電子電路第五章(簡(jiǎn))

充分的復(fù)習(xí)掌握課本中的所有主要概念復(fù)習(xí)課本中的所有例題了解自己易出錯(cuò)的地方（作業(yè)）模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)引言

電子技術(shù)的基本任務(wù)可稱之為—信號(hào)的產(chǎn)生、信號(hào)的傳輸、信號(hào)的處理—對(duì)電子器件、電子電路、電子系統(tǒng)的性能的研究按照功能和構(gòu)成原理的不同，電子電路可分為模擬電路和數(shù)字電路兩大類。本書著重討論模擬電路的基本概念、基本原理、基本分析方法及基本應(yīng)用。模擬信號(hào)

模擬信號(hào)的特點(diǎn)是，在時(shí)間上和幅值上均是連續(xù)的，在一定動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)可能取任意值。從宏觀上看，我們周圍的世界大多數(shù)物理量都是時(shí)間連續(xù)、數(shù)值連續(xù)的變量。處理模擬信號(hào)的電子電路稱為模擬電路。第五章半導(dǎo)體二極管及應(yīng)用電路介紹半導(dǎo)體的有關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)闡述PN結(jié)的原理及主要特性討論以PN結(jié)為基本結(jié)構(gòu)的雙極型晶體二極管、工作原理

整流電路簡(jiǎn)介，穩(wěn)壓二極管的工作原理及應(yīng)用電路?，F(xiàn)代電子學(xué)中，用的最多的半導(dǎo)體是硅和鍺，它們的最外層電子（價(jià)電子）都是四個(gè)。GeSi鍺原子示意圖硅原子示意圖5.1.1本征半導(dǎo)體概念：完全純凈的、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體。

本征半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)示意圖+4表示除去價(jià)電子后的原子共價(jià)鍵共用電子對(duì)5.1.2.1N型半導(dǎo)體概念：在本征半導(dǎo)體中摻入高價(jià)元素（施主雜質(zhì)）使

自由電子濃度大大高于空穴濃度的半導(dǎo)體。圖5-4N型半導(dǎo)體摻入磷元素5.1.2.2P型半導(dǎo)體概念：在本征半導(dǎo)體中摻入低價(jià)元素（受主雜質(zhì)）使

空穴濃度大大高于自由電子濃度的半導(dǎo)體。圖5-5P型半導(dǎo)體摻入硼元素☆5.2PN結(jié)與晶體二極管在同一片半導(dǎo)體基片上，用不同的摻雜工藝分別制造P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體，經(jīng)過載流子的擴(kuò)散，在它們的交界面處就形成了PN

結(jié)。5.2.1PN結(jié)的形成及其動(dòng)態(tài)平衡過程和接觸電位差

P型區(qū)到N型區(qū)的過渡帶兩邊的自由電子和空穴濃度相差很大，在濃度差下形成擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，P區(qū)的空穴（多子）向N區(qū)擴(kuò)散，N區(qū)的自由電子（多子）向P區(qū)擴(kuò)散;

在過渡區(qū)域產(chǎn)生強(qiáng)烈的復(fù)合作用使自由電子和空穴基本消失，在過渡帶中產(chǎn)生一個(gè)空間電荷區(qū)（耗盡區(qū)），擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)使過渡帶內(nèi)失去了電中性，產(chǎn)生電場(chǎng)，稱為內(nèi)建電場(chǎng)，內(nèi)建電場(chǎng)由N區(qū)指向P區(qū)阻礙多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，卻促進(jìn)過渡帶中少子的漂移運(yùn)動(dòng)，漂移運(yùn)動(dòng)中和過渡區(qū)中的電荷從而削弱內(nèi)建電場(chǎng)，隨著擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和漂移運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行，最后達(dá)到一個(gè)平衡狀態(tài)。P型半導(dǎo)體區(qū)－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半導(dǎo)體區(qū)++++++++++++++++++++++++擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)內(nèi)建電場(chǎng)E漂移運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散的結(jié)果是使空間電荷區(qū)逐漸加寬內(nèi)電場(chǎng)越強(qiáng)，就使漂移運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)，而漂移使空間電荷區(qū)變薄?？臻g電荷區(qū)，也稱耗盡層。PN結(jié)的形成5.2.2PN結(jié)和晶體二極管的伏安特性與小信號(hào)等效模型5.2.2.1單向?qū)щ娦?/p>

PN結(jié)加上正向電壓、正向偏置的意思都是：P區(qū)加正、N區(qū)加負(fù)電壓。

PN結(jié)加上反向電壓、反向偏置的意思都是：P區(qū)加負(fù)、N區(qū)加正電壓。概念：正向偏置形成電流較大，反向偏置形成電流很小。5.2.2.2伏安特性伏安特性指流過二極管的電流與二極管兩端電壓之間

的關(guān)系式或曲線。二極管理想伏安特性可用PN結(jié)的電流方程來表示：式中：iD

表示流過二極管的電流；

vD

表示二極管兩端的電壓，正向偏置為正；

Is

表示反向飽和電流（硅：10-9～10-15A）

VT——溫度的電壓當(dāng)量。常溫下（T=300°K）

二極管的伏安特性曲線：UI死區(qū)電壓硅管0.6V,鍺管0.2V。導(dǎo)通壓降:硅管0.6~0.8V,鍺管0.2~0.3V。反向擊穿電壓VBR電擊穿（可逆）熱擊穿（不可逆）例1

寫出如圖所示各電路的輸出電壓值，設(shè)二極管導(dǎo)通電壓UD＝0.7V。解：UO1≈1.3V，UO2＝0，UO3≈－1.3V，UO4≈2V，UO5≈1.3V，UO6≈－2V。DADBR=9KΩR1=1KΩR2=1KΩUFAB例2求下列幾種情況下的UF及各元件中的電流。（1）UA=10V；UB=0V（2）UA=6V；UB=5.8V（3）UA=UB=5V二極管視為理想二極管設(shè)DA導(dǎo)通，則UF=

則，DB截止所以：

UF=9VIDA=10/10K=1mAIR=1mA解答：(2)UA=6VUB=5.8V

設(shè)DA與DB均導(dǎo)通（需要驗(yàn)證）則電路為（二極管為理想二極管）

++1K1K9K6V5.8VF用等效電源原理：+0.5K9K5.9VF(3)UA=5VUB=5V

設(shè)DA與DB均導(dǎo)通（需要驗(yàn)證）則電路為（二極管為理想二極管）

++1K1K9K5V5VF用等效電源原理：+0.5K9K5VF應(yīng)用舉例：P143例5-1“與門電路”P144例5-2“限幅電路”（要求會(huì)畫波形）5.3

單相整流濾波電路介紹直流電源的組成及各部分的作用為適應(yīng)整流的需要變?yōu)閱蜗蛎}動(dòng)電流減小紋波穩(wěn)定直流電壓輸出直流電源的組成及各部分的作用OtuOtuOtuOtuOtu220V單向脈動(dòng)電壓合適的交流電壓濾波穩(wěn)壓?jiǎn)蜗鄻蚴秸麟娐穯蜗鄻蚴秸麟娐泛?jiǎn)化的畫法單相橋式整流電路的波形圖單相脈動(dòng)信號(hào)濾波電路-濾除交流分量

(1)濾波的基本概念利用電抗性元件儲(chǔ)能作用（2）電容濾波電路單相橋式整流電容濾波電路

及穩(wěn)態(tài)時(shí)的波形未接入負(fù)載是電容已經(jīng)充為U2的最大值.D1D3導(dǎo)電D2D4導(dǎo)電RLC較大輸出電壓不僅變得平滑了，而且平均值也變大了。5.4穩(wěn)壓二極管UIIZIZmaxUZIZ穩(wěn)壓誤差曲線越陡，電壓越穩(wěn)定。+-UZ動(dòng)態(tài)電阻：rz越小，穩(wěn)壓性能越好。5.4.1伏安特性

利用反向擊穿特性，在一定的電流的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)端電壓不變。符號(hào)IZmin因此：穩(wěn)壓二極管是一種特殊的面接觸型二極管，其特性和普通二極管類似，但它的反向擊穿是可逆的，不會(huì)發(fā)生“熱擊穿”，而且其反向擊穿后的特性曲線比較陡直，即反向電壓基本不隨反向電流變化而變化，這就是穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓特性。穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)為穩(wěn)壓值UZ和最大穩(wěn)定電流IZM，穩(wěn)壓值UZ一般取反向擊穿電壓。穩(wěn)壓二極管使用時(shí)一般需串聯(lián)限流電阻，以確保工作電流不超過最大穩(wěn)定電流IZM

。

在下圖穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路

中，R為限流電阻，RL為負(fù)載電阻，只要輸入反向電壓在超過Uz的一定范圍內(nèi)變化，負(fù)載電壓則一直穩(wěn)定在Uz。（R和IZ的調(diào)節(jié)作用）穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路（P150）（解決電源與負(fù)載的波動(dòng)）穩(wěn)壓二極管組成的穩(wěn)壓電路（利用負(fù)反饋）并聯(lián)型穩(wěn)壓電路限流電阻RLuiuouiuott二極管的應(yīng)用舉例1：二極管半波整流二極管的應(yīng)用舉例2：tttuiuRuoRRLuiuRuo負(fù)載電阻：要求：當(dāng)輸入電壓由正常值發(fā)生20%

波動(dòng)時(shí)，負(fù)載電壓基本不變。穩(wěn)壓二極管的應(yīng)用舉例1：穩(wěn)壓管的技術(shù)參數(shù):解：令輸入電壓達(dá)到上限時(shí)，流過穩(wěn)壓管的電流為Izmax。求：電阻R和輸入電壓ui的正常值。——方程1uoiZDZRiLi