模电复习课件

第一章总结1.半导体的基本知识2.Pn结的单向导电性3.二极管的单向导电性及两种模型4.二极管电路分析与计算5.三极管分类、内部结构、特性曲线６.三极管参数、电极判断７.稳压管参数、工作原理一、两种半导体和两种载流子两种载流子的运动电子—自由电子空穴—价电子两种半导体N型(多电子)P型(多空穴)二、二极管1.特性—单向导电正向电阻小(理想为0)，反向电阻大()。)1e(DSDTUuIi)1e(,0DSDDTUuIiu0,0SDIIuiDOuDU(BR)IFURM2.主要参数正向—最大平均电流IF反向—最大反向工作电压U(BR)(超过则击穿)反向饱和电流IR(IS)(受温度影响)IS3.二极管的等效模型理想模型(大信号状态采用)uDiD正偏导通电压降为零相当于理想开关闭合反偏截止电流为零相当于理想开关断开恒压降模型UD(on)正偏电压UD(on)时导通等效为恒压源UD(on)否则截止，相当于二极管支路断开UD(on)=(0.60.8)V估算时取0.7V硅管：锗管：(0.10.3)V0.2V折线近似模型相当于有内阻的恒压源UD(on)4.二极管的分析方法图解法微变等效电路法5.特殊二极管工作条件主要用途稳压二极管反偏稳压发光二极管正偏发光光敏二极管反偏光电转换三、两种半导体放大器件双极型半导体三极管(晶体三极管BJT)单极型半导体三极管(场效应管FET)两种载流子导电单一载流子导电晶体三极管1.形式与结构NPNPNP三区、三极、两结2.特点基极电流控制集电极电流并实现放大放大条件内因：发射区载流子浓度高、基区薄、集电区面积大外因：发射结正偏、集电结反偏3.电流关系IE=IC+IBIC=IB+ICEOIE=(1+)IB+ICEOIE=IC+IBIC=IBIE=(1+)IB4.特性iC/mAuCE/V100µA80µA60µA40µA20µAIB=0O369124321O0.40.8iB/AuBE/V60402080死区电压(Uth)：0.5V(硅管)0.1V(锗管)工作电压(UBE(on))：0.60.8V取0.7V(硅管)0.20.3V取0.3V(锗管)饱和区截止区iC/mAuCE/V100µA80µA60µA40µA20µAIB=0O369124321放大区饱和区截止区放大区特点：1)iB决定iC2)曲线水平表示恒流3)曲线间隔表示受控5.参数特性参数电流放大倍数=/(1)=/(1+)极间反向电流ICBOICEO极限参数ICMPCMU(BR)CEOuCEOICEOiCICMU(BR)CEOPCM安全工作区=(1+)ICBO过损耗区例.在晶体管放大电路中，测得三个晶体管的各个电极的电位如图所示。试判断各晶体管的类型（是PNP管还是NPN管，是硅管还是锗管），并区分e、b、c三个电极。小结第一节放大电路组成及工作原理一、基本放大电路定义由一个放大元件所构成的简单放大电路。放大元件：三极管、场效应管二、基本放大电路组成第二章放大电路基础(共射级放大电路)_C2_uiT++RCRBRLuoUCCC1•+三、各元件作用四.放大电路的组成原则1.电路中要有放大元件，而且电源的设置应与三极管的类型相匹配，使三极管的发射结正向偏置，集电结反向偏置，以保证三极管工作在放大状态。对于NPN管，必须使：UBE0，UBC0。２.元件的安排要保证信号的传输。第二节放大电路的分析方法一、放大电路的基本概念静态和动态（1）外加输入信号为零时放大电路的工作状态，称为静态。此时放大电路各处的电流和电压都是直流量。（2）加入输入信号以后放大电路的工作状态，称为动态。此时放大电路中既有交流分量又有直流分量。直流通路和交流通路电容开路（XC=∞）电感短路（XC=0）放大电路直流通路（1）直流通路：在直流电源EC作用下，放大电路中直流量的传输路径。（1）直流通路：电容、电源短路电感开路（XC=∞）放大电路交流通路（2）交流通路：交流信号传输的路径。二、静态工作点Q：(1)静态工作点的估算ICQIBQ+UBEQ+(直流通路图)RCRBUCC+UCEQIBQ=(UCC-UBEQ)RB(1)ICQIBQ(2)UCEQ=UCC-ICQRC(3)(2).图解法在三极管的输入输出特性曲线上，用作图的方法，来分析放大电路的工作情况。图解法是分析非线性电路的一种基本方法。2.2.3、动态分析静态工作点分析：估算法、图解法。图解法——分析幅值及失真情况。微变等效电路法——分析放大倍数输入电阻、输出电阻,电压放大倍数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3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。NPN型半导体三极管构成的基本放大电路中（图），由于电路参数不同，在信号源电压为正弦波时，测得输出波形如图1（a）、（b）、（c）所示，试说明电路分别产生了什么失真，如何消除。a饱和失真；b截止失真；c。3.3.3静态工作点估算若IRIB，则UBQ≈——————UＣＣRB1RB1＋RB2UEQ＝UBQ－UBEQ直流通路RERcRB1RB2UBI1I2+UccIＢIＣIEUEIEQ=———=—————UEQREUBQ－UBEQRE直流通路RERcRB1RB2UBI1I2+UccIＢIＣIEUEICQ≈IEQ=———————UBQ－UBEQREUCEQ=UCC－ICQRC－IEQRE=UCC－ICQ(RC+RE)IBQ=——ICQQ值仅与电阻和电源数值有关，而基本与管子的参数无关。注意：该电路计算Q点应从UB入手：UBQUEQIEQICQIBQ、UCEQ=－——RL′rbeAuri=RB1∥RB2∥rberO＝RC.RLUo.e.Ii+RCRB+Ui.bc__rbeIbIbβ..Ic′IiIbUo.+βRLRCrbe+RE1IbIe.Ui.ebc..__RB′EbeLiOuR)1(r'RUUA]R)1(r//[RIUrEbeBiiicoRIUr基本放大电路的三种组态3.4.1共集电极放大电路——射极输出器1、电路结构+C1C2RBRLRE+RsUs~+Ucc••••－－UiUO2、静态分析RBRE+Ucc•IBQ=————————UCC－UBEQRB+(1+)REUCEQ=UCC－IEQRE=UCC－ICQREICQ=IBQ+C1C2RBRLRE+RsUs~+Ucc••••－－UiUO3、动态分析1）求电压放大倍数Au+C1C2RBRLRE+RsUs~+Ucc••••－－UiUOUo=Ie(RE∥RL)=(1+)IbRE′Ui=Ibrbe+IeRE′=Ibrbe+(1+)IbRE′＝————————(1+)RE′rbe+(1+)RE′Au＝——UoUi≈1~Ic+Ui-+UO-RLRBrbeIbIiIbbcRERsUsI12）求输入电阻riUi=Ibrbe+Ie′RE~Ic+Ui-+UO-RLRBrbeIbIiIbbcRERsUsI1Ii=I1+Ib=——+——————Uirbe+(1+)′REUiRBri=——=RB∥[rbe+(1+)]UiIi′REUi=I1RBI1=——UiRBIb=———————Uirbe+(1+)′RE′RE=Ibrbe+(1+)Ib射极输出器的输入电阻较大~Ic+Ui-+UO-RLRBrbeIbIiIbbcRERsUsI1３）求输出电阻roIc+RBrbeIbIbbcRERs－UIIReI=IRe+Ib+Ib=——＋(1+)————UREUrbe+RS′射极输出器的输出电阻很小。(RE————)rbe+RS1+′rbe+RS1+≈′=RE∥————rbe+RS1+′ro（a）作多级放大电路的输入极。（b）作多级放大电路的输出极。４）特点和应用（c）作多级放大电路的缓冲级由于ro较小，可提高电路的带载能力。由于ri较大，可提高输入信号的利用率。特点:ri较大，ro较小，Au≈1应用:3.4.2、共基极放大电路1、电路结构C2+Ucc~RB1RB2CBRCRE+Uo－RL+Ui－RsUsC1（习惯划法）RL+Ui－RsUs~+Uo－RB1RB2RERCC1C2CB+UCC（基本电路）2、静态分析C2+Ucc~RB1RB2CBRCRE+Uo－RL+Ui－RsUsC1直流通路RERcRB1RB2UBI1I2+UccIＢIＣIEUEICQ≈IEQ=———————UBQ－UBEQREUCEQ=UCC－ICQRC－IEQRE=UCC－ICQ(RC+RE)IBQ=——ICQ3、动态分析C2+Ucc~RB1RB2CBRCRE+Uo－RL+Ui－RsUsC1IcRcRERLRsUs~+Uo－IeIiIb+Ui－（交流通路）RcRERLRsUs~+Uo－Ii+Ui－IbIcIerbecbe（微变等效电路）1）求电压放大倍数Ui=－IbrbeUo=－Ic′RL＝－——RL′rbeAuUoUi＝——2）求输入电阻RcRERLRsUs~+Uo－Ii+Ui－IbIcIerbecbeI1I1=Ii+IeIb=－——UirbeIi=I1－Ie=——－(1+)(－—)UirbeUiRE=RE∥———rbe1+ri3）求输出电阻RcRERLRsUs~+Uo－Ii+Ui－IbIcIerbecbeI1Us=0，则Ib=0,Ic=0ro=Rc4、三极管共基极电流放大倍数在共基极接法中，三极管的输入电流为Ie，输出电流为Ic，因此＝—＝——≈1IcIe1+2.4.3、三种组态的比较（总结）ri高，ro低，Au小于接近于1，无电压放大作用,具有电压跟随的特点；有电流放大作用。常用作电压放大电路的输入级与输出级．——三种接法的主要特点和应用具有较大的电压、电流放大倍数，同时ri高，ro比较适中，故常用作放大电路的输入/输出/中间级；具有倒相作用。1．共射电路：2．射随:3．共基电路②作输出级（输出阻抗低，带负载能力强）ri低，结电容影响小，频率特性好，常用于宽带放大器；ro高，可用作恒流源（在运放内部结构中可以看到它的应用）；无电流放大作用，有电压放大作用，且Uo与Ui同相。——由于其输入阻抗高，对前级取电流小，对信号或前级无影响。①多级放大电路的输入级/中间隔离级2.4.3、三种组态的比较（总结）ri高，ro低，Au小于接近于1，无电压放大作用,具有电压跟随的特点；有电流放大作用。常用作电压放大电路的输入级与输出级．——三种接法的主要特点和应用具有较大的电压、电流放大倍数，同时ri高，ro比较适中，故常用作放大电路的输入/输出/中间级；具有倒相作用。1．共射电路：2．射随:10080604020μAIB=0uCE(V)54321051015iC（mA）UiC1RcRB1RB2REUBI1I2C2UOUECE+Ucc＋－－＋IＢIＣ1K2K11K39K15V2K如图所示放大电路，试：3）定出对应于iB由0~100μA时，UCE的变化范围，并由此计算Uo（正弦电压有效值）。1）画出直流负载线；求出Q点；2）画出交流负载线；50解:1）UB≈——————UCCRB2RB1＋RB2=———×15=3.3V1139＋1110080604020μAIB=0uCE(V)54321051015iC（mA）QICQ≈IEQ=—————UBQ－UBEQRE=2.6mA2.6UCEQ=7.2V7.2UiC1RcRB1RB2REUBI1I2C2UOUECE+Ucc＋－－＋IＢIＣ1K2K11K39K15V2KUCEM＝UCEQ＋ICQRL′=9.8V10080604020μAIB=0uCE(V)54321051015iC（mA）4.89.8Q2.67.2UiC1RcRB1RB2REUBI1I2C2UOUECE+Ucc＋－－＋IＢIＣ1K2K11K39K15V2KUOM1＝UCEQ－UCES=7.2－4.8=2.4VUOM2＝UCEM－UCEQ=9.8－7.2=2.