模电基础PPT课件

蔡红娟
模拟电子技术
本章主要内容
定义：N型半导体、P型半导体、自由电子与空穴、
扩散与漂移、PN结、二极管、稳压管、三极管、场 效应管
原理：二极管的单向导电性；三极管的放大作用；
半导体器件的工作特性及主要参数
方法：
如何判断二极管的通断； 如何判断三极管的类型； 如何判断三极管在电路中的工作状态
金属触丝
PN 结
P型硅
N型锗片
N型锗
N型硅
阴极引线 点接触型
2020/12/4
阴极引线 面接触型
蔡红娟
阴极引线 平面型
模拟电子技术
半导体二极管的伏安特性
二极管具有单向导电性
阈值电压 : 硅管0.7V
I
P
N
+
-
导0.1~0.3V
O
反向击穿
Uth
U
电压UB
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N型半导体
P型半导体
为什么采用半导体材料制作电子器件？
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PN结的形扩 度散 差成运 引动 起： 的因载浓流
子的P定、向N移型动 半导体结合
浓度差使多子扩散运动；P→
N
空间电荷区，形成内 漂移运动：载流子 电场N（+）→ P（-）
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模拟电子技术
1.1 半导体器件
半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间。
光敏性、热敏性
运载电荷的粒子，参与导电
掺入杂质，导电性能可控
本征半导体：T=0K，没有载流子，呈绝缘特性
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Ge
Si
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本征半导体有两种载流子
自由电子（负）：定向移动，形成电子电流 空穴（正）：价电子定向填补空穴，形成空穴电流 电子电流和空穴电流方向相反，两者之和即为半导
P
N
反向截止区
-+
反向击穿区
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二极管
PN
二极管的伏安特性和PN结的区别
正偏时，电流相同，二极管端电压>PN结压降 正向电压不变，二极管的正向电流<PN结的电流 二极管存在表面漏电流，其反向电流增大
主要参数
最大整流电流IF：允许通过的最大正向平均电流 最大反向工作电压UR：常取击穿电压的一半 反向电流IR：二极管未击穿时的反向电流值。此值
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叠加定理
例3 图示电路，求使I=0时的电流源电流IS。
IS
I
3
+
-1V 2 1
I
3
=+
-1V 2 1
I=
I+
I=
5 11
–
5IS 11
I=
1
1+
6 5
=
5 11
IS=1A
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IS I 3
+
2 1
I= –
IS
1+
6 5
1
=–
5 11
IS
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模拟电子技术
电子系统
温度、压力
隔离、滤波、放大
运算转换
等物理信号
对象
信
号 电信号 信号预
提
处理
取
信号 加工
信号 的驱 动与 执行
物理信号
电信号
数字信号
传感器、 红外接 收器等
A/D 转换
控制器
电信号
D/A 转换
控制
光耦、红外发送器等
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如何学习《模拟电子技术》
在电场力作用下的 定向移动
内电场阻碍多子扩散运动，
加强少子漂移运动N→P
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动态平衡，形成PN结
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PN结的单向导电性
P
N
P
N
–– ––
外电场
++ ++
内电场
–– ––
外电场
++ ++
内电场
PN结正偏（P(+), N(-)）时，具有较大的正向 扩散电流，呈现低电阻，PN结导通。
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课程定位
电子、电气、信息学科的专业基础课。 电子技术的一部分，工程性、实践性 课程的主要内容
常用电子器件 以三基为主 模拟电子电路 以应用为主 电子系统分析 管为路用
与其他课程的联系
基础：高等数学、应用数学、物理学 先修课程：电路理论 后续课程：数字电子技术、微机原理等
越小，二极管的导电性能越好
最高工作频率fM
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模拟电子技术
二极管的应用
✓ 整流电路
ui
✓ 限幅电路
ui
RL uo uo
t
✓ 开关电路
t
✓ 检波电路
ui
RL
t
ui
uo uo
戴维南定理和诺顿定理
线性
含源
ia
戴维宁 定理
ia
- - R0
us+
+ u
负载
- 线性
含源
+ u
负载
b
us= uoc
独立
电源
b
置零
无耦合联系
ia
+
诺顿定理 iS
- R0 u 负载
b
线性 含源
is= isc
i=0 a
+
-uoc
b
a
b R0
a isc
b
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模拟电子技术
2020/12/4
2020/12/4
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模拟电子技术
电路理论部分知识
- i1
+ u1
1
1
2 i3 i2 2 i5
3
13
i6
5
6
4 i4
i7 7
5
4
基尔霍夫电流定律（KCL） ik(t) =0
节点(3):
–i1 – i3+ i6=0
基尔霍夫电压定律（KVL） uk(t) =0
u1+ u6 – u7 – u4= 0
要求
重点掌握基本概念、基本电路、基本分析方法 注意电路理论知识在模电中的应用 用习题巩固知识
教材
《模拟电子技术》，朱定华，清华大学
参考资料
《模拟电子技术基础》，童诗白，清华大学 《电子技术基础》（模拟部分），康华光，高教
《模拟电子技术 学习指导与习题精解》，朱定华，清华
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体中的电流
2020/12/4
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模拟电子技术
杂质半导体
多子：多数载流子 少子：少数载流子
掺入杂质越多，多子浓度越高，导电性能越强
N型半导体（Negative负的）
掺入五价元素（磷） 主要靠自由电子（多子）导电
P型半导体（ Positive正的）
掺入三价元素（硼） 主要靠空穴（多子）导电
模电拟子电子与技电术气信息类专业学科基础课程
2020/12/4
模拟电子技术
0 预备知识
电信号:
指随时间而变化的电压u或电流I，u=f(t)或i=f(t) 电信号容易传送和控制，应用广泛
模拟信号：在时间和数值上均连续，正弦波 数字信号：在时间和数值上均离散，方波
电路理论
基尔霍夫定律 叠加定理 戴维南定理和诺顿定理
PN结反偏（P(-), N (+)）时，仅有很小的反向 漂移电流，呈现高电阻，PN结截止。
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1.2 半导体二极管
P区引出的电极称为阳极，N区引出的电极称为阴极
点接触型：高频，小功率 面接触型：低频，整流管
P
N
平面二极管：大功率整流、开关
阳极引线
阳极引线
阳极引线