模電復(fù)習(xí)資料

1、模電復(fù)習(xí)1.1.3 雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體 在本征半導(dǎo)體中摻入某種微量的雜質(zhì)元素，就成為在本征半導(dǎo)體中摻入某種微量的雜質(zhì)元素，就成為雜雜質(zhì)半導(dǎo)體。質(zhì)半導(dǎo)體。1 1） P P型（或空穴型）半導(dǎo)體型（或空穴型）半導(dǎo)體在在4 4價的硅或鍺中摻入少價的硅或鍺中摻入少量的量的3 3價雜質(zhì)元素價雜質(zhì)元素。當(dāng)它與周圍的硅原子組成共當(dāng)它與周圍的硅原子組成共價鍵時，將價鍵時，將 產(chǎn)生了一個產(chǎn)生了一個空穴空穴。2 2） N N型（或電子型）半導(dǎo)體型（或電子型）半導(dǎo)體在在4 4價的硅或鍺中摻入少量的價的硅或鍺中摻入少量的5 5價雜質(zhì)元素價雜質(zhì)元素。雜質(zhì)原子的最外層有雜質(zhì)原子的最外層有5個價個價電子，它與周圍電子，它與

2、周圍4個硅原子個硅原子組成共價鍵時將多余一個電組成共價鍵時將多余一個電子，這個電子即可成為子，這個電子即可成為自由自由電子。電子。 1. 由于兩側(cè)電子和空由于兩側(cè)電子和空穴的濃度差，所以多穴的濃度差，所以多數(shù)載流子要向?qū)Ψ綌U(kuò)數(shù)載流子要向?qū)Ψ綌U(kuò)散稱散稱擴(kuò)散運動擴(kuò)散運動PN 結(jié)形成過程：結(jié)形成過程：2. 形成由不能移動形成由不能移動的正負(fù)離子組成的的正負(fù)離子組成的空空間電荷區(qū)間電荷區(qū) 和和內(nèi)電場內(nèi)電場3. 內(nèi)電場上兩側(cè)的少數(shù)內(nèi)電場上兩側(cè)的少數(shù)載流子要向?qū)Ψ竭\動稱載流子要向?qū)Ψ竭\動稱漂移運動漂移運動4. 當(dāng)擴(kuò)散運動與漂移當(dāng)擴(kuò)散運動與漂移運動相等時，則空間運動相等時，則空間電荷區(qū)的寬度也不再電荷區(qū)的寬

3、度也不再加大加大 ，PN結(jié)形成結(jié)形成。二恒壓降模型二恒壓降模型ONU二極管導(dǎo)通后其管壓降近似為恒定值二極管導(dǎo)通后其管壓降近似為恒定值 ，典型值，典型值為為0.7V（硅管）、（硅管）、0.2V（鍺管）。（鍺管）。不考慮二極管的不考慮二極管的正向?qū)娮枵驅(qū)娮琛?硅二極管為硅二極管為0.7V左右左右鍺二極管為鍺二極管為0.2V左右左右導(dǎo)通壓降：導(dǎo)通壓降：1.2.5 特殊二極管特殊二極管1）穩(wěn)壓二極管）穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管反向電壓加到某一定值時，反向電流急增，穩(wěn)壓二極管反向電壓加到某一定值時，反向電流急增，產(chǎn)生反向擊穿產(chǎn)生反向擊穿 ，起穩(wěn)壓作用。，起穩(wěn)壓作用。（2 2）限幅電路）限幅電路 電路

4、如圖，電路如圖，R R = 1k = 1k，V VREFREF = 3V = 3V，二極管為硅二極管。分別用理，二極管為硅二極管。分別用理想模型和恒壓降模型求解，（想模型和恒壓降模型求解，（1 1）v vI I=0V=0V、4V4V、6V6V時，求輸出電壓時，求輸出電壓v vo o的的值；（值；（2 2）當(dāng)）當(dāng)v vI I = 6sin = 6sin t t V V時，繪出相應(yīng)的輸出電壓時，繪出相應(yīng)的輸出電壓v vO O的波形。的波形。 （1 1）若根據(jù)理想模型分析）若根據(jù)理想模型分析若根據(jù)恒壓降分析若根據(jù)恒壓降分析雙向限幅電路雙向限幅電路 IE=IB+IC IC (IBIC) IC=IB+I

5、CEO IB ICEO =(1+ )ICBOb ba a= =1 b b(1) UCE = 0，相當(dāng)于二極管的正向相當(dāng)于二極管的正向特性特性(3) UCE 1V后，后， UCE ， iC基本基本不變，不變， iB亦基本不變亦基本不變 (2) UCE = 1V，曲線右移（原因是曲線右移（原因是集電結(jié)反偏，集電結(jié)反偏， iE 大部分被拉到大部分被拉到集電區(qū)，集電區(qū)， iB ） 工程上工程上U UCECE = 1V = 1V的曲線即可代表的曲線即可代表U UCECE 1V 1V的情況。的情況。UBE(V)iB(mA)C25802040600.20.40.60.80UCE=0VUCE 1V三極管的特性

6、曲線三極管的特性曲線120( A)160( A)200( A)放放大大區(qū)區(qū) 3 12 4iC(mA)O 1 2 3 4 5 6UCE(V)截止區(qū)截止區(qū)ICE0飽和區(qū)飽和區(qū)放大區(qū)的特點：放大區(qū)的特點：1.發(fā)射結(jié)正偏發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)反偏集電結(jié)反偏2.具有恒流特性具有恒流特性3.基極電流對集基極電流對集電極電流的控制電極電流的控制作用。作用。iB=0 ( A)40( A)iB= 80( A)飽和區(qū)的特點：飽和區(qū)的特點：1.發(fā)射結(jié)正偏發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)正偏集電結(jié)正偏 2.發(fā)射結(jié)正偏發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)零偏集電結(jié)零偏為臨界飽和為臨界飽和3.基極電流對集基極電流對集電極電流失電極電流失去控制作用去控制作用4.

7、UCE增大時，增大時，IC迅速增大迅速增大截止區(qū)的特點：截止區(qū)的特點：1. IB0 (如發(fā)射結(jié)反偏或零偏，集電結(jié)如發(fā)射結(jié)反偏或零偏，集電結(jié)反偏反偏)2. 三極管失去放大作用三極管失去放大作用常數(shù)=B)(CECivfi 截止區(qū)：截止區(qū)： IB 0以下部分為截止區(qū)，以下部分為截止區(qū)，發(fā)射結(jié)零偏或反偏，發(fā)射結(jié)零偏或反偏，集電結(jié)反偏，集電結(jié)反偏，IC = ICEO 0，管子管子c、e間如同斷開間如同斷開飽和區(qū)：飽和區(qū)：輸出特性的上升和彎曲部分輸出特性的上升和彎曲部分,發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏正偏，集電結(jié)正偏(或零偏或零偏),管子管子c、e間如同間如同短接，短接，b b IB IC , UCE =

8、UCES = 0.3V(硅硅) /= 0.1V(鍺鍺) 放大區(qū)：放大區(qū)：(線性區(qū)線性區(qū))平坦部分發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏平坦部分發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏I(xiàn)C =b b IB UBE=0.7V(硅管硅管)/0.2v(鍺管鍺管) 例例1: 在晶體管放大電路中，測得三個晶體管的各在晶體管放大電路中，測得三個晶體管的各個電極的電位如圖。試判斷各晶體管的類型個電極的電位如圖。試判斷各晶體管的類型（是（是NPN管還是管還是PNP管，是硅管還鍺管管，是硅管還鍺管），），并區(qū)分并區(qū)分e、b、c三個電極。三個電極。(3)(1)(2)2V2.7V6V(3)(1)(2)2.2V5.3V6V(3)(1)(2) 4V 1.

9、2V 1.4V(a)(b)(c)(1)UB居中，居中， UE與與UB相差小相差小(零點幾伏零點幾伏)。據(jù)此可判斷三個電據(jù)此可判斷三個電極。極。同時，又根據(jù)同時，又根據(jù) UBE=0.7V(硅管硅管 ) UBE=0.2V(鍺管鍺管) 據(jù)此判據(jù)此判斷硅管和鍺管。斷硅管和鍺管。 (2)根據(jù)根據(jù)UB與與UE 的大小或電流流向或的大小或電流流向或NPN型管型管C極電位最高，極電位最高，PNP型管型管C極電位最低，可判斷極電位最低，可判斷NPN型管還是型管還是PNP型管。型管。解：解：(3)(1)(2)2V2.7V6V(3)(1)(2)2.2V5.3V6V(3)(1)(2) 4V 1.2V 1.4V(a)(

10、b)(c)例例1 1：判斷下列管子工作于何種狀態(tài)：判斷下列管子工作于何種狀態(tài)( (放大、飽和或截止放大、飽和或截止) )。0.7V0V10V0.3V0V 5V2.7V2V2.3V(a)(b)(c)例例2 2：判斷下列管子工作于何種狀態(tài)：判斷下列管子工作于何種狀態(tài)( (放大、飽和或截止放大、飽和或截止) )。20V15.7V15V11V7.5V11.7V 9.2V 3V 8.5V(a)(b)(c)iu1CbRk30012V+-BEuBiCi+-CEu.6k312V+2C+ou-圖3-5 共射極基本放大電路BBUCCU+-CRT(a)共射極放大電路LR.1k5OtBIBiiu電路與波形電路與波形t

11、CiOCItOCEUCEutOou(b)共射極放大電路工作波形(1)(1)工作點過低，易產(chǎn)生截止失真工作點過低，易產(chǎn)生截止失真工作點過低工作點過低易易截止失真截止失真輸出波形頂部被削輸出波形頂部被削結(jié)果：結(jié)果： (2)(2)工作點過高，易產(chǎn)生飽和失真工作點過高，易產(chǎn)生飽和失真工作點過高工作點過高易易飽和失真飽和失真輸出波形底部被削輸出波形底部被削 （2）NPN型管與型管與PNP型管兩種失真波形的區(qū)別型管兩種失真波形的區(qū)別NPN型管：型管： uCE頂部失真頂部失真截止失真截止失真 uCE底部失真底部失真飽和失真飽和失真PNP型管：型管： uCE頂部失真頂部失真飽和失真飽和失真 uCE底部失真底部

12、失真截止失真截止失真結(jié)論：結(jié)論：1.1.靜態(tài)分析（靜態(tài)工作點靜態(tài)分析（靜態(tài)工作點Q Q 的確定）的確定）BQU估算：估算： B1BQCCB1B2RUVRREQBQBEQEQCQEEUUUIIRR=CEQCCCQCEQECCCQCE()UVIRIRVIRR=bCQBQII 靜態(tài)發(fā)射極電流為：靜態(tài)發(fā)射極電流為：靜態(tài)基極電流為：靜態(tài)基極電流為：靜態(tài)電壓為靜態(tài)電壓為: 2 . 動態(tài)分析動態(tài)分析beLurRAb=LCL/ /RRR =ibeB1B2/ / /RrRR=oCRR，電壓放大倍數(shù)與基本共射放大電路相同電壓放大倍數(shù)與基本共射放大電路相同輸入電阻為輸入電阻為輸出電阻為輸出電阻為V60BE.U=iR

13、oRmV15s=u= 600SRou，例例2.2.12.2.1電路如圖所示電路如圖所示, ,設(shè)設(shè) , (, (體電阻體電阻) )求：求： 計算靜態(tài)工作點；計算靜態(tài)工作點； 畫出微變等效電路，計算輸入電阻畫出微變等效電路，計算輸入電阻 和輸出電阻和輸出電阻 若若 ， ，求，求 及及 AuAu解：解： V6 . 510331024BQ=U B1BQCCB1B2RUVRR= 300bbrBP58頁頁 ； mA3 . 35 . 16 . 06 . 5EBEQBQEQCQ=RUUII mA02. 0150mA3 . 3CQBQ=bIIV16. 8)5 . 13 . 3(3 . 324)(ECCQCCCE

14、Q=RRIVU 微變等效電路如圖微變等效電路如圖 =k48. 1/26)1 (EQbbbeIrrb=k24. 1/beB2B1irRRR=k3 . 3CoRR 85.136usiiusiiosisous=ARRRAuuuuuuuuAVussom2052)85.136(15=Auu06.203)/(beLCiou=rRRuuAb（負(fù)號表示輸入與輸出反相）（負(fù)號表示輸入與輸出反相）阻容耦合阻容耦合直接耦合直接耦合變壓器耦合變壓器耦合優(yōu)點優(yōu)點1.1.工作點相互獨立，互不工作點相互獨立，互不影響。影響。2.2.只要電容足夠大，信號只要電容足夠大，信號在一定在一定f f范圍內(nèi)幾乎不衰減范圍內(nèi)幾乎不衰減地

15、加到后一級的輸入端。地加到后一級的輸入端。1.1.適合傳輸緩慢變化適合傳輸緩慢變化的信號。的信號。2.2.便于集成。便于集成。1.1.工作點相互獨立，工作點相互獨立，互不影響?；ゲ挥绊?。2.2.在傳輸信號的同時，在傳輸信號的同時，還能實現(xiàn)阻抗的變換。還能實現(xiàn)阻抗的變換。缺點缺點1.1.不適合傳輸緩慢變化的不適合傳輸緩慢變化的信號。信號。2.2.由于電容的存在，不便由于電容的存在，不便于集成。于集成。1.1.工作點相互影響，工作點相互影響，不能獨立。不能獨立。2.2.電平移動問題。電平移動問題。3.3.零點漂移問題，這零點漂移問題，這是最突出的問題。是最突出的問題。1.1.不適合傳輸緩慢變不適合

16、傳輸緩慢變化的信號?；男盘?。2.2.體積較大，不便于體積較大，不便于集成。集成。3.3.頻率特性差。頻率特性差。三種耦合電路三種耦合電路的比較的比較多級放大電路的計算多級放大電路的計算 1 1、電壓放大倍數(shù)、電壓放大倍數(shù)A2A1Ui1Uo1Ui2Uo2+_+_+_+_Uo2Ui1Au= = = Au2Au1Uo2Ui2Ui2Ui1結(jié)論：結(jié)論：多級放大電路的總放大倍數(shù)，等于各級放大倍數(shù)的乘積。多級放大電路的總放大倍數(shù)，等于各級放大倍數(shù)的乘積。引入負(fù)反饋的原則引入負(fù)反饋的原則要穩(wěn)定靜態(tài)工作點，應(yīng)引入直流負(fù)反饋。要穩(wěn)定靜態(tài)工作點，應(yīng)引入直流負(fù)反饋。要改善交流性能，應(yīng)引入交流負(fù)反饋。要改善交流性能，

17、應(yīng)引入交流負(fù)反饋。要穩(wěn)定輸出電壓要穩(wěn)定輸出電壓( (即減小輸出電阻即減小輸出電阻) )，應(yīng)引入電，應(yīng)引入電 壓負(fù)反饋。壓負(fù)反饋。要穩(wěn)定輸出電流要穩(wěn)定輸出電流( (即增大輸出電阻即增大輸出電阻) )，應(yīng)引入電，應(yīng)引入電 流負(fù)反饋。流負(fù)反饋。要提高輸入電阻，應(yīng)引入串聯(lián)負(fù)反饋。要提高輸入電阻，應(yīng)引入串聯(lián)負(fù)反饋。要減小輸入電阻，應(yīng)引入并聯(lián)負(fù)反饋。要減小輸入電阻，應(yīng)引入并聯(lián)負(fù)反饋。交流負(fù)反饋對輸入、輸出電阻的影響：交流負(fù)反饋對輸入、輸出電阻的影響：電壓串聯(lián)負(fù)反饋電壓串聯(lián)負(fù)反饋(降低輸出電阻、提高輸入電阻降低輸出電阻、提高輸入電阻) 電壓并聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋(降低輸出、輸入電阻降低輸出、輸入電阻)電流

18、串聯(lián)負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋(提高輸入、輸出電阻提高輸入、輸出電阻)電流并聯(lián)負(fù)反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋(降低輸入電阻、提高輸出電阻降低輸入電阻、提高輸出電阻)直流負(fù)反饋直流負(fù)反饋- 穩(wěn)定靜態(tài)工作點穩(wěn)定靜態(tài)工作點例例1 判斷判斷RF是否負(fù)反饋是否負(fù)反饋, ,若是，判斷反饋的組態(tài)。若是，判斷反饋的組態(tài)。+VCCuoui+電壓串聯(lián)負(fù)反饋電壓串聯(lián)負(fù)反饋 ufubeuc1ub2uc2C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2T1T2RF+_+_射隨器是什么反饋的組態(tài)？射隨器是什么反饋的組態(tài)？例例2 判斷判斷RF是否負(fù)反饋，若是，判斷反饋的組態(tài)是否負(fù)反饋，若是，判斷反饋的組態(tài)。+VCCRCC2C

19、1RFuiuoiibif電壓反饋電壓反饋并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋+_例例3 判斷判斷RF是否負(fù)反饋，若是，判斷反饋的組態(tài)。是否負(fù)反饋，若是，判斷反饋的組態(tài)。電流反饋電流反饋并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋uc1ub2uouiiibifufRE2RFRE1RC1RC2+VCCie2電流并聯(lián)負(fù)反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋例例4 判斷如圖電路中判斷如圖電路中RE1、RE2的負(fù)反饋作用的負(fù)反饋作用。RCRB1RB2RE1RE2CEC2C1+VCCuouiubeie電流串聯(lián)反饋電流串聯(lián)反饋RE2對交流反對交流反饋不起作用饋不起作用RE1：電流串聯(lián)負(fù)反饋。：電流串聯(lián)負(fù)反饋。RE2：直流負(fù)反饋。：直流負(fù)反饋。 1

20、 直接耦合多級放大電路的零點漂移問題直接耦合多級放大電路的零點漂移問題 增加增加R2 、RE2 : 用于設(shè)置合適的用于設(shè)置合適的Q點。點。問題問題 1 : 前后級前后級Q點相互影響。點相互影響。R1UCCRC1V1UiUoRC2V2RE2R2R1UCCRC1V1UiUoRC2V2RE2R2Uot0嚴(yán)重時會嚴(yán)重時會將輸出信將輸出信號淹沒。號淹沒。圖圖5-9(a)所示電路存在如下問題。所示電路存在如下問題。 1）即使輸出端的漂移小了，但每個管子集電極對地的漂移）即使輸出端的漂移小了，但每個管子集電極對地的漂移并未減少，若采用并未減少，若采用單端輸出信號，則差分電路的優(yōu)勢不存在單端輸出信號，則差分電

21、路的優(yōu)勢不存在。 2）當(dāng)每個三極管的漂移量比較大時，在大范圍完全抵消）當(dāng)每個三極管的漂移量比較大時，在大范圍完全抵消的可能性就很小。的可能性就很小。 要盡可能提高每個管子抑制零漂的能力，有效的解決辦法要盡可能提高每個管子抑制零漂的能力，有效的解決辦法是在圖是在圖5-9的基礎(chǔ)上加上一個的基礎(chǔ)上加上一個發(fā)射極電阻發(fā)射極電阻 ，如圖如圖5-10所示。所示。eR5 差分放大電路動態(tài)分析差分放大電路動態(tài)分析 輸入信號有三種形式：輸入信號有三種形式：差模輸入差模輸入、共模輸入共模輸入、比較輸入比較輸入。 1 . 差模輸入差模輸入 兩個輸入信號的兩個輸入信號的大小相等大小相等，極性相反極性相反，即，即 ，這

22、樣，這樣的輸入稱為的輸入稱為差模輸入差模輸入。id2id1uu=2. 共模輸入共模輸入兩個輸入信號的大小相等，極性相同，即兩個輸入信號的大小相等，極性相同，即 ，這樣，這樣的輸入稱為的輸入稱為共模輸入共模輸入。id2id1uu=3. 比較輸入比較輸入 兩個信號既非差模，又非共模，它們的大小和極性是任兩個信號既非差模，又非共模，它們的大小和極性是任意的，這種輸入稱為意的，這種輸入稱為比較輸入比較輸入。 比較輸入可分解為共模與差模的合成比較輸入可分解為共模與差模的合成 ic1id1i1uuu=ic2id2i2uuu=由于 id2id1uu=icic2ic1uuu=有 uuu2i2i1id1=2i2

23、i1ic1uuu= 3. 共模抑制比共模抑制比beBLud21rRRA=beLuc2RRA=ucudCMRRAAKa. 雙端輸出時雙端輸出時b. 單端輸出時單端輸出時beBeucudCMRRRrRAAK=beRucA由上式可知，由上式可知， 越大，越大， 越小越小，抑制共模信號的能力越強(qiáng)。，抑制共模信號的能力越強(qiáng)。故稱射極電阻故稱射極電阻 為為共模抑制電阻共模抑制電阻。eR(a)雙端輸入、雙端輸出雙端輸入、雙端輸出+UCCRcV1RcV2-UEERsUi1RL+_Uo+Rs+Ui2(a)單端輸入、雙端輸出單端輸入、雙端輸出+UCCRcV1RcV2-UEERsUi1RL+_Uo+Rs(a)雙端輸

24、入、雙端輸入、單單端輸出端輸出+UCCRcV1RcV2-UEERsUi1+Rs+Ui2(a)單端輸入、單端輸入、單單端輸出端輸出+UCCRcV1RcV2-UEERsUi1RLUo+RsRLUoIIII 1、差動放大電路、差動放大電路電壓放大倍數(shù)僅與電壓放大倍數(shù)僅與輸出形式有關(guān)輸出形式有關(guān)而而與與輸入方式無關(guān)輸入方式無關(guān)。只要是只要是雙端輸出雙端輸出，它的差模電壓放大，它的差模電壓放大倍數(shù)與倍數(shù)與單管相同單管相同；而；而單端輸出單端輸出時，差模電壓放大倍數(shù)是時，差模電壓放大倍數(shù)是單管的一半單管的一半。 2、輸入電阻都相同等于、輸入電阻都相同等于2(Rs+rbe) 。 3、輸出電阻、輸出電阻 雙端輸出：雙端輸出：2Rc 單端輸出：單端輸出：Rc 4、差動電路的、差動電路的特點特點是是多用多用一個一個放大管放大管來換取來換取對零點對零點漂移的抑制漂移的抑制。二、理想運放的工作區(qū)域二、理想運放的工作區(qū)域1、線性區(qū)域、線性區(qū)域)(udo = =uuAu則則0uu = = uu虛假短路（虛假短路（虛短虛短） idR虛假斷路（虛假斷路（虛斷虛