《模拟电子技术》期末总复习

《模拟电子技术》期末总复习抓住基本概念基本知识和基本分析方法；注重知识的综合应用。总要求：半导体器件基础1.1半导体特性•掺杂可改变和控制半导体的电阻率•温度可改变和控制半导体的电阻率•光照可改变和控制半导体的电阻1.2本征半导体•排列整齐、纯净的半导体称为本征半导体。•两种载流子（电子、空穴），成对出现。•在电场作用下，载流子作定向运动形成漂移电流。半导体器件基础1.3杂质半导体（1）N型半导体（本征半导体＋5价元素）电子为多数载流子，空穴为少数载流子（2）P型半导体（本征半导体＋3价元素）电子为少数载流子，空穴为多数载流子1.4载流子的扩散与漂移运动•扩散运动是由于载流子浓度差产生的。扩散运动形成扩散电流•漂移运动在电场作用下产生的。漂移运动形成漂移电流。2.1PN结•形成过程：扩散扩散、漂移扩散＝漂移半导体器件基础VU8.0~6.0VU3.0~2.0TDUUseII/srII)1(/TDUUseII•导通电压硅（Si）:锗（Ge）：2.2PN结伏安特性（3）PN结电流方程：（2）加反向电压：扩散漂移，（耗尽层变宽）反向电流（1）加正向电压：扩散漂移，（耗尽层变窄）正向电流半导体器件基础2.3PN结反向击穿特性（1）电击穿（可逆）•雪崩击穿－发生在掺杂浓度较低、反压较高（6V）的PN结中。•齐纳击穿－发生在掺杂浓度较高、反压不太高（6V）的PN结中。（2）热击穿（不可逆，会造成永久损坏）半导体器件基础•PN结总电容Cj=CT+CD•PN结正偏时，以扩散电容为主；•PN结反偏时，以势垒电容为主。2.4PN结电容势垒电容CT:扩散电容CD:半导体器件基础3半导体二极管3.1二极管伏安特性（单向导电性）:)1(/TDUUsDeII硅管：Ur0.5•门限电压Ur{锗管：Ur0.1•反向饱和电流Is{硅管：IsnA级锗管：IsA级•电压当量（室温下）：mVUT26半导体器件基础3.2二极管的等效电阻•等效电阻为非线性电阻，与工作点有关。•直流电阻:QDImVr26QQDIUR交流电阻：半导体器件基础3.3二极管的主要参数•最大正向平均电IF;•最大反向工作电压URM；•反向电流IR；•最高工作频率fM。3.4稳压二极管(利用电击穿特性)•稳压条件：•反向运用,•Iz,minIzIz,max，(或偏压大于稳压电压）•加限流电阻R半导体器件基础5双极型晶体管5.1晶体管的四种运用状态•放大状态：发射结正偏，集电结反偏•饱和状态：发射结正偏、集电结反偏电压不够•截止状态:发射结、集电结均为反偏半导体器件基础5.2晶体管的电流分配关系•共基组态:•共射组态:•IC、IB、IE的关系：IC+IB=IEECBOECIIIICBOCEOBCEOBCIIIIII)1(系：的关β和α11半导体器件基础5.3晶体管的参数）1.直流参数：（1）直流电流放大系数：（共基）、（共射）随ICQ变化（2）极间反向饱和电流:ICBO、ICEO、IEBO（越小越好）2.交流参数：（1）交流电流放大系数：（共基）、（共射）随ICQ变化（2）特征频率fT:随f增加而下降到1时对应的频率。3.极限参数：（1）集电极最大允许电流ICM（2）反向击穿电压：UCBO,BUCEO,BUEBO,B（3）集电极最大允许耗散功率PCM：实际使用时PcPCMαβ半导体器件基础5.4温度对晶体管参数的影响•T{ICBO(1倍/10°C)(0.5%~1%/°CUBEO(-2.5mV/°C)}ICQ半导体器件基础4场效应管4.1分类FETJFET{MOSFETN沟道增强型MOSFETN沟道耗尽型MOSFETP沟道增强型MOSFETP沟道耗尽型MOSFETN沟道JFETP沟道JFET{{（学会判断类型）半导体器件基础4.2MOSFET1.增强型MOSFET,112()onGSGSthRKuU2,)(thGSGSDUuKi•可变电阻区:•恒流区：静态偏置电压：半导体器件基础4.2MOSFET2.耗尽型MOSFET•可变电阻区:)(121,offGSGSonUuKR2,)(offGSGSDUuKi2,)1(offGSGSDSSDUuIi或•恒流区：半导体器件基础4.3JFET（属耗尽型）•恒流区：转移特性数学表示式与耗尽型MOSFET相似，即：2,)1(offGSGSDSSDUuIi4.4各种FET的电压极性•N沟道：uDS加“＋”；P沟道：uDS加“-”。•增强型：uGS与uDS极性相同；耗尽型：uGS与uDS极性相反。半导体器件基础4.5FET的主要参数1.直流参数•阈值电压:(增强型)开启电压UGS,th;(耗尽型)夹断电压UGS,off。•饱和漏电流IDSS:耗尽型FET参数（uGS=0,uDS=10V时测得）•直流输入电阻：JFET:RGS=108~1012,MOSFET:RGS=1010~10152.交流参数•跨导gm:转移特性曲线在Q点处的切线斜率半导体器件基础4.5FET的主要参数3.极限参数•栅源击穿电压UGS,B•漏源击穿电压UDS,B•最大漏极耗散功率PDM4.6FET的特点（1）单极型器件（多子导电）（2）电压控制器件（3）输入电阻极高（108）（4）噪声低，以JFET噪声最低（5）正常工作条件下，D、S极可互换使用。双极型电路的基本单元电路5.2构成放大器原则（1）晶体管正向运用（基极、发射极做输入）（2）要有直流通路（要有合理的偏置：发射结正偏，集电结反偏）（2）要有交流通路（待放大信号有效的加到放大器的输入，放大后的信号要能顺利取出）5.3放大电路的分析方法（1）图解法－利用晶体管的伏安特性曲线和外部特性分析。（2）等效电路分析法。5.3图解法－利用晶体管的伏安特性曲线和外部特性分析。（1）根据直流通路列方程，作直流负载线，求Q；（2）根据交流通路列方程，作交流负载线；（3）（4）非线性失真：饱和失真（RB偏小造成的）截止失真（RB偏大造成的）双向失真（Ui过大造成的）),min(;;21maxoooimomUimomIUUUUUAIIA双极型电路的基本单元电路5.3放大电路的分析内容（1）直流（静态）分析•画直流通路－电路中的电容视为开路•据直流通路求解Q点：IBQ、ICQ、UCEQ（2）交流（动态）分析•画交流通路－电路中的电容视为短路，直流电源对地路视为短路•画交流等效电路－用模型代替交流通路中的晶体管。•据交流等效电路求：AU、AI、Ri(Ri’)、RO(Ro’)、fL、fH双极型电路的基本单元电路3晶体管模型（1）h模型（属低、中频模型）h参数等效电路CE组态简化h参数等效电路rbeIbUbeUceIbIc++--双极型电路的基本单元电路•h参数的求法hfe='''''2626(1)(1)bebbbebbebbfebbEQBQrrrrrrhrII低频小功率管：rbb’100～300高频小功率管：rbb’几～几十双极型电路的基本单元电路6放大电路频响（1）频响概念•带宽：AU(jf)从AU随f变化下降到0.707AU所对应的截频之差：BWf=fH－fL低频段AU下降的原因：耦合、旁路电容衰耗作用的影响。•影响放大器截频的主要原因•频率失真包括幅度频率失真和相位频率失真，属线性失真高频段AU下降的原因：管子结电容及分布电容分流作用的影响。双极型电路的基本单元电路5.4-5.6CE、CB、CC三种组态放大电路的分析（1）CE放大电路电压增益：电流增益：输入电阻：输出电阻：'('//)(需看射极是否有偏置电阻及旁路电容）oLULCLiiURARRRURbcIIIAccceoRRrR//1'Ri’=RB//[rbe+(1+)RE)]特点：较高的电压增益和电流增益，居中的输入电阻和输出电阻。输出与输入电压反向双极型电路的基本单元电路5.4-5.6CE、CB、CC三种组态放大电路的分析（2）CC放大电路电压增益：电流增益：输入电阻：输出电阻：)1(beIIIARi’=RB//[rbe+(1+)RL’)]LELbeioURRRRrRUUA//1')1(')1('LLEbeRrRR//1)'('So特点：较高的电流增益，电压增益≤1，很高的输入电阻，很低的输出电阻。输出与输入电压同向双极型电路的基本单元电路5.4-5.6CE、CB、CC三种组态放大电路的性能比较类别共射放大电路共集放大电路共基放大电路电压增益AU较大小（1）较大Uo与Ui的相位关系反相（相差180o）同相同相最大电流增益AI较大较大小（1）输入电阻Ri（Ri’）中等高阻低阻输出电阻Ro（Ro’）中等低阻高阻频响特性较差较好好用途多级放大电路的中间级输入级、中间缓冲级、输出级高频或宽带放大电路及恒流源电路1MOS管简化的交流小信号模型MOS电路的基本单元电路IdGDgmUgsSUdS+－+－rdsUgs2MOS管三种组态放大器的特性比较ioUUUA)////'(1'LdsDLsmLmRrRRRgRg)////'('1'LdssLLmLmRrRRRgRg)////'(/'1')/1(LdsDLdsLLdsmRrRRrRRrgmg/1dsDrR//dssmrRg////1dsDrR//电路组态共源（CS）共漏(CD)共栅(CG)电压增益输入电阻Ri很高很高输出电阻Ro基本特点电压增益高,输入输出电压反相,输入电阻高,输出电阻主要取决于RD。电压增益小于1,但接近于1,输入输出电压同相,输入电阻高,输出电阻低。电压增益高,输入输出电压同相,输入电阻低,输出电阻主要取决于RD。性能特点3MOS管恒流源负载（1）增强型（单管）有源负载（D、G短接）mmbmgggoR111（2）耗尽型（单管）有源负载(G、S短接)mbgoR1MOS电路的基本单元电路典型题解析：共漏－共基电路如题图所示，试画出其中频区的微变等效电路，并推导出AU、Ri'及Ro'的表达式。T2RGRCC2C1+Uo+UDD－R+Rs+US－T1+UBBRLRGRL´Uo+－gmUGSSG+rdshibDIeRhfbIeRSuS+－coGifeieibieL//CfeibmibmUh1hhhhh////1h////RRRRRRRrgRrgAdsds其中解:微变等效电路如图.MOS电路的基本单元电路4.7/5.7多级放大电路1.对耦合电路的要求•各级有合适的直流工作点；•前级输出信号能顺利的传递到后级的输入端。2.常见的耦合方式（阻容耦合、变压器耦合、直接耦合、光耦合）及其优缺点。3.直接耦合放大器的特殊问题及解决方法•级间直流电位匹配问题－解决方法：电位移动电路•零点漂移问题－解决方法：差分电路双极型电路的基本单元电路4.7/5.7多级放大电路4.多级放大电路的分析注意(1)前级的输出电压是后一级的输入电压；(2)将后一级的输入电阻作为前一级的负载。（1）多级放大电路的增益：n1=iin321AAAAAA(2)多级放大电路的输入电阻：(3)多级放大电路的输出电阻：Ri’=Ri1’Ro’=Ron’晶体管的基本单元电路7.1电流源电路及基本应用（1）电流源的主要要求•能输出符合要求的直流电流•输出电阻尽可能大•温度稳定性好•受电源电压等因素的影响小（2）电流源电路的主要应用•做直流偏置电路•做有源负载模拟集成电路模拟集成电路1.差模信号和共模信号的概念差分式放大电路输入输出结构示意图+-vi1+-vi2+-vo1差放vo2+-+-vid+-voi2i1id=vvv差模信号)(21=i2i1icvvv共模信号idod=vvvA差模电压增益icoc=vvvA共模电压增益icciddooo=vvvvvvvAA总输出电压其中ov——差模信号产生的输出ov——共模信号产生的输出共