《模拟电子技术基础》二极管练习PPT课件

多子浓度高
多子浓度很 低，且很薄
面积大
晶体管有三个极、三个区、两个PN结。
华成英 hchya@
二、晶体管的放大原理
（发射结正偏） uBE U on 放大的条件 （集电结反偏） uCB 0，即 uCE uBE
少数载流 子的运动 因集电区面积大，在外电场作用下大 部分扩散到基区的电子漂移到集电区 因基区薄且多子浓度低，使极少 数扩散到基区的电子与空穴复合 因发射区多子浓度高使大量 电子从发射区扩散到基区 基区空穴 的扩散
华成英 hchya@
§1.3
晶体三极管
一、晶体管的结构和符号 二、晶体管的放大原理 三、晶体管的共射输入特性和输出特性 四、温度对晶体管特性的影响
五、主要参数
华成英 hchya@
一、晶体管的结构和符号
为什么有孔？
小功率管
中功率管
大功率管
华成英 hchya@
2、本征半导体的结构
共价键
由于热运动，具有足够能量 的价电子挣脱共价键的束缚 而成为自由电子 自由电子的产生使共价键中 留有一个空位置，称为空穴 自由电子与空穴相碰同时消失，称为复合。 动态平衡 一定温度下，自由电子与空穴对的浓度一定；温度升高， 热运动加剧，挣脱共价键的电子增多，自由电子与空穴对 的浓度加大。
指数曲线
若正向电压 UT，则i ISe u
u UT
若反向电压u UT，则i IS
2. 伏安特性受温度影响
反向特性为横轴的平行线
T（℃）↑→在电流不变情况下管压降u↓ →反向饱和电流IS↑，U(BR) ↓ 增大1倍/10℃
T（℃）↑→正向特性左移，反向特性下移
华成英 hchya@
华成英 hchya@

17. 当静态工作点设置偏高时，会引起___饱和___失真，单 级共射放大电路输出电压波形的____底部__半周产生削波， 需将基极上偏置电阻的值调____大____。
18. 造成放大电路静态工作点不稳定的因素很多，其中影响 最大的是____温度升高____。
19. 三种基本组态的放大电路中，与相位相反的是___共射 ___电路，与相位相同的是____共集和共基_____电路。
9. 理想二极管正向电阻为__零__，反向电阻为__无穷大___， 这两种状态相当于一个___理想的开关___。
10. 稳压管工作在伏安特性的__反向特性区___，在该区内 的反向电流有较大变化，但它两端的电压__几乎不变__。
11. 当温度升高时，二极管的正向特性曲线将__左移___， 反向特性曲线将__下移__。
质。 2. 利用半导体的__杂敏__特性，制成杂质半导体；利用半导
体的__光敏__特性，制成光敏电阻；利用半导体的_热敏__ 特性，制成热敏电阻。 3. PN结加正向电压时_导通__，加反向电压时_截止_，这种特 性称为PN结_单向导电性_特性。 4. PN结正向偏置时P区的电位_高于_N区电位。 5. 二极管正向导通的最小电压称为_正向电压_电压，使二极 管反向电流急剧增大所对应的电压称为__反向击穿电压__ 电压。
10. 晶体管放大电路中，三个电极的电位分别
为 V1 4V ，V2 1.2V ，V3 1.5V，试判断晶体管的类型是 ___PNP_____，材料是____锗___。
11. 温度升高时，晶体管的电流放大系数将___增加___，穿 透电流将___增加___，发射极电压将___减小____。
12 温度升高时，晶体管的共射输入特性曲线将____左___移， 输出特性曲线将___上____移，而且输出特性曲线的间隔 将变____大___。

医疗领域
二极管可以用于医疗设备中，如心电图机和 超声波诊断仪等。
汽车域
随着汽车电子化的趋势，二极管在汽车电子 控制系统中得到广泛应用。
二极管的未来发展方向
01
高频、高速、高可靠性
随着通信技术的发展，对二极管 的高频、高速、高可靠性性能要
求越来越高。
03
智能化
随着智能化技术的发展，二极管 将逐渐实现智能化，能够自适应
二极管限幅电路
利用二极管的单向导电性，将超过一定幅度的信号削减，实现限幅 效果。
双极晶体管限幅电路
利用双极晶体管的饱和特性，将超过一定幅度的信号削减，实现限 幅效果。
04
二极管的选择与使用
二极管的选择
电压容量
根据电路需求选择电压和容量合适的 二极管，以确保其正常工作并避免过 载。
频率特性
根据电路的工作频率选择适合的二极 管，以确保其能够正常响应并保持良 好的性能。
详细描述
当PN结受到正向电压作用时，N区的电子和P区的空穴受到电场力作用而向对方扩散，形成正向电流。当PN结受 到反向电压作用时，扩散运动受到抑制，而漂移运动成为主要运动方式，形成反向电流。反向电流非常小，表现 为很高的反向电阻。
02
二极管的特性
伏安特性
总结词
描述二极管两端电压与电流之间的关 系。
。
单相半波整流电路
利用一个二极管将交流电转换 为直流电，适用于小电流、低 电压的应用场景。
单相全波整流电路
利用两个二极管将交流电转换 为直流电，适用于大电流、高 电压的应用场景。
三相整流电路
利用三个二极管将三相交流电 转换为直流电，适用于大电流 、高电压、高效率的应用场景
。
检波电路

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。
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3. 空间电荷区产生内电场
空间电荷区正负离子之间电位差 Uho —— 电位壁垒； —— 内电场；内电场阻止多子的扩散 —— 阻挡层。
4. 漂移运动 内电场有利 于少子运动—漂 移。
少子的运动 与多子运动方向 相反
阻挡层
P
空间电荷区
N
内电场
Uho
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第一章 常用半导体器件
T=300 K室温下,本征硅的电子和空穴浓度:
n = p =1.43×1010/cm3
本征锗的电子和空穴浓度:
n = p =2.38×1013/cm3 10
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第一章 常用半导体器件
小结
带负电的自由电子
1. 半导体中两种载流子
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。
完全纯净的、不含其他杂质且具有晶体结构的半导体 称为本征半导体
+4
+4
+4
将硅或锗材料提
纯便形成单晶体，
共 价
它的原子结构为 键
+4
+4
价 电 子
+4
共价键结构。
+4
当温度 T = 0 K 时，半导 体不导电，如同绝缘体。 图 1.1.1

1
乙类功率放大器是一种非线性放大器，其工作原 理是将输入信号的负半周切除，仅让正半周通过 晶体管放大。
2
在乙类功率放大器中，晶体管只在正半周导通， 因此效率较高。但因为晶体管工作在截止区和饱 和区，所以失真较大。
3
乙类功率放大器通常采用推挽电路形式，以减小 失真。
THANKS
感谢观看
利用晶体管、可控硅等开关元件的开关特性，通过适当组合实现非 正弦波信号的输出。
非正弦波发生电路的组成
包括开关元件、储能元件和输出电路。
非正弦波发生电路的特点
输出信号波形多样，幅度大，但频率稳定性较差，且波形质量受开 关元件特性的影响较大。
波形变换电路
波形变换电路的原理
利用运算放大器和适当组合的RC电路，将一种波形变换为另一种波 形。
基本放大电路 放大电路的基本概念和性能指标
总结词
共基极放大电路的特点是输入阻抗低、 输出阻抗高。
VS
详细描述
共基极放大电路是一种特殊的放大电路， 其工作原理基于晶体管的电压放大作用。 由于其输入阻抗低、输出阻抗高的特点， 因此常用于实现信号的电压放大。在电路 结构上，共基极放大电路与共发射极放大 电路类似，只是晶体管的基极接输入信号 而不是发射极。
01
特征频率
晶体管在特定工作点上的最高使 用频率，超过该频率时放大电路 将失去放大能力。
截止频率
02
03
放大倍数
晶体管在正常放大区与截止区的 交界点上所对应的频率，是晶体 管的重要参数之一。
晶体管在不同频率下的电压放大 倍数，反映了晶体管在不同频率 下的放大性能。
单级放大电路的频率响应
低通部分
放大电路对低频信号的放大能力较强，随着频 率升高，增益逐渐下降。

ppt课件
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1
5. PN结加正向电压时，空间电荷区将
A. 变窄 B. 基本不变 C. 变宽
6.稳压管的稳压区是其工作在 A. 正向导通 B.反向截止 C.反向击穿
7.当温度升高时，二极管的反向饱和电流将 A. 增大 B. 不变 C. 减小
8.写出图2所示各电路的输出电压值，设二极管导通电压VD＝0.7V.
1. 在杂质半导体中多子的数量与 （a. 掺杂浓度、b.温度）有关。
2. 在杂质半导体中少子的数量与 （a. 掺杂浓度、b.温度）有关。
3. 当温度升高时，少子的数量 （a. 减少、b. 不变、c. 增多）。
4. 在外加电压的作用下，P 型半导体中的电流
主要是 ，N 型半导体中的电流主要是 。
（a. 电子电流、b.空穴电流）

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第一章 二极管及其应用
（2）扩散电容 当PN结外加正向电压时，在空间电荷区两侧的扩散区内，少数载流子 的分布会随外加电压的变化而发生改变，形成电容效应，称为扩散电容。 PN结的势垒电容和扩散电容都是非线性电容。PN结的结电容为势垒电 容和扩散电容之和。由于结电容的存在，当工作频率很高时，结电容的影 响就不可忽略，如果工作频率过高，高频电流将主要从结电容通过，这将 会破坏PN结的单向导电性。
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第一章 二极管及其应用
将交流电转换为直流电称为整流。具有单向导电性的二极管是最常用的 整流元件。
电动自行车充电器
39
第一章 二极管及其应用
一、单相半波整流电路
观察半波整流电路波形，实验电路如图所示。
单相半波整流电路 a)原理电路 b)实测半波整流波形
40
第一章 二极管及其应用
二、单相桥式整流电路
PN结外加正向电压
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第一章 二极管及其应用
（2）PN结外加反向电压 PN结P区接低电位、N区接高电位时，称PN结外加反向电压，又称PN结 反向偏置，简称反偏，如图所示。这时，外电场与PN结内电场方向相同， 内电场被增强，PN结空间电荷区变宽。这使得多数载流子的扩散运动受阻， 但对少数载流子的漂移运动有利，从而形成极小的反向电流，反向电流的 方向由N区指向P区。
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第一章 二极管及其应用
二极管内部结构示意图 a)点接触型 b)面接触型 c)平面型
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第一章 二极管及其应用
二、二极管的型号命名
国产二极管的型号命名方法见表。
国产二极管的型号命名方法
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第一章 二极管及其应用
三、二极管的主要参数
不同型号的二极管都有一些技术数据（即参数）作为它合理、安全使用 的依据。二极管的主要参数如下：

（VdD）D =采2用V理时想模，型U后O的=简1.化36电V路， IO （=0e.）68采m用A恒压降模型后的简化电路
当VDD = 2 V 时 采用理想模型分析法可得
UO = VDD = 2 V
IO = VDD / R = 2 V/ 2 kΩ = 1 mA
采用恒压降模型分析法可得
UO = VDD – UD(on) =（ 2 0.7 ）V= 1.3 V
IO = UO / R = 1.3 V/ 2 kΩ = 0.65 mA
当VDD =10 V 时，同理可得 采用理想模型分析法时 UO = 10V， IO =5 mA 采用恒压降模型分析法时UO = 9.3V， IO =4.65 mA
EXIT
模拟电子技术
Analog Circuits
结论： VDD 大宜采用理想模型 VDD 小宜采用用恒压降模型
当VDD = 2 V 时 采用理想模型分析法可得
UO = VDD = 2 V
IO = VDD / R = 2 V/ 2 kΩ = 1 mA
采用恒压降模型分析法可得
UO = VDD – UD(on) =（ 2 0.7 ）V= 1.3 V
IO = UO / R = 1.3 V/ 2 kΩ = 0.65 mA
IO= UO / RL= 14.3 V/ 3 kΩ = 4.8mA I2 = (UO VDD2) / R = (14.3 12) V/ 1 kΩ = 2.3 mA
UD(on) VDD IO R UO
（b）理想模型等效电路 （c）恒压降模型等效电路
EXIT
模拟电子技术
[解]
VDD
Analog Circuits
UD(on)
IO R UO

IBQ V BB R U bBE Q 1 V 5 K 0 .7 V60 A
ICQ=βIBQ=5060μA=3mA。
uo=VCC-ICQRC=9V 所以T处于放大状态
. 第10页
模拟电子技术B
1.10 电路如图P1.10所示，晶体管导通时 UBE＝0.7V，β=50。试分析VBB为0V、1V、 3V三种情况下T的工作状态及输出电压uO 的值。 【解】
Q3Q4: Q3和Q4负载线平行，说明RC无变化，由于负载线变陡， Q3Q4 的原因是VCC增大。
.
第17页
模拟电子技术B
讨论
例题习题
1. 在什么参数、如何变化时Q1→ Q2 → Q3 → Q4？ 2. 从输出电压上看，哪个Q点下最易产生截止失真？哪 个Q点下最易产生饱和失真？哪个Q点下Uom最大？ 3. 设计放大电路时，应根据什么选择VCC？
静 态工作点Q（直流值）：UBEQ、IBQ、 ICQ 和UCEQ
IBQVBBUBEQ Rb
ICQ= IBQ
T
U VI R
CQ E
CC C Q C
基本共射放大电路
. 第12页
模拟电子技术B
2. 常见的两种共射放大电路 (1) 直接耦合放大电路 （ RL＝∞ ）
Ib2 IBQ
Ube
Ib1例题习题源自已知Ib2=Ib1+IBQ
Q3Q4: Q3和Q4负载线平行，说明RC无变化，由于负载线变陡， Q3Q4 的原因是VCC增大。
.
第19页
模拟电子技术B
基本共射放大电路的直流通路和交流通路
例题习题
I
BQ
＝
V
BB
－U Rb
BEQ
I CQ I BQ