晶體管與protuse(03版)

1、 晶體管與仿真軟件電氣協(xié)會(huì)第二次培訓(xùn)培訓(xùn)內(nèi)容提要1.proteus的簡(jiǎn)介2.proteus的安裝，破解，漢化以及使用3.半導(dǎo)體的基本知識(shí)4.PN結(jié)的形成及特性5.二極管基本電路及其分析6.特殊二極管 Isis仿真軟件的簡(jiǎn)介： P r o t e u s I S I S是英國(guó)L a b c e n t e r公司開(kāi)發(fā)的電路設(shè)計(jì)、分析與仿真軟件，功能極其強(qiáng)大。該軟件的主要特點(diǎn)是： 集原理圖設(shè)計(jì)、仿真分析（I S I S) 和印刷電路板設(shè)計(jì)（A R E S) 于一身?？梢酝瓿蓮睦L制原理圖、仿真分析到生成印刷電路板圖的整個(gè)硬件開(kāi)發(fā)過(guò)程。 提供幾千種電子元件（分立元件和集成電路、模擬和數(shù)字電路）的電路符

2、號(hào)、仿真模型和外形封裝。 支持大多數(shù)單片機(jī)系統(tǒng)以及各種外圍芯片（R S 2 3 2動(dòng)態(tài)仿真、I 2 C調(diào)試器、S P I調(diào)試器、鍵盤(pán)和 L C D系統(tǒng)仿真等）的仿真。 提供各種虛擬儀器，如各種測(cè)量?jī)x表、示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器等。 過(guò)去需要昂貴的電子儀器設(shè)備、繁多的電子元件才能完成的電子電路、單片機(jī)等實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)在只要一臺(tái)電腦，都可在該軟件環(huán)境下快速輕松地實(shí)現(xiàn)。Isis的安裝方法解壓解壓” ” proteus7.5proteus7.5完美漢化破解版完美漢化破解版.rar.rar” 解壓所得文件解壓所得文件打開(kāi)打開(kāi)“crack”crack”文件夾，檢查一下有無(wú)以下兩個(gè)文件文件夾，檢查一下有無(wú)以

3、下兩個(gè)文件 因?yàn)橐驗(yàn)椤癓XK Proteus 7.5 SP3 v2.1.3.exe”LXK Proteus 7.5 SP3 v2.1.3.exe”這個(gè)破解這個(gè)破解程序軟件較小，容易被殺毒軟件當(dāng)作病毒、木馬誤殺，所程序軟件較小，容易被殺毒軟件當(dāng)作病毒、木馬誤殺，所以有時(shí)解壓后可能找不到這個(gè)程序。若出現(xiàn)這種情況，可以有時(shí)解壓后可能找不到這個(gè)程序。若出現(xiàn)這種情況，可暫時(shí)關(guān)閉殺毒軟件，重新解壓。暫時(shí)關(guān)閉殺毒軟件，重新解壓。確認(rèn)無(wú)誤后點(diǎn)擊確認(rèn)無(wú)誤后點(diǎn)擊“Proteus 7.5 SP3 Setup.exe”P(pán)roteus 7.5 SP3 Setup.exe”，開(kāi)始安裝。，開(kāi)始安裝。點(diǎn)擊點(diǎn)擊“Next”Ne

4、xt”直到出現(xiàn)以下界面，然后直到出現(xiàn)以下界面，然后點(diǎn)擊點(diǎn)擊“Yes”Yes”選擇選擇“Use a locally installed Licence Key ”,Use a locally installed Licence Key ”,點(diǎn)擊點(diǎn)擊“Next”Next”繼續(xù)繼續(xù)“Next”Next”出現(xiàn)以下界面：出現(xiàn)以下界面：代表你的計(jì)算機(jī)里沒(méi)有安裝任何的代表你的計(jì)算機(jī)里沒(méi)有安裝任何的licencelicence，所以，所以點(diǎn)擊點(diǎn)擊“Browse For Key File”Browse For Key File”在彈出的對(duì)話框中找到在彈出的對(duì)話框中找到 “ “crackcrack”文件夾下的文件

5、夾下的“Grassington Grassington North Yorkshire.lxkNorth Yorkshire.lxk”，點(diǎn)擊，點(diǎn)擊“打開(kāi)打開(kāi)”點(diǎn)擊點(diǎn)擊“install”install”點(diǎn)擊點(diǎn)擊“Close”Close”點(diǎn)此更改安裝點(diǎn)此更改安裝路徑路徑選擇安裝路徑，可以改也可以不改，點(diǎn)擊選擇安裝路徑，可以改也可以不改，點(diǎn)擊“Next”Next”若更改了安裝路徑，可把更改的路徑保存下來(lái)，待若更改了安裝路徑，可把更改的路徑保存下來(lái)，待會(huì)破解時(shí)會(huì)用到。會(huì)破解時(shí)會(huì)用到。勾上此項(xiàng)勾上此項(xiàng)按圖繼續(xù)按圖繼續(xù)繼續(xù)繼續(xù)“Next”Next”安裝中安裝中點(diǎn)擊點(diǎn)擊“finish”finish”完成安裝

6、完成安裝至此，至此，proteusproteus暫時(shí)安裝完成，但還不能使用，還暫時(shí)安裝完成，但還不能使用，還須要進(jìn)行破解。須要進(jìn)行破解。二、破解二、破解雙擊運(yùn)行雙擊運(yùn)行“crack”crack”文件文件夾下的文件文件夾下的“LXK Proteus 7.5 SP3 v2.1.3.exe”LXK Proteus 7.5 SP3 v2.1.3.exe” 選擇安裝路徑，選擇剛裝好的選擇安裝路徑，選擇剛裝好的proteusproteus的安裝路徑，若安裝的安裝路徑，若安裝proteusproteus時(shí)有更改過(guò)安裝路徑，則必須填入更改后的安裝路徑，然后單時(shí)有更改過(guò)安裝路徑，則必須填入更改后的安裝路徑，然后

7、單擊擊“update”update” 漢化漢化如需漢化如需漢化, ,將壓縮包中將壓縮包中 漢化漢化 目錄下文件覆蓋到安裝路徑下的目錄下文件覆蓋到安裝路徑下的BINBIN目錄目錄。 點(diǎn)擊點(diǎn)擊“開(kāi)始菜單開(kāi)始菜單”中選擇中選擇“proteus7 professional”proteus7 professional”文件夾，文件夾，選擇如圖所示的圖標(biāo)，開(kāi)始運(yùn)行軟件。選擇如圖所示的圖標(biāo)，開(kāi)始運(yùn)行軟件。 Proteus的使用1 1.Proteus.Proteus系統(tǒng)包括系統(tǒng)包括.ISIS.EXE.ISIS.EXE（電路原理圖設(shè)計(jì)（電路原理圖設(shè)計(jì). .電路原理仿真）電路原理仿真） ARES.EXEARES.

8、EXE（印刷電路版設(shè)計(jì)）兩個(gè)主要程序三大基本功能（印刷電路版設(shè)計(jì)）兩個(gè)主要程序三大基本功能 其電路原理仿真功能其電路原理仿真功能, ,不僅有不僅有分離元件分離元件. .小規(guī)模集成器件小規(guī)模集成器件的仿真功能的仿真功能, , 能用箭頭與顏色表示電流的方向與大小能用箭頭與顏色表示電流的方向與大小, ,而且有多種帶而且有多種帶CPUCPU的的可編程序可編程序 器件器件的仿真功能的仿真功能, ,不僅可作不僅可作電路原理電路原理, ,模擬電路模擬電路. .數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)數(shù)字電路實(shí)驗(yàn), ,而且可作而且可作單單 片機(jī)與接口片機(jī)與接口實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn). .特別是可為特別是可為課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)與與畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)提供綜合

9、系統(tǒng)仿真提供綜合系統(tǒng)仿真. .2.Proteus的主界面可分為: 三大窗口:1.編輯窗口; 2.器件工具窗口; 3.瀏纜窗口. 兩大菜單:主菜單與輔助菜單(通用工具與專(zhuān)用工具菜單),其中主菜單有:1)文件菜單:新建.加載.保存.打印; 2)瀏覽菜單:圖紙網(wǎng)絡(luò)設(shè)置,快捷工具選項(xiàng).3)編輯菜單: 取消.剪切.考貝.粘貼;4)庫(kù)操作菜單:器件封裝庫(kù)編輯.庫(kù)管理.5)工具菜單: 實(shí)時(shí)標(biāo)注自動(dòng)放線,網(wǎng)絡(luò)表生成,電氣規(guī)則檢查; 6)設(shè)計(jì)菜單: 設(shè)計(jì)屬性編輯.添加刪除圖紙.電源配置.7)圖形分析菜單: 傳輸特性/頻率特性分析,編輯圖形,增加曲線,運(yùn)行分析 8)源文件菜單:選擇可編程器件的源文件,編輯工具,外

10、部編輯器等.9)調(diào)試菜單:起動(dòng)調(diào)試,復(fù)位調(diào)試. 10)模板菜單:設(shè)置模板格式加載模板11)系統(tǒng)菜單:設(shè)置運(yùn)行環(huán)境.系統(tǒng)信息.文件路徑.12)幫助菜單:幫助文件.設(shè)計(jì)實(shí)例.主菜單通用工具菜單1. Proteus的主界面簡(jiǎn)介專(zhuān)用工具菜單PCB電路電路編輯窗口坐標(biāo)原點(diǎn)瀏覽窗口器件工具列表窗口仿真按鍵2. Proteus的主菜單簡(jiǎn)介 點(diǎn)擊主菜單主菜單編輯工具點(diǎn)擊鼠標(biāo): 點(diǎn)擊此鍵可取消左鍵的放置功能,但可編輯對(duì)象.選擇元器件: 在元件表選中器件,在編輯窗中移動(dòng)鼠標(biāo),點(diǎn)擊左鍵放置器件.標(biāo)注聯(lián)接點(diǎn): 當(dāng)兩條連線交叉時(shí),放個(gè)接點(diǎn)表示連通.標(biāo)志網(wǎng)絡(luò)線標(biāo)號(hào):電路聯(lián)線可用網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)代替,相同標(biāo)號(hào)的線是相同的.放置文本

11、說(shuō)明: 是對(duì)電路的說(shuō)明,與電路仿真無(wú)關(guān)! 放置總線: 當(dāng)多線并行簡(jiǎn)化聯(lián)線,用總線標(biāo)示.放置子電路: 可將部分電路以子電路形式畫(huà)在另一圖紙上.放置器件引腳: 有普通.反相.正時(shí)鐘.反時(shí)鐘.短引腳.總線放置圖紙內(nèi)部終端: 有普通.輸入.輸出.雙向.電源.接地.總線.調(diào)試工具放置分析圖 : 有模擬.數(shù)字.混合.頻率特性.傳輸特性.噪聲分析等.放置錄音機(jī): 可錄/放聲音文件.放置電源.信號(hào)源: 有直流電源,正弦信號(hào)源,脈沖信號(hào)源等.放置電壓探針: 顯示網(wǎng)絡(luò)線上的電壓.放置電流探針: 串聯(lián)在指定的網(wǎng)絡(luò)線上,顯示電流值.放置虛擬儀器: 有示波器.計(jì)數(shù)器.RS232終端.SPI調(diào)試器.I2C調(diào)試器.信號(hào)發(fā)生

12、器. 圖形發(fā)生器.直流電壓表.直流電流表,交流電壓表.交流電流表.圖形工具放置各種線: 有器件.引腳.端口.圖形線.總線等放置矩形框: 移動(dòng)鼠標(biāo)到框的一角,按下左鍵拖動(dòng),釋放后完成.放置圓形框: 移動(dòng)鼠標(biāo)到圓心,按下左鍵拖動(dòng),釋放后完成.放置圓弧線: 鼠標(biāo)移到起點(diǎn),按下左鍵拖動(dòng),釋放后調(diào)整弧長(zhǎng),點(diǎn)擊鼠標(biāo)完成.畫(huà)閉合多邊形: 鼠標(biāo)移到起點(diǎn),點(diǎn)擊產(chǎn)生折點(diǎn),閉合后完成.放置文字標(biāo)簽: 在編輯框放置說(shuō)明文本標(biāo)簽.放置特殊圖形: 可在庫(kù)中選擇各種圖形放置特殊節(jié)點(diǎn): 可有原點(diǎn).節(jié)點(diǎn).標(biāo)簽引腳名.引腳號(hào).3.Proteus選擇圖標(biāo)簡(jiǎn)介4.Proteus元件庫(kù)簡(jiǎn)介搜索關(guān)鍵詞元件分類(lèi)子分類(lèi)廠商連接器.插頭插座庫(kù)

13、 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換ADC.DAC 調(diào)試工具庫(kù) 可編程邏輯器件 電 阻 簡(jiǎn)單模擬器件 揚(yáng)聲器.音響器件555模擬集成電路庫(kù)電容庫(kù)CMOS4000庫(kù)二極管庫(kù)ECL1000庫(kù)電機(jī)庫(kù)電感庫(kù)拉普拉斯變換庫(kù)存儲(chǔ)器庫(kù)微處理器庫(kù)混合類(lèi)型庫(kù)簡(jiǎn)單模式庫(kù)運(yùn)算放大庫(kù)光電器件庫(kù)開(kāi)關(guān)和繼電器開(kāi)關(guān)器件庫(kù)熱電子器件庫(kù)晶體管庫(kù)晶體管庫(kù)TTL74系列庫(kù)TTL74LS系列庫(kù)型號(hào)類(lèi)型特性元件圖形符號(hào)預(yù)覽元件PCB封裝預(yù)覽確認(rèn)鍵555半導(dǎo)體材料半導(dǎo)體材料 根據(jù)物體導(dǎo)電能力根據(jù)物體導(dǎo)電能力( (電阻率電阻率) )的不同，來(lái)劃分的不同，來(lái)劃分導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體。導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體。典型的半導(dǎo)體有典型的半導(dǎo)體有硅硅SiSi和和鍺鍺GeGe以及以

14、及砷化鎵砷化鎵GasAGasA等。等。半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)硅晶體的空間排列硅晶體的空間排列半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體化學(xué)成分純凈的半導(dǎo)體。它在物理結(jié)構(gòu)上呈單晶體形態(tài)。化學(xué)成分純凈的半導(dǎo)體。它在物理結(jié)構(gòu)上呈單晶體形態(tài)?？昭昭ü矁r(jià)鍵中的空位。共價(jià)鍵中的空位。電子空穴對(duì)電子空穴對(duì)由熱激發(fā)而由熱激發(fā)而產(chǎn)生的自由電子和空穴對(duì)。產(chǎn)生的自由電子和空穴對(duì)?？昭ǖ囊苿?dòng)空穴的移動(dòng)空穴的運(yùn)動(dòng)空穴的運(yùn)動(dòng)是靠相鄰共價(jià)鍵中的價(jià)電子是靠相鄰共價(jià)鍵中的價(jià)電子依次充填空穴來(lái)實(shí)現(xiàn)的。依次充填空穴來(lái)實(shí)現(xiàn)的。雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體 在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量元素作為雜

15、在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量元素作為雜質(zhì)，可使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性發(fā)生顯著變化。摻入的質(zhì)，可使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性發(fā)生顯著變化。摻入的雜質(zhì)主要是三價(jià)或五價(jià)元素。摻入雜質(zhì)的本征半雜質(zhì)主要是三價(jià)或五價(jià)元素。摻入雜質(zhì)的本征半導(dǎo)體稱(chēng)為導(dǎo)體稱(chēng)為雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體。 N N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體摻入五價(jià)雜質(zhì)元素（如磷）摻入五價(jià)雜質(zhì)元素（如磷）的半導(dǎo)體。的半導(dǎo)體。 P P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體摻入三價(jià)雜質(zhì)元素（如硼）摻入三價(jià)雜質(zhì)元素（如硼）的半導(dǎo)體。的半導(dǎo)體。N N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 因五價(jià)雜質(zhì)原子中只因五價(jià)雜質(zhì)原子中只有四個(gè)價(jià)電子能與周?chē)挠兴膫€(gè)價(jià)電子能與周?chē)膫€(gè)半導(dǎo)體原子中的價(jià)電子個(gè)半導(dǎo)體原子中的價(jià)電子形成共價(jià)鍵，而多余的一形成

16、共價(jià)鍵，而多余的一個(gè)價(jià)電子因無(wú)共價(jià)鍵束縛個(gè)價(jià)電子因無(wú)共價(jià)鍵束縛而很容易形成自由電子。而很容易形成自由電子。 在在N N型半導(dǎo)體中型半導(dǎo)體中自由自由電子是多數(shù)載流子，電子是多數(shù)載流子，它主要由雜質(zhì)原它主要由雜質(zhì)原子提供；子提供；空穴是少數(shù)載流子空穴是少數(shù)載流子, , 由熱激發(fā)形成。由熱激發(fā)形成。 提供自由電子的五價(jià)雜質(zhì)原子因帶正電荷而成為提供自由電子的五價(jià)雜質(zhì)原子因帶正電荷而成為正離子正離子，因此五價(jià)雜質(zhì)原子也稱(chēng)為因此五價(jià)雜質(zhì)原子也稱(chēng)為施主雜質(zhì)施主雜質(zhì)。P P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 因三價(jià)雜質(zhì)因三價(jià)雜質(zhì)原子在與硅原子形成原子在與硅原子形成共價(jià)鍵時(shí)，缺少一個(gè)共價(jià)鍵時(shí)，缺少一個(gè)價(jià)電子而在共價(jià)鍵中價(jià)電子而在

17、共價(jià)鍵中留下一個(gè)空穴。留下一個(gè)空穴。 在在P P型半導(dǎo)體中型半導(dǎo)體中空穴是多數(shù)載流子，空穴是多數(shù)載流子，它主要由它主要由摻雜形成摻雜形成；自由自由電子是少數(shù)載流子，電子是少數(shù)載流子， 由熱激發(fā)形成。由熱激發(fā)形成。 空穴很容易俘獲電子，使雜質(zhì)原子成為空穴很容易俘獲電子，使雜質(zhì)原子成為負(fù)離負(fù)離子子。三價(jià)雜質(zhì)。三價(jià)雜質(zhì) 因而也稱(chēng)為因而也稱(chēng)為受主雜質(zhì)受主雜質(zhì)。PNPN結(jié)的形成及特性結(jié)的形成及特性 在一塊本征半導(dǎo)體在兩側(cè)通過(guò)擴(kuò)散不同的在一塊本征半導(dǎo)體在兩側(cè)通過(guò)擴(kuò)散不同的雜質(zhì)雜質(zhì), ,分別形成分別形成N N型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體和P P型半導(dǎo)體。此時(shí)將型半導(dǎo)體。此時(shí)將在在N N型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體和P P型半導(dǎo)

18、體的結(jié)合面上形成如下物型半導(dǎo)體的結(jié)合面上形成如下物理過(guò)程理過(guò)程: : 因濃度差因濃度差空間電荷區(qū)形成內(nèi)電場(chǎng)空間電荷區(qū)形成內(nèi)電場(chǎng) 內(nèi)電場(chǎng)促使少子漂移內(nèi)電場(chǎng)促使少子漂移 內(nèi)電場(chǎng)阻止多子擴(kuò)散內(nèi)電場(chǎng)阻止多子擴(kuò)散 最后最后, ,多子的多子的擴(kuò)散擴(kuò)散和少子的和少子的漂移漂移達(dá)到達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡動(dòng)態(tài)平衡。 對(duì)于對(duì)于P P型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體和N N型半導(dǎo)體結(jié)合面，型半導(dǎo)體結(jié)合面，離子薄層形成的離子薄層形成的空間電荷區(qū)空間電荷區(qū)稱(chēng)為稱(chēng)為PNPN結(jié)結(jié)。 在空間電荷區(qū)，由于缺少多子，所在空間電荷區(qū)，由于缺少多子，所以也稱(chēng)以也稱(chēng)耗盡層耗盡層。 多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng) 由由雜質(zhì)離子形成空間電荷區(qū)雜質(zhì)離子形成空間電荷區(qū)

19、 PN結(jié)加正向電壓時(shí)，呈現(xiàn)低電阻，結(jié)加正向電壓時(shí)，呈現(xiàn)低電阻，具有較大的正向擴(kuò)散電流；具有較大的正向擴(kuò)散電流； PN結(jié)加反向電壓時(shí)，呈現(xiàn)高電阻，結(jié)加反向電壓時(shí)，呈現(xiàn)高電阻，具有很小的反向漂移電流。具有很小的反向漂移電流。 由此可以得出結(jié)論：由此可以得出結(jié)論：PN結(jié)具有單結(jié)具有單向?qū)щ娦?。向?qū)щ娦?。半?dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu) 在在PN結(jié)上加上引線和封裝，就成為一個(gè)二極結(jié)上加上引線和封裝，就成為一個(gè)二極管。二極管按結(jié)構(gòu)分有管。二極管按結(jié)構(gòu)分有點(diǎn)接觸型、面接觸型和平點(diǎn)接觸型、面接觸型和平面型面型三大類(lèi)。三大類(lèi)。(1) 點(diǎn)接觸型二極管點(diǎn)接觸型二極管 PN結(jié)面積小，結(jié)電容小，用結(jié)面積小，結(jié)電容

20、小，用于檢波和變頻等高頻電路。于檢波和變頻等高頻電路。(a)(a)點(diǎn)接觸型點(diǎn)接觸型 二極管的結(jié)構(gòu)示意圖二極管的結(jié)構(gòu)示意圖(3) 平面型二極管平面型二極管 往往用于集成電路制造藝中。往往用于集成電路制造藝中。PN 結(jié)面積可大可小，用于高頻整流和開(kāi)結(jié)面積可大可小，用于高頻整流和開(kāi)關(guān)電路中。關(guān)電路中。(2) 面接觸型二極管面接觸型二極管 PN結(jié)面積大，用于工頻大結(jié)面積大，用于工頻大電流整流電路。電流整流電路。(b)(b)面接觸型面接觸型(c)(c)平面型平面型陰極陰極引線引線陽(yáng)極陽(yáng)極引線引線PNP 型支持襯底型支持襯底(4) 二極管的代表符號(hào)二極管的代表符號(hào)(d) 代表符號(hào)代表符號(hào)k 陰極陰極陽(yáng)極陽(yáng)

21、極 a硅管正向?qū)▔航导s硅管正向?qū)▔航导s0.7V鍺管正向?qū)▔航导s鍺管正向?qū)▔航导s0.2V二極管的伏安特性二極管的伏安特性二極管的伏安特性曲線可用下式表示二極管的伏安特性曲線可用下式表示)1(/SDD TVveIi0 D/V0.2 0.4 0.6 0.8 10 20 30 405101520 10 20 30 40iD/ AiD/mA死區(qū)死區(qū)VthVBR硅二極管硅二極管2CP102CP10的的V V- -I I 特性特性0 D/V0.2 0.4 0.6 20 40 605101520 10 20 30 40iD/ AiD/mAVthVBR鍺二極管鍺二極管2AP152AP15的的V V- -I I 特性特性+iDvD-R正向特性正向特性反向特性反向特性反向擊穿特性反向擊穿特性 二極管的重要參數(shù)二極管的重要