电工下总复习

第14章半导体二极管和三极管14.3半导体二极管14.4稳压二极管14.5半导体三极管14.2PN结14.1半导体的导电特性基本要求1.理解PN结的单向导电性，三极管的电流分配和电流放大作用；2.了解二极管、稳压管和三极管的基本构造、工作原理和特性曲线，理解主要参数的意义；3.会分析含有二极管的电路。4.了解晶体三极管的类型，理解三极管的电流分配、主要参数、特性曲线和放大、饱和、截止三种工作状态。重点掌握的内容1.含有二极管的电路分析与计算；2.三极管的放大、饱和、截止三种工作状态分析与计算3.三极管的输入输出特性曲线PN结的单向导电性1.PN结加正向电压（正向偏置）PN结变窄P接正、N接负外电场IF内电场被削弱，多子的扩散加强，形成较大的扩散电流。PN结加正向电压时，PN结变窄，正向电流较大，正向电阻较小，PN结处于导通状态。内电场PN－－－－－－－－－－－－－－－－－－+++++++++++++++++++–PN结变宽2.PN结加反向电压（反向偏置）外电场内电场被加强，少子的漂移加强，由于少子数量很少，形成很小的反向电流。IRP接负、N接正温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。–+PN结加反向电压时，PN结变宽，反向电流较小，反向电阻较大，PN结处于截止状态。内电场PN+++－－－－－－+++++++++－－－－－－－－－++++++－－－伏安特性硅管0.5V,锗管0.1V。反向击穿电压U(BR)导通压降外加电压大于死区电压二极管才能导通。外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向导电性。正向特性反向特性特点：非线性硅0.6~0.8V锗0.2~0.3VUI死区电压PN+–PN–+反向电流在一定电压范围内保持常数。二极管的单向导电性1.二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接负）时，二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较小，正向电流较大。2.二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极接正）时，二极管处于反向截止状态，二极管反向电阻较大，反向电流很小。3.外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向导电性。4.二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电流愈大。二极管电路分析举例定性分析：判断二极管的工作状态导通截止否则，正向管压降硅0.6~0.7V锗0.2~0.3V分析方法：将二极管断开，分析二极管两端电位的高低或所加电压UD的正负。若V阳V阴或UD为正(正向偏置)，二极管导通若V阳V阴或UD为负(反向偏置)，二极管截止若二极管是理想的，正向导通时正向管压降为零，反向截止时二极管相当于断开。稳压二极管1.符号UZIZIZMUZIZ2.伏安特性稳压管正常工作时加反向电压使用时要加限流电阻稳压管反向击穿后，电流变化很大，但其两端电压变化很小，利用此特性，稳压管在电路中可起稳压作用。_+UIO半导体三极管NNP基极发射极集电极NPN型BECBECPNP型PPN基极发射极集电极符号：BECIBIEICBECIBIEICNPN型三极管PNP型三极管电流分配和放大原理1.三极管放大的外部条件BECNNPEBRBECRC发射结正偏、集电结反偏PNP发射结正偏VBVE集电结反偏VCVB从电位的角度看：NPN发射结正偏VBVE集电结反偏VCVB1.输入特性常数CE)(BEBUUfI特点:非线性死区电压：硅管0.5V，锗管0.1V。正常工作时发射结电压：NPN型硅管UBE0.6~0.7VPNP型锗管UBE0.2~0.3VIB(A)UBE(V)204060800.40.8UCE1VO2.输出特性IB=020A40A60A80A100A常数B)(CECIUfI36IC(mA)1234UCE(V)912O放大区输出特性曲线通常分三个工作区：(1)放大区在放大区有IC=IB，也称为线性区，具有恒流特性。在放大区，发射结处于正向偏置、集电结处于反向偏置，晶体管工作于放大状态。IB=020A40A60A80A100A36IC(mA)1234UCE(V)912O（2）截止区IB0以下区域为截止区，有IC0。在截止区发射结处于反向偏置，集电结处于反向偏置，晶体管工作于截止状态。饱和区截止区（3）饱和区当UCEUBE时，晶体管工作于饱和状态。在饱和区，IBIC，发射结处于正向偏置，集电结也处于正偏。深度饱和时，硅管UCES0.3V，锗管UCES0.1V。15.1基本放大电路的组成15.2放大电路的静态分析15.4静态工作点的稳定15.8多级放大电路及其级间耦合15.6放大电路中的负反馈15.5射极输出器15.10互补对称功率放大电路15.11场效应管及其放大电路15.3放大电路的动态分析15.7放大电路中的频率特性15.9差分放大电路第15章基本放大电路基本要求1.理解单管交流放大电路的放大作用和共发射极、共集电极放大电路的性能特点。2.掌握静态工作点的估算方法和放大电路的微变等效电路分析法。3.了解放大电路输入、输出电阻和多级放大的概念。4.掌握电压放大倍数、输入电阻和输出电阻的概念和计算；5.理解非线性失真；掌握射极跟随器的特点，了解它的用途。重点掌握的内容1.放大电路静态、动态分析方法；2.静态工作点稳定电路；3.射极跟随器的特点和应用。放大电路的性能指标一、电压放大倍数AuiouUUA||Ui和Uo分别是输入和输出电压的有效值。uiuoAuiouUUAAu是复数，反映了输出和输入的幅值比与相位差。二、输入电阻ri放大电路一定要有前级（信号源）为其提供信号，那么就要从信号源取电流。输入电阻是衡量放大电路从其前级取电流大小的参数。输入电阻越大，从其前级取得的电流越小，对前级的影响越小。Au~USiiiIUr定义：即：ri越大，Ii就越小，ui就越接近uSiIiU三、输出电阻roAu~US放大电路对其负载而言，相当于信号源，我们可以将它等效为戴维南等效电路，这个戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。~roUS'基本放大电路的组成单电源供电时常用的画法共发射极基本电路+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiEECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiEICUCEOIBUBEO(1)无输入信号电压时，三极管各电极都是恒定的电压和电流:IB、UBE和IC、UCE。(IB、UBE)和(IC、UCE)分别对应于输入、输出特性曲线上的一个点，称为静态工作点。QIBUBEQUCEIC静态工作点直、流通路和交流通路因电容对交、直流的作用不同。在放大电路中如果电容的容量足够大，可以认为它对交流分量不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路。这样，交直流所走的通路是不同的。直流通路：无信号时电流（直流电流）的通路，用来计算静态工作点。交流通路：有信号时交流分量（变化量）的通路，用来计算电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等动态参数。放大电路的静态分析静态：放大电路无信号输入（ui=0）时的工作状态。分析方法：估算法、图解法。分析对象：各极电压电流的直流分量。所用电路：放大电路的直流通路。设置Q点的目的：(1)使放大电路的放大信号不失真；(2)使放大电路工作在较佳的工作状态，静态是动态的基础。——静态工作点Q：IB、IC、UCE。静态分析：确定放大电路的静态值。放大电路的动态分析动态：放大电路有信号输入（ui0）时的工作状态。分析方法：微变等效电路法，图解法。所用电路：放大电路的交流通路。动态分析:计算电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro等。分析对象：各极电压和电流的交流分量。目的：找出Au、ri、ro与电路参数的关系，为设计打基础。ibicicBCEibib晶体三极管微变等效电路ube+-uce+-ube+-uce+-1.晶体管的微变等效电路rbeBEC晶体管的B、E之间可用rbe等效代替。晶体管的C、E之间可用一受控电流源ic=ib等效代替。2.放大电路的微变等效电路将交流通路中的晶体管用晶体管微变等效电路代替即可得放大电路的微变等效电路。ibiceSrbeibRBRCRLEBCui+-uo+-+-RSii交流通路微变等效电路RBRCuiuORL++--RSeS+-ibicBCEii电压放大倍数的计算bebirIULcoRIUbeLrRAuLCL//RRRio:UUAu定义当放大电路输出端开路(未接RL)时，LbRI因rbe与IE有关，故放大倍数与静态IE有关。负载电阻愈小，放大倍数愈小。beCrRβAu式中的负号表示输出电压的相位与输入相反。例1：iUiIbIcIoUbIβSErbeRBRCRLEBC+-+-+-RS放大电路输入电阻的计算放大电路对信号源(或对前级放大电路)来说，是一个负载，可用一个电阻来等效代替。这个电阻是信号源的负载电阻,也就是放大电路的输入电阻。定义：输入电阻是对交流信号而言的，是动态电阻。iiiIUr输入电阻+-信号源Au放大电路SESRiIiU+-输入电阻是表明放大电路从信号源吸取电流大小的参数。电路的输入电阻愈大，从信号源取得的电流愈小，因此一般总是希望得到较大的输入电阻。放大电路ir信号源SESRiIiU+-+-放大电路输出电阻的计算放大电路对负载(或对后级放大电路)来说，是一个信号源，可以将它进行戴维宁等效，等效电源的内阻即为放大电路的输出电阻。+_RLoUoEro+_定义：oooIUr输出电阻：输出电阻是动态电阻，与负载无关。输出电阻是表明放大电路带负载能力的参数。电路的输出电阻愈小，负载变化时输出电压的变化愈小，因此一般总是希望得到较小的输出电阻。RSRLoU+_Au放大电路+_SE如何确定电路的输出电阻ro？步骤：1.所有的电源置零(将独立源置零，保留受控源)。2.加压求流法。IUroUI静态工作点的稳定静态工作点的计算CC2B1B2BURRRVBEBEBECRUVIICBβIIEECCCCCERIRIUU估算法:VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–无旁路电容CE有旁路电容CEEbeL)1(RβrRβAuAu减小beLrRβAuEbeB2B1i)1(Rβ//R//RrrCoRrbeBir//RrCoRr分压式偏置电路ri提高ro不变射极输出器因对交流信号而言，集电极是输入与输出回路的公共端，所以是共集电极放大电路。因从发射极输出，所以称射极输出器。RB+UCCC1C2RERLui+–uo+–++es+–RSEBBECCB)1(RRUUIBE)1(II求Q点：静态分析EECCCERIUU直流通路+UCCRBRE+–UCE+–UBEIEIBICRB+UCCC1C2RERLui+–uo+–++es+–RS动态分析LEL//RRRLeoRIULb1RI）（LebebiRIrIULbbeb)1(RIrILbbebLb)1()1(RIrIRIAuLbeL)1(1RrR）（1.电压放大倍数电压放大倍数Au1且输入输出同相，输出电压跟随输入电压，故称电压跟随器。微变等效电路rbeRBRLEBC+-+-+-RSiUbIcIoUbIβSEeIREiIrbeRBRLEBC+-+-+-RSiUbIcIoUbIβSEeIREiIiBi//rRr2.输入电阻LbeBi)1(//RrRrLbebLEebebbii)1(//RrIRRIrIIUrLEL//RRR射极输出器的输入电阻高，对前级有利。ri与负载有关irir3.输出电阻1sbeoRrrSBS//RRRβRrRr1//sbeEosbeE)1(RR