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《模电课件大全》课件
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案例二：无线通信系统的实现
总结词
无线通信系统的实现案例探讨了模拟电子技术在无线通信领域的应用，重点介绍了无线发射机和无线 接收机的设计和实现。
详细描述
该案例首先介绍了无线通信系统的基本原理和组成，然后详细阐述了无线发射机和无线接收机的设计 和实现过程。通过电路图、原理分析和测试数据等手段，展示了无线通信系统的关键技术和性能指标 。最后，对无线通信系统的优势和局限性进行了分析和讨论。
模拟电子技术的发展趋势
总结词
随着科技的不断发展，模拟电子技术也在不断进步和 完善，未来将朝着更高精度、更高速度、更低功耗的 方向发展。
详细描述
随着集成电路和微电子技术的不断发展，模拟电子器件 的精度和稳定性得到了显著提高，同时其体积和成本也 在不断降低。此外，随着数字信号处理技术的广泛应用 ，模拟电子技术也与数字电子技术相互融合，形成了混 合信号处理技术。未来，模拟电子技术将继续朝着更高 精度、更高速度、更低功耗的方向发展，为各领域的科 技进步提供更加有力的支持。
02
模拟电子技术基础
电子元件
01
02
03
电子元件的种类
电子元件是构成电子设备 的基本单元，包括电阻、 电容、电感、二极管、晶 体管等。
电子元件的作用
电子元件在模拟电子技术 中起着关键作用，它们可 以用于信号处理、放大、 滤波、振荡等。
电子元件的特性
每种电子元件都有其独特 的电气特性，如电阻的阻 值、电容的容值、电感的 感值等。
音频信号的滤波
通过模拟电子技术，可以 对音频信号进行滤波处理 ，去除噪声和其他干扰。
音频信号的调制
通过模拟电子技术，可以 将音频信号调制到高频载 波上，以便于传输和广播 。
模电PPT专业知识
① Ri＝1～2kΩ，Au 旳数值≥3000； ② Ri ≥ 10MΩ，Au旳数值≥300； ③ Ri＝100～200kΩ，Au旳数值≥150；Ro≤100Ω。 ④ Ri ≥ 10MΩ，Au旳数值≥10，Ro≤100Ω。
①共射、共射； ③共集、共射；
②共源、共射； ④共源、共集。
3.3、直接耦合放大电路
工业控制中旳诸多物理量，如温度、流量、压 力、液面、长度等都是经过不同旳传感器转化成 了变化缓慢旳非周期性信号，且信号旳幅度非常 薄弱。必须经过直接耦合放大电路放大后才干驱 动负载。
、零点漂移现象及其产生旳原因 1、什么是零点漂移现象：ΔuI＝0，ΔuO≠0旳现象。
产生原因：温度变化，直流电源波动，器件老化。 其中晶体管旳特征对温度敏感是主要原因，故也称 零漂为温漂。 克服温漂旳措施：引入直流负反馈，温度补偿。 经典电路： 静态工作点稳定电路、差分放大电路。
4. 电压传播特征
放大电路输出电压 与输入电压之间旳关 系称为电压传播特征， 其定义式为：
uO f (uI )
中间一段是线性，斜率即差模放大倍数。输入电压
幅值过大时，输出电压就会产生失真。再加大uId， 则uOd将趋于不变，其数值取决于电源电压VCC。
三、差分放大电路旳四种接法
在实际应用时，信号源需要有“ 接地”点， 以防止干扰；或负载需要有“ 接地”点，以安 全工作。
uO uC1 uC2 2uC1
实现了电压放大
Re1和Re2降低放大倍
数
iE1 iE2
合二为一为Re
iE
0
经典电路
为简化电路，便于调整Q点，也为了使电源和信号 源“共地”，产生了右图所示旳经典差分放大电路， 即长尾式差分放大电路。 注意：
模电第一节ppt
1785年，库仑用自己发明的扭秤建立了静电学中著 名的库仑定律。即两电荷间的力与两电荷的乘积成正 比，与两者的距离平方成反比。库仑定律是电学发展 史上的第一个定量规律，它使电学的研究从定性进入 定量阶段，是电学史中的一块重要的里程碑。电荷的 单位库仑就是以他的姓氏命名的。同年，他在给法国 科学院的《电力定律》的论文中详细地介绍了他的实 验装置，测试经过和实验结果。
AHU
Fundamental of Electronic Technology
宋昴
1
AHU
Fundamentபைடு நூலகம்l of Electronic Technology
2
1.1 课程慨述 1.2 电子学发展史 1.3 信号的传输与电子系统 1.4 放大电路的基本知识 1.5 学习方法与要求
3
1.1 课程概述
6
库仑在1736年6月14日生于法国昂古莱姆。青少年 时期，他就受到了良好的教育。他后来到巴黎军事工 程学院学习，离开学校后，他进入西印度马提尼克皇 家工程公司工作。工作了八年以后，他又在埃克斯岛 瑟堡等地服役。这时库仑就已开始从事科学研究工作， 他把主要精力放在研究工程力学和静力学问题上。
1777年法国科学院悬赏，征求改良航海指南针中的 磁针的方法。库仑对磁力进行深入细致的研究发现扭 力和针转过的角度成比例关系，从而可利用这种装置 算出静电力或磁力的大小。这导致他发明了扭秤， 1782年，他当选为法国科学院院士。
• 课程平时成绩占30%（其中课外作业占15%、课堂考勤占 15%），期末考试成绩占70% 。
4
1.2 电子学发展史
1750年，富兰克林指出：雷电与摩擦生电是一回事 1785年，库仑总结出电荷的力学定理 1800年，伏特创立了电位差理论 1820年，奥斯特发现导线通电磁针偏转 1831年，法拉第完成磁生电实验 1865年，麦克斯韦发表电磁理论公式 1888年，赫兹证明了电磁波的存在 1896年，马可尼发明电报，获1908年诺贝尔奖 1897年，汤姆孙发现电子，获1906年诺贝尔奖 1947年，萧克利、巴丁、布拉顿发明晶体管，获56年诺贝尔奖 1958年，基尔比发明集成电路，获2000年诺贝尔奖
AHU
Fundamental of Electronic Technology
宋昴
1
AHU
Fundamentபைடு நூலகம்l of Electronic Technology
2
1.1 课程慨述 1.2 电子学发展史 1.3 信号的传输与电子系统 1.4 放大电路的基本知识 1.5 学习方法与要求
3
1.1 课程概述
6
库仑在1736年6月14日生于法国昂古莱姆。青少年 时期，他就受到了良好的教育。他后来到巴黎军事工 程学院学习，离开学校后，他进入西印度马提尼克皇 家工程公司工作。工作了八年以后，他又在埃克斯岛 瑟堡等地服役。这时库仑就已开始从事科学研究工作， 他把主要精力放在研究工程力学和静力学问题上。
1777年法国科学院悬赏，征求改良航海指南针中的 磁针的方法。库仑对磁力进行深入细致的研究发现扭 力和针转过的角度成比例关系，从而可利用这种装置 算出静电力或磁力的大小。这导致他发明了扭秤， 1782年，他当选为法国科学院院士。
• 课程平时成绩占30%（其中课外作业占15%、课堂考勤占 15%），期末考试成绩占70% 。
4
1.2 电子学发展史
1750年，富兰克林指出：雷电与摩擦生电是一回事 1785年，库仑总结出电荷的力学定理 1800年，伏特创立了电位差理论 1820年，奥斯特发现导线通电磁针偏转 1831年，法拉第完成磁生电实验 1865年，麦克斯韦发表电磁理论公式 1888年，赫兹证明了电磁波的存在 1896年，马可尼发明电报，获1908年诺贝尔奖 1897年，汤姆孙发现电子，获1906年诺贝尔奖 1947年，萧克利、巴丁、布拉顿发明晶体管，获56年诺贝尔奖 1958年，基尔比发明集成电路，获2000年诺贝尔奖
模拟电子技术PPT课件
处理模拟信号的电子电路称为模拟电路。
1.4 放大电路模型
信号的放大是最基本的模拟信号处理 功能。
这里研究的是线性放大，即放大电路 输出信号中包含的信息与输入信号完全相 同。输出波形的任何变形，都被认为是产 生了失真。
1、放大电路的符号及模拟信号放大
• 电压放大模型
• 电流放大模型
• 互阻放大模型
电压增益
+ Vs
–
Ri ——输入电阻
+
+
+
Vi
Ri
AVOVi
Vo RL
–
–
–
Ro ——输出电阻
由输出回路得 则电压增益为
Vo AV
AVVVoOi ViRAoVROLRRLo RLRL
由此可见 RL
AV 即负载的大小会影响增益的大小
要想减小负载的影响，则希望 Ro RL 理想情况 Ro 0
（考虑改变放大电路的参数）
由输入回路得
Ii
Is
Rs Rs Ri
要想减小对信号源的衰减，则希望…？
Ri Rs
理想 Ri 0
3. 互阻放大模型（自学） 4. 互导放大模型（自学） 5. 隔离放大电路模型
Ro
+
+
+
Vi
Ri
AV Vi
Vo
–
–O
–
输入输出回路没有公共端
1.5 放大电路的主要性能指标
放大电路的性能指标是衡量它的品质优劣 的标准，并决定其适用范围。
Vs 0
另一方法
+ Vs=0
–
放大电路
IT
+ VT
–
Vo AVOVi
1.4 放大电路模型
信号的放大是最基本的模拟信号处理 功能。
这里研究的是线性放大，即放大电路 输出信号中包含的信息与输入信号完全相 同。输出波形的任何变形，都被认为是产 生了失真。
1、放大电路的符号及模拟信号放大
• 电压放大模型
• 电流放大模型
• 互阻放大模型
电压增益
+ Vs
–
Ri ——输入电阻
+
+
+
Vi
Ri
AVOVi
Vo RL
–
–
–
Ro ——输出电阻
由输出回路得 则电压增益为
Vo AV
AVVVoOi ViRAoVROLRRLo RLRL
由此可见 RL
AV 即负载的大小会影响增益的大小
要想减小负载的影响，则希望 Ro RL 理想情况 Ro 0
（考虑改变放大电路的参数）
由输入回路得
Ii
Is
Rs Rs Ri
要想减小对信号源的衰减，则希望…？
Ri Rs
理想 Ri 0
3. 互阻放大模型（自学） 4. 互导放大模型（自学） 5. 隔离放大电路模型
Ro
+
+
+
Vi
Ri
AV Vi
Vo
–
–O
–
输入输出回路没有公共端
1.5 放大电路的主要性能指标
放大电路的性能指标是衡量它的品质优劣 的标准，并决定其适用范围。
Vs 0
另一方法
+ Vs=0
–
放大电路
IT
+ VT
–
Vo AVOVi
模电的课件
理、步骤、数据记录等。
实验实施
03
按照实验方案进行实验操作，注意观察和记录实验数据，及时
处理异常情况。
实验结果分析与讨论
实验结果整理
对实验数据进行整理和分析，确保数据的准确性和可靠性。
结果讨论
根据实验结果，对实验原理、操作过程、数据处理等方面进行讨 论和总结。
改进建议
针对实验中存在的问题和不足，提出改进建议和措施，为今后的 实验教学提供参考。
模拟电路的特点
模拟电路具有连续性、真实性等特点 ，能够实现对模拟信号的放大、滤波 、转换等功能。
模拟电路与数字电路区别
信号形式
模拟电路处理的是连续的模拟信 号，而数字电路处理的是离散的
数字信号。
信号处理方式
模拟电路通过对模拟信号进行放大 、滤波等操作实现信号的处理，而 数字电路则通过逻辑门电路对数字 信号进行运算和处理。
放大电路
01
02
03
电压放大电路
通过电阻和电容等元件， 将输入信号放大，输出电 压幅度远大于输入电压幅 度。
电流放大电路
通过晶体管等元件，将输 入信号放大，输出电流幅 度远大于输入电流幅度。
功率放大电路
通过晶体管等元件，将输 入信号放大，输出功率远 大于输入功率，用于驱动 负载。
滤波电路
低通滤波电路
精度和稳定性
由于数字信号只有高低电平两种状 态，因此数字电路的精度和稳定性 通常比模拟电路更高。
模拟电路应用领域
通信领域
模拟电路在通信领域中有着广 泛的应用，如手机、电话、无 线电等通信设备中都离不开模
拟电路。
音频领域
模拟电路可以实现对音频信号 的放大和处理，因此在音响、 录音设备等音频领域中也有广 泛的应用。
模拟电子技术第一章PPT课件
06 反馈放大电路
反馈的基本概念
反馈：将放大电路输出信号的一部分或全部，通过一定 的方式（反馈网络）送回到输入端的过程。
反馈的判断：瞬时极性法。
反馈的分类：正反馈和负反馈。 反馈的连接方式：串联反馈和并联反馈。
正反馈和负反馈
正反馈
反馈信号使输入信号增强的反 馈。
负反馈
反馈信号使输入信号减弱的反 馈。
集成化与小型化
随着便携式设备的普及，模拟电子技术需要实现 更高的集成度和更小体积，以满足设备小型化的 需求。
未来发展趋势
智能化
01
随着人工智能技术的发展，模拟电子技术将逐渐实现智能化，
能够自适应地处理各种复杂信号和数据。
高效化
02
未来模拟电子技术将更加注重能效，通过优化电路设计和材料
选择，提高能量利用效率和系统稳定性。
电压放大倍数的大小与电路中 各元件的参数有关，可以通过 调整元件参数来改变电压放大 倍数。在实际应用中，需要根 据具体需求选择合适的电压放 大倍数。
输入电阻和输出电阻
总结词
详细描述
总结词
详细描述
输入电阻和输出电阻分别表 示放大电路对信号源和负载 的阻抗，影响信号源和负载 的工作状态。
输入电阻越大，信号源的负 载越轻，信号源的输出电压 越稳定；输出电阻越小，放 大电路对负载的驱动能力越 强，负载得到的信号电压越 大。
共基放大电路和共集放大电路
共基放大电路的结构和工作原理
共基放大电路是一种特殊的放大电路，其输入级和输出级采用相同的晶体管，输入信号 通过输入级进入，经过晶体管的放大作用，输出信号被送到输出级，最终输出放大的信
号。
共集放大电路的结构和工作原理
共集放大电路是一种常用的放大电路，其结构包括输入级、输出级和偏置电路。输入信 号通过输入级进入，经过晶体管的放大作用，输出信号被送到输出级，最终输出放大的 信号。共集放大电路的特点是电压增益高、电流增益低、输出电压与输入电压同相位。
模电课件ppt
线性系统分析
研究非线性电路的静态和动态特性，如分岔、混沌等现象。
非线性系统分析
利用控制理论和方法研究电路系统的反馈控制和自动调节。
控制系统分析
通过最优化算法和数学规划方法，寻求电路性能的最佳设计方案。
最优化系统分析
模拟电路元件
总结词
电阻是模拟电路中最基本的元件之一，用于限制电流。
详细描述
电阻的阻值大小由其材料、长度和横截面积决定，通常用欧姆（Ω）作为单位。在电路中，电阻用于调节电流和电压，实现各种不同的功能。
总结词
不同类型的电阻具有不同的特性，如碳膜电阻、金属膜电阻、水泥电阻等。
详细描述
碳膜电阻具有较好的稳定性，适用于高精度的测量和控制系统；金属膜电阻具有较低的温度系数和稳定的性能，适用于高频电路；水泥电阻则具有较大的功率容量，适用于大电流电路。
01
02
03
04
总结词：电容是模拟电路中用于存储电荷的元件，具有隔直流通交流的特性。详细描述：电容的容量大小由其电极面积和间距决定，通常用法拉（F）作为单位。在电路中，电容用于滤波、旁路、耦合等作用，能够平滑电流或电压的波动。总结词：不同类型的电容具有不同的特性，如电解电容、陶瓷电容、薄膜电容等。详细描述：电解电容具有较大的容量和较低的价格，适用于低频电路；陶瓷电容具有较高的绝缘性能和稳定的温度系数，适用于高频电路；薄膜电容具有较小的体积和较高的可靠性，适用于小型化和便携式设备。
电压放大倍数是指输出电压与输入电压的比值，用于衡量模拟电路的放大能力。
电压放大倍数是模拟电路的重要性能指标之一，它反映了电路对输入信号的放大能力。在理想情况下，电压放大倍数越大，电路的放大能力越强。然而，在实际应用中，过高的放大倍数可能导致信号失真和稳定性问题。因此，需要根据实际需求选择合适的放大倍数。
研究非线性电路的静态和动态特性，如分岔、混沌等现象。
非线性系统分析
利用控制理论和方法研究电路系统的反馈控制和自动调节。
控制系统分析
通过最优化算法和数学规划方法，寻求电路性能的最佳设计方案。
最优化系统分析
模拟电路元件
总结词
电阻是模拟电路中最基本的元件之一，用于限制电流。
详细描述
电阻的阻值大小由其材料、长度和横截面积决定，通常用欧姆（Ω）作为单位。在电路中，电阻用于调节电流和电压，实现各种不同的功能。
总结词
不同类型的电阻具有不同的特性，如碳膜电阻、金属膜电阻、水泥电阻等。
详细描述
碳膜电阻具有较好的稳定性，适用于高精度的测量和控制系统；金属膜电阻具有较低的温度系数和稳定的性能，适用于高频电路；水泥电阻则具有较大的功率容量，适用于大电流电路。
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总结词：电容是模拟电路中用于存储电荷的元件，具有隔直流通交流的特性。详细描述：电容的容量大小由其电极面积和间距决定，通常用法拉（F）作为单位。在电路中，电容用于滤波、旁路、耦合等作用，能够平滑电流或电压的波动。总结词：不同类型的电容具有不同的特性，如电解电容、陶瓷电容、薄膜电容等。详细描述：电解电容具有较大的容量和较低的价格，适用于低频电路；陶瓷电容具有较高的绝缘性能和稳定的温度系数，适用于高频电路；薄膜电容具有较小的体积和较高的可靠性，适用于小型化和便携式设备。
电压放大倍数是指输出电压与输入电压的比值，用于衡量模拟电路的放大能力。
电压放大倍数是模拟电路的重要性能指标之一，它反映了电路对输入信号的放大能力。在理想情况下，电压放大倍数越大，电路的放大能力越强。然而，在实际应用中，过高的放大倍数可能导致信号失真和稳定性问题。因此，需要根据实际需求选择合适的放大倍数。
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交流: 动态电阻 rd ≈U T / ID＝10Ω
故：动态电流有效值 Id ＝Ui / rd ≈ 1mA
四、二极管的主要参数
器件的参数是其特性的定量描述，是合理选择器件的依据。
❖ 最大整流电流 IF：最大平均值 ❖ 最大反向工作电压 UR：最大瞬时值 ❖ 反向电流 IR：即 IS ❖ 最高工作频率 fM：因PN结有电容效应
i f (u)
u
i IS(eUT 1) (常温下UT 26mV)
击穿 电压
反向饱 开启 和电流 电压
温度的 电压当量
材料 硅Si 锗Ge
开启电压 0.5V 0.1V
导通电压 0.5~0.8V 0.1~0.3V
反向饱和电流 1µA以下 几十µA
从二极管的伏安特性可以反映出：
1、单向导电性
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
基区空穴 的扩散
因发射区多子浓度高使大量 电子从发射区扩散到基区
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。
电流分配： IE＝IB＋IC ❖ 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
正向特性为 指数曲线
u
i IS(eUT 1)
u
若正向电压u
U
T，则i
I
eUT
S
若反向电压u UT，则i IS
反向特性为横轴的平行线
2、伏安特性受温度影响
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
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！
§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
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
大功率 二极管
稳压 二极管
第一章 常用半导体器件
第一章 常用半导体器件
§1.1 半导体基础知识 §1.2 半导体二极管 §1.3 晶体三极管 §1.4 场效应管
§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
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。
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。
结电容： Cj Cb Cd
➢结电容正偏时以扩散电容为主；反偏时基本等于势垒电容
直流电流 放大系数
IC
IB
iC
iB
ICEO (1 )ICBO
交流电流放大系数
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？
三、晶体管的共射输入特性和输出特性
1、输入特性
iB f (uBE ) UCE
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？
一、结型场效应管（JFET）
N沟道结型场效应管
漏极d (drain)
栅极 g(gate)
导电沟道
源极s(source)
N沟道结构示意图
1、工作原理
•栅-源电压uGS < 0, PN结反 偏,无载流子，属于高阻区
• N型半导体中多子导电， 不经过 PN 结
▪ 栅-源电压uGS 控制耗尽层宽 度，进而控制沟道宽度
例：已知UZ、 [IZmin , IZmax]、RL ，求限流电阻R的取 值范围。
➢ Uo =UZ ➢ IDz [IZmin , IZmax]
IR
I DZ
Uz RL
R UI UZ IR
例 现有两只稳压管，它们的稳定电压分别为6V和8V，正向
导通电压为0.7V。试问： （1）若将它们串联相接，则可得到几种稳压值？各为多少？ （2）若将它们并联相接，则又可得到几种稳压值？各为多少？
动，有利于漂移运动，形 成漂移电流。由于电流很 小，故可近似认为其截止。
♦ PN结的电流方程 — 伏安特性方程
u
i IS (eUT 1) ,
UT
kT q
26mV
IS ：反向饱和电流 UT ：温度电压当量
反向截止
正向特性
反向击穿
齐纳击穿 雪崩击穿
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，
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。
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。
最大集电 极电流
c-e间击穿电压
最大集电极耗散功 率，PCM＝iCuCE
安全工作区
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。
§1.4 场效应管（FET）
一、结型场效应管（JFET） 二、绝缘栅型场效应管（IGFET） 三、场效应管的主要参数 四、场效应管与晶体管的比较
➢ uGS (uGS(off), 0)， uDS 对漏极电流iD的影响
uGD > UGS(off)
uDS↑
iD↑
uGD = uGS(off)
uGD = UGS(off)
uGD < UGS(off)
漏-源极间出现电势差 导电沟道不等宽
解（1）两只稳压管串联时，
可得：1.4V、6.7V、8.7V和14V等四种稳压值。
（2）两只稳压管并联时， 可得：0.7V和6V等两种稳压值。
§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
一、晶体管的结构和符号
UCE 常量
截止区 β是常数吗？什么是理想晶体管？什么情况下 ?
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
晶体管工作在放大状态时，输出回路的电流 iC几乎仅仅 决定于输入回路的电流 iB，即可将输出回路等效为电流 iB 控制的电流源iC 。
为
多子浓度高
多子浓度很
面积大
低，且很薄 晶体管有三个极、三个区、两个PN结。
二、晶体管的放大原理
放大的条件uBE uCB
U
（发射结正偏）
on
0，即uCE uB（E 集电结反偏）
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
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。
2、输出特性
iC f (uCE ) IB
对应于一个IB就有一条iC随uCE变化的曲线。
饱和区
iC
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？ iB
放大区
iC iB
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
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。
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。
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
为什么要将半导体变成导电性很差的本征半导体？
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： 导通时 UD＝0 截止时IS＝0
近似分析 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？
？
2、微变等效电路
当二极管在静态基础上有一动态信号作用时，则可将二极 管等效为一个电阻，称为动态电阻，也就是微变等效电路。
故：动态电流有效值 Id ＝Ui / rd ≈ 1mA
四、二极管的主要参数
器件的参数是其特性的定量描述，是合理选择器件的依据。
❖ 最大整流电流 IF：最大平均值 ❖ 最大反向工作电压 UR：最大瞬时值 ❖ 反向电流 IR：即 IS ❖ 最高工作频率 fM：因PN结有电容效应
i f (u)
u
i IS(eUT 1) (常温下UT 26mV)
击穿 电压
反向饱 开启 和电流 电压
温度的 电压当量
材料 硅Si 锗Ge
开启电压 0.5V 0.1V
导通电压 0.5~0.8V 0.1~0.3V
反向饱和电流 1µA以下 几十µA
从二极管的伏安特性可以反映出：
1、单向导电性
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
基区空穴 的扩散
因发射区多子浓度高使大量 电子从发射区扩散到基区
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。
电流分配： IE＝IB＋IC ❖ 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
正向特性为 指数曲线
u
i IS(eUT 1)
u
若正向电压u
U
T，则i
I
eUT
S
若反向电压u UT，则i IS
反向特性为横轴的平行线
2、伏安特性受温度影响
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
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！
§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
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
大功率 二极管
稳压 二极管
第一章 常用半导体器件
第一章 常用半导体器件
§1.1 半导体基础知识 §1.2 半导体二极管 §1.3 晶体三极管 §1.4 场效应管
§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
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。
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。
结电容： Cj Cb Cd
➢结电容正偏时以扩散电容为主；反偏时基本等于势垒电容
直流电流 放大系数
IC
IB
iC
iB
ICEO (1 )ICBO
交流电流放大系数
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？
三、晶体管的共射输入特性和输出特性
1、输入特性
iB f (uBE ) UCE
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？
一、结型场效应管（JFET）
N沟道结型场效应管
漏极d (drain)
栅极 g(gate)
导电沟道
源极s(source)
N沟道结构示意图
1、工作原理
•栅-源电压uGS < 0, PN结反 偏,无载流子，属于高阻区
• N型半导体中多子导电， 不经过 PN 结
▪ 栅-源电压uGS 控制耗尽层宽 度，进而控制沟道宽度
例：已知UZ、 [IZmin , IZmax]、RL ，求限流电阻R的取 值范围。
➢ Uo =UZ ➢ IDz [IZmin , IZmax]
IR
I DZ
Uz RL
R UI UZ IR
例 现有两只稳压管，它们的稳定电压分别为6V和8V，正向
导通电压为0.7V。试问： （1）若将它们串联相接，则可得到几种稳压值？各为多少？ （2）若将它们并联相接，则又可得到几种稳压值？各为多少？
动，有利于漂移运动，形 成漂移电流。由于电流很 小，故可近似认为其截止。
♦ PN结的电流方程 — 伏安特性方程
u
i IS (eUT 1) ,
UT
kT q
26mV
IS ：反向饱和电流 UT ：温度电压当量
反向截止
正向特性
反向击穿
齐纳击穿 雪崩击穿
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，
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。
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。
最大集电 极电流
c-e间击穿电压
最大集电极耗散功 率，PCM＝iCuCE
安全工作区
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。
§1.4 场效应管（FET）
一、结型场效应管（JFET） 二、绝缘栅型场效应管（IGFET） 三、场效应管的主要参数 四、场效应管与晶体管的比较
➢ uGS (uGS(off), 0)， uDS 对漏极电流iD的影响
uGD > UGS(off)
uDS↑
iD↑
uGD = uGS(off)
uGD = UGS(off)
uGD < UGS(off)
漏-源极间出现电势差 导电沟道不等宽
解（1）两只稳压管串联时，
可得：1.4V、6.7V、8.7V和14V等四种稳压值。
（2）两只稳压管并联时， 可得：0.7V和6V等两种稳压值。
§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
一、晶体管的结构和符号
UCE 常量
截止区 β是常数吗？什么是理想晶体管？什么情况下 ?
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
晶体管工作在放大状态时，输出回路的电流 iC几乎仅仅 决定于输入回路的电流 iB，即可将输出回路等效为电流 iB 控制的电流源iC 。
为
多子浓度高
多子浓度很
面积大
低，且很薄 晶体管有三个极、三个区、两个PN结。
二、晶体管的放大原理
放大的条件uBE uCB
U
（发射结正偏）
on
0，即uCE uB（E 集电结反偏）
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
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。
2、输出特性
iC f (uCE ) IB
对应于一个IB就有一条iC随uCE变化的曲线。
饱和区
iC
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？ iB
放大区
iC iB
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
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。
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。
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
为什么要将半导体变成导电性很差的本征半导体？
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： 导通时 UD＝0 截止时IS＝0
近似分析 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？
？
2、微变等效电路
当二极管在静态基础上有一动态信号作用时，则可将二极 管等效为一个电阻，称为动态电阻，也就是微变等效电路。