模电介绍二极管
模拟电路二极管及其基本应用
Fundamentals of Analog Electronic
第3章 半导体二极管及其基本应用
信息技术学院
第3章 半导体二极管及其基本应用
§3.1 半导体基础知识 §3.2 半导体二极管 §3.3 稳压二极管 §3.4 发光二极管
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§3.1 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
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五、二极管的基本应用电路
1. 半波整流电路
将交流电压转换成直流电压，称为整流。
ui 2Ui sin t
近似为理想二极管
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五、二极管的基本应用电路
2. 全波整流电路
u 2 2U 2 sin t
RL中的电流方向不变
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3.开关电路（理想模型）
开关电路:利用二极管的单向导电性，接通和断开的电路。 分析这类电路，首先要判断电路中的二极管处于导通还是截 止的状态。 判断方法： 先将二极管断开，确定零电位点，分析二极管两端的电位。 若阳极电位高于阴极电位，二极管导通，否则截止。 如果有多个二极管，则正向电压最大者优先导通，导通后 压降为0，对其他的二极管两端的电压可能产生影响。
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三、PN结的形成及其单向导电性
载流子的漂移与扩散 漂移运动： 在电场作用引起的载流子的运动称为漂移运动。
扩散运动： 由载流子浓度差引起的载流子的运动称为扩散运动。
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在一块本征半导体两侧通过扩散不同的杂质,分别形成N 型半导体和P型半导体。此时将在N型半导体和P型半导体的 结合面上形成如下物理过程:
4、最后与静态值叠加，得到完整的结果。
模电 三极管等效二极管 交流等效电阻
让我们来探讨一下模拟电子电路中常见的元件——三极管等效二极管。
在模拟电子领域中，三极管等效二极管被广泛应用于放大电路、振荡电路和直流稳压电源等电路中。
它的存在为电子电路设计提供了更多的可能性，也为工程师们在实际应用中提供了更多的便利。
在本文中，我们将从基础概念开始，逐步深入，全面探讨三极管等效二极管的原理、特性和应用，希望能够为读者提供一份有深度、有广度的文章。
1. 三极管等效二极管的基本原理让我们来了解一下三极管等效二极管的基本原理。
在实际电路中，三极管可以被等效为两个二极管的组合。
具体来说，NPN型三极管的基极和发射极构成了一个二极管，而P型基极和发射极之间又构成了另一个二极管。
这种等效二极管的存在对于理解和分析三极管的工作状态和性能非常重要，也为电路设计提供了更多的思路和可能性。
2. 三极管等效二极管的特性分析接下来，让我们来深入分析一下三极管等效二极管的特性。
在实际应用中，我们常常需要根据三极管的等效二极管特性来进行电路设计和分析。
通过对其正向导通特性、反向截止特性和动态电阻特性的分析，可以更好地理解三极管的工作状态和响应规律，为电路设计提供更准确的参考。
这对于制定稳定可靠的电路方案和解决实际工程中的问题至关重要。
3. 交流等效电阻的应用和意义让我们来谈一谈交流等效电阻在电子电路中的应用和意义。
交流等效电阻是描述三极管在交流工作状态下的一种重要参数，它可以帮助我们更好地理解三极管在交流信号下的放大特性和响应规律。
通过对交流等效电阻的分析和计算，可以更好地指导电子电路的设计和优化，提高电路的性能和稳定性，为实际工程应用提供更可靠的支持。
三极管等效二极管和交流等效电阻作为模拟电子领域中的重要概念和工具，对于电路设计和分析具有重要的意义和价值。
希望通过本文的介绍和分析，读者能够对这些概念有更深入的了解和掌握，从而在实际工程中能够更好地应用和发挥其作用。
我们也鼓励读者在实际应用中多加思考和实践，结合自身的经验和理解来不断完善和提升对于模拟电子领域的认识和应用能力。
模电二极管类型
模电二极管类型模拟电路中的二极管是一种重要的器件，根据其类型的不同，其工作原理和特性也会有所差异。
本文将分别介绍常见的三种模拟电路二极管类型：信号二极管、整流二极管和稳压二极管。
一、信号二极管信号二极管也称为小信号二极管，常用的有常见的PN结二极管和金属氧化物半导体场效应管（MOSFET）。
PN结二极管是一种具有两个掺杂不同材料的半导体材料，它的工作原理基于PN结的电流流动规律。
当外加正向电压时，P区的电子和N区的空穴会向PN结扩散，形成电流。
而当外加反向电压时，P区电子向前扩散，N区空穴向后扩散，形成反向电流。
PN结二极管具有导通电压降低、反向电流小等特点，被广泛应用于模拟电路中的整流、放大、限幅等电路。
MOSFET是一种基于金属氧化物半导体结构的场效应管，其工作原理是通过控制栅极电压来调节沟道上的电流。
MOSFET分为N沟道型和P沟道型两种类型，其特点是输入电阻高、功耗低、带宽宽、线性度好等。
MOSFET常用于模拟电路中的放大、开关、调节等功能。
二、整流二极管整流二极管也称为大功率二极管，其主要作用是将交流电信号转换为直流电信号。
常见的整流二极管有硅二极管和肖特基二极管。
硅二极管是一种常用的整流器件，由硅材料制成，具有导通电压低、反向电流小的特点。
肖特基二极管是一种由金属和半导体材料组成的二极管，具有导通电压低、反向电流小、开关速度快等特点。
整流二极管广泛应用于电源、电机驱动、电子变压器等领域。
三、稳压二极管稳压二极管也称为Zener二极管，是一种特殊的二极管，其主要作用是稳定电压。
Zener二极管工作在反向击穿区域，当反向电压达到击穿电压时，Zener二极管能够稳定地将电压维持在击穿电压附近。
这种稳定电压的特性使得Zener二极管广泛应用于稳压电源、电压参考、电压限制等电路中。
模拟电路中常见的三种二极管类型分别是信号二极管、整流二极管和稳压二极管。
不同类型的二极管在模拟电路中扮演着不同的角色，具有不同的工作原理和特性。
模拟电子线路(模电)二极管和三极管
1.2 半导体二极管
结构
二极管 = PN结 + 管壳 + 引线
——成为硬件电路设计人才
学好模电、数电、单片机、DSP等。 初步具备 “看、算、选、干”能力
三、学什么？（What）
系 细化 电 细化 器 统 路 件 1、本课程研究内容： 各种半导体器件的性能、电路及应用 2、具体研究对象：
（1）按处理信号：1)模拟(A) 2)数字(D) （2）按信号频率：1)高频 2)中频 3)低频
耗尽层宽度一定
PN结
2. PN结的单向导电性
1.1 半导体的基本知识
(1) 加正向电压（正偏）——电源正极接P区，负极接N区 外电场的方向与内电场方向相反。 外电场削弱内电场 →耗尽层变窄 →扩散运动＞漂移运动 →多子扩散形成正向电流I F
N型半导体 P型半导体 空间电荷区 耗尽层 N型半导体 P型半导体 + + + + － － － － + － + + + － － － 正向电流 － － － + － + + + － － － + － + + + + － － － + + + － － + － － + + + － 内电场 E
，所有的价电子都紧紧束 缚在共价键中，不会成为 自由电子，因此本征半导 体的导电能力很弱，接近
模电实验报告--二极管使用
模电实验报告--二极管使用引言：二极管是一种半导体元件，由于其高速开关、整流、信号检测等功能，在电子电路中得到广泛应用。
本实验将通过实际操作，掌握二极管在整流电路、稳压电路和限幅电路等方面的应用。
实验一：单相桥式整流电路实验目的：通过单相桥式整流电路实验，了解二极管的特性、了解单相桥式整流电路的工作原理、掌握单相桥式整流电路电路的设计方法与实验技术。
实验原理：单相桥式整流电路是一种经典的整流电路，将交流信号通过四个二极管之后，得到一直流电信号。
桥式电路的输出电压为输入电压有效值的一半，因此需要通过滤波电路进行滤波以得到直流输出。
实验器材：二极管 4个电位器 1个万用表 1个示波器 1台实验步骤：1.按照图1所示，连接单相桥式整流电路，同时接上电源和电压表。
2.调节电源电压为10V，调节电位器，使得输出电压为5V。
3.按照实验原理连接滤波电路，连接示波器，观察滤波电路的输出波形。
实验结果：实验数据记录见表1。
输出波形如图2所示。
电源电压 Uin/V 输出电压 Uout/V10 4.44实验二：稳压二极管的特性实验通过稳压二极管实验，了解稳压二极管的原理和特性、研究稳压二极管的参数对电路的影响。
稳压二极管是一种半导体电子元件，通过控制二极管正向电压，来使得稳压二极管的输出电压保持稳定。
稳压二极管具有很高的单向导电性，需要注意正反接电的问题。
表2 稳压二极管特性实验数据记录4 4.05 4.06 4.07 4.0图4 稳压二极管实验波形（Uin=6V）实验三：限幅电路实验通过限幅电路实验，掌握限幅电路的工作原理，了解二极管在限幅电路中的应用。
限幅电路是一种常见的电子电路，通过二极管的开关特性，在电路中起到限幅电压的作用。
不同的二极管类型适用于不同的限幅电路。
2.调节电源电压为5V，观察并记录输出波形。
表3 限幅电路实验数据记录5 0.00图7 限幅电路实验波形结论：通过本次实验，我们掌握了二极管的特性和应用，了解了单相桥式整流电路、稳压电路和限幅电路的原理和设计方法，并掌握了相应的实验技术。
模电总结复习资料 模拟电子技术基础
第一章半导体二极管一。
半导体的基础知识1。
半导体—--导电能力介于导体和绝缘体之间的物质（如硅Si、锗Ge)。
2.特性———光敏、热敏和掺杂特性。
3。
本征半导体-—--纯净的具有单晶体结构的半导体。
4. 两种载流子—--—带有正、负电荷的可移动的空穴和电子统称为载流子。
5.杂质半导体————在本征半导体中掺入微量杂质形成的半导体.体现的是半导体的掺杂特性.＊P型半导体：在本征半导体中掺入微量的三价元素（多子是空穴，少子是电子）。
*N型半导体：在本征半导体中掺入微量的五价元素（多子是电子,少子是空穴）。
6. 杂质半导体的特性＊载流子的浓度--—多子浓度决定于杂质浓度，少子浓度与温度有关.＊体电阻-——通常把杂质半导体自身的电阻称为体电阻。
*转型---通过改变掺杂浓度,一种杂质半导体可以改型为另外一种杂质半导体.7。
PN结* PN结的接触电位差---硅材料约为0。
6~0.8V,锗材料约为0。
2～0。
3V。
＊ PN结的单向导电性——-正偏导通，反偏截止。
8. PN结的伏安特性二。
半导体二极管＊单向导电性--——-—正向导通，反向截止.＊二极管伏安特性-———同ＰＮ结。
*正向导通压降---——-硅管0.6～0。
7V，锗管0。
2～0。
3V.＊死区电压——--—-硅管0.5V，锗管0。
1V。
3.分析方法-——-——将二极管断开，分析二极管两端电位的高低：若 V阳〉V阴（正偏），二极管导通（短路）;若 V阳〈V阴（反偏 )，二极管截止(开路)。
1）图解分析法该式与伏安特性曲线的交点叫静态工作点Q。
2）等效电路法➢直流等效电路法*总的解题手段————将二极管断开，分析二极管两端电位的高低：若 V阳〉V阴( 正偏），二极管导通（短路);若 V阳〈V阴（反偏 )，二极管截止（开路)。
*三种模型➢微变等效电路法三. 稳压二极管及其稳压电路＊稳压二极管的特性-—-正常工作时处在PN结的反向击穿区,所以稳压二极管在电路中要反向连接。
模电基础：二极管三极管与晶闸管场效应管
编号：__________模电基础：二极管三极管与晶闸管场效应管（最新版）编制人：__________________审核人：__________________审批人：__________________编制单位：__________________编制时间：____年____月____日二极管以硅（或锗）作为基板，将掺杂了磷和砷的Negative 型半导体（电子不足，空穴较多）和掺杂了硼和镓的Positive 型半导体（电子多余）结合在一起，就称为二极管（PN 结）。
二极管具有单向导电性（单向导通），因此具备整流作用，即让电流只朝一个方向运动。
三极管三极管也称为双极性晶体管，全称叫做双极性结型晶体管，缩写为BJT，因为种具有三个终端，所以俗称为三极管。
将P 型、N 型半导体做成三明治状从而形成NPN 结与PNP 结，中间的那层称为基级Base，两侧的称为发射级Emitter或集电极Collector，即三极管，也称为双极性结型晶体管。
三极管具有如下3 种工作状态：1、截止状态：当发射极电压小于PN 结导通电压，基极电流为零，集电极和发射极的电流都为零，此时三极管失去了电流放大作用，集电极和发射极之间相当于开关的断开状态。
2、放大状态：当发射极电压大于PN 结导通电压，并处于某一恰当值时，三极管发射结正向偏置，集电结反向偏置，此时基极电流对集电极电流起着控制作用，使三极管具有电流放大作用（放大倍数β=ΔIc/ΔIb）。
3、饱和导通：当发射极电压大于PN 结导通电压，并当基极电流增大到一定程度时，集电极电流不再随着基极电流的增大而增大，而是处于某个确定值的附近不再变化，此时三极管失去电流放大作用，集电极与发射极之间电压很小，相当于开关的导通状态。
晶闸管晶闸管是晶体闸流管的简称，又被称为可控硅整流器，泛指具有四层及以上交错PN 层的半导体元件，具体可分为单向晶闸管、双向晶闸管、可关断晶闸管等种类。
模拟电子技术基础 课件 01-2讲义(二极管)
3、稳压管的基本电路
工作区：反向击穿
接法：反接
电阻R的作用：限流
RL代表：负载
RL↓→ IO↑→ IR↑→ VO↓→ IZ↓→ IR↓ VO↑
稳压电路如图所示，直流输入电压VI的电压在12V~13.6V之间。 负载为9V的收音机，当它的音量最大时，需供给的功率为0.5W。 稳压管的VZ=9V，稳定电流IZmin=5mA，额定功率为1W，R=51Ω。 试分析稳压管电路能否正常工作。
工作区：反向偏置
接法：反接
作用：把光信号转换成电信号
◆发光二极管
发光二极管是通过电流时发光的一种器件，这是由于电子与空 穴直接复合而放出能量的结果。发出的光的波长由所使用的基本材 料而定。它的符号如图所示。
工作区：正向偏置
接法：正接 作用：把电信号转换成光信号 主要应用：作为显示器件
作业1-1
I S uD YT iD I D diD gd e duD VT VT VT
五、二极管应用举例
1、限幅电路：它是用来让信号在预置的电平范围内，有选择地传 输一部分。 一限幅电路如图所示，R=1KΩ，VREF=3V。当Ui=6sinωt(V) 时，利用恒压降模型绘出相应的输出电压UO的波形。二极管 的恒压降为0.7V。
由于收音机音量最大时，稳压管流过的电流
I z min I z min
所以稳压管失去了稳压作用。
ห้องสมุดไป่ตู้
◆光电二极管
光电二极管的结构与普通二极管类似，但在它的PN结处，通 过管壳上的一个玻璃窗口能接收外部的光照。这种器件的PN结在反 向偏置状态下运行，它的反向电流随光照度的增加而上升。它的符 号如图所示。
VD = VDD- IDR = 10-0.931×10 = 0.69V
模电实验报告二极管使用
模电实验报告二极管使用-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII模拟电路实验二——二极管实验报告111270040 石媛媛1、绘制二极管的正向特性曲线（测试过程中注意控制电流大小）:一开始,我用欧姆表测量了二极管电阻，正向基本无电阻，反向电阻确实是很大。
然后我们测量其输出特性曲线，发现很吻合：1、在电压小于某一值时确实没有电流，之后一段电流很小（几毫安~几十毫安）；2、当二极管两端电压大于0.6V左右时电流急剧增大(后测试二极管正向压降约为0.55V），这个就是其正向导通电压。
二极管被导通后电阻很小，（图中可看出斜率很大，近似垂直）相当于短路。
3、当我们使电压反向，电流基本为零，但是当电压大于某一值（反向击穿电压）时电流又开始增大。
2、焊接半波整流电路，并用示波器观察其输入输出波形，观察正向压降对整流电路的影响；电路图：方波正弦波三角波半波整流电路的效果：输出信号只有正半周期(或负半周期),这就把交流电变为直流电。
这是由于二极管的单向导电性。
但是电的利用效率低，只有一半的线信号被保留下来。
3、焊接桥式整流电路，并用示波器观察其输入输出波形；电路图：桥式整流电路是全波整流，在电压正向与反向时，分别有两个管子处于正向导通区、两个管子在反向截止区，从而使输出电压始终同向。
而且电压在整个周期都有输出，效率高。
但是发现桥式整流电路的输出信号（尤其是三角波时）未达到理想波形，应该是电路板焊接的焊接点不够牢固或其他问题导致信号的微失真。
5、使用二极管设计一个箝位电路，能把信号（0-10V）的范围限制在3V~5V之间：设计的电路：电路原理：当输入信号在0—4V时，4V>U1，二极管正向导通；输出电压稳定在4V左右当输入信号在4V—10V时，二极管反偏，相当于断路，此时电路由电源，1K电阻，51Ω电阻构成。
因为要想使输出值小于5V，所以我选择了一个较小阻值电阻和一个大阻值电阻串联，这样51Ω电阻分压小，故输出电压一直小于5V，起到了钳位效果。
模电二极管类型
模电二极管类型模拟电子二极管类型一、整流二极管（Rectifier Diode）整流二极管是最常见的二极管类型之一，用于将交流电转换为直流电。
它具有一个PN结，具有良好的单向导电性能。
在正向偏置时，电流可以流过二极管，而在反向偏置时，电流几乎不会通过。
整流二极管通常用于电源、整流器和变换器等应用中。
二、稳压二极管（Zener Diode）稳压二极管是一种特殊的整流二极管，用于稳定电压。
它在反向击穿电压下具有稳定的电压输出，因此被广泛应用于电压稳定器和电源电路中。
稳压二极管的反向击穿电压通常被设计为特定值，以便在特定的电压范围内提供稳定的输出。
三、光电二极管（Photodiode）光电二极管是一种可以将光能转换为电能的半导体器件。
它的PN结被设计成具有高的光敏度，当光照射到二极管时，产生的光电流会导致PN结上的电压变化。
光电二极管广泛应用于光电传感、光通信、光测量等领域。
四、肖特基二极管（Schottky Diode）肖特基二极管是一种特殊的二极管，具有低的正向电压降和快速的开关速度。
它的结构是由金属与半导体的接触形成的，具有无载流导通能力和快速恢复特性。
肖特基二极管被广泛应用于高频电路、功率电子器件、开关电源等领域。
五、势垒二极管（Tunnel Diode）势垒二极管是一种特殊的二极管，具有负电阻特性。
它的结构由两个高浓度掺杂的PN结组成，电流在势垒二极管中以负电阻的方式呈现。
势垒二极管在微波和高速电路中具有广泛的应用，如振荡器、放大器和开关等。
六、瞬态电压抑制二极管（Transient Voltage Suppression Diode）瞬态电压抑制二极管是一种用于抑制瞬态过电压的保护器件。
它的结构与普通的二极管相似，但具有更高的耐压能力和更低的电阻。
瞬态电压抑制二极管可用于保护电子设备免受过电压的损害，广泛应用于通信设备、计算机、汽车电子等领域。
七、双向二极管（Bidirectional Diode）双向二极管是一种可以在两个方向上导电的二极管。
模拟电路常见器件
模拟电路常见器件模拟电路是电子工程中的一个重要领域，常见的模拟电路器件扮演着至关重要的角色。
本文将介绍一些常见的模拟电路器件，包括二极管、晶体管、运放和电阻器，以及它们的特性和应用。
一、二极管二极管是模拟电路中最基础的器件之一，它具有单向导电性。
常见的二极管包括正向导通二极管和反向截止二极管。
正向导通二极管的特点是在正向偏置电压下具有低电阻，能够使电流通过；而反向截止二极管则在反向偏置电压下表现为高电阻，电流无法通过。
在模拟电路中，二极管常被用于整流、限幅、稳压等电路中。
二、晶体管晶体管是一种可以控制电流的器件，常用于电流放大和开关电路。
根据结构，晶体管分为三种主要类型：NPN型双极型晶体管、PNP型双极型晶体管和场效应型晶体管。
NPN型和PNP型晶体管都具有放大功能，可以将微小的输入电信号放大到足够的幅度。
而场效应型晶体管则是根据栅极电压来调节其导通特性。
晶体管广泛应用于放大器、开关、振荡器等模拟电路中。
三、运放运放（Operational Amplifier，简称OP-AMP）是一种集成电路，其具有非常高的增益和差分放大能力。
运放通常具有两个输入端和一个输出端，输入端可以处于正负电平，输出端则会根据输入信号的不同进行放大或反转。
运放器设有输入阻抗非常高、输出阻抗非常低的特性，因此可以忽略输入电流，并且输出电流能够提供给负载。
运放在模拟电路中的应用非常广泛，例如作为放大器、滤波器、信号发生器、比较器等。
四、电阻器电阻器是模拟电路中最基本的被动元件，它用于限制电流、改变电路中的电压和调整电路的阻抗。
常见的电阻器有固定电阻器和可变电阻器。
固定电阻器的电阻值是固定的，而可变电阻器可以通过调节来改变其电阻值。
电阻器用于降压、分压、电流限制等电路中，是模拟电路中不可或缺的一部分。
总结：通过本文，我们了解了一些常见的模拟电路器件，包括二极管、晶体管、运放和电阻器。
这些器件在模拟电路中发挥着重要的作用，能够完成电流放大、信号处理和电路控制等功能。
模电知识点笔记
模电知识点笔记一、半导体基础知识。
1. 半导体材料。
- 本征半导体：纯净的、具有晶体结构的半导体，如硅（Si）和锗（Ge）。
在本征半导体中，存在两种载流子：电子（带负电）和空穴（带正电）。
电子是由于共价键中的价电子挣脱共价键的束缚而形成的自由电子，空穴是共价键中留下的空位，它可以吸引相邻共价键中的电子来填补，从而表现出正电荷的移动。
- 杂质半导体。
- N型半导体：在本征半导体中掺入五价元素（如磷P），五价元素的四个价电子与周围硅原子形成共价键，多余的一个价电子很容易成为自由电子，因此N型半导体中电子是多数载流子（多子），空穴是少数载流子（少子）。
- P型半导体：在本征半导体中掺入三价元素（如硼B），三价元素与周围硅原子形成共价键时会产生一个空穴，所以P型半导体中空穴是多子，电子是少子。
2. PN结。
- 形成：当P型半导体和N型半导体结合在一起时，由于P区空穴浓度高，N区电子浓度高，空穴和电子会发生扩散运动。
P区的空穴向N区扩散，N区的电子向P区扩散，扩散的结果是在交界面附近形成一个空间电荷区，这个空间电荷区就是PN结。
- 特性。
- 单向导电性：当PN结外加正向电压（P区接电源正极，N区接电源负极）时，称为正向偏置。
此时，外电场削弱内电场，多子的扩散运动增强，形成较大的正向电流，PN结导通。
当PN结外加反向电压（P区接电源负极，N区接电源正极）时，称为反向偏置。
外电场增强内电场，少子的漂移运动增强，但少子数量少，形成很小的反向电流（几乎为零），PN结截止。
二、二极管及其应用。
1. 二极管的结构和符号。
- 结构：二极管是由一个PN结加上相应的电极引线和管壳构成的。
- 符号：二极管的符号中，箭头方向表示正向电流的方向，即从P区指向N区。
2. 二极管的伏安特性。
- 正向特性：当二极管正向偏置时，正向电压较小时，正向电流几乎为零，这个区域称为死区。
硅管的死区电压约为0.5V，锗管的死区电压约为0.1V。
当正向电压超过死区电压后，正向电流随正向电压的增加而迅速增大。
模拟电路第一章-二极管
A 800Ω + + 0.5V B uo ui 200Ω 3V
1.2.5 稳压二极管
稳压二极管是硅材料制成的面接触型晶体二极管。 1、稳压管的伏安特性 u>UZ时作用同二极管 曲线越陡， 电压越稳定。
i
u增加到UZ 时，稳压管击穿
UZ u IZ
(a)
UZ
IZ
IZM
2、稳压管的主要参数
(1)稳定电压 UZ 规定的稳压管反向工作电流IZ下，所对应的反向工作电 压。 (2)稳定电流 IZ
+ ui -
0.7V 3V
B
+ uo -
[例7] 电路如图所示，设ui=6sinωt V，试绘出输出电压
uo的波形，设D为硅二极管，开启电压Uon=0.5V，电阻
rd=200Ω。 解： VA= ui
VB=3.5V
+ 800Ω ui 3V -
D +
uo -
ui3.5V D截止 uo=ui ui3.5V D导通 ui -0.5 -3 uo= 0.5 +3 + 200 800 +200 =0.2ui +2.8
P 型半导体
N 型半导体
杂质型半导体多子和少子的移动都能形成电流。 但由于数量的关系，起导电作用的主要是多子。
近似认为多子与杂质浓度相等。
小结
1、半导体的导电能力介于导体与绝缘体之间。
2、在一定温度下，本征半导体因本征激发而产生自由 电子和空穴对，故其有一定的导电能力。 3、本征半导体的导电能力主要由温度决定；
Ge
Si
即为本征半导体 通过一定的工艺过程，可将其制成晶体。
本征半导体的结构示意图
共用电子
电子技术模拟电路知识点总结
电子技术模拟电路知识点总结一、模拟电路基础概念模拟电路处理的是连续变化的信号，与数字电路处理的离散信号不同。
在模拟电路中，电压和电流可以在一定范围内取任意值。
这是理解模拟电路的关键起点。
二、半导体器件1、二极管二极管是最简单的半导体器件之一，具有单向导电性。
当正向偏置时，电流容易通过；反向偏置时，电流极小。
二极管常用于整流电路，将交流转换为直流。
2、三极管三极管分为 NPN 型和 PNP 型。
它具有放大电流的作用，通过控制基极电流，可以实现对集电极电流的控制。
三极管在放大电路中应用广泛。
3、场效应管场效应管分为结型和绝缘栅型。
它是电压控制型器件，输入电阻高，噪声小，常用于集成电路中。
三、基本放大电路1、共射放大电路共射放大电路具有较大的电压放大倍数和电流放大倍数，但输入电阻较小，输出电阻较大。
2、共集放大电路共集放大电路又称射极跟随器，电压放大倍数接近 1，但输入电阻高，输出电阻小，具有良好的跟随特性。
3、共基放大电路共基放大电路具有较高的频率响应和较好的高频特性。
四、集成运算放大器集成运算放大器是一种高增益、高输入电阻、低输出电阻的直接耦合放大器。
1、理想运算放大器特性具有“虚短”和“虚断”的特点。
“虚短”指两输入端电位近似相等，“虚断”指两输入端电流近似为零。
2、运算放大器的应用包括比例运算电路、加法运算电路、减法运算电路、积分运算电路和微分运算电路等。
五、反馈电路反馈可以改善放大器的性能。
1、正反馈和负反馈正反馈会使系统不稳定，但在某些特定情况下，如正弦波振荡器中会用到。
负反馈能稳定放大倍数、改善频率特性等。
2、四种反馈组态电压串联负反馈、电压并联负反馈、电流串联负反馈和电流并联负反馈，它们对电路性能的影响各不相同。
六、功率放大电路功率放大电路的主要任务是向负载提供足够大的功率。
1、甲类、乙类和甲乙类功率放大电路甲类功放效率低，但失真小；乙类功放效率高，但存在交越失真；甲乙类功放则是介于两者之间。
模拟电子技术第一章 半导体二极管及其电路练习题(含答案)
第一章半导体二极管及其电路【教学要求】本章主要介绍了半导体的基础知识及半导体器件的核心环节—PN结。
PN结具有单向导电特性、击穿特性和电容特性。
介绍了半导体二极管的物理结构、工作原理、特性曲线和主要参数。
理想情况下，二极管相当于开关闭合与断开。
介绍了二极管的简单应用电路，包括整流、限幅电路等。
同时还介绍了稳压二极管、发光二极管、光电二极管、变容二极管。
教学内容、要求和重点见如表1.1。
表1.1 教学内容、要求和重点【例题分析与解答】【例题1-1】二极管电路及其输入波形如图1-1所示，设U im>U R,，二极管为理想，试分析电路输出电压，并画出其波形。
解：求解这类电路的基本思路是确定二极管D在信号作用下所处的状态，即根据理想二极管单向导电的特性及具体构成的电路，可获得输出U o的波形。
本电路具体分析如下：当U i增大至U R时，二极管D导通，输出U o被U R嵌位，U o=U R，其他情况下，U o=U i。
这类电路又称为限幅电路。
图1-1【例题1-2】二极管双向限幅电路如图1-2 (a)所示，若输入电压U i=7sinωt (V)，试分析并画出电路输出电压的波形。
（设二极管的U on为0.7V，忽略二极管内阻）。
图1-2解：用恒压降等效模型代替实际二极管，等效电路如图1-2(b)所示，当U i<－3.7V时，D2反偏截止，D1正偏导通，输出电压被钳制在－3.7V；当－3.7V<U i <3.7V时，D1、D2均反偏截止，此时R中无电流，所以U o=U i；当3.7V<U i时，D1反偏截止，D2正偏导通，输出电压被钳制在3.7V。
综合上述分析，可画出的波形如图1-20(c)所示，输出电压的幅度被限制在正负3.7V 之间。
【例题1-3】电路如图1-3（a），二极管为理想，当B点输入幅度为±3V、频率为1kH Z的方波，A点输入幅度为3V、频率为100kH Z的正弦波时，如图1-3（b），试画出Uo点波形。
模拟电子技术二极管典型例题
For personal use only in study and research; not for commercial use【例1-1】分析图所示电路的工作情况，图中I为电流源，I=2mA。
设20℃时二极管的正向电压降U D=660mV，求在50℃时二极管的正向电压降。
该电路有何用途？电路中为什么要使用电流源？【相关知识】二极管的伏安特性、温度特性，恒流源。
【解题思路】推导二极管的正向电压降，说明影响正压降的因素及该电路的用途。
【解题过程】该电路利用二极管的负温度系数，可以用于温度的测量。
其温度系数–2mV/℃。
20℃时二极管的正向电压降U D=660mV50℃时二极管的正向电压降U D=660 –（2′30）=600 mV因为二极管的正向电压降U D是温度和正向电流的函数，所以应使用电流源以稳定电流，使二极管的正向电压降U D仅仅是温度一个变量的函数。
【例1-2】电路如图(a)所示，已知，二极管导通电压。
试画出u I与u O的波形，并标出幅值。
图(a)【相关知识】二极管的伏安特性及其工作状态的判定。
【解题思路】首先根据电路中直流电源与交流信号的幅值关系判断二极管工作状态；当二极管的截止时，u O=u I；当二极管的导通时，。
【解题过程】由已知条件可知二极管的伏安特性如图所示，即开启电压U on和导通电压均为0.7V。
由于二极管D1的阴极电位为＋3V，而输入动态电压u I作用于D1的阳极，故只有当u I高于＋3.7V时 D1才导通，且一旦D1导通，其阳极电位为3.7V，输出电压u O=＋3.7V。
由于D2的阳极电位为－3V，而u I作用于二极管D2的阴极，故只有当u I低于－3.7V时D2才导通，且一旦D2导通，其阴极电位即为－3.7V，输出电压u O=－3.7V。
当u I在－3.7V到＋3.7V之间时，两只管子均截止，故u O=u I。
????? u I和u O的波形如图(b)所示。
模电基本知识点总结
模电基本知识点总结一、基本电子元件在模拟电子技术中，常用的基本电子元件包括电阻、电容、电感和二极管、晶体管等。
下面我们来介绍一下这些基本电子元件的特性和应用。
1. 电阻电阻是用来限制电流的一种电子元件，它的电阻值用欧姆（Ω）来表示。
电阻的大小取决于材料的电阻率和尺寸。
在实际电路中，电阻通常用来分压、限流、接地等。
电阻的连接方式有串联和并联两种。
2. 电容电容是用来存储电荷的一种电子元件，它的容量用法拉得（F）来表示。
电容的存储能力取决于材料的介电常数和结构。
在实际电路中，电容通常用来滤波、隔直、储能等。
电容的连接方式有串联和并联两种。
3. 电感电感是用来储存能量的一种电子元件，它的电感值用亨利（H）来表示。
电感的大小取决于线圈的匝数和磁芯的材料。
在实际电路中，电感通常用来滤波、隔交、振荡等。
电感的连接方式有串联和并联两种。
4. 二极管二极管是一种非线性元件，它的特性是只允许电流单向通过。
二极管的主要作用是整流、限流、反向保护等。
常见的二极管有硅二极管、锗二极管、肖特基二极管等。
5. 晶体管晶体管是一种半导体器件，它主要有三个端子：发射极、基极和集电极。
晶体管有两种类型：NPN型和PNP型。
晶体管可以作为信号放大、开关、振荡等。
常见的晶体管有通用型晶体管、场效应晶体管、双极型晶体管等。
二、放大器放大器是模拟电子电路中起放大作用的重要器件，其作用是放大输入信号的幅度，以便驱动负载。
根据放大器的工作方式和放大电路的结构，放大器大致可以分为三类：电压放大器、电流放大器和功率放大器。
1. 电压放大器电压放大器是将输入信号的电压放大到较大的幅度，以便驱动负载。
常见的电压放大器有共射放大器、共集放大器、共源放大器等。
这些电压放大器基本上由晶体管、耦合电容、电阻等元件组成。
2. 电流放大器电流放大器是将输入信号的电流放大到较大的幅度，以便驱动负载。
常见的电流放大器有共基放大器、共漏放大器、共栅放大器等。
这些电流放大器基本上由晶体管、耦合电容、电阻等元件组成。
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P区
空间电荷区
N区
多子扩散 内电场方向 少子漂移
图1.1.5 PN 结的形成 (a)P区与N区中载流子的扩散运动
在一定的条件下，多子扩散与少子漂移达到动态平衡， 空间电荷区的宽度基本上稳定下来。
P区
空间电荷区
N区
内电场方向
图1.1.5 PN 结的形成 (b)平衡状态下的PN结
PN结形成物理过程
因浓度差
Si管正向导通压降约为0.7V; Ge管正向导通压降约为0.2V。
(2)反向特性
当VBR＜V＜0时，反向电流很小，且随|V | ↑→ 趋向于饱和IS
Si二极管的反向饱和电流IS < 1μΑ ， Ge二极管的反向饱和电流IS为几个μΑ ~ 十几个μΑ
(3)反向击穿特性
当V ≤VBR时，反向电流急剧 增加，VBR称为反向击穿电压。
2. 发光二极管
此管通过电流时将发出光来，是电子与空穴直接复合而放出能量 的结果。使用的材料不同，光的波长不同，从而颜色也不同。 常作显示器件。也可将电信号转换为光信号，之后经光缆传输， 再通过光电二极管再现电信号，实现电信号的传输。
3. 稳压二极管 Dz
稳压管是特殊的面接触型半导体硅二极管,其反向击穿 是可逆的,且反向电压较稳定.
UZ表示反向击穿电压，亦即稳 压管能稳定的电压。
稳压管的稳压作用在于：在反 向击穿状态，很大的电流变化 量只能引起很小的电压变化量。 曲线越陡，稳压性能越好。
IZ和IZM表示工作在稳压状态的 最小和最大工作电流。反向电
流小于IZ时，稳压管在反向截 止状态，稳压特性消失；大于
IZM时，稳压管可能被烧毁。
(2) 面接触型二极管
PN结面积大，用 于工频大电流整流电路。
(b)面接触型
(3) 平面型二极管
阳极 阴极 引线 引线
P N P 型支持衬底
(c)平面型
往往用于集成电路制造 艺中。PN 结面积可大可小， 用于高频整流和开关电路中。
(4) 二极管的代表符号
阳极 a
k 阴极
D
(d) 代表符号
2. 二极管的伏安特性
3. 空穴及其导电作用
当温度升高或受到光的照射时，价电子能量增高， 有的价电子可以挣脱原子核的束缚，而参与导电， 成为自由电子。
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 出现一个空位，称这个空位为空穴。 空穴的出现是半导体区别于导体的重要标志！
束缚电子从 x3 x2 x1 显然，因热激发而出现的
对于理想D，只要V阳> V阴→导通(且导通后即箝位),
否则截止
(3)关于优先导通
(V阳—V阴)大的二极管优先导通且箝位
例:
D2
D1:V阳1—V阴1=0v-(-3v)=3v
V2 6V
D1 A D2:V阳2—V阴2=6v-(-3v)=9v
R3
D2优先导通且优先箝位(短路)
V1
3V
0v
→VAO = 6v，D1受反压截止
当在平衡PN结外加电压时，如果正端接P区，负端接N区，称 为加正向（偏置）电压，简称正偏；反之称为加反向（偏置） 电压，简称反偏。
(1) PN结加正向电压(正偏)
外加的正向电压E 有一部分降落在PN结区，方向与内电
场ε 0 相反，削弱了内电场,使得多子扩散 > 少子漂移。扩 散电流远大于漂移电流，忽略漂移电流的影响，在外电路上 形成流入P区的电流IF， PN结呈现低阻性，也称PN结导通。
自由电子和空穴是同时成对
视为空穴从 x1 x2 x3 出现的，称为电子空穴对。
半导体中出现 两种载流子
自由电子 空穴
电量相等，极性相反
因共价键中出现空穴，在外加 电场的作用下邻近束缚电子就 会填补到这个空位上，而在这 个束缚电子原来位置又会出现 新的空穴，以后其他束缚电子 又可转移到这，这样就在共价 键中出现一定的电荷迁移。
2 半导体二极管及其基本电路
基本要求 1、掌握二极管的结构特性和参数 2、掌握二极管的单向导电性及基本电路
§ 1. 半导体的基础知识
根据物体导电能力(电阻率)的不同，分为导体、 绝缘体和半导体。
典型的半导体有硅Si和锗Ge以及砷化镓GaAs等。 一、半导体的特性
1. 光敏、热敏特性
2. 当掺受杂外特界性热和光的作用时，它的导电能 力明显变化。如光敏电阻,热敏电阻 往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使 它的导电能力明显改变。
方向从N
P
多子的扩散运动 由杂质离子形成空间电荷区
空间电荷区形成内电场 ε0
促使少子漂移 阻止多子扩散
多子的扩散 = 少子的漂移 即达到动态平衡
稳定的空间电荷区称为PN结
∵正负离子不移动而载流子复合形成无载流子的空间 电荷区，所以内电场也称耗尽层、势垒层。
2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ PN 结的单向导电性
伏安特性曲线
(3)PN结V- I 特性表达式
I IS (eVD/ nVT 1) IS eVD/ n26mv 1
其中
☆IS V—D为—正反向且饱VD和>>电VT流
iD/mA 1.0
nI——发I射S e系V数/ ，n216~m2 v
VT ——温度的电压当量
0.5 iD=– IS
且☆在VD常为温负下且（∣TV=D3∣00>K>）VT
二、本征半导体、空穴及其导电作用
本征半导体——化学成分纯净、结构完整的半导体。 物理结构上呈单晶体形态。 1. 结构：以Si,Ge为例
Si
Ge
硅和锗是四价元素，在原子最外层轨道上 的四个电子称为价电子
2. 共价键
共价键结构平面示意图
称为所每子之为自以个位间在共束由本原于形硅价缚 电 征子 四 成和键电 子 半都 面 共锗中子 ， 导处 体 价晶的， 因 体在 的 键体两常此的正顶，中个温本导四点共，电下征电面，用原子束半能体每一子被缚导力的个对按紧电体很中原价四紧子中弱心子电角束很的。，与子形缚难自而其。组在脱 由四 相成共离 电个 临晶价共 子其 的体键价 很它 原点中键 少原 子阵，成 ，，
?
5.二极管应用举例
(1)整流(半波、全波) → 利用D的单向导电性
+
Vi
-
D
+
R VO
-
V
t
半波导通
(3)低压稳压
Vi
R
Vo
D
+
-VD=Vth
(2)限幅(削波)
R
+
+V
D
Vo
Vi
3V
-
-
单向削波
(4)开关作用
D导通:开关闭和 D截止:开关断开
t
三、特殊二极管
1. 光电二极管
其PN结通过管壳上的玻璃窗口接受光照。在反偏状态下运行， 反向电流随光照强度的增加而上升，与照度成正比。 可用来进行光的测量，是将光信号转换为电信号的常用器件。
雪崩击穿
齐纳击穿
电击穿——可逆 VBR
热击穿——不可逆
3. 二极管的主要参数
1、最大整流电流IF 是指管子长期运行时，允许通过的最大 正向平均电流。 2、反向击穿电压VBR 是指管子反向击穿时的电压值。手册 上给出的最高反向工作电压约为击穿电压的一半。 3、反向电流IR 是指管子未击穿时的反向电流。其值越小， 单向导电性越好。 4、极间电容Cd 是反映二极管中PN结电容效应的参数。工作 在高频或开关状态时，必须考虑极间电容的影响。 5、反向恢复时间TRR 当二极管的外加电压从正偏变为反偏 时，反向电流从较大变为正常值所需要的时间。
在P型半导体中空穴是多数载流子，它主要由掺 杂形成；自由电子是少数载流子， 由热激发形成。P 为Positive的字头。
空穴很容易俘获电子，使杂质原子成为负离子。 因而三价杂质也称为受主杂质。
2. N型半导体
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 容易形成自由电子。
• 高电阻， PN结截止 PN结加反向电压 • 很小的反向漂移电流(N-> P)
外电场驱使多空数间载电流荷子区的两扩侧散的运空动穴难和于自进由行电子移走
空间电荷区变宽
P区
N区
IR
内电场方向
R
少数载流子越过PN结
外电场方向
形成很小的反向电流
E
☆ PN结加正向电压时，呈现低电阻，具有较大的正 向扩散电流；PN结加反向电压时，呈现高电阻，具有 很小的反向漂移电流。结论：PN结具有单向导电性
2 掺杂后 N 型半导体中的自由电子浓度: n=5×1016/cm3
即多子 » 少子 ∴半导体导电能力主要由杂质决定
§ 2. PN结和半导体二极管
1、PN 结的形成
用专门的制造工艺在同一块半导体单晶上,形成P型半导体区
域和N型半导体区域,在这两个区域的交界处就形成了一个PN 结。
扩散—空间电荷区——漂移——动态平衡—— PN结。
∵多子数目很大 ∴IF 很大 当E↑，多子扩散加剧→IF↑
• 低电阻， PN结导通
PN结加正向电压
• 大的正向扩散电流(P->N)
P区
空间电荷区变窄
N区
I
内电场方向
扩散运动增强，形 成较大的正向电流
外电场方向
E
R
(2) PN 结加反向电压(反偏)
外加的反向电压E有一部分降落在PN结区，方向与PN结
内电场ε 0方向一致，加强了内电场。内电场对多子扩散起阻
碍作用→0，而使少子漂移↑→反向电流IR 。
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