数电和模电知识点

模电复习资料第一章半导体二极管一.半导体的基础知识1.半导体---导电能力介于导体和绝缘体之间的物质(如硅Si、锗Ge)。2.特性---光敏、热敏和掺杂特性。3.本征半导体----纯净的具有单晶体结构的半导体。4.两种载流子----带有正、负电荷的可移动的空穴和电子统称为载流子。5.杂质半导体--在本征半导体中掺入微量杂质形成的半导体。体现的是半导体的掺杂特性。*P型半导体:在本征半导体中掺入微量的三价元素（多子是空穴，少子是电子）。*N型半导体:在本征半导体中掺入微量的五价元素（多子是电子，少子是空穴）。6.杂质半导体的特性*载流子的浓度---多子浓度决定于杂质浓度，少子浓度与温度有关。*体电阻---通常把杂质半导体自身的电阻称为体电阻。*转型---通过改变掺杂浓度，一种杂质半导体可以改型为另外一种杂质半导体。7.PN结*PN结的接触电位差---硅材料约为0.6~0.8V，锗材料约为0.2~0.3V。*PN结的单向导电性---正偏导通，反偏截止。8.PN结的伏安特性二.半导体二极管*单向导电性------正向导通，反向截止。*二极管伏安特性----同ＰＮ结。*正向导通压降------硅管0.6~0.7V，锗管0.2~0.3V。*死区电压------硅管0.5V，锗管0.1V。3.分析方法------将二极管断开，分析二极管两端电位的高低:若V阳V阴(正偏)，二极管导通(短路);若V阳V阴(反偏)，二极管截止(开路)。1）图解分析法该式与伏安特性曲线的交点叫静态工作点Q。2)等效电路法直流等效电路法*总的解题手段----将二极管断开，分析二极管两端电位的高低:若V阳V阴(正偏)，二极管导通(短路);若V阳V阴(反偏)，二极管截止(开路)。*三种模型微变等效电路法三.稳压二极管及其稳压电路*稳压二极管的特性---正常工作时处在PN结的反向击穿区，所以稳压二极管在电路中要反向连接。第二章三极管及其基本放大电路一.三极管的结构、类型及特点1.类型---分为NPN和PNP两种。2.特点---基区很薄，且掺杂浓度最低；发射区掺杂浓度很高，与基区接触面积较小；集电区掺杂浓度较高，与基区接触面积较大。二.三极管的工作原理1.三极管的三种基本组态2.三极管内各极电流的分配*共发射极电流放大系数(表明三极管是电流控制器件式子称为穿透电流。3.共射电路的特性曲线*输入特性曲线---同二极管。*输出特性曲线(饱和管压降，用UCES表示放大区---发射结正偏，集电结反偏。截止区---发射结反偏，集电结反偏。4.温度影响温度升高，输入特性曲线向左移动。温度升高ICBO、ICEO、IC以及β均增加。三.低频小信号等效模型（简化）hie---输出端交流短路时的输入电阻，常用rbe表示；hfe---输出端交流短路时的正向电流传输比，常用β表示；四.基本放大电路组成及其原则1.VT、VCC、Rb、Rc、C1、C2的作用。2.组成原则----能放大、不失真、能传输。五.放大电路的图解分析法1.直流通路与静态分析*概念---直流电流通的回路。*画法---电容视为开路。*作用---确定静态工作点*直流负载线---由VCC=ICRC+UCE确定的直线。*电路参数对静态工作点的影响1）改变Rb：Q点将沿直流负载线上下移动。2）改变Rc：Q点在IBQ所在的那条输出特性曲线上移动。3）改变VCC：直流负载线平移，Q点发生移动。2.交流通路与动态分析*概念---交流电流流通的回路*画法---电容视为短路,理想直流电压源视为短路。*作用---分析信号被放大的过程。*交流负载线---连接Q点和VCC’点VCC’=UCEQ+ICQRL’的直线。3.静态工作点与非线性失真（1）截止失真*产生原因---Q点设置过低*失真现象---NPN管削顶，PNP管削底。*消除方法---减小Rb，提高Q。（2）饱和失真*产生原因---Q点设置过高*失真现象---NPN管削底，PNP管削顶。*消除方法---增大Rb、减小Rc、增大VCC。4.放大器的动态范围（1）Uopp---是指放大器最大不失真输出电压的峰峰值。（2）范围*当（UCEQ－UCES）＞（VCC’－UCEQ）时，受截止失真限制，UOPP=2UOMAX=2ICQRL’。*当（UCEQ－UCES）＜（VCC’－UCEQ）时，受饱和失真限制，UOPP=2UOMAX=2（UCEQ－UCES）。*当（UCEQ－UCES）＝（VCC’－UCEQ），放大器将有最大的不失真输出电压。六.放大电路的等效电路法1.静态分析（1）静态工作点的近似估算（2）Q点在放大区的条件欲使Q点不进入饱和区，应满足RB＞βRc。2.放大电路的动态分析*放大倍数*输入电阻*输出电阻七.分压式稳定工作点共射放大电路的等效电路法1．静态分析2．动态分析*电压放大倍数在Re两端并一电解电容Ce后输入电阻在Re两端并一电解电容Ce后*输出电阻八.共集电极基本放大电路1．静态分析2．动态分析*电压放大倍数*输入电阻*输出电阻3.电路特点*电压放大倍数为正，且略小于1，称为射极跟随器，简称射随器。*输入电阻高，输出电阻低。第三章场效应管及其基本放大电路一.结型场效应管（JFET）1.结构示意图和电路符号2.输出特性曲线（可变电阻区、放大区、截止区、击穿区）转移特性曲线UP-----截止电压二.绝缘栅型场效应管（MOSFET）分为增强型（EMOS）和耗尽型（DMOS）两种。结构示意图和电路符号2.特性曲线*N-EMOS的输出特性曲线*N-EMOS的转移特性曲线式中，IDO是UGS=2UT时所对应的iD值。*N-DMOS的输出特性曲线注意：uGS可正、可零、可负。转移特性曲线上iD=0处的值是夹断电压UP，此曲线表示式与结型场效应管一致。三.场效应管的主要参数1.漏极饱和电流IDSS2.夹断电压Up3.开启电压UT4.直流输入电阻RGS5.低频跨导gm(表明场效应管是电压控制器件)四.场效应管的小信号等效模型E-MOS的跨导gm---五.共源极基本放大电路1.自偏压式偏置放大电路*静态分析动态分析若带有Cs，则2.分压式偏置放大电路*静态分析*动态分析若源极带有Cs，则六.共漏极基本放大电路*静态分析或*动态分析第四章多级放大电路一.级间耦合方式1.阻容耦合----各级静态工作点彼此独立；能有效地传输交流信号；体积小，成本低。但不便于集成，低频特性差。2.变压器耦合---各级静态工作点彼此独立，可以实现阻抗变换。体积大，成本高，无法采用集成工艺；不利于传输低频和高频信号。3.直接耦合----低频特性好，便于集成。各级静态工作点不独立，互相有影响。存在“零点漂移”现象。*零点漂移----当温度变化或电源电压改变时，静态工作点也随之变化，致使uo偏离初始值“零点”而作随机变动。二.单级放大电路的频率响应1．中频段(fL≤f≤fH)波特图---幅频曲线是20lgAusm=常数，相频曲线是φ=-180o。2．低频段(f≤fL)‘3．高频段(f≥fH)4．完整的基本共射放大电路的频率特性三.分压式稳定工作点电路的频率响应1．下限频率的估算2．上限频率的估算四.多级放大电路的频率响应1.频响表达式2.波特图第五章功率放大电路一.功率放大电路的三种工作状态1.甲类工作状态导通角为360o，ICQ大，管耗大，效率低。2.乙类工作状态ICQ≈0，导通角为180o，效率高，失真大。3.甲乙类工作状态导通角为180o~360o，效率较高，失真较大。二.乙类功放电路的指标估算1.工作状态任意状态：Uom≈Uim尽限状态：Uom=VCC-UCES理想状态：Uom≈VCC2.输出功率3.直流电源提供的平均功率4.管耗Pc1m=0.2Pom5.效率理想时为78.5%三.甲乙类互补对称功率放大电路1.问题的提出在两管交替时出现波形失真——交越失真(本质上是截止失真)。2.解决办法甲乙类双电源互补对称功率放大器OCL----利用二极管、三极管和电阻上的压降产生偏置电压。动态指标按乙类状态估算。甲乙类单电源互补对称功率放大器OTL----电容C2上静态电压为VCC/2，并且取代了OCL功放中的负电源-VCC。动态指标按乙类状态估算，只是用VCC/2代替。四.复合管的组成及特点1.前一个管子c-e极跨接在后一个管子的b-c极间。2.类型取决于第一只管子的类型。3.β=β1·β2第六章集成运算放大电路一.集成运放电路的基本组成1.输入级----采用差放电路，以减小零漂。2.中间级----多采用共射(或共源)放大电路，以提高放大倍数。3.输出级----多采用互补对称电路以提高带负载能力。4.偏置电路----多采用电流源电路，为各级提供合适的静态电流。二.长尾差放电路的原理与特点1.抑制零点漂移的过程----当T↑→iC1、iC2↑→iE1、iE2↑→uE↑→uBE1、uBE2↓→iB1、iB2↓→iC1、iC2↓。Re对温度漂移及各种共模信号有强烈的抑制作用，被称为“共模反馈电阻”。2静态分析1)计算差放电路IC设UB≈0，则UE=－0.7V，得2)计算差放电路UCE•双端输出时••单端输出时(设VT1集电极接RL)对于VT1：对于VT2：3.动态分析1）差模电压放大倍数•双端输出••单端输出时从VT1单端输出：从VT2单端输出：2）差模输入电阻3）差模输出电阻•双端输出：•单端输出:三.集成运放的电压传输特性当uI在+Uim与-Uim之间，运放工作在线性区域：四.理想集成运放的参数及分析方法1.理想集成运放的参数特征*开环电压放大倍数Aod→∞；*差模输入电阻Rid→∞；*输出电阻Ro→0；*共模抑制比KCMR→∞；2.理想集成运放的分析方法1)运放工作在线性区:*电路特征——引入负反馈*电路特点——“虚短”和“虚断”:“虚短”---“虚断”---2)运放工作在非线性区*电路特征——开环或引入正反馈*电路特点——输出电压的两种饱和状态:当u+u-时，uo=+Uom当u+u-时，uo=-Uom两输入端的输入电流为零:i+=i-=0第七章放大电路中的反馈一.反馈概念的建立＊开环放大倍数－－－Ａ＊闭环放大倍数－－－Ａｆ＊反馈深度－－－１＋ＡＦ＊环路增益－－－ＡＦ：1．当ＡＦ＞０时，Ａｆ下降，这种反馈称为负反馈。2．当ＡＦ＝０时，表明反馈效果为零。3．当ＡＦ＜０时，Ａｆ升高，这种反馈称为正反馈。4．当ＡＦ＝－１时，Ａｆ→∞。放大器处于“自激振荡”状态。二．反馈的形式和判断1.反馈的范围----本级或级间。2.反馈的性质----交流、直流或交直流。直流通路中存在反馈则为直流反馈，交流通路中存在反馈则为交流反馈，交、直流通路中都存在反馈则为交、直流反馈。3.反馈的取样----电压反馈：反馈量取样于输出电压；具有稳定输出电压的作用。（输出短路时反馈消失）电流反馈：反馈量取样于输出电流。具有稳定输出电流的作用。（输出短路时反馈不消失）4.反馈的方式-----并联反馈：反馈量与原输入量在输入电路中以电流形式相叠加。Rs越大反馈效果越好。反馈信号反馈到输入端）串联反馈：反馈量与原输入量在输入电路中以电压的形式相叠加。Rs越小反馈效果越好。反馈信号反馈到非输入端）5.反馈极性-----瞬时极性法：（1）假定某输入信号在某瞬时的极性为正（用+表示），并设信号的频率在中频段。（2）根据该极性，逐级推断出放大电路中各相关点的瞬时极性（升高用+表示，降低用－表示）。（3）确定反馈信号的极性。（4）根据Xi与Xf的极性，确定净输入信号的大小。Xid减小为负反馈；Xid增大为正反馈。三.反馈形式的描述方法某反馈元件引入级间（本级）直流负反馈和交流电压（电流）串联（并联）负反馈。四.负反馈对放大电路性能的影响1.提高放大倍数的稳定性2.3.扩展频带4.减小非线性失真及抑制干扰和噪声5.改变放大电路的输入、输出电阻*串联负反馈使输入电阻增加1+AF倍*并联负反馈使输入电阻减小1+AF倍*电压负反馈使输出电阻减小1+AF倍*电流负反馈使输出电阻增加1+AF倍五.自激振荡产生的原因和条件1.产生自激振荡的原因附加相移将负反馈转