01-3讲义(晶体管)《模拟电子技术基础》童诗白,华成英南京理工大学
最新模拟电子技术基础课件(第三版)童诗白华成英(第三章)课件ppt
2.如何将多个单级放大电路连接成多级放大电路? 各种连接方式有和特点?
3.直接耦合放大电路的特殊问题是什么?如何解决?
第
4.差分放大电路与其它基本放大电路有什么区别?
三
为什么它能抑制零点漂移?
版
童
5.直接耦合放大电路输出级的特点是什么?如何根据
诗
要求组成多级放大电路?
白
改进电路—(c2) 可降低第二级的 集电极电位,又不损 失放大倍数。但稳压 管噪声较大。
差模信号作用下的等效电路
Rb1
+ i B1
i 1 B1
+
R L
2
u Id
i
-
B2
u Od
R L 2-
动态参数
u u u
A=
0
o1
o2
d u
u u
id
i1
i2
2u o1
(R c
//
1 2
R) L
2u
R r
i1
b
be
Rid=2(Rb +rbe;)
Rb2
i 2 B2
图3.3.5差分放大电路加差模信号(b)
电路以两只管子集电极电位 差为输出,可克服温度漂移。
差分放大电路也称为 差动放大电路
动画avi\6-2.avi
差分放大电路的改进图
典型差分放大电路
Rb1
Rb2
Rb1
Rb2
+
uI1
-
Re
-+
-
uI2 uI1
uI2
+-
Re
+
VBB -VEE
图 3.3.2差分放大电路的组成(d)
《模拟电子技术基础》教材-童诗白解读
ni:自由电子的浓度
pi:空穴的浓度
K1:系数(与半导体材料有关)
T :绝对温度
k:波尔兹曼常数
EG:价电子挣脱共价键所需能量, 又叫禁带宽度
2020/3/1
17
§1.1.2 杂质半导体
在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质,可 使半导体的导电性发生显著变化。掺入的杂质主 要是三价或五价元素。掺入杂质的本征半导体称 为杂质半导体。
感谢同学们的支持和鼓励 课程总学时: 60 (十五周结束); 课 程 学 分 : 4.0 ; 课 程 类 型 :专业必修课。
任课教师:马俊成
2020/3/1
1
本课程的任务是: 介绍常用半导体器件的特性与参数,重点讨论模拟电
路中的基本单元电路,研究电路工作原理与基本分析方 法,掌握半导体器件的基本运用。
自由电子
Si
Si
P
Si
原子是不能移动的带正电的离子。每个磷原子给 出一个电子,称为施主杂质(donor impurity)。
B). 电路功能多,涉及知识面广、灵活性大。 本课程存在的问题:
内容多、教材太精炼、学时少、入门难。
2020/3/1
4
二 .电子技术的发展历程 电子技术的发展以电子器件的更新换代为标志!
电子学近百年发展史上三个重要里程碑: ☆ 1904年电子管发明(真正进入电子时代); ☆ 1947年晶体管问世; ☆ 1959年集成电路出现(SSI、MSI、LSI、VLSI)。
高温掺杂
晶体管
I
半导体
U
mA
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§1.1.1 本征半导体
一. 本征半导体
完全纯净、结构完整的半导体晶体。称为本征半 导体。
《模拟电子技术基础》(第三版)童诗白华成英主编,高等教育
《模拟电子技术基础》(第三版)童诗白华成英主编,高等教育《模拟电子技术基础》(第三版)童诗白华成英主编,高等教育出版社 2001教材评述该教材是面向21世纪课程、“九五”国家级重点教材,第一、第二版分别获得国家教委优秀教材一等奖和国家级优秀教材奖。
在保留第二版理论体系的基础上,精炼了基础部分,适当拓宽了知识面,新增了自测题,并力图在文字叙述方面更具有启发性,有利于学生创新意识的培养。
该教材在多年课程改革经验的指导下,既保持了多年以来形成的体系,又面向新世纪的发展;既符合该门课程的基本要求,又引进了电子技术中的新器件、新技术、新方法;既可以使学生掌握基础知识,又可以培养他们的定性分析能力、综合应用能力和创新意识;既有利于教师对教材的灵活取舍,又有利于学生对教材内容的主动学习和思考。
主要有以下一些特点:(1)、顺序安排合理,先器件后电路、先小信号后大信号、先基础后应用,并以读图作为全书内容的复习和总结。
为了适应21世纪的需要,在应用方面书中围绕信号的放大、运算、处理、转换和产生来介绍。
(2)、使难点分散,每章只有一个或两个主干,每节只有一个或两个难点,有利于学生学习。
(3)、每章内容按“提出问题,突出主干,理顺思路,启发引导,总结规律,举一反三”的原则编排内容,能使读者主动思考,找出解决问题的方法。
(4)、由于电子电路分析和设计方法的现代化和自动化,使定量计算更准确和精确,因此该教材更多地讲述电子电路的组成,更加注重电路结构的构思,突出定性分析。
使读者能知道来龙去脉,从中获得启迪,并进一步提高创新意识。
(5)、各种内容在基础之上还有提高和引申,可以扩展读者知识面。
并且对例题和习题做了修改,题型多样化,难度有所提高。
并且引入了近些年来电子技术的新器件、新技术、新方法,如EDA软件、开关电容技术等等。
有利于读者了解电子技术的新发展。
本书主要内容包括:常用半导体器件、基本放大电路、多级放大电路、集成运算放大电路、放大电路的频率响应、放大电路中的负反馈、信号的运算和处理、波形的发生和信号的变换、功率放大电路、直流电源和模拟电子读图。
模拟电子技术电子书课件
• 画出放大电路的微变等效电路如图2.3.19所示。
I i
I b
I c
Rs V V s
i
Rb
I b Rc
RL VO
Ri
图2.3.19 微变等效电路 Ro
Ri
V i I i
R b // r be
AV
VO Vi
Ic
(Rc // Ib rbe
RL )
Ib (Rc Ib rbe
//
RL )
RL'
直流量 Q 电量{
交流量 性能
ui≠0:
PPT学习交流
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2.2.2 设置静态工作点的必要性
一.静态工作点
ui=0 IB,UBE,IC,UCE 记为 IBQ,UBEQ,ICQ,UCEQ
输入特性曲线上的点(UBEQ,IBQ) 和输出特性曲线上的点
(UCEQ,ICQ),称之为静态工作点Q。
IBQ
VBBUBEQ Rb
61
方法二:
VBBRb1Rb1Rb2 VCC
PPT学习交流
≈rbe
-2 <10
≈1/rce
50
3) 简化的h参数等效模型
忽略h12e,h22e
得:
U I
be c
h 11 e I b h 21 e I b
U be I c
r be I b I b
PPT学习交流
51
4)rbe的近似表达式 U be IbrbbIerbe
rb e
UT I EQ
输入回路的直流负载线
IBQ 、UBEQ
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图解法 静态工作点的分析
输出回路的直流负载线
输出特性曲线
输 出 回 路 方 程 : uCE=VCC- PPT学习交流
《模拟电子技术基础》(童诗白、华成英第四版)习题解答
模拟电子技术基础第四版清华大学电子学教研组编童诗白华成英主编自测题与习题解答山东大学物理与微电子学院目录第1章常用半导体器件‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥3第2章基本放大电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥14 第3章多级放大电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥31 第4章集成运算放大电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥41 第5章放大电路的频率响应‥‥‥‥‥‥‥‥50 第6章放大电路中的反馈‥‥‥‥‥‥‥‥‥60 第7章信号的运算和处理‥‥‥‥‥‥‥‥‥74 第8章波形的发生和信号的转换‥‥‥‥‥‥90 第9章功率放大电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥114 第10章直流电源‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥126第1章常用半导体器件自测题一、判断下列说法是否正确,用“×”和“√”表示判断结果填入空内。
(1)在N 型半导体中如果掺入足够量的三价元素,可将其改型为P 型半导体。
( √ )(2)因为N 型半导体的多子是自由电子,所以它带负电。
( ×)(3)PN 结在无光照、无外加电压时,结电流为零。
( √ )(4)处于放大状态的晶体管,集电极电流是多子漂移运动形成的。
( ×)(5)结型场效应管外加的栅一源电压应使栅一源间的耗尽层承受反向电压,才能保证R大的特点。
( √)其GSU大于零,则其输入电阻会明显变小。
( ×) (6)若耗尽型N 沟道MOS 管的GS二、选择正确答案填入空内。
(l) PN 结加正向电压时,空间电荷区将 A 。
A.变窄B.基本不变C.变宽(2)稳压管的稳压区是其工作在 C 。
A.正向导通B.反向截止C.反向击穿(3)当晶体管工作在放大区时,发射结电压和集电结电压应为 B 。
A.前者反偏、后者也反偏B.前者正偏、后者反偏C.前者正偏、后者也正偏(4) U GS=0V时,能够工作在恒流区的场效应管有A 、C 。
A.结型管B.增强型MOS 管C.耗尽型MOS 管三、写出图Tl.3所示各电路的输出电压值,设二极管导通电压U D=0.7V。
《模拟电子技术基础》详细习题答案童诗白,华成英版,高教版)章 信号的运算和处理题解
精品行业资料,仅供参考,需要可下载并修改后使用!第七章信号的运算和处理自测题一、判断下列说法是否正确,用“√”或“×”表示判断结果。
(1)运算电路中一般均引入负反馈。
()(2)在运算电路中,集成运放的反相输入端均为虚地。
()(3)凡是运算电路都可利用“虚短”和“虚断”的概念求解运算关系。
()(4)各种滤波电路的通带放大倍数的数值均大于1。
()解:(1)√(2)×(3)√(4)×二、现有电路:A. 反相比例运算电路B. 同相比例运算电路C. 积分运算电路D. 微分运算电路E. 加法运算电路F. 乘方运算电路选择一个合适的答案填入空内。
(1)欲将正弦波电压移相+90O,应选用。
(2)欲将正弦波电压转换成二倍频电压,应选用。
(3)欲将正弦波电压叠加上一个直流量,应选用。
(4)欲实现A u=-100的放大电路,应选用。
(5)欲将方波电压转换成三角波电压,应选用。
(6)欲将方波电压转换成尖顶波波电压,应选用。
解:(1)C (2)F (3)E (4)A (5)C (6)D三、填空:(1)为了避免50Hz电网电压的干扰进入放大器,应选用滤波电路。
(2)已知输入信号的频率为10kHz~12kHz,为了防止干扰信号的混入,应选用滤波电路。
(3)为了获得输入电压中的低频信号,应选用滤波电路。
(4)为了使滤波电路的输出电阻足够小,保证负载电阻变化时滤波特性不变,应选用滤波电路。
解:(1)带阻(2)带通(3)低通(4)有源四、已知图T7.4所示各电路中的集成运放均为理想运放,模拟乘法器的乘积系数k 大于零。
试分别求解各电路的运算关系。
图T7.4解:图(a )所示电路为求和运算电路,图(b )所示电路为开方运算电路。
它们的运算表达式分别为I3142O 2O43'O 43I 12O2O1O I343421f 2I21I1f O1 )b (d 1)1()( )a (u R kR R R u ku R R u R R u R R u t u RCu u R R R R R R R u R u R u ⋅=⋅-=-=-=-=⋅+⋅+++-=⎰∥习题本章习题中的集成运放均为理想运放。
模拟电电子技术基础第1章(第四版)童诗白 华成英
iD/mA 1.0
0.5 iD=– IS 1.0 D/V
–1.0
–0.5
0
0.5
PN结的伏安特性
模拟电子技术基础
在一定的温度条件下,由本征激发决定的少 子浓度是一定的,故少子形成的漂移电流是恒定 的,基本上与所加反向电压的大小无关,这个电 流也称为反向饱和(saturation)电流。
• Majority carriers---holes (mostly generated by ionized acceptor and a tiny small portion by thermal ionization) • Minority carriers--- free electrons (only generated by thermal ionization.)
+4
+4
共价键有很强的结合力,使原子规则 排列,形成晶体。
+4
+4
共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中,称为 束缚电子,常温下束缚电子很难脱离共价键成为自 由电子,因此本征半导体中的自由电子很少,所以 本征半导体的导电能力很弱。
三、 本征半导体中的两种载流子
模拟电子技术基础
模拟电子技术基础
三、 本征半导体中的两种载流子
P型半导体——掺入三价杂质元素(如硼) 的半导体(P-type semiconductor) 。
模拟电子技术基础
1.1.2 杂质半导体
模拟电子技术基础
一、 N型半导体
因五价杂质原子中 只有四个价电子能与周 围四个半导体原子中的 价电子形成共价键,而 多余的一个价电子因无 共价键束缚而很容易形 成自由电子。 在N型半导体中自由电子是多数载流子(carrier),它主要由 杂质原子提供;空穴是少数载流子, 由热激发形成。 提供自由电子的五价杂质原子因带正电荷而成为正离子, 因此五价杂质原子也称为施主杂质(donor impurity)。
《模拟电子技术基础》详细习题答案童诗白,华成英版,高教版)章 放大电路的频率响应题解
精品行业资料,仅供参考,需要可下载并修改后使用!第五章 放大电路的频率响应自 测 题一、选择正确答案填入空内。
(1)测试放大电路输出电压幅值与相位的变化,可以得到它的频率响应,条件是 。
A.输入电压幅值不变,改变频率B.输入电压频率不变,改变幅值C.输入电压的幅值与频率同时变化(2)放大电路在高频信号作用时放大倍数数值下降的原因是 ,而低频信号作用时放大倍数数值下降的原因是 。
A.耦合电容和旁路电容的存在B.半导体管极间电容和分布电容的存在。
C.半导体管的非线性特性D.放大电路的静态工作点不合适(3)当信号频率等于放大电路的f L 或f H 时,放大倍数的值约下降到中频时的 。
A.0.5倍B.0.7倍C.0.9倍 即增益下降 。
A.3dBB.4dBC.5dB(4)对于单管共射放大电路,当f = f L 时,o U 与iU 相位关系是 。
A.+45˚B.-90˚C.-135˚当f = f H 时,o U 与iU 的相位关系是 。
A.-45˚ B.-135˚ C.-225˚ 解:(1)A (2)B ,A (3)B A (4)C C二、电路如图T5.2所示。
已知:V C C =12V ;晶体管的C μ=4pF ,f T = 50MHz ,'bb r =100Ω, β0=80。
试求解:(1)中频电压放大倍数smu A ; (2)'πC ;(3)f H 和f L ;(4)画出波特图。
图T5.2解:(1)静态及动态的分析估算:∥178)(mA/V2.69k 27.1k 27.1k 17.1mV26)1(V 3mA 8.1)1(Aμ 6.22c m bee b'i s ismTEQ m b be i e b'bb'be EQe b'c CQ CC CEQ BQ EQ bBEQCC BQ -≈-⋅+=≈=Ω≈=Ω≈+=Ω≈+=≈-=≈+=≈-=R g r r R R R A U I g R r R r r r I r R I V U I I R U V I u ββ(2)估算'πC :pF1602)1(pF214π2)(π2μc m 'μTe b'0μπe b'0T ≈++=≈-≈+≈C R g C C C f r C C C r f πππββ(3)求解上限、下限截止频率:Hz14)π(21kHz 175π21567)()(i s L 'πH s b b'e b'b s b b'e b'≈+=≈=Ω≈+≈+=CR R f RC f R r r R R r r R ∥∥∥(4)在中频段的增益为dB 45lg 20sm ≈u A频率特性曲线如解图T5.2所示。
《模拟电子技术》教案(全)
目 录
• 课程介绍与教学目标 • 模拟电子技术基础知识 • 模拟电路分析基础 • 模拟电子技术应用实例 • 实验与课程设计 • 教学方法与手段创新 • 课程考核与成绩评定
01
课程介绍与教学目标
课程背景及意义
电子技术是现代信息技术的基石,模 拟电子技术是电子技术的重要组成部 分。
电路性能指标
了解并掌握电路的主要性能指标 ,如增益、带宽、失真度等。
电路性能评估方法
运用仿真软件或实际测试,对电 路性能进行评估。
电路优化方法
根据评估结果,通过调整电路参 数、改进电路结构等方法,优化
电路性能。
04
模拟电子技术应用实例
放大电路原理及应用
放大电路基本原理
01
利用三极管的放大作用,将微弱的输入信号放大为较强的输出
02
模拟电子技术基础知识
电子技术基本概念
01
02
03
电子技术
研究电子器件、电子电路 及其应用的科学技术。
模拟电子技术
处理模拟信号的电子技术 ,主要研究对模拟信号进 行放大、变换、处理、传 输和测量等。
数字电子技术
处理数字信号的电子技术 ,主要研究对数字信号进 行算术运算和逻辑运算。
模拟信号与数字信号
滤波电路应用
电源滤波、信号调理、通信系统中的频带选择等 。
振荡电路原理及应用
振荡电路基本原理
利用正反馈原理,使电路在某一频率下产生持续的振荡输出。
振荡电路类型
LC振荡器、RC振荡器、晶体振荡器等。
振荡电路应用
信号源、时钟发生器、调制与解调等。
05
实验与课程设计
实验目的与要求
01
模拟电子技术基础1
(1) PN结加正向电压时的导电情况
PN结加正向电压时的导电情况如图01.07
外加的正向电压有一部 分降落在 PN 结区,方向与 PN结内电场方向相反,削弱 了内电场。内电场对多子扩 散运动的阻碍减弱,扩散电 流加大。扩散电流远大于漂 移电流,可忽略漂移电流的 影响, PN 结呈现低阻性。
当外加正向电压不同 时,扩散电流即外电路电 流的大小也就不同。所以 PN 结 两 侧 堆 积 的 多 子 的 浓度梯度分布也不相同, 这就相当电容的充放电过 程。势垒电容和扩散电容 均是非线性电容。
图 01.10 扩散电容示意图
这一现象称为本征激发,也称热激发。
自由电子产生的同时,在其原来的共价键中 就出现了一个空位,原子的电中性被破坏,呈现 出正电性,其正电量与电子的负电量相等,人们 常称呈现正电性的这个空位为空穴。
可见因热激发而出现的自由电子和空穴是同时成 对出现的,称为电子空穴对。游离的部分自由电子也 可能回到空穴中去,称为复合,如图01.02所示。
PN 结形成 的过程可参阅 图01.06。
图01.06 PN结的形成过程 (动画1-3)
1.2.2 PN结的单向导电性
PN结具有单向导电性,若外加电压使电流 从 P 区流到 N 区, PN结呈低阻性,所以电流 大;反之是高阻性,电流小。
如 果 外 加 电 压 使 PN 结 中 : P 区 的 电 位 高 于 N 区的电位,称为加正向电压,简称正偏;
绪论
1.电子技术的现状与发展趋势
2.电子技术的应用范围 3.本课程与其它专业课的关系 4.电子技术基础学习特点
参考书:
1. 《模拟电子技术基础》(第四版): 清华大学童诗白、华成英主编
《模拟电子技术》教学大纲
课程教学大纲课程名称:模拟电子技术英文名称:Analog Electronics Technique课程编号:001011003培训对象:(高等教育)课程性质:必修,考试总学时数:理论56学时,实践16学时学分:4开课学期:第二学年春季学期二〇二一年二月一、课程目标本课程授课对象为电子、电气等专业学生,通过本课程的学习,使学员掌握模拟电子技术的基本理论,掌握常用半导体器件及分立元件电路的基本分析方法,掌握集成运算放大器在信号的产生电路、运算电路和处理电路中的应用,培养学员的工程意识和工程思维能力,锻炼学员的实际动手能力,具备初步的工程实践能力和科技创新能力,为后续课程的学习和工作奠定基础。
二、课程设计(一)思路理念《模拟电子技术》是电子、通信等专业的一门重要的专业基础课程,具有较强的理论性和实践性。
着眼于学生未来任职能力和工程实践能力,立足“学生为主、教师为导”课堂教学,夯实基础,学以致用。
使学生通过学习该课程能够做到理论基础扎实、实践能力加强、创新能力提高,对模拟电子电路会读(读懂电路图)、会算(分析计算性能指标)、会选(选取合适器件)、会用(灵活用于实际电子电路),增加学科前沿内容,完善其知识结构和实践技能,培养学员的工程素养和创新能力。
(二)内容设计构建模拟电子技术课程的整体知识框架,注重知识点之间的相互关联,沿“先分立后集成”的主体思路,教学内容由常用半导体器件、常用半导体器件组成的基本放大电路、放大电路的频率特性、放大电路引入反馈对电路性能改善的分析判断、集成运放内部电路、集成运放的线性应用和非线性应用、稳压电源等章节组成。
在一条主线的牵引下,牵引出各章节的相关知识点,层次分明、条理清晰。
准确把握课程的重点和难点内容,并结合实际科研成果和前沿学科内容,拓展模拟电子电路的实际应用,激发学员自主实践的兴趣,注重引导学员利用所学知识解决工程实际问题。
组织学员参加各种科技创新竞赛,培养学员的自主学习能力和科技创新能力。
《模拟电子技术(童诗白)》课件
章目录 上一页 下一页
二、杂质半导体
掺入微量杂质,可使半导体导电性能大大增强。按
掺入杂质元素不同,可形成N型半导体和P型半导体。
1、N型半导体 在本征半导体中掺入微量五价元素。
动态平衡:在一定温度下,本征激发产生的“电
子空穴对”,与复合的“电子空穴对”数目相等,达
到动态平衡。在一定温度下,载流子的浓度一定。
《模拟电子技术(童诗白)》
章目录 上一页 下一页
本征半导体载流子浓度为:
n i p i K 1 T 3 /2 e E G O /(2 k T ) 其中ni和 :pi分别是自由电 的子 浓和 度 cm 空 3( )穴
+4
+4 +4
3、本征半导体中的两种载流子
载流子:能够自由移动的带电粒子。
载流子
自由电子 空穴
《模拟电子技术(童诗白)》
4、本征半导体中载流子的浓度
+4
+4
+4
本征激发:半导体在受热
或光照下产生“电子空穴对”
+4
+4
+4
的
现象称为本征激发。
+4
+4 +4
复合:自由电子填补空穴,使两者消失的现象称
为复合。
《模拟电子技术(童诗白)》
晶体结构是指晶体的周期
§1.1 半导体基础知识
性结构。即晶体以其内部 原子、离子、分子在空间
一、本征半导体
作三维周期性的规则排列 为其最基本的结构特征
2024版《模拟电子技术》教案全套
27
课程重点回顾与总结
基础知识掌握
放大电路分析
集成运算放大器应 用
反馈电路分析
波形发生与变换电 路
回顾课程中所学的模拟电 子技术基础知识,如电压、 电流、电阻、电容等基本 概念,以及欧姆定律、基 尔霍夫定律等基本定律。
总结放大电路的基本原理、 分类和特点,以及放大电 路的性能指标和分析方法。
回顾集成运算放大器的基 本特性、工作原理和典型 应用电路,如加法器、减 法器、积分器、微分器等。
放大电路基本概念
放大电路是利用具有放大特性的电子元件(如晶体管、场效应 管等)组成的电路,其作用是将微弱的输入信号放大为足够强 的输出信号,以满足后续电路或负载的需求。
2024/1/29
放大电路性能指标
放大电路的性能指标主要包括放大倍数、输入电阻、输出电阻、 通频带、失真度等。这些指标反映了放大电路对信号的放大能 力、对信号源的影响、带负载能力以及信号失真的程度等。
01
静态工作点分析
静态工作点是放大电路在没有输入信号时的工作状态。通过分析静态工
作点,可以了解放大电路的直流偏置情况,为后续的动态分析打下基础。
2024/1/29
02 03
动态性能分析
动态性能分析是研究放大电路在输入信号作用下的性能表现。通过分析 动态性能指标,如放大倍数、输入电阻、输出电阻等,可以了解放大电 路对信号的放大能力和传输特性。
29
相关领域拓展学习资源推荐
教材与参考书目
《模拟电子技术基础》、《电子线路设计·基础》、《电子 技术基础模拟部分》等教材和参考书目,可帮助学生巩固和 拓展课程知识。
网络学习资源
推荐学生访问中国大学MOOC网、网易云课堂等在线教育 平台,学习模拟电子技术的相关课程,获取更广泛的知识和 实践经验。
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- 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)。
uCE增加时集电结反偏,
应于相同uBE,流向基极
的电流比原来时减小。所 以曲线往右移动。
(2)输出特性曲线:
iC f (uCE ) iB 常数
发射结电压小
于开启电压,且集 电结反向偏置,此 时
iB 0 iC 0
发射结电压大于开 启电压,即发射结正
向偏置,且集电结反
向偏置,此时
iC iB
1.3 双极型三极管BJT
也称为晶体三极管、半导体三极管或晶体管。
它是通过一定的工艺,将两个PN结结合在一起
的器件。由于PN结之间的相互影响,使BJT表现 出不同于单个PN结的特性而具有电流放大,从
而使PN结的应用发生了质的飞跃。
一、晶体管的结构及类型
按功率的大小:大功率管和小功率管; 按频率 :高频管和低频管; 按材料 :硅管和锗管; 按结构 :NPN和PNP;
但对大功率硅管不能忽略。
对锗管该变化也很重要。
β:随温度的升高而 增加,原因:温度升高, 加快载流子的速度,基 区复合减少,往集电区 20℃ 40℃
流的载流子增多。
VBE:随温度的升高而减少。
六、光电三极管
光电三极管和普通晶体管类似,也有电流放大作用。只是它的 集电极电流不只是受基极电路的电流控制,也可以受光的控制。所 以光敏三极管的外形,有光窗、集电极引出线、发射极引出线和基 极引出线(有的没有)。制作材料一般为半导体硅,管型为NPN型, 国产器件称为3DU系列。
大面积
薄
高浓度
二、晶体管的电流放大作用
要使NPN型BJT正常工作,则必须:
①发射结正偏,即b和e之间加正电 压VEE; ②集电结反偏,即c和e之间加正电 压VCC,并且该电压大于be之间的 电压VEE;
由于发射结正向偏置,因此 发射区的电子扩散到基区,形成 电流 IEN;基区的空穴扩散到发 射区,形成 IEP;我们把这个两 个电流的和称为发射极电流 IE, 发射区是高浓度区,它的杂质浓 度远大于基区的浓度,所以IEN起 着主要作用。
(3)发射结反偏; 工作在截止区。
四、晶体管的主要参数
⒈ 共射极电流放大系数β β和 在晶体管的很大的一个工作范围之内近似相等。β的值一
般选择在几十至一百多;太大,管子性能不稳定;太小,管子放大 能力差。
⒉ 极间反向电流 ① 集电极—基极反向饱和电流ICBO ② 集电极—发射极反向饱和电
I E I EN I EP
I B I BN I EP
I EN I CN I BN
I C I CN I CBO I CN
I E I EN I EP ( I CN I BN ) I EP I CN I B ( I C I CBO ) I B I C I B
I B I BN I EP
由于集电结是反向偏置的,
所以基区中扩散到集电结边沿的 电子在电场的作用下很容易漂移 过集电结,达到集电区,成为集 电极电流的组成部分,记作 ICN。
I EN I CN I BN
集电区和基区的少子在反 向电压的作用下,形成反向 饱和电流,记作 ICBO。该电 流易受到温度影响,所以制 造过程中尽量减小。
作业1-2
P67: 1.15
P68: 1.18
IC I E
IC I B
I E (1 ) I B
三、晶体管的共射特性曲线
特性曲线:晶体管的各电极电压与电流之间的关系曲线。
(1)输入特性曲线:
iB f (u BE ) uCE 常数
uCE
由于发射结是正向偏
置的PN结,所以它的曲线
与PN结的曲线相似。 发射区进入基区的电子更 多地流向集电区,因此对
(1)Vb=6.7V,Ve=6V,VC=9V
(2) Vb=8V,Ve=7.3V,VC=7.6V
(3) Vb=1V,Ve=2V,VC=9V 问:管子工作在输出特性曲线的什么区?
(1)发射结正偏、 集电结反偏; 工作在放大区。
(2)发射结正偏、 集电结正偏; 工作在饱和区。
(3)发射结反偏; 工作在截止区。
发射极开路,c、b间 加上一定的反向电压时的 反向电流。在一定温度下, 这个反向电流基本上是个 常数,所以成为反向饱和 电流,这个电流很小,它 随温度的变化而变化。
基极开路,c、e间加 上一定的反向电压时的集 电极电流。该电流从集电 区穿过基区流至发射区, 所以又称穿透电流。
ICEO=(1+β)ICBO
往外流 往里流
I E IC I B
集电结收集的电子流是发射结发射的总电子流的一部分,常用 一系数来表示,即
I CN
IE
IC
IE
称为共基极直流电流放大系数;它恒小于1。一般为0.98~0.99。
IC和IB的比值用
表示,称为共射极直流电流放大系数。
IC IC 1 I B I E IC 1 1 1
I E I EN I EP
由发射区注入到基区的电子称为 非平衡少子,由于浓度差,继续向 集电结扩散。在扩散过程中有部分 电子与基区中的空穴复合而消失。 由于基区很薄而且浓度低,所以只 有一小部分电子与空穴复合,而绝 大部分电子扩散到集电结的边缘。 与空穴复合掉的电子电流记作IBN 。 由于基区的空穴是由 VEE提供的,所 以基极形成一个电流IB, IBN和IEP 都是IB的组成部分。
两个结都正偏,即
Vb>Ve、Vb>Vc(NPN) Vb<Ve、Vb<Vc(PNP)
发射结反偏,即
Vb<Ve(NPN) Vb>Ve(PNP)
测得某放大电路中BJT的三个电极A、B、C的对地电压 分别为VA=6.7V,VB=6V,VC=9V。问:硅还是锗?管 子是NPN还是PNP?A、B、C分别对应哪个极?
发射结正向偏
置,且集电结也正
向偏置,此时
iC iB
当υCE 增加时,集电结 上加的反向偏置电压
也随之增加,当υCE 增 加 到 一 定 电 压 ( V(BR)CEO) 时 , 集 电 结被击穿, iC 突然猛 增。
发射结正偏,集电结反偏,即
Vc>Vb>Ve(NPN)
Vc<Vb<Ve(PNP)
测得PNP型、锗BJT的三个电极b、e、c的对地电压分别为
(1)Vb=-6.2V,Ve=-6V,VC=-9V (2) Vb=1V,Ve=1.2V,VC=1.5V (3) Vb=8V,Ve=7.8V,VC=7V 问:管子工作在输出特性曲线的什么区?
(1)发射结正偏、 集电结反偏; 工作在放大区。
(2)发射结正偏、 集电结正偏; 工作在饱和区。
管子工作 在放大区
发射极和基极的 电压降的绝对值 或是0.7V(硅) 或是0.2V(锗)
VA-VB=0.7V
硅管;A和B 对应基极和 发射极
NPN
NPN在放大区时Vc>Vb>Ve
VC最大
PNP在放大区时Vc<Vb<Ve
C肯定是集 电极
A对应基极、B对应发射极
测得NPN型、硅BJT的三个电极b、e、c的对地电压分别 为
PCM iC CE
V(BR)EBO:集电极开路时发射极-基极间的反向击穿电 压。 V(BR)CBO:发射极开路时集电极-基极间的反向击穿电 压。 V(BR)CEO:基极开路时集电极-发射极间的反向击穿电 压。
五、温度对晶体管的影响
20℃ ICBO:随温度的升高而 增加。对硅管,该变化很 小,所以对静态工作点的 影响没有上两个因素重要。 40℃
⒊ 特征频率fT
由于晶体管PN结结电容的存在,晶体管的交流电流放大系数β是 频率的函数。信号频率增加到一定程度时,β值下降。
⒋ 极限参数
在IC的一个很大的变化之内β值基本不变,但当IC超过某一个值 ICM时β明显下降。该电流称为最大集电极电流。
集电结上允许损耗的功率最
大值PCM。超过该值,管子发热, 性能下降,甚至烧毁。温度越 高, PCM值越小,所以晶体管 的使用受到环境温度的限制。 硅管的上限温度达150℃、锗 管的达70℃。为了降低温度, 常采用加散热装置的方法。