(二)模拟电子技术部分

（二）模拟电子技术部分1半导体器件(讲课4学时，共2次课)课题名称（章节题目）第1次课：二极管和稳压管教学目的和要求1、了解二极管和稳压管的结构、工作原理;2、掌握特性曲线、主要参数和应用;3、理解PN结的单向导电性。教学重点和难点重点：掌握主要特性、主要参数的含义，掌握各元件的应用。难点：PN结的单向导电性。教学方式多媒体或胶片投影或传统方法教学过程一、复习提问、导入新课回顾接触过的半导体知识二、讲授新课1、半导体的导电特性2、半导体二极管三、总结本次课应着重掌握和理解以下几个问题：1、半导体的导电性受外界条件的影响特别是温度和光照，利用这些特点可以制造许多元件，但是也给半导体器件工作的稳定带来影响。2、PN结具有单向导电性，加正向电压导通可以通过很大的正向电流。加反向电压截止仅有很小的反向电流通过。9.1半导体的导电特性1、物质按导电性分类：（1）导体：金属（2）绝缘体：橡胶、塑料、陶瓷等（3）半导体：硅、锗、一些流化物、氧化物2、载流子（1）自由电子（2）空穴3、本征半导体（纯净99.99999%）（1）将元素的原子排列整齐时的结构（单晶体与多晶体）（2）原子核外层的电子：价电子决定化学性质（Si+4价、Ge+4价）（3）稳定时共价健中的价电子不能成为自由电子，受外界激发（光照、加热）①挣脱束缚：形成自由电子并在原共价键中留下空位（即空穴）②填补空位：自由电子与穴同时消失（即复合）4、掺杂半导体（1）硅（锗）晶体内掺入少量的五价元素（磷、锑）①多子（主要导电的载粒子）：自由电子②少子：空穴（热激发形成）主要导电方式取决于多子，称电子型或N型半导体（2）硅（锗）晶体内掺入少量的三价元素（硼、铝）①多子：空穴②少子：自由电子（热激发形成）导电方式取决于多子（空穴）称空穴型或P型半导体5、半导体特性（1）热敏性：温度敏感元件（热敏电阻）（2）光敏性：光敏元件（光敏电阻、二极管、三极管、电池）（3）掺杂性6、PN结及单向导电性（1）PN结的形成①扩散②漂移③动态平衡（2）单向导电性①PN结加正向电压（正偏置）高电位端P区低电位端N区E外与E内方向相反，削弱内电场，空间电荷区变薄，多子的扩散加强，形成扩散电流（I正）；E外越大，I正越大（PN结导通，呈低阻状态）。②PN结加反向电压（反偏置）高位端N区低位端P区E外与E内方向相同，增强内电场，空间电荷区变宽，少子的漂移运动加强，形成漂移电流（I反）。少子数量少且与温度有关，故I反小且与温度有关而与E外无关（PN结截止，呈高阻状态）9.2半导体二极管1、结构（1）点接触：PN结面积小，极间电容小，小电流（高频检波、脉冲数字电路中的开头元件）（2）面接触：PN结面积大，胡间电容大，电流大（整流）2、符号阳（+）阴（-）3、伏安特性I=f（U）（1）正向特性①死区电压硅管：0.5V锗管：0.1V②工作电压（正向导通区）硅管：0.7V锗管：0.3V（2）反向特性①反向饱和电流硅管：纳安级锗管：微安级因少子数量小，故I反小但是：toc↑→少子↑→I反↑②反向击穿特性齐纳击穿（可恢复）：外强电场强行把共价健的电子拉出雪崩击穿（可恢复）：被拉出的电子撞击原子使自由电子增加↑热击穿（不可恢复）：高速运动的电子热量增加→材料温度禁用4、主要参数（1）大整流电流IOM（2）反向工作峰值电压URWM（3）反向峰值电流IRM5、应用（1）检波——把已调制好的高频信号中的低频信号取出调制：低频信号使高频信号的幅度、频率等随之变化（2）整流——把交流变换成直流（3）钳位（4）限幅例题分析：如图所示电路，输入端A的电位UA＝+3V，B点的电位UB＝0V，电阻R接电源电压为-15V，求输出端F的电位UF。【解】因为DA和DB为共阴极连接，A、B两端为它们的阳极，因此UA、UB中的高电位对应的管子将会优先导通。由UA＞UB可知，DA将会优先导通。如果DA为硅二极管，其正向压降约为0.7V，则此时UF＝+3-0.7＝+2.3V。当DA导通后，DB因承受反向电压而截止。在此处，DA起的就是钳位作用，把F端的电位钳置在+2.3V；DB起隔离作用，把输入端B和输出端F隔离开。（二）模拟电子技术部分1半导体器件(讲课4学时，共2次课)课题名称（章节题目）第2次课：稳压管和三极管教学目的和要求1、了解稳压管、三极管的结构;2、掌握特性曲线、主要参数和应用;3、理解稳压管稳压原理、三极管的电流放大作用。教学重点和难点重点：掌握主要特性、主要参数的含义;稳压管稳压原理、三极管的电流放大作用。难点：三极管放大原理。教学方式多媒体或胶片投影或传统方法教学过程一、复习提问、导入新课半导体二极管的特性二、讲授新课1、稳压管（稳压二极管）2、半导体三极管三、总结本次课应着重掌握和理解以下几个问题：1、三极管有三种工作状态，工作在放大状态时，集电结反偏、发射结正偏，集电极电流随基极电流成比例变化。2、由于二极管、三极管等半导体元件是非线性元件，所以它们的伏安特性常用特性曲线图表示。9.3稳压管（稳压二极管）1、符号＋阳－阴2、伏安特性I=f(U)⑴反向曲线陡直⑵工作于反向击穿区（反向联结）⑶△UZ小，△IZ大，RZ=△Uz/△Iz⑷可串Dz来提高稳压值⑸Dz不可并联使用①Uz高的不导通，用不上②Uz低的因过载而损坏⑹同一型号的Dz其稳压值不同（范围）3、稳压管的主要参数（1）稳定电压UZ（2）电压温度系数αU（3）动态电阻rZ（4）稳定电流IZ（5）最大允许耗散功率这PZM例题讨论：在图示电路中，稳压管的IZM＝18mA，UZ＝12V，R＝1.6KΩ通过稳压电流IZ等于多少？R是限流电阻，其值是否合适？解：IZ＝（20-12）/（1.6×103）A＝5mAIZIZM，电阻值合适。9.4半导体三极管1、结构（1）NPN（2）PNP2、电流分配与放大作用（1）电流放大的条件：Je正偏、Jc反偏①NPN:VCVBVE②PNP:VEVBVC（2）电流分配：IE=IB+ICIC/IB=β(直)3、特性曲线△IC/△IB=β（动）DZIZR+20V（1）输入特性IB=f(UBE)│UCE=常量（2）输出特性IC=f(UCE)│IB=常量①载止区：对应IB＝0以下的区域IC＝ICE0＝0,UBE＜0；可靠截止c、e结均处于反偏②放大区：UBE＞0、UBC＜0，IC受IB控制（e结正偏、c结反偏）③饱和区：UCE＝UBE（UCB＝0），IC不受IB控制，UCES＝0.3V（c结、e结均为正偏）4、主要参数(1)特性参数①电流放大系数，②集－基极反向截止电流ICB0③集－射极反向截止电流ICE0(2)极限参数①集电极最大允许电流ICM②集－射极向击穿电压U(BR)CEO③集电极最大允许耗散功率PCM例题讨论：有两只晶体管，一只的β＝200，ICEO＝200μA；另一只的β＝100，ICEO＝10μA，其它参数大致相同。你认为应选用哪只管子？为什么？解：选用β＝100、ICBO＝10μA的管子，因其β适中、ICEO较小，因而温度稳定性较另一只管子好。已知两只晶体管的电流放大系数β分别为50和100，现测得放大电路中这两只管子两个电极的电流如图所示。分别求另一电极的电流，标出其实际方向，并在圆圈中画出管子。解：答案如解图所示：测得放大电路中六只晶体管的直流电位如图所示。在圆圈中画出管子，并分别说明它们是硅管还是锗管。解：晶体管三个极分别为上、中、下管脚，答案如下表所示：管号T1T2T3T4T5T6上ecebcb中bbbeee下ceccbc管型PNPNPNNPNPNPPNPNPN材料SiSiSiGeGeGe