模拟电子技术基础学习教案

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1、会计学1模拟模拟(mn)电子技术基础电子技术基础第一页，共93页。第1页/共92页第二页，共93页。第2页/共92页第三页，共93页。发展趋势。各种技术的相互渗透，发展趋势。各种技术的相互渗透，数字化、多媒体、微电子等信息数字化、多媒体、微电子等信息技术促进了电子技术、计算机通技术促进了电子技术、计算机通信技术的逐步融合。信技术的逐步融合。第3页/共92页第四页，共93页。难以预料的。第4页/共92页第五页，共93页。作原理、电路结构、技术要点。工作原理、电路结构、技术要点。工程估算即近似计算。程估算即近似计算。第5页/共92页第六页，共93页。第6页/共92页第七页，共93页。第7页/共92

2、页第八页，共93页。第8页/共92页第九页，共93页。第9页/共92页第十页，共93页。第10页/共92页第十一页，共93页。第11页/共92页第十二页，共93页。（a）硅和锗原子的简化(jinhu)结构模型 (b)晶体的共价键结构及电子空穴对的产生硅、锗原子结构模型及共价键结构示意图第12页/共92页第十三页，共93页。离共价键的束缚变为自由电子，离共价键的束缚变为自由电子，同时在原来共价键处留下一个同时在原来共价键处留下一个空位。这个空位叫空穴。空位。这个空位叫空穴。第13页/共92页第十四页，共93页。导体中有两种载流子，即电子和空穴。电子和空穴均参与导电，这是半导体导电的特殊性质。第1

3、4页/共92页第十五页，共93页。浓度一定。且空穴电子数相等。浓度一定。且空穴电子数相等。第15页/共92页第十六页，共93页。的常量（硅3.87106 cm3 K3 / 2，锗为1.761016cm3 K3 / 2）。半导体的导电性能对温度很敏感。第16页/共92页第十七页，共93页。第17页/共92页第十八页，共93页。第18页/共92页第十九页，共93页。N型半导体的结构(jigu)第19页/共92页第二十页，共93页。自由电子为少子。自由电子为少子。第20页/共92页第二十一页，共93页。P型半导体的结构(jigu) 第21页/共92页第二十二页，共93页。第22页/共92页第二十三页

4、，共93页。第23页/共92页第二十四页，共93页。 PN结的形成(xngchng)第24页/共92页第二十五页，共93页。第25页/共92页第二十六页，共93页。时，耗尽层增厚，呈现较大的反向时，耗尽层增厚，呈现较大的反向电阻，反向电流很小。电阻，反向电流很小。PNPN结的这种结的这种正向导电性能好，而反向导电性能正向导电性能好，而反向导电性能差的特性，称为差的特性，称为PNPN结的单向导电性。结的单向导电性。第26页/共92页第二十七页，共93页。PN结加正向(zhn xin)电压时处于导通状态PN结加反向电压(diny)时处于截止状态第27页/共92页第二十八页，共93页。第28页/共9

5、2页第二十九页，共93页。chun)”chun)”两类。两类。第29页/共92页第三十页，共93页。数量急剧增加，反向电流迅速增大，PN结发生了雪崩击穿。雪崩击穿的本质是碰撞(pn zhun)电离。第30页/共92页第三十一页，共93页。第31页/共92页第三十二页，共93页。象与电容器的充、放电过程相象与电容器的充、放电过程相同，耗尽层宽窄变化所等效的同，耗尽层宽窄变化所等效的这个电容称为势垒电容这个电容称为势垒电容CbCb。第32页/共92页第三十三页，共93页。PNCj是Cb与Cd之和，即Cj = Cb+Cd第33页/共92页第三十四页，共93页。以下，工作频率可达以下，工作频率可达10

6、0MHz100MHz以以上，但不能承受较高的反向电压上，但不能承受较高的反向电压和通过较大的电流。这类管子适和通过较大的电流。这类管子适用高频电路、小功率整流和脉冲用高频电路、小功率整流和脉冲数字电路中的开关。数字电路中的开关。第34页/共92页第三十五页，共93页。第35页/共92页第三十六页，共93页。（a） 结构(jigu) （b）电路符号 （c）实物外形 二极管结构(jigu)、符号及外形第36页/共92页第三十七页，共93页。第37页/共92页第三十八页，共93页。二、温度对二极管的伏安特性的影响二、温度对二极管的伏安特性的影响 在环境温度升高在环境温度升高(shn o)(shn o

7、)时，二极管时，二极管的正向特性曲线将左移，反向特性曲线下的正向特性曲线将左移，反向特性曲线下移。移。第38页/共92页第三十九页，共93页。第39页/共92页第四十页，共93页。第40页/共92页第四十一页，共93页。斜线的斜率为工作范围内电流、斜线的斜率为工作范围内电流、电压的比值，其导数为等效的电电压的比值，其导数为等效的电阻。阻。第41页/共92页第四十二页，共93页。第42页/共92页第四十三页，共93页。第43页/共92页第四十四页，共93页。(a) 伏安(f n)特性 （b）符号第44页/共92页第四十五页，共93页。第45页/共92页第四十六页，共93页。第46页/共92页第四

8、十七页，共93页。第47页/共92页第四十八页，共93页。第48页/共92页第四十九页，共93页。第49页/共92页第五十页，共93页。第50页/共92页第五十一页，共93页。 NPN型晶体管由三层半导体组成，中间是一层很薄的P型半导体，两边各为一块N型半导体，三个区域分别为发射区、基区和集电区，从这三个区域引出相应的电极，称为(chn wi)发射极e、基极b和集电极c，在三个区域的交界面上形成两PN结，处于发射区和基区之间的叫做发射结，处于基区和集电区之间的称为(chn wi)集电结。第51页/共92页第五十二页，共93页。和共集电极接法。第52页/共92页第五十三页，共93页。 2、基区必

9、须很薄且掺杂浓度(nngd)最低； 3、基电结的面积应很大掺杂浓度(nngd)较高。 第53页/共92页第五十四页，共93页。区扩散至集电结，被电场拉至集区扩散至集电结，被电场拉至集电区形成集电极电流。而留在基电区形成集电极电流。而留在基区的很少，因为基区做的很薄。区的很少，因为基区做的很薄。我们再用图形来说明一下，如图我们再用图形来说明一下，如图所示：所示：第54页/共92页第五十五页，共93页。第55页/共92页第五十六页，共93页。(dinli)(dinli)。 为共基极电流为共基极电流(dinli)(dinli)的放大系数，的放大系数， 共共发射极电流发射极电流(dinli)(dinl

10、i)的放大系的放大系数。数。第56页/共92页第五十七页，共93页。第57页/共92页第五十八页，共93页。共集电极共集电极 第58页/共92页第五十九页，共93页。KUBEBCEUfI)(第59页/共92页第六十页，共93页。第60页/共92页第六十一页，共93页。二、输出特性二、输出特性 K K为常数为常数(chngsh)(chngsh)KICECBUfI)(第61页/共92页第六十二页，共93页。它的输出特性可分为三个区： (1)截止区：IB=0时，此时的集电极电流近似为零，管子的集电极电压等于(dngy)电源电压，两个结均反偏； (2)饱和区：此时两个结均处于正向偏置， UCE=0.3

11、V； (3)放大区:此时IC=IB，IC基本不随UCE变化而变化，此时发射结正偏，集电结反偏。第62页/共92页第六十三页，共93页。的穿透电流。它是由集电区贯穿的穿透电流。它是由集电区贯穿基区至发射区的电流，故称穿透基区至发射区的电流，故称穿透电流。电流。第63页/共92页第六十四页，共93页。第64页/共92页第六十五页，共93页。电压电压(diny)(diny)。如反向电压。如反向电压(diny)(diny)超过规定值就会发生击超过规定值就会发生击穿，击穿原理与二极管相同。管穿，击穿原理与二极管相同。管子击穿后将造成永久性的损坏或子击穿后将造成永久性的损坏或性能下降。性能下降。第65页/

12、共92页第六十六页，共93页。发射结所允许加的最高反向电压。第66页/共92页第六十七页，共93页。输出特性曲线上移，电流放大倍输出特性曲线上移，电流放大倍数增大。数增大。第67页/共92页第六十八页，共93页。第68页/共92页第六十九页，共93页。光电三极管 第69页/共92页第七十页，共93页。绝缘栅型：N沟道增强型、耗尽型MOS管、P沟道MOS管、VMOS管。第70页/共92页第七十一页，共93页。1.4.11.4.1结型场效应管结型场效应管一、结构、种类一、结构、种类(zhngli)(zhngli)、符号、符号（a） N型沟道(u do) （b）P型沟道(u do)第71页/共92页

13、第七十二页，共93页。（c） N沟道(u do) （d）P沟道(u do) 结型场效应管的结构示意图和符号第72页/共92页第七十三页，共93页。（a）UGS=0时 （b）UGSVP时沟道(u do)被夹断第73页/共92页第七十四页，共93页。2. uGS2. uGS不变，改变不变，改变uDSuDS时结型场效应导电沟道时结型场效应导电沟道(u do)(u do)的变的变化化（a）uGS=0,uDS=0时的情况(qngkung) （b）uGS=0,uDS|VP|时的情况(qngkung) 第75页/共92页第七十六页，共93页。N沟道(u do)结型场效应管的转移特性曲线 第76页/共92页第

14、七十七页，共93页。2. 2. 输出特性输出特性 N沟道(u do)结型场效应管输出特性曲线 第77页/共92页第七十八页，共93页。流区，也称为放大区。在恒流区，iD主要由栅源电压uGS决定。第78页/共92页第七十九页，共93页。电压uGS（off）后，iD0，场效应管截止。第79页/共92页第八十页，共93页。（a）N沟道(u do)结构图 （b）N沟道(u do)符号图（c）P沟道(u do)符号增强型MOS管结构及符号图第80页/共92页第八十一页，共93页。2. 2. 工作工作(gngzu)(gngzu)原理原理第81页/共92页第八十二页，共93页。(a) 转移(zhuny)特性

15、 （b）输出特性N沟道增强型场效应管特性曲线第82页/共92页第八十三页，共93页。二、耗尽型绝缘二、耗尽型绝缘(juyun)(juyun)栅场效应管的结构及工栅场效应管的结构及工作原理作原理（a）N沟道(u do)结构图 (b)N沟道(u do)符号 (c)P沟道(u do)符号 耗尽型MOS管结构及符号图第83页/共92页第八十四页，共93页。第84页/共92页第八十五页，共93页。4 4、最大耗散功率、最大耗散功率PDMPDM5 5、开启电压、开启电压UGS(th)UGS(th)第85页/共92页第八十六页，共93页。第86页/共92页第八十七页，共93页。路的电压放大系数；路的电压放大

16、系数；（5 5）场效应管的抗辐射能力强。）场效应管的抗辐射能力强。第87页/共92页第八十八页，共93页。 结型 N沟道(u do)耗尽型结型 P沟道(u do)耗尽型 第88页/共92页第八十九页，共93页。绝缘(juyun)栅型 N沟道增强型绝缘栅型 N沟道(u do)耗尽型第89页/共92页第九十页，共93页。 符号(fho) 转移特性 输出特性绝缘(juyun)栅型 P沟道增强型绝缘(juyun)栅型 P沟道耗尽型第90页/共92页第九十一页，共93页。第91页/共92页第九十二页，共93页。NoImage内容(nirng)总结会计学。注重培养定性分析(dngxngfnx)能力、综合应用能力和创新意识。电子和空穴均参与导电，这是半导体导电的特殊性质。正离子束缚在晶体中不能移动，所以它不能参与导电。理想二极管电压源Uon电阻rD，截止时反向电流为零。根据不同的掺杂方式在同一个硅片上制造出三个掺杂区域，并形成两个PN结就构成双极型晶体管。发射结应正向偏置，集电结应反向偏置。绝缘栅型 P沟道耗尽型第九十三页，共93页。