模拟电子技术基础(第4版)ppt课件
合集下载
模拟电子技术基础(第四版)课件童诗白
THANKS
感谢观看
利用运放实现模拟信号的检测、处理和控制，如PID控制器等。
反馈放大电路
05
总结词
理解反馈放大电路的核心概念和类型是掌握模拟电子技术的基础。
详细描述
反馈放大电路是一种通过引入反馈网络来控制放大器性能的电路。根据反馈信号的性质，可以分为正反馈和负反馈。正反馈是指反馈信号加强输入信号，使放大器增益提高；而负反馈则是削弱输入信号，使放大器增益降低。
有源滤波器
用于提高电路的输入阻抗，减小信号源内阻对电路的影响。
电压跟随器与缓冲电路
集成运算放大器的线性应用
比较器
波形发生器
功率放大器
自动控制电路
集成运算放大器的非线性应用
01
02
03
04
将模拟信号转换为数字信号，用于信号的阈值检测和脉冲整形。
利用运放实现正弦波、方波、三角波等波形发生。
利用运放实现音频信号的功率放大，用于扬声器驱动等场合。
晶体管时代
随着集成电路的诞生，电子设备进一步微型化，智能手机、平板电脑等便携式智能设备成为人们生活的重要组成部分。
集成电路时代
近年来，人工智能和物联网技术的迅猛发展，使得智能家居、自动驾驶等成为现实，进一步推动了电子技术的进步。
人工智能与物联网时代
电子技术的发展
医疗电子技术
医疗电子设备如心电图机、超声波诊断仪、医疗影像系统等都离不开电子技术的支持，为医疗诊断和治疗提供了重要的技术支持。
电阻是导体对电流的阻碍作用，电容是储存电荷的元件。电阻和电容是电子电路中最基本的被动元件。
二极管与晶体管
电感与变压器
半导体器件
02
如硅和锗，是半导体的基本组成材料。
元素半导体
感谢观看
利用运放实现模拟信号的检测、处理和控制，如PID控制器等。
反馈放大电路
05
总结词
理解反馈放大电路的核心概念和类型是掌握模拟电子技术的基础。
详细描述
反馈放大电路是一种通过引入反馈网络来控制放大器性能的电路。根据反馈信号的性质，可以分为正反馈和负反馈。正反馈是指反馈信号加强输入信号，使放大器增益提高；而负反馈则是削弱输入信号，使放大器增益降低。
有源滤波器
用于提高电路的输入阻抗，减小信号源内阻对电路的影响。
电压跟随器与缓冲电路
集成运算放大器的线性应用
比较器
波形发生器
功率放大器
自动控制电路
集成运算放大器的非线性应用
01
02
03
04
将模拟信号转换为数字信号，用于信号的阈值检测和脉冲整形。
利用运放实现正弦波、方波、三角波等波形发生。
利用运放实现音频信号的功率放大，用于扬声器驱动等场合。
晶体管时代
随着集成电路的诞生，电子设备进一步微型化，智能手机、平板电脑等便携式智能设备成为人们生活的重要组成部分。
集成电路时代
近年来，人工智能和物联网技术的迅猛发展，使得智能家居、自动驾驶等成为现实，进一步推动了电子技术的进步。
人工智能与物联网时代
电子技术的发展
医疗电子技术
医疗电子设备如心电图机、超声波诊断仪、医疗影像系统等都离不开电子技术的支持，为医疗诊断和治疗提供了重要的技术支持。
电阻是导体对电流的阻碍作用，电容是储存电荷的元件。电阻和电容是电子电路中最基本的被动元件。
二极管与晶体管
电感与变压器
半导体器件
02
如硅和锗，是半导体的基本组成材料。
元素半导体
模拟电子技术基础(第四版)22模电第十章PPT课件
10.3.1 Bridge Rectifier and Capacitance
Filter Circuit 电容
电容
充电
放电
D4
D1
+
~
u
D3
D2
C
RL
+
uo= uc
uO u
2U 2U
o
2
t
O
2
t
10.3.1 Bridge Rectifier and Capacitance
Filter Circuit 电容
Transformer Rectifier Filter Regulator
AC Power
Load
u
u
u
u
u
O
tO
tO
tO
tO
t
Chapter 10 DC Power Supply
10.1 Block Diagram of DC Power Supply 10.2 Rectifier Circuit 10.3 Filter Circuit
1
U
ID(AV)
2IO(AV)
0.45 RL
Peak inverse voltage of Diode
IF
1.1 IO(AV ) 2
UDRmax 2U
UR 1.1 2U
Brachylogy of Bridge Rectifier
+
D4
~
u
D3
D1
io
+
RL uo
D2
+
~
u
io
+ RL uo
整流桥堆
10.2 Rectifier Circuit
模拟电子技术基础(第四版)第1章
ID
理想二极管符号 UD
(V)
ID
开关模型等效电路
0.7V 0 0.7
0
UD
(V)
（a）理想模型 特性 ）理想模型VA特性
（b）开关模型 特性 ）开关模型VA特性
3、折线模型：正向导通时。相 、折线模型：正向导通时。 当于理想二极管串联一个等效 和一个电压源U 电阻rD和一个电压源 ON ，特 性曲线如图（ 所示 所示。 性曲线如图（c)所示。
二极管的伏安特性仍可由 二极管的伏安特性仍可由
iD = IS (e
近似描述。 近似描述。
UD / UT
−1)
D E
导通电压
IS：反向饱和电流 UT：电压当量，室温下26mV
IR
反向 漏电
开启电压 Uon
开启电压 导通电压
硅二极管 0 .5 V 0 . 6 ~ 0 .8 V (取 0 .7 V )
锗二极管 0 .1 V 0 . 2 ~ 0 .3 V (取 0 .3 V )
发射区：发射载流子 发射区： 集电区： 集电区：收集载流子 基区： 基区：传送和控制载流子 为例） （以NPN为例） 为例
演示
载流子的传输过程
以上看出，三极管内有两种载流子 自由电子 自由电子和 以上看出，三极管内有两种载流子(自由电子和空 参与导电， 穴)参与导电，故称为双极型三极管－BJT (Bipolar 参与导电 故称为双极型三极管－ Junction Transistor)。 。
二极管伏安特性与温度T的关系： 二极管伏安特性与温度T的关系：
的增加而增加 所以二极管的正向压降 增加， 的增加而降低 降低。 由于IS随T 的增加而增加，所以二极管的正向压降VF随T 的增加而降低。 一般线性减少2 2.5mV/C° 一般线性减少2～2.5mV/C° （利用该特性，可以把二极管作为温度传感器） 利用该特性，可以把二极管作为温度传感器）
模电课件-第1章-精选文档
（3）运算电路：完成一个或多个信号的各种运算。 （4）信号转换电路： 电压（流）→电流（压）、
直（交）流→交（直）流。
（5）信号发生电路：产生正弦、三角、矩形波等。 （6）直流电源：将交流电转换成不同输出电压和电流的 直流电。
33 MHz
目录
Analog Electronics
1
导言
33 MHz
2 运算放大器 3 二极管及其基本电路 4 晶体三极管及放大电路基础 5 场效应管放大电路 6 模拟集成电路 7 反馈放大电路 8 信号的运算和滤波 9 波形的发生与变换电路 10 直流稳压电源
信号的 信号的 信号的
信号的
提取
传感器 接收器
预处理
隔离、滤波 放大、阻抗 变换
加工
运算、转 换、比较
执行
功率放大 A/D转换
33 MHz
图1.2.1电子信息系统示意图
Analog Electronics
1.2.3
电子信息系统中的模拟电路
信号的 预处理 信号的 加工 信号的 执行
信号的 提取
（1）放大电路：用于信号的电压、电流或功率放大。 （2）滤波电路：用于信号的提取、变换或抗干扰。
Analog Electronics
模拟电子技术基本教程 Fundamentals of Analog Electronics 华成英 主编
33 MHz
Analog Electronics 1. 电子技术的发展简史
电子技术诞生的历史虽短，但深入的领域却是最深最广， 它不仅是现代化社会的重要标志，而且成为人类探索宇宙宏观 世界和微观世界的物质技术基础。 1904年第一只电子器件发明以来，世界电子技术经历了 电子管、晶体管和集成电路等重要发展阶段。
直（交）流→交（直）流。
（5）信号发生电路：产生正弦、三角、矩形波等。 （6）直流电源：将交流电转换成不同输出电压和电流的 直流电。
33 MHz
目录
Analog Electronics
1
导言
33 MHz
2 运算放大器 3 二极管及其基本电路 4 晶体三极管及放大电路基础 5 场效应管放大电路 6 模拟集成电路 7 反馈放大电路 8 信号的运算和滤波 9 波形的发生与变换电路 10 直流稳压电源
信号的 信号的 信号的
信号的
提取
传感器 接收器
预处理
隔离、滤波 放大、阻抗 变换
加工
运算、转 换、比较
执行
功率放大 A/D转换
33 MHz
图1.2.1电子信息系统示意图
Analog Electronics
1.2.3
电子信息系统中的模拟电路
信号的 预处理 信号的 加工 信号的 执行
信号的 提取
（1）放大电路：用于信号的电压、电流或功率放大。 （2）滤波电路：用于信号的提取、变换或抗干扰。
Analog Electronics
模拟电子技术基本教程 Fundamentals of Analog Electronics 华成英 主编
33 MHz
Analog Electronics 1. 电子技术的发展简史
电子技术诞生的历史虽短，但深入的领域却是最深最广， 它不仅是现代化社会的重要标志，而且成为人类探索宇宙宏观 世界和微观世界的物质技术基础。 1904年第一只电子器件发明以来，世界电子技术经历了 电子管、晶体管和集成电路等重要发展阶段。
《模拟电子技术基础》(第四版)_第4章
代替RE，抑制共模干扰 效果好，KCMR大。
T3
T4
+VCC
I BQ1 I BQ 2 ICQ1 ICQ 2
ICQ3
ICQ1
2 I BQ 3 ICQ2
T1 T2 IE
ICQ4
RL
IO
Uo
ICQ3 ICQ1
ICQ 4 ICQ3
I O I CQ 4 I CQ 2 I CQ 3 I CQ1 I CQ1 I CQ1 0
id1 gm1ugs1
uo io RL 2id1RL 2 gm1ugs1RL
uo 2 gm1ugs1RL Au gm1RL uid 2ugs1
ii ib 2
作业:4.8
ic 2 i c3
ic5
ic 6
RL
io ic 6 ic3 ic5 ic 2 ic 2 ic 2
转移特性
Rid
FET1
+ VCC
ib1
T1
ie1 ic1
RE
T2
Rod rce 2 // rds 4
FET2
ui1
ic 2
io
id 4 FET4
ui 2
+
id1
FET3
id 3
RL
uo
-
io id 4 ic 2 id 3 ic1 ic1 ic1 2 ib1
B2
B3
•
C3
rce1
rce2 Ib2
Uo
• •
Ib3
•
3Ib3Байду номын сангаас
R
•
Ui rbe1
•
模拟电子技术基础(第4版华成英)ppt课件
1
乙类功率放大器是一种非线性放大器，其工作原 理是将输入信号的负半周切除，仅让正半周通过 晶体管放大。
2
在乙类功率放大器中，晶体管只在正半周导通， 因此效率较高。但因为晶体管工作在截止区和饱 和区，所以失真较大。
3
乙类功率放大器通常采用推挽电路形式，以减小 失真。
THANKS
感谢观看
利用晶体管、可控硅等开关元件的开关特性，通过适当组合实现非 正弦波信号的输出。
非正弦波发生电路的组成
包括开关元件、储能元件和输出电路。
非正弦波发生电路的特点
输出信号波形多样，幅度大，但频率稳定性较差，且波形质量受开 关元件特性的影响较大。
波形变换电路
波形变换电路的原理
利用运算放大器和适当组合的RC电路，将一种波形变换为另一种波 形。
基本放大电路 放大电路的基本概念和性能指标
总结词
共基极放大电路的特点是输入阻抗低、 输出阻抗高。
VS
详细描述
共基极放大电路是一种特殊的放大电路， 其工作原理基于晶体管的电压放大作用。 由于其输入阻抗低、输出阻抗高的特点， 因此常用于实现信号的电压放大。在电路 结构上，共基极放大电路与共发射极放大 电路类似，只是晶体管的基极接输入信号 而不是发射极。
01
特征频率
晶体管在特定工作点上的最高使 用频率，超过该频率时放大电路 将失去放大能力。
截止频率
02
03
放大倍数
晶体管在正常放大区与截止区的 交界点上所对应的频率，是晶体 管的重要参数之一。
晶体管在不同频率下的电压放大 倍数，反映了晶体管在不同频率 下的放大性能。
单级放大电路的频率响应
低通部分
放大电路对低频信号的放大能力较强，随着频 率升高，增益逐渐下降。
课件：模拟电子技术基础(第四版)
9
半导体的导电机理不同于其它物质， 半导体的导电机理不同于其它物质，所以它 的导电机理不同于其它物质 具有不同于其它物质的特点。例如： 具有不同于其它物质的特点。例如： 当受外界热和光的作用时， 当受外界热和光的作用时， 它的导电能力明显变化。 它的导电能力明显变化。
第 四 版 童 诗 白
光敏器件
16
第 四 版 童 诗 白
+4
+4
+4 自由电子
+4
+5 +4
+4 施主原子
第 四 版 童 诗 白
+4
+4
+4
图 1.1.3
N 型半导体
17
二、 P 型半导体
杂质元素， 在硅或锗的晶体中掺入少量的 3 价杂质元素，如 铟等， 型半导体。 硼、镓、铟等，即构成 P 型半导体。 3 价杂质原子称为受主原子。 价杂质原子称为受主原子 受主原子。
5
第 四 版 童 诗 白
模拟电子技术： 模拟电子技术：
模拟电子技术主要研究处理模拟信号的电子电路。 模拟电子技术主要研究处理模拟信号的电子电路。 模拟信号就是幅度连续的信号，如温度、压力、流量等。 模拟信号就是幅度连续的信号，如温度、压力、流量等。 幅度 幅度
时间 第 四 版 童 诗 白
T
2T
3T 4T
1. 掺入杂质的浓度决定多数载流子浓度；温度决 掺入杂质的浓度决定多数载流子浓度； 定少数载流子的浓度。 定少数载流子的浓度。 2. 杂质半导体载流子的数目要远远高于本征半导 杂质半导体载流子的数目 载流子的数目要远远高于本征半导 因而其导电能力大大改善。 体，因而其导电能力大大改善。 3. 杂质半导体总体上保持电中性。 杂质半导体总体上保持电中性。 4. 杂质半导体的表示方法如下图所示。 杂质半导体的表示方法如下图所示。
半导体的导电机理不同于其它物质， 半导体的导电机理不同于其它物质，所以它 的导电机理不同于其它物质 具有不同于其它物质的特点。例如： 具有不同于其它物质的特点。例如： 当受外界热和光的作用时， 当受外界热和光的作用时， 它的导电能力明显变化。 它的导电能力明显变化。
第 四 版 童 诗 白
光敏器件
16
第 四 版 童 诗 白
+4
+4
+4 自由电子
+4
+5 +4
+4 施主原子
第 四 版 童 诗 白
+4
+4
+4
图 1.1.3
N 型半导体
17
二、 P 型半导体
杂质元素， 在硅或锗的晶体中掺入少量的 3 价杂质元素，如 铟等， 型半导体。 硼、镓、铟等，即构成 P 型半导体。 3 价杂质原子称为受主原子。 价杂质原子称为受主原子 受主原子。
5
第 四 版 童 诗 白
模拟电子技术： 模拟电子技术：
模拟电子技术主要研究处理模拟信号的电子电路。 模拟电子技术主要研究处理模拟信号的电子电路。 模拟信号就是幅度连续的信号，如温度、压力、流量等。 模拟信号就是幅度连续的信号，如温度、压力、流量等。 幅度 幅度
时间 第 四 版 童 诗 白
T
2T
3T 4T
1. 掺入杂质的浓度决定多数载流子浓度；温度决 掺入杂质的浓度决定多数载流子浓度； 定少数载流子的浓度。 定少数载流子的浓度。 2. 杂质半导体载流子的数目要远远高于本征半导 杂质半导体载流子的数目 载流子的数目要远远高于本征半导 因而其导电能力大大改善。 体，因而其导电能力大大改善。 3. 杂质半导体总体上保持电中性。 杂质半导体总体上保持电中性。 4. 杂质半导体的表示方法如下图所示。 杂质半导体的表示方法如下图所示。
模拟电子技术基础(第四版)课件6.6 负反馈放大电路的稳定性 6.7.
6.6 负反馈放大电路的稳定性
对于多级放大电路，如果引入过深的负反馈，可能引
起自激振荡。
6.6.1 负反馈放大电路自激振荡产生的原因和条件
一、自激振荡产生的原因
放大电路的闭环放大倍数为：
A f
A 1 A F
在中频段， A F 0 在高、低频段，放大倍数
AX和i 反 馈X系i 数XFf
3.密勒效应补偿
利用密勒效应将补 偿电容、或补偿电 阻和电容跨接放大 电路的输入端和输 出端。
并具有450的相位裕度，
所以电路一定不会产生
自激振荡。
图6.6.3 简单滞后补偿前后基本放大 电路的幅频特性
2.RC滞后补偿
除了电容校正以外，还可以利用电阻、电容元件串 联组成的 RC 校正网络来消除自激振荡。
图 6.6.5 RC 校正网络
利用 RC 校正网络代替电容校正网络，将使通频带变 窄的程度有所改善。
0 AF
0
90° 180°
fo
f / HZ
fo
f / HZ
A F 1
(a)产生自激振荡
结论：当 f = f0 时，电路同时满足自激振荡的相位条 件和幅值条件，将产生自激振荡。
例2：
20lg A F / dB
60
40
由负反馈放大电路 A F 的波 20
特图可见，当 f = f0 ，相位
结论：
单级放大电路不会产生自激振荡；
两级放大电路当频率趋于无穷大或趋于零时，虽 然满足相位条件，但不满足幅值条件，所以也不 会产生自激振荡；
但三级放大电路，在深度负反馈条件下，对于某 个频率的信号，既满足相位条件，也满足幅值条 件，可以产生自激振荡。
6.6.3 负反馈放大电路稳定性的判断
对于多级放大电路，如果引入过深的负反馈，可能引
起自激振荡。
6.6.1 负反馈放大电路自激振荡产生的原因和条件
一、自激振荡产生的原因
放大电路的闭环放大倍数为：
A f
A 1 A F
在中频段， A F 0 在高、低频段，放大倍数
AX和i 反 馈X系i 数XFf
3.密勒效应补偿
利用密勒效应将补 偿电容、或补偿电 阻和电容跨接放大 电路的输入端和输 出端。
并具有450的相位裕度，
所以电路一定不会产生
自激振荡。
图6.6.3 简单滞后补偿前后基本放大 电路的幅频特性
2.RC滞后补偿
除了电容校正以外，还可以利用电阻、电容元件串 联组成的 RC 校正网络来消除自激振荡。
图 6.6.5 RC 校正网络
利用 RC 校正网络代替电容校正网络，将使通频带变 窄的程度有所改善。
0 AF
0
90° 180°
fo
f / HZ
fo
f / HZ
A F 1
(a)产生自激振荡
结论：当 f = f0 时，电路同时满足自激振荡的相位条 件和幅值条件，将产生自激振荡。
例2：
20lg A F / dB
60
40
由负反馈放大电路 A F 的波 20
特图可见，当 f = f0 ，相位
结论：
单级放大电路不会产生自激振荡；
两级放大电路当频率趋于无穷大或趋于零时，虽 然满足相位条件，但不满足幅值条件，所以也不 会产生自激振荡；
但三级放大电路，在深度负反馈条件下，对于某 个频率的信号，既满足相位条件，也满足幅值条 件，可以产生自激振荡。
6.6.3 负反馈放大电路稳定性的判断
模拟电子技术基础第四版课件-第一章
60A 40A
20A IB=0 9 12 UCE(V)
(1-51)
4
IC(mA
) 此区域中UC1E00UBAE,
集电结正偏，
3
IB>IC，UCE800.3VA 称为饱和区。
60A
2
40A
1
20A
IB=0
3 6 9 12 UCE(V)
(1-52)
IC(mA ) 4 3
2
此1区00域A中 :
I,UB=B80E0<,ICA死=I区CEO 电压60，A称为 截止40区A。
变薄
+ P
－+ －+ －+ －+
内电场被削弱，多子 的扩散加强能够形成 较大的扩散电流。
_ N
外电场
R
内电场
E
(1-22)
2、PN 结反向偏置
_ P
变厚
－+ －+ －+ －+
内电场被被加强，多子
的扩散受抑制。少子漂
移加强，但少子数量有
限，只能形成较小的反
向电流。
+
N
内电场
外电场
R
E
(1-23)
3 PN 结方程
I
U
I I S (e UT 1)
U
三 PN结的击穿
(1-24)
四 PN结的电容效应
PN结高频小信号时的等效电路： rd
势垒电容和扩散电 容的综合效应
(1-25)
1. 2 半导体二极管
1.2. 1 半导体二极管的结构和符号
PN 结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。
点接触型
触丝线
PN结
引线 外壳线
20A IB=0 9 12 UCE(V)
(1-51)
4
IC(mA
) 此区域中UC1E00UBAE,
集电结正偏，
3
IB>IC，UCE800.3VA 称为饱和区。
60A
2
40A
1
20A
IB=0
3 6 9 12 UCE(V)
(1-52)
IC(mA ) 4 3
2
此1区00域A中 :
I,UB=B80E0<,ICA死=I区CEO 电压60，A称为 截止40区A。
变薄
+ P
－+ －+ －+ －+
内电场被削弱，多子 的扩散加强能够形成 较大的扩散电流。
_ N
外电场
R
内电场
E
(1-22)
2、PN 结反向偏置
_ P
变厚
－+ －+ －+ －+
内电场被被加强，多子
的扩散受抑制。少子漂
移加强，但少子数量有
限，只能形成较小的反
向电流。
+
N
内电场
外电场
R
E
(1-23)
3 PN 结方程
I
U
I I S (e UT 1)
U
三 PN结的击穿
(1-24)
四 PN结的电容效应
PN结高频小信号时的等效电路： rd
势垒电容和扩散电 容的综合效应
(1-25)
1. 2 半导体二极管
1.2. 1 半导体二极管的结构和符号
PN 结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。
点接触型
触丝线
PN结
引线 外壳线
模拟电子技术基础(第四版)课件7
常用有源带阻滤波电路
1 ( f )2
A u
f0
1
(
f f0
)2
j2(2
Aup
)
f f0
Aup
f0
1 2RC
——中心频率
图 7.3.22常用有源带阻滤波电路
Aup
1
RF R1
——通带电压放大倍数
Q f0 1 B 2(2 Aup )
A u
1
Aup
j1 Q
ff 0 f02 f
2
模拟电子技术多媒体课件
7.3.5 状态变量型有源滤波器 一、状态变量型有源滤波电路的传递函数 二、状态变量型有源滤波电路的组成 三、集成状态变量型滤波电路（AF100）
分析过程（见教材P366~367）
图7.3.13 无限增益多路反馈 二阶低通滤波电路
模拟电子技术多媒体课件
第七章 信号的运算和处理
三、三种类型的有源低通滤波器
滤波器的品质因数Q，也称为滤波器的截止特性系数。 其值决定于 f = f0 附近的频率特性。 按照 f = f0 附近频率特性的特点，可将滤波器分为: 巴特沃思（Butterworth）
模拟电子技术多媒体课件
第七章 信号的运算和处理
三、带阻滤波器(BEF)
在规定的频带内，信号被 U i
低通
U o
阻断，在此频带以外的信号能 顺利通过。
高通
20lg Au
低通
O
f1
f
20lg Au
O 20lg Au
高通 f
f2
通阻通
O
f1
f2
f
图 7.3.20
模拟电子技术多媒体课件
第七章 信号的运算和处理
1 ( f )2
A u
f0
1
(
f f0
)2
j2(2
Aup
)
f f0
Aup
f0
1 2RC
——中心频率
图 7.3.22常用有源带阻滤波电路
Aup
1
RF R1
——通带电压放大倍数
Q f0 1 B 2(2 Aup )
A u
1
Aup
j1 Q
ff 0 f02 f
2
模拟电子技术多媒体课件
7.3.5 状态变量型有源滤波器 一、状态变量型有源滤波电路的传递函数 二、状态变量型有源滤波电路的组成 三、集成状态变量型滤波电路（AF100）
分析过程（见教材P366~367）
图7.3.13 无限增益多路反馈 二阶低通滤波电路
模拟电子技术多媒体课件
第七章 信号的运算和处理
三、三种类型的有源低通滤波器
滤波器的品质因数Q，也称为滤波器的截止特性系数。 其值决定于 f = f0 附近的频率特性。 按照 f = f0 附近频率特性的特点，可将滤波器分为: 巴特沃思（Butterworth）
模拟电子技术多媒体课件
第七章 信号的运算和处理
三、带阻滤波器(BEF)
在规定的频带内，信号被 U i
低通
U o
阻断，在此频带以外的信号能 顺利通过。
高通
20lg Au
低通
O
f1
f
20lg Au
O 20lg Au
高通 f
f2
通阻通
O
f1
f2
f
图 7.3.20
模拟电子技术多媒体课件
第七章 信号的运算和处理
模拟电子技术基础(完整课件)
>100000
封装好的集成电路
课程的教学方法
模电——“魔”电 特点：电路形式多、公式多、工程性强 教学方法： 课堂讲课 ——每章小结 ——自我检测题
——作业 ——作业反馈
——实验 ——答疑
总成绩＝期末（70％）＋平时（30％） 平时：作业、课堂、实验等
教材：《模拟电子技术基础》，李国丽王涌李如 春主编，高等教育出版社，国家级十二 五规划教材
就在这个过程中，爱迪生还发现了一 个奇特 的现象：一块烧红的铁会散发出电子云。后人 称之为爱迪生效应，但当时不知道利用这一效 应能做些什么。
1904年，英国发明家弗莱明在真空中加热的 电丝(灯丝)前加了一块板极，从而发明了第一 只电子管，称为二极管。
1906 年，美国发明家德福雷斯特，在二极管 的灯丝和板极之间巧妙地加了一个栅板，从而 发明了第一只真空三极管，建树了早期电子技 术上最重要的里程碑——电子工业真正的诞生 起点 。
2000年10月10日，基尔比 与另外两位科学家共同分享 诺贝尔物理学奖。
获得2000年Nobel物理奖
1958年第一块集成电路：TI公司的Kilby，12个器件，Ge晶片
1959年7月30日，硅谷的仙童半导体公司的诺依斯 采用先进的平面处理技术研制出集成电路，也申请到 一项发明专利 ，题为“半导体器件——导线结构”； 时间比基尔比晚了半年，但确实是后来微电子革命的 基础。
1959年仙童制造的IC
诺依斯
1971年：全球第一个微处理器4004由Intel 公司推出，在它3毫米×4毫米的掩模上，有 2250个晶体管，每个晶体管的距离是10微米， 每秒运算6万次。也就是说，一粒米大小的芯片 内核，其功能居然与世界上第一台计算机—— 占地170平方米的、拥有1.8万个电子管的 “爱
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
多子浓度高
多子浓度很 低，且很薄
面积大
晶体管有三个极、三个区、两个PN结。
华成英 hchya@
二、晶体管的放大原理
（发射结正偏） uBE U on 放大的条件 （集电结反偏） uCB 0，即 uCE uBE
少数载流 子的运动 因集电区面积大，在外电场作用下大 部分扩散到基区的电子漂移到集电区 因基区薄且多子浓度低，使极少 数扩散到基区的电子与空穴复合 因发射区多子浓度高使大量 电子从发射区扩散到基区 基区空穴 的扩散
华成英 hchya@
§1.3
晶体三极管
一、晶体管的结构和符号 二、晶体管的放大原理 三、晶体管的共射输入特性和输出特性 四、温度对晶体管特性的影响
五、主要参数
华成英 hchya@
一、晶体管的结构和符号
为什么有孔？
小功率管
中功率管
大功率管
华成英 hchya@
2、本征半导体的结构
共价键
由于热运动，具有足够能量 的价电子挣脱共价键的束缚 而成为自由电子 自由电子的产生使共价键中 留有一个空位置，称为空穴 自由电子与空穴相碰同时消失，称为复合。 动态平衡 一定温度下，自由电子与空穴对的浓度一定；温度升高， 热运动加剧，挣脱共价键的电子增多，自由电子与空穴对 的浓度加大。
指数曲线
若正向电压 UT，则i ISe u
u UT
若反向电压u UT，则i IS
2. 伏安特性受温度影响
反向特性为横轴的平行线
T（℃）↑→在电流不变情况下管压降u↓ →反向饱和电流IS↑，U(BR) ↓ 增大1倍/10℃
T（℃）↑→正向特性左移，反向特性下移
华成英 hchya@
华成英 hchya@
四、PN 结的电容效应
1. 势垒电容
PN结外加电压变化时，空间电荷区的宽度将发生变 化，有电荷的积累和释放的过程，与电容的充放电相 同，其等效电容称为势垒电容Cb。
2. 扩散电容
PN结外加的正向电压变化时，在扩散路程中载流子 的浓度及其梯度均有变化，也有电荷的积累和释放的 过程，其等效电容称为扩散电容Cd。
第一章 半导体二极管和三极管
华成英 hchya@
第一章 半导体二极管和三极管
§1.1 半导体基础知识 §1.2 半导体二极管 §1.3 晶体三极管
华成英 hchya@
§1 半导体基础知识
一、本征半导体 二、杂质半导体 三、PN结的形成及其单向导电性 四、PN结的电容效应
华成英 hchya@
二、二极管的伏安特性及电流方程
二极管的电流与其端电压的关系称为伏安特性。
i f (u )
i IS (e
u UT
1)
(常温下 UT 26m ) V
材料
硅Si 锗Ge
击穿 电压
导通电压
0.5~0.8V 0.1~0.3V
反向饱 和电流
开启 电压
华成英 hchya@
iC
iB
iC iB
U CE 常量
放大区 截止区 β是常数吗？什么是理想晶体管？什么情况下 ?
华成英 hchya@
晶体管的三个工作区域
状态 截止 放大 饱和
uBE ＜Uon ≥ Uon ≥ Uon
iC ICEO βiB ＜βiB
uCE VCC ≥ uBE ≤ uBE
华成英 hchya@
§2 半导体二极管
一、二极管的组成 二、二极管的伏安特性及电流方程 三、二极管的等效电路 四、二极管的主要参数 五、稳压二极管
华成英 hchya@
一、二极管的组成
将PN结封装，引出两个电极，就构成了二极管。
小功率 二极管
为什么要将半导体变成导电性很差的本征半导体？
华成英 hchya@
二、杂质半导体
1. N型半导体
多数载流子 空穴比未加杂质时的数目多 了？少了？为什么？
5
杂质半导体主要靠多数载流 子导电。掺入杂质越多，多子 浓度越高，导电性越强，实现 导电性可控。 磷（P）
华成英 hchya@
交流电流放大系数
I CEO (1 ) I CBO
穿透电流
集电结反向电流
为什么基极开路集电极回 路会有穿透电流？
华成英 hchya@
三、晶体管的共射输入特性和输出特性
1. 输入特性
iB f (u BE ) U CE
为什么像PN结的伏安特性？
为什么UCE增大曲线右移？ 为什么UCE增大到一定值曲线 右移就不明显了？
最大集电极耗散功 率，PCM＝iCuCE
安全工作区
华成英 hchya@
讨论一
PCM iCuCE
uCE=1V时的iC就是ICM
2.7
iC iB
U CE
U（BR）CEO
由图示特性求出PCM、ICM、U （BR）CEO 、β。
清华大学 华成英 hchya@
华成英 hchya@
五、主要参数
• 直流参数： 、 、ICBO、 ICEO
IC IE
iC iE 1
• 交流参数：β、α、fT（使β＝1的信号频率） • 极限参数：ICM、PCM、U（BR）CEO
最大集电 极电流 c-e间击穿电压
扩散运动形成发射极电流IE，复合运动形成基极电 流IB，漂移运动形成集电极电流IC。
华成英 hchya@
• 电流分配：
I E＝ I B＋ I C
IE－扩散运动形成的电流 IB－复合运动形成的电流 IC－漂移运动形成的电流
直流电流 放大系数
IC IB
iC iB
第四版——P20
华成英 hchya@
讨论：解决两个问题
• 如何判断二极管的工作状态？ • 什么情况下应选用二极管的什么等效电路？
V uD iD R
对V和Ui二极管的模 型有什么不同？ V与uD可比，则需图解： ID 实测特性
Q
uD=V－iR
UD
华成英 hchya@
2. P型半导体
多数载流子 P型半导体主要靠空穴导电， 掺入杂质越多，空穴浓度越高， 导电性越强，
3
在杂质半导体中，温度变化时， 载流子的数目变化吗？少子与多 子变化的数目相同吗？少子与多 子浓度的变化相同吗？
硼（B）
华成英 hchya@
三、PN结的形成及其单向导电性
物质因浓度差而产生的运动称为扩散运动。气 体、液体、固体均有之。
P区空穴 浓度远高 于N区。 N区自由电 子浓度远高 于P区。
扩散运动 扩散运动使靠近接触面P区的空穴浓度降低、靠近接触面 N区的自由电子浓度降低，产生内电场。
华成英 hchya@
PN 结的形成
由于扩散运动使P区与N区的交界面缺少多数载流子，形成 内电场，从而阻止扩散运动的进行。内电场使空穴从N区向P 区、自由电子从P区向N 区运动。 漂移运动 因电场作用所产 生的运动称为漂移 运动。
温度的 电压当量
开启电压
0.5V 0.1V
反向饱和电流
1µA以下 几十µA
华成英 hchya@
华成英 hchya@
利用Multisim测试二极管伏安特性
华成英 hchya@
从二极管的伏安特性可以反映出： 1. 单向导电性 u i IS (eU T 1) 正向特性为
对于小功率晶体管，UCE大于1V的一条输入特性曲线 可以取代UCE大于1V的所有输入特性曲线。
华成英 hchya@
2. 输出特性
饱和区
iC f (uCE ) I B
对应于一个IB就有一条iC随uCE变化的曲线。
为什么uCE较小时iC随uCE变 化很大？为什么进入放大状态 曲线几乎是横轴的平行线？
结电容： C j Cb Cd 结电容不是常量！若PN结外加电压频率高到一定程 度，则失去单向导电性！
清华大学 华成英 hchya@
华成英 hchya@
问题
• 为什么将自然界导电性能中等的半导体材料制 成本征半导体，导电性能极差，又将其掺杂， 改善导电性能？ • 为什么半导体器件的温度稳定性差？是多子还 是少子是影响温度稳定性的主要因素？ • 为什么半导体器件有最高工作频率？
三、二极管的等效电路
1. 将伏安特性折线化
理想 二极管
导通时△i与△u 成线性关系
理想开关 析 中最常用
导通时UD＝Uon 截止时IS＝0
应根据不同情况选择不同的等效电路！
100V？5V？1V？
？
华成英 hchya@
2. 微变等效电路
华成英 hchya@
3、本征半导体中的两种载流子
运载电荷的粒子称为载流子。 外加电场时，带负电的自由电 子和带正电的空穴均参与导电， 且运动方向相反。由于载流子数 目很少，故导电性很差。 温度升高，热运动加剧，载 流子浓度增大，导电性增强。 热力学温度0K时不导电。 两种载流子
大功率 二极管
稳压 二极管
发光 二极管
华成英 hchya@
一、二极管的组成
点接触型：结面积小， 结电容小，故结允许 的电流小，最高工作 频率高。
面接触型：结面积大， 结电容大，故结允许 的电流大，最高工作 频率低。
平面型：结面积可小、 可大，小的工作频率 高，大的结允许的电 流大。
华成英 hchya@
一、本征半导体
1、什么是半导体？什么是本征半导体？
导电性介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体。 导体－－铁、铝、铜等金属元素等低价元素，其最外层电 子在外电场作用下很容易产生定向移动，形成电流。 绝缘体－－惰性气体、橡胶等，其原子的最外层电子受原 子核的束缚力很强，只有在外电场强到一定程度时才可能导 电。 半导体－－硅（Si）、锗（Ge），均为四价元素，它们原 子的最外层电子受原子核的束缚力介于导体与绝缘体之间。 本征半导体是纯净的晶体结构的半导体。 无杂质 稳定的结构