模拟电子技术高效应用教案.ppt

模模拟电子技子技术高效高效应用教案用教案1.2 1.2 半半导体二极管体二极管 1.2.4 二极管的等效二极管的等效电路路 等效的目的：将非等效的目的：将非等效的目的：将非等效的目的：将非线线性的二极管性的二极管性的二极管性的二极管线线性化，以便分析和性化，以便分析和性化，以便分析和性化，以便分析和计计算 一、由伏安特性折一、由伏安特性折线化得到的等效化得到的等效电路路 1. 理想二极管：理想二极管：导导通通通通电压电压U UD D= =U Uonon=0=0 2. 理想二极管串理想二极管串联电压源：源：导导通通通通电压电压U UD D= =U Uonon= =常数（常数（常数（常数（≠ ≠0 0）））） 3. 理想二极管串理想二极管串联电压源和源和电阻阻rD(rD=△△U/△△I )：： 导导通通通通电压电压U UD D= =U Uonon，，，，导导通通通通时时i i与与与与u u成成成成线线性关系，直性关系，直性关系，直性关系，直线线斜率斜率斜率斜率为为1/1/r rD D 例如：求如例如：求如图所示的所示的I。

若若若若V V>>>>U UD D，，，，则则可用可用可用可用图图（（（（a a）来等效二极管，）来等效二极管，）来等效二极管，）来等效二极管，则则I I≈ ≈V V/ /R R 若用若用若用若用图图（（（（b b）来等效二极管，）来等效二极管，）来等效二极管，）来等效二极管，则则取取取取U UD D= =U Uonon≈0.7V≈0.7V（硅管）（硅管）取取取取U UD D= =U Uonon≈0.2V≈0.2V（（锗管）管） 若用若用若用若用图图（（（（c c）来等效二极管，）来等效二极管，）来等效二极管，）来等效二极管，则则一般地，近似分析一般地，近似分析时，多采用，多采用图（（b）的等效）的等效电路 【【例例1.2.1】】电路如路如图所示，若二极管的所示，若二极管的导通通电压UD≈0.7V试分分别估算开关断开和估算开关断开和闭合合时UO=？？【【解解】】 开关断开开关断开时，二极管，二极管导通通 开关开关闭合合时，二极管截止，二极管截止 二、二极管的微二、二极管的微变等效等效电路路 Q点称点称为静静态工作工作点点 二极管的微二极管的微变等等效效电路：将二极管等路：将二极管等效效为一个一个动态电阻阻rd说 明明②②②②动态电动态电阻阻阻阻r rd d由静由静由静由静态态工作点工作点工作点工作点处处切切切切线线斜率决定；斜率决定；斜率决定；斜率决定；④④④④I ID D为二极管的静二极管的静态电流流①①①①动态电动态电阻阻阻阻r rd d是交流是交流是交流是交流电电阻；阻；阻；阻；③③③③静静静静态态工作点工作点工作点工作点不同，不同，不同，不同，r rd d就不同；就不同；就不同；就不同； 在在图示示电路中，若路中，若ui较小，小，则uR的波形如的波形如图所示。

所示注注 意意计算算时可先分可先分别求出静求出静态值和和动态值，再根据叠加原理叠加再根据叠加原理叠加讨论：若：若V=0，，试画出画出uR 的波形1.2.5 稳压二极管（二极管（简称称稳压管）管） 稳压稳压管是一种特殊的面接触型半管是一种特殊的面接触型半管是一种特殊的面接触型半管是一种特殊的面接触型半导导体硅二极管体硅二极管体硅二极管体硅二极管￿ ￿ ￿ ￿一、一、稳压管的伏安特性管的伏安特性￿稳压稳压区：反向区：反向区：反向区：反向击击穿区穿区穿区穿区二、二、稳压管的主要参数管的主要参数（（1））稳定定电压￿ ￿UZ（（2））稳定定电流流￿ ￿IZ（或（或IZmin)（（3））额定功耗定功耗￿ ￿PZM（（4））动态电阻阻rzIZ好好要求：要求：rZ好好注意稳压稳压管管管管电电路中必路中必路中必路中必须须要串要串要串要串联联限流限流限流限流电电阻！阻！阻！阻！ 【【例例1.2.2】】如如图所示，已知所示，已知UZ=6V，，IZmin＝＝5mA，，IZmax=25mA，，RL＝＝600Ω求：R的取的取值范范围 【【解解】】 由由图可知，可知，其中，其中，IL=UZ/RL=(6/600)A=10mA所以所以故故所以限流所以限流电阻阻R的取的取值范范围为114～～227Ω 1.2.6 其他其他类型二极管型二极管 一、一、发光二极管光二极管 1. 类型型①①可可见光光②②不可不可见光光③③激光激光 2. 外形及表示符号外形及表示符号 3. 应用：用：显示示电路路 二、光二、光电二极管二极管 1. 外形及表示符号外形及表示符号 2. 伏安特性伏安特性说 明明 ①①无光照无光照时，与普通二极管，与普通二极管一一样（反向（反向电流称流称为暗暗电流）；流）； ②②有光照有光照时特性曲特性曲线下移。

下移 （（a）在第三象限中，照）在第三象限中，照度一定度一定时，光，光电二极管可二极管可视为一恒流源一恒流源光光电流流>几十几十μA时光光电流流∝∝光照光照遥控、遥控、报警、光警、光电传感器感器 （（b）在第四象限中呈光）在第四象限中呈光电池特性池特性 ③③光光电二极管原理二极管原理电路路（第一象限）（第一象限）（第三象限）（第三象限）（第四象限）（第四象限） 【【例例1.2.3】】电路如路如图所示，已所示，已知知UD=1.6V，正向，正向电流流为5～～20mA 求：求： （（1）开关）开关处于何种位置于何种位置时发光二极管可能光二极管可能发光？光？ （（2））为使使发光二极管光二极管发光，光，则R的取的取值范范围为多少？多少？1.3 双极型晶体管（晶体三极管、半（晶体三极管、半导体三极管体三极管简称晶体管）称晶体管） 1.3.1 晶体管的晶体管的结构及构及类型型晶体管的几种常晶体管的几种常见外形外形 1. 晶体管的晶体管的结构（以构（以NPN管管为例）及符号例）及符号结结构特点：构特点：构特点：构特点：①①①①发发射区射区射区射区掺杂浓掺杂浓度高，几何尺寸小；度高，几何尺寸小；度高，几何尺寸小；度高，几何尺寸小；②②②②集集集集电电区区区区掺杂浓掺杂浓度低，几何尺寸大；度低，几何尺寸大；度低，几何尺寸大；度低，几何尺寸大；③③③③基区基区基区基区掺杂浓掺杂浓度很低，且很薄。

度很低，且很薄度很低，且很薄度很低，且很薄构成：三区、三极、两构成：三区、三极、两构成：三区、三极、两构成：三区、三极、两结结 1. 1. 晶体管的晶体管的晶体管的晶体管的类类型型型型①①①①按按按按结结构分构分构分构分①①①①NPNNPN型型型型②②②②PNPPNP型型型型②②②②按材料分按材料分按材料分按材料分①①①①硅管硅管硅管硅管②②②②锗锗管管管管多多多多为为NPNNPN型型型型多多多多为为PNPPNP型型型型 1.3.2晶体管的晶体管的电流放大作用流放大作用基本的共射放大基本的共射放大电路如路如图所示所示 晶体管起晶体管起晶体管起晶体管起电电流放大作用的外部流放大作用的外部流放大作用的外部流放大作用的外部条件：条件：条件：条件：发发射射射射结结正向偏置正向偏置正向偏置正向偏置集集集集电结电结反向偏置反向偏置反向偏置反向偏置图中中VCC>VBB一、晶体管内部一、晶体管内部载流子的运流子的运动1.1.发发射射射射结结加正向加正向加正向加正向电压电压，，，，扩扩散运散运散运散运动动形成形成形成形成发发射极射极射极射极电电流流流流I IE E2.2.扩扩散到基区的自由散到基区的自由散到基区的自由散到基区的自由电电子与孔穴的复合运子与孔穴的复合运子与孔穴的复合运子与孔穴的复合运动动形成基极形成基极形成基极形成基极电电流流流流I IB B3.3.集集集集电结电结加反向加反向加反向加反向电压电压，漂移运，漂移运，漂移运，漂移运动动形成集形成集形成集形成集电电极极极极电电流流流流I IC C设△△uI=0注注 意意晶体管工作于放大状晶体管工作于放大状晶体管工作于放大状晶体管工作于放大状态态时时各极各极各极各极电电流的流的流的流的实际实际方向方向方向方向NPNNPN管：从基极和集管：从基极和集管：从基极和集管：从基极和集电电极流极流极流极流进进，从，从，从，从发发射极流出。

射极流出射极流出射极流出PNPPNP管：从管：从管：从管：从发发射极流射极流射极流射极流进进，，，，从基极和集从基极和集从基极和集从基极和集电电极流出 三、晶体管的共射三、晶体管的共射电流放大系数流放大系数1.共射共射直流直流电流放大系数流放大系数2.共射共射交流交流电流放大系数流放大系数若若△△uI≠0，，则iB=IB+△△iB，，iC=IC+△△iCI IE E= =I IB B+ +I IC C说 明明①①一般一般 ，不加，不加严格区分；格区分；②②一般一般选β＝几十～＝几十～100多的管子多的管子为好若若IC>>ICEO，，I ICEOCEO：穿透：穿透：穿透：穿透电电流流流流I ICBOCBO：集：集：集：集电结电结反反反反 向向向向饱饱和和和和电电流流流流 3.共基共基直流直流电流放大系数流放大系数4. 共基共基交流交流电流放大系数流放大系数或或I IC C= =I ICNCN+ +I ICBOCBOI IE E= =I IB B+ +I IC C说 明明一般一般 ，不加，不加严格区分小 结作作业：：P64 三、四三、四 P66 1.3、、1.6、、1.10。