产生与复合运动会达到平衡,载流子的浓度就一定了。
5.载流子的浓度与温度密切相关,它随着温度的升高,基本按指数规律增加。
1.1.2杂质半导体杂质半导体有两种N 型半导体P 型半导体一、N 型半导体在硅或锗的晶体中掺入少量的5价杂质元素,如磷、锑、砷等,即构成N型半导体(或称电子型半导体)。
常用的5 价杂质元素有磷、锑、砷等。
本征半导体掺入5价元素后,原来晶体中的某些硅原子将被杂质原子代替。
杂质原子最外层有5个价电子,其中4个与硅构成共价键,多余一个电子只受自身原子核吸引,在室温下即可成为自由电子。
自由电子浓度远大于空穴的浓度,即n>>p。
电子称为多数载流子(简称多子),空穴称为少数载流子(简称少子)。
3价杂质元素,如3价杂质原子称为空穴浓度多于电子p>>n。
空穴,电子为说明:1.掺入杂质的浓度决定多数载流子浓度;温度决定少数载流子的浓度。
2.杂质半导体载流子的数目要远远高于本征半导体,因而其导电能力大大改善。
第一章习题参考答案100B i Aμ=80Aμ60Aμ40A μ20A μ0Aμ0.9933.22安全工作区FD 、EABC图P1-14(g)DS =15V ,u GS =4V 时的跨导g m u DS =15V由图可得,开启电压U GS(th)=2V ,I DO =2.5mA ,4 1.22.84.53.5D m GS i g mS u ∆-===∆-习题1-17试根据图P1-17所示的转移特性曲线,分别判断各相应的场效应管的类型(结型或绝缘栅型,P 型沟道或N 型沟道,增强型或耗尽型)。
如为耗尽型,在特性曲线上标注出其夹断电压U GS(off)和饱和漏极电流I DSS ;如为增强型,标出其开启电压U GS(th)。
(a)绝缘栅型N 沟道增强型;(b)结型P 沟道耗尽型;(c)绝缘栅型N 沟道耗尽型;(d)绝缘栅型P 沟道增强型。
习题1-18已知一个N 型沟道增强型MOS 场效应管的开启电压U GS(th)= +3V ,I DO =4mA ,请示意画出其转移特性曲线。
习题1-19已知一个P 型沟道耗尽型MOS 场效应管的饱和漏极电流I DSS = -2.5mA ,夹断电压U GS(off)=4V ,请示意画出其转移特性曲线。
习题1-18图习题1-19图R b R e i U +oUR i U +oU R 1i U '+2i i N U U N '=LR '=定电路中,假设电路其他参数不变,分别改变以下某一参数将增u A ↑。
u A ,↓。
u A ↓。
u A ④增大β,则I BQ基本不变u Ai U +oU +(b)解:①可先用近似估算法求I BQ 100.70.0220510CC BEQ b V U mA AR μ--==≈=直流负载线方程:10CE CC C C u V i R =-=-Q 1静态工作点Q l 点处,0.5,CEQ CQ U V I ≈≈解:①可先用近似估算法求I BQ 100.70.0220510CC BEQb V U mA A R μ--==≈=直流负载线方程:10CE CC C C u V i R =-=-Q 1静态工作点Q 点处,0.5,U V I ≈≈Q 1Q 2Q 1Q 2=2mA ,u CE =2V 的一点与横坐标上u CE =10V 因此,需减小R c 和R b ,可减为R c =4k Ω,R b =250Q 3R b 211k Ωi U oU (b)P2-7()153CE CC C c e C V i R R i ≈-+=-(b)mA的一条水平线, 2.67.2点,且斜率为,其中1LR -'R b 211k Ωi U oU图P2-6(b)C2-10 设图P2-10电路中三极管的β=60,V ,R b =530k Ω,R L =5M Ω,试:①估算静态工作点;值;,输入电阻u A R b C 1R iU o U ++_(u R A β=-( u RAβ=-?ouiUAU==o ii i oU RU R R=+iU o U+_(uRAβ=-iU o U +R e 2k Ω(u A r β=-+R b 1-i U sU oU +-i UR b-sU +-R oU iU (1(1u A r +=+(1(1u A r +=+R -1o U iU 2o U r beR cR biU 1o U 2o U -+-1o i be U U r =-+2(1(1o i be U U r +=+12o o U U ≈-oU R b 2=10R =3k(//c u R A r β=R 1i U oU -m (1)i gs d s m s gs U U I R g R U =+=+(//)o m gs d L U g U R R =-(1o m i U g R U =-+R SgsU o m gs sU g U R =(1)i gs o m s gsU U U g R U =+=+1o m i m U g R U g =+12u be A r =-22k =ΩCR E1Us习题2-27P110答:①测静态工作点Q :直流稳压电源、万用表(直流电压档):直流稳压电源、正弦波信号发生②测电压放大倍数Au器、示波器、交流毫伏表。
模拟电⼦技术基础学习指导与习题解答(谢红主编)第三章思考题与习题解答第三章思考题与习题解答3-1 选择填空(只填a 、b 、c 、d)(1)直接耦合放⼤电路能放⼤,阻容耦合放⼤电路能放⼤。
(a.直流信号,b.交流信号,c.交、直流信号)(2)阻容耦合与直接耦合的多级放⼤电路之间的主要不同点是。
(a.所放⼤的信号不同,b.交流通路不同,c.直流通路不同)(3)因为阻容耦合电路 (a1.各级Q 点互相独⽴,b1.Q 点互相影响,c1.各级Au 互不影响,d1.Au 互相影响),所以这类电路 (a2.温漂⼩,b2.能放⼤直流信号,c2.放⼤倍数稳定),但是 (a3.温漂⼤,b3.不能放⼤直流信号,c3.放⼤倍数不稳定)。
⽬的复习概念。
解 (1)a 、b 、c ,b 。
(2)a 、c 。
(3)a1,a2,b3。
3-2 如图题3-2所⽰两级阻容耦合放⼤电路中,三极管的β均为100,be1 5.3k Ωr =,be26k Ωr =,S 20k ΩR =,b 1.5M ΩR =,e17.5k ΩR =,b2130k ΩR =,b2291k ΩR =,e2 5.1k ΩR =,c212k ΩR =,1310µF C C ==,230µF C =,e 50µF C =,C C V =12 V 。
图题3-2(a)放⼤电路;(b)等效电路(答案)(1)求i r 和o r ;(2)分别求出当L R =∞和L 3.6k ΩR =时的S u A 。
⽬的练习画两级放⼤电路的微变等效电路,并利⽤等效电路求电路的交流参数。
分析第⼀级是共集电路,第⼆级是分压供偏式⼯作点稳定的典型电路,1V 、2V 均为NPN 管。
解 (1)求交流参数之前先画出两级放⼤电路的微变等效电路如图题3-2(b)所⽰。
注意图中各级电流⽅向及电压极性均为实际。
第⼀级中b1I 的⽅向受输⼊信号i U 极性的控制,⽽与1V 的导电类型(NPN 还是PNP)⽆关,i U 上正下负,因此b1I 向⾥流,输出电压o1U 与i U 极性相同;第⼆级中b 2I 的⽅向受o1U 极性的控制,o1U 上正下负,因此b 2I 向⾥流,也与2V 的导电类型⽆关,或者根据c1I 的⽅向(由1c 流向1e )也能确定b 2I 的⽅向是向⾥流。
完整版)模拟电子技术基础-知识点总结共发射极、共基极、共集电极。
2.三极管的工作原理---基极输入信号控制发射结电流,从而控制集电极电流,实现信号放大。
3.三极管的放大倍数---共发射极放大倍数最大,共集电极放大倍数最小。
三.三极管的基本放大电路1.共发射极放大电路---具有电压放大和电流放大的作用。
2.共集电极放大电路---具有电压跟随和电流跟随的作用。
3.共基极放大电路---具有电压放大的作用,输入电阻较低。
4.三极管的偏置电路---通过对三极管的基极电压进行偏置,使其工作在放大区,保证放大电路的稳定性。
四.三极管的应用1.放大器---将弱信号放大为较强的信号。
2.开关---控制大电流的通断。
3.振荡器---产生高频信号。
4.稳压电源---利用三极管的负温度系数特性,实现稳定的输出电压。
模拟电子技术复资料总结第一章半导体二极管一.半导体的基础知识1.半导体是介于导体和绝缘体之间的物质,如硅Si、锗Ge。
2.半导体具有光敏、热敏和掺杂特性。
3.本征半导体是纯净的具有单晶体结构的半导体。
4.载流子是带有正、负电荷的可移动的空穴和电子,是半导体中的两种主要载流体。
5.杂质半导体是在本征半导体中掺入微量杂质形成的半导体。
根据掺杂元素的不同,可分为P型半导体和N型半导体。
6.杂质半导体的特性包括载流子的浓度、体电阻和转型等。
7.PN结是由P型半导体和N型半导体组成的结,具有单向导电性和接触电位差等特性。
8.PN结的伏安特性是指在不同电压下,PN结的电流和电压之间的关系。
二.半导体二极管半导体二极管是由PN结组成的单向导电器件。
1.半导体二极管具有单向导电性,即只有在正向电压作用下才能导通,反向电压下截止。
2.半导体二极管的伏安特性与PN结的伏安特性相似,具有正向导通压降和死区电压等特性。
3.分析半导体二极管的方法包括图解分析法和等效电路法等。
三.稳压二极管及其稳压电路稳压二极管是一种特殊的二极管,其正常工作状态是处于PN结的反向击穿区,具有稳压的作用。
基础课程教学资料第三章多级放大电路自测题一、判断下列说法是否正确,凡对的在括号内打“√”,否则打“×”。
(1)现测得两个共射放大电路空载时的电压放大倍数均为-100,将它们连成两级放大电路,其电压放大倍数应为10000。
( )(2)阻容耦合多级放大电路各级的Q点相互独立,( )它只能放大交流信号。
( )(3)直接耦合多级放大电路各级的Q点相互影响,( )它只能放大直流信号。
( )(4)只有直接耦合放大电路中晶休管的参数才随温度而变化。
( )(5)互补输出级应采用共集或共漏接法。
( )解:(1)×(2)√√(3)√×(4)×(5)√二、现有基本放大电路:A.共射电路B.共集电路C.共基电路D.共源电路E.共漏电路根据要求选择合适电路组成两级放大电路。
(1)要求输入电阻为1kΩ至2kΩ,电压放大倍数大于3000,第一级应采用,第二级应采用。
(2)要求输入电阻大于10MΩ,电压放大倍数大于300,第一级应采用,第二级应采用。
(3)要求输入电阻为100kΩ~200kΩ,电压放大倍数数值大于100,第一级应采用,第二级应采用。
(4)要求电压放大倍数的数值大于10,输入电阻大于10MΩ,输出电阻小于100Ω,第一级应采用,第二级应采用。
(5)设信号源为内阻很大的电压源,要求将输入电流转换成输出电压,且1000io >I U A ui ,输出电阻R o <100,第一级应采用 ,第二级应采用 。
解:(1)A ,A (2)D ,A (3)B ,A (4)D ,B (5)C ,B三、选择合适答案填入空内。
(1)直接耦合放大电路存在零点漂移的原因是 。
A .电阻阻值有误差 B .晶体管参数的分散性 C .晶体管参数受温度影响 D .电源电压不稳定 (2)集成放大电路采用直接耦合方式的原因是 。
A .便于设计B .放大交流信号C .不易制作大容量电容(3)选用差分放大电路的原因是 。
初级模拟电路:3-1BJT概述1. 名称由来BJT的全称是双极性结型晶体管(Bipolar Junction Transistor),国内俗称三极管。
其实,在英语中,三极管(triode)特指以前的真空电⼦管形式的三极管,⽽不是我们现在普遍使⽤的半导体三极管。
“tri-”的意思是“三”,“ode”的意思是“极”,当年的电⼦管⼀般都封装在⼀个圆柱形的真空玻璃管中,所以中⽂翻译在后⾯加了个“管”。
早在⼆战以前,电⼦技术和电⼦元器件的应⽤就已经很发达了,在1930年代,全球电⼦管的年产量就已经达到1亿⽀以上。
在那个没有集成电路的年代,更复杂的电⼦元器件诸如四极管、五级管等的应⽤也很普遍。
“⼆极管”、“三极管”等名称更是早已深⼊⼈⼼。
⽽我们现在普遍应⽤的固态半导体结构的三极管,是1947年发明出来的,标准学名是:双极性结型晶体管(Bipolar Junction Transistor),简称“BJT”。
由于最初其功能与管脚跟以前的三极管差不多,所以国内业界沿⽤了“三级管”这个俗称。
但是BJT⽐以前电⼦管结构的三极管,实在优秀太多了:体积⼩巧、结构简单、⽆需预加热、功耗损失⼩、故障率极低。
更为逆天的是,后来⼈们发现,BJT可以做得很微⼩,然后可以将成百上千的微型BJT组成的电路集成安放在⼀⼩块硬币⼤⼩的基⽚上,并将其称为:集成电路(integrated circuit,简称:IC、芯⽚)。
如此,以前整整⼀房间⼤⼩的电⼦管电路,现在缩⼩到了仅仅⼀个芯⽚的⼤⼩(回忆⼀下1946年发明的第⼀台电⼦计算机,才使⽤了18000个电⼦管,占地就要150平⽅⽶,功耗达150千⽡,据说它开机的时候,整个费城的电灯都会变暗)。
正是这个BJT的发明,掀开了由电⼦⼯业主导的第三次产业⾰命。
我们现在再详细解释⼀下BJT(Bipolar Junction Transistor)这个名词:“bipolar”(双极性)的意思指器件中有n型和p型两种极性的半导体掺杂材料注⼊(导电粒⼦分别为电⼦和空⽳)。
PTER半导伸二嘏管及其基市应用电路3. 1判断下列说法的正、误,在相应的括号内蔺表示正确・画“X”衣示错谋.(1)本征半导体是指没冇博杂的纯净晶体半导体.( )(2)本征半异体温度升高后两种栽流子浓度仍然相等.( )(3)P®半导体帯正电( ),N®半导体带负电( ).(4)空间电荷区内的潦移电流址少数戏流子在内电场作用下形成的.Z )(5)二极管所加正向电压增大时,其动态电限增大.( )(6)只耍在稳圧管两端加反向电压就能起稳压作用.( )解(2) 7 (3) X.X (4> V (5)X (6) X3.2选择正确的答案填空.(1) N凤半导体是空本征半导体中捧人 ____________ » P51半导体是在本征半导体中掺人 _______ ・A.三价元索,如硼導B.四价元索,如错铮C.五价元素•如磷等(2) PN结加正向电压时.由__________ 形成电流,其耗尽层__________ I加反向电压时, 由 _______ 形成电流,其耗斥煨__________ ・A.扩散运动B.漂移运动C.变龙D.变牢(3) 当温度升高时•二极管的反向饱和电流___________ ・A.增大.B.不变C.减小(4) 硅二极管的正向导通电压比诸二极管的_____________ ,反向饱和电流比緒二极管的 _______ ・A.大B.小C.相等(5) 稳压暂工作在槍压区时,其丁•作状态为_________ .A.正向导通B.反向截止C.反向击穿解 (1) Cl A (2) Al D» B ; C (3) A (4) A» B (5> C 3.3填空(1) PN 结的导电特性定 __________ ・(2) 徃外加直流电压时,理想二极管正向导通阻抗为 _________________ ,反向截止阻抗为 ________ 。
(3) PN 结的结电容包插 __________ 电容和 _________ 电容。
半导体器件的基础知识1.1 电路如图P1.1所示,已知u i =5sin ωt (V),二极管导通电压U D =0.7V 。
试画出u i 与u O 的波形,并标出幅值。
图P1.1 解图P1.1解:波形如解图P1.1所示。
1.2 电路如图P1.2(a )所示,其输入电压u I1和u I2的波形如图(b )所示,二极管导通电压U D =0.7V 。
试画出输出电压u O 的波形,并标出幅值。
图P1.2解:u O 的波形如解图P1.2所示。
解图P1.21.3 已知稳压管的稳定电压U Z =6V ,稳定电流的最小值I Zmin =5mA ,最大功耗P ZM =150mW 。
试求图P1.3所示电路中电阻R 的取值范围。
图P1.3解:稳压管的最大稳定电流 I ZM =P ZM /U Z =25mA电阻R 的电流为I ZM ~I Zmin ,所以其取值范围为 1.4 已知图P1.4所示电路中稳压管的稳定电压U Z =6V ,最小稳定电流I Zmin =5mA ,最大稳定电流I Zmax =25mA 。
(1) 别计算U I 为10V 、15V 、35V 三种情况下输出电压U O 的值; (2) 若U I =35V 时负载开路,则会出现什么现象?为什么? 图P1.4 解:(1)当U I =10V 时,若U O =U Z =6V ,则稳压管的电流小于其最小稳定电流,所以稳压管未击穿。
故当U I =15V 时,若U O =U Z =6V ,则稳压管的电流小于其最小稳定电流,所以稳压管未击穿。
故当U I =35V 时,稳压管中的电流大于最小稳定电流I Zmin ,所以U O =U Z =6V 。
(2)=-=R U U I )(Z I D Z 29mA >I ZM =25mA ,稳压管将因功耗过大而损坏。
1.5 电路如图P1.5(a )、(b )所示,稳压管的稳定电压U Z =3V ,R 的取值合适,u I 的波形如图(c )所示。