《電子技術(shù)基礎(chǔ)》正式教案

1、電子技能與實(shí)訓(xùn)（上冊）教案授課教師：§1-1半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識目的與要求1. 了解半導(dǎo)體的導(dǎo)電本質(zhì)，2. 理解 N 型半導(dǎo)體和 P 型半導(dǎo)體的概念3. 掌握 PN 結(jié)的單向?qū)щ娦灾攸c(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)1. N 型半導(dǎo)體和 P 型半導(dǎo)體2. PN 結(jié)的單向?qū)щ娦噪y點(diǎn)1. 半導(dǎo)體的導(dǎo)電本質(zhì)2. PN 結(jié)的形成教學(xué)方法講授法 , 列舉法 , 啟發(fā)法教具二極管 , 三角尺小結(jié)半導(dǎo)體中載流子有擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和漂移運(yùn)動(dòng)兩種運(yùn)動(dòng)方式。載流子在電場作用下的定向運(yùn)動(dòng)稱為漂移運(yùn)動(dòng)。 在半導(dǎo)體中， 如果載流子濃度分布不均勻，因?yàn)闈舛炔?，載流子將會從濃度高的區(qū)域向濃度低的區(qū)域運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)稱為擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。多數(shù)載流子因濃度上的

2、差異而形成的運(yùn)動(dòng)稱為擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)PN 結(jié)的單向?qū)щ娦允侵窹N 結(jié)外加正向電壓時(shí)處于導(dǎo)通狀態(tài)，外加反向電壓時(shí)處于截止?fàn)顟B(tài)。布置作業(yè)1. 什么叫 N 型半導(dǎo)體和 P 型半導(dǎo)體第一章常用半導(dǎo)體器件§1-1半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識自然界中的物質(zhì)，按其導(dǎo)電能力可分為三大類：導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體。半導(dǎo)體的特點(diǎn)：熱敏性光敏性摻雜性鍺是導(dǎo)體和絕緣體的導(dǎo)電原理：了解簡介。一、半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性半導(dǎo)體 ：導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)，如硅4 價(jià)元素，原子的最外層軌道上有4 個(gè)價(jià)電子。(Si)、鍺 (Ge)。硅和1熱激發(fā)產(chǎn)生自由電子和空穴每個(gè)原子周圍有四個(gè)相鄰的原子， 原子之間通過 共價(jià)鍵緊密結(jié)合在一起。 兩個(gè)相

3、鄰原子共用一對電子。 室溫下，由于熱運(yùn)動(dòng)少數(shù)價(jià)電子掙脫共價(jià)鍵的束縛成為自由電子，同時(shí)在共價(jià)鍵中留下一個(gè)空位這個(gè)空位稱為 空穴。失去價(jià)電子的原子成為正離子，就好象空穴帶正電荷一樣。在電子技術(shù)中，將空穴看成帶正電荷的載流子。2空穴的運(yùn)動(dòng)（與自由電子的運(yùn)動(dòng)不同）有了空穴，鄰近共價(jià)鍵中的價(jià)電子很容易過來填補(bǔ)這個(gè)空穴， 這樣空穴便轉(zhuǎn)移到鄰近共價(jià)鍵中。 新的空穴又會被鄰近的價(jià)電子填補(bǔ)。 帶負(fù)電荷的價(jià)電子依次填補(bǔ)空穴的運(yùn)動(dòng)，從效果上看，相當(dāng)于帶正電荷的空穴作相反方向的運(yùn)動(dòng)。3.結(jié)論（1）半導(dǎo)體中存在兩種載流子，一種是帶負(fù)電的自由電子，另一種是帶正電的空穴，它們都可以運(yùn)載電荷形成電流。（2）本征半導(dǎo)體中，自由

4、電子和空穴相伴產(chǎn)生，數(shù)目相同。（3）一定溫度下，本征半導(dǎo)體中電子空穴對的產(chǎn)生與復(fù)合相對平衡，電子空穴對的數(shù)目相對穩(wěn)定。（4）溫度升高，激發(fā)的電子空穴對數(shù)目增加，半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力增強(qiáng)?？昭ǖ某霈F(xiàn)是半導(dǎo)體導(dǎo)電區(qū)別導(dǎo)體導(dǎo)電的一個(gè)主要特征。二、 N 型半導(dǎo)體和 P 型半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體完全純凈的、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體材料稱為本征半導(dǎo)體。雜質(zhì)半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中加入微量雜質(zhì)， 可使其導(dǎo)電性能顯著改變。 根據(jù)摻入雜質(zhì)的性質(zhì)不同，雜質(zhì)半導(dǎo)體分為兩類：電子型（ N 型）半導(dǎo)體和空穴型（ P 型）半導(dǎo)體。1. N 型半導(dǎo)體在硅（或鍺）半導(dǎo)體晶體中，摻入微量的五價(jià)元素，如磷（ P）、砷（ As）等，則構(gòu)成 N 型半導(dǎo)體

5、。在純凈半導(dǎo)體硅或鍺中摻入磷、砷等 5 價(jià)元素，由于這類元素的原子最外層有 5 個(gè)價(jià)電子，故在構(gòu)成的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)中， 由于存在多余的價(jià)電子而產(chǎn)生大量自由電子，這種半導(dǎo)體主要靠自由電子導(dǎo)電，稱為電子半導(dǎo)體或N 型半導(dǎo)體，其中自由電子為多數(shù)載流子，熱激發(fā)形成的空穴為少數(shù)載流子。2.P 型半導(dǎo)體在硅（或鍺）半導(dǎo)體晶體中，摻入微量的三價(jià)元素，如硼（B）、銦（In ）等，則構(gòu)成 P 型半導(dǎo)體。在純凈半導(dǎo)體硅或鍺中摻入硼、鋁等 3 價(jià)元素，由于這類元素的原子最外層只有 3 個(gè)價(jià)電子，故在構(gòu)成的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)中，由于缺少價(jià)電子而形成大量空穴，這類摻雜后的半導(dǎo)體其導(dǎo)電作用主要靠空穴運(yùn)動(dòng)，稱為空穴半導(dǎo)體或P 型半導(dǎo)體

6、，其中空穴為多數(shù)載流子，熱激發(fā)形成的自由電子是少數(shù)載流子。N 型半導(dǎo)體P 型半導(dǎo)體三、 PN 結(jié)及其單向?qū)щ娦?PN 結(jié)的形成半導(dǎo)體中載流子有擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和漂移運(yùn)動(dòng)兩種運(yùn)動(dòng)方式。載流子在電場作用下的定向運(yùn)動(dòng)稱為 漂移運(yùn)動(dòng) 。在半導(dǎo)體中， 如果載流子濃度分布不均勻， 因?yàn)闈舛炔睿d流子將會從濃度高的區(qū)域向濃度低的區(qū)域運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)稱為擴(kuò)散運(yùn)動(dòng) 。多數(shù)載流子因濃度上的差異而形成的運(yùn)動(dòng)稱為擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，如圖 1.6 所示。圖 1.7 PN 結(jié)的形成（ 1）由于空穴和自由電子均是帶電的粒子，所以擴(kuò)散的結(jié)果使P區(qū)和 N 區(qū)原來的電中性被破壞， 在交界面的兩側(cè)形成一個(gè)不能移動(dòng)的帶異性電荷的離子層，稱此離子層為空間

7、電荷區(qū)，這就是所謂的PN 結(jié)，如圖 1.7 所示。在空間電荷區(qū)，多數(shù)載流子已經(jīng)擴(kuò)散到對方并復(fù)合掉了，或者說消耗盡了， 因此又稱空間電荷區(qū)為耗盡層。空間電荷區(qū)出現(xiàn)后，因?yàn)檎?fù)電荷的作用，將產(chǎn)生一個(gè)從N 區(qū)指向 P 區(qū)的內(nèi)電場。內(nèi)電場的方向，會對多數(shù)載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)起阻礙作用。同時(shí)，內(nèi)電場則可推動(dòng)少數(shù)載流子（ P 區(qū)的自由電子和 N 區(qū)的空穴）越過空間電荷區(qū)，進(jìn)入對方。少數(shù)載流子在內(nèi)電場作用下有規(guī)則的運(yùn)動(dòng)稱為漂移運(yùn)動(dòng)。 漂移運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的方向相反。無外加電場時(shí)，通過 PN 結(jié)的擴(kuò)散電流等于漂移電流， PN 結(jié)中無電流流過， PN 結(jié)的寬度保持一定而處于穩(wěn)定狀態(tài)。圖 1.8 PN 結(jié)的形成（ 2）

8、2. PN 結(jié)的單向?qū)щ娦匀绻?PN 結(jié)兩端加上不同極性的電壓， PN 結(jié)會呈現(xiàn)出不同的導(dǎo)電性能。（1）PN 結(jié)外加正向電壓PN 結(jié) P 端接高電位， N 端接低電位，稱PN 結(jié)外加正向電壓，又稱PN 結(jié)正向偏置，簡稱為正偏，圖 1.9 PN 結(jié)外加正向電壓（2）PN 結(jié)外加反向電壓PN 結(jié) P 端接低電位， N 端接高電位，稱PN 結(jié)外加反向電壓，又稱PN 結(jié)反向偏置，簡稱為反偏，圖 1.20PN 結(jié)外加反向電壓小結(jié)： PN 結(jié)的單向?qū)щ娦允侵窹N 結(jié)外加正向電壓時(shí)處于導(dǎo)通狀態(tài)，外加反向電壓時(shí)處于截止?fàn)顟B(tài)。§1-2二極管目的與要求1. 了解半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)2. 掌握半導(dǎo)體二極管

9、的符號3. 理解半導(dǎo)體二極管的伏安特性4. 知道二極管的主要參數(shù)重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn) 1. 二極管的符號2. 二極管的伏安特性難點(diǎn) 二極管的伏安特性教學(xué)方法講授法 , 列舉法 , 啟發(fā)法教具二極管 , 三角尺小結(jié)外加正向電壓較小時(shí)，外電場不足以克服內(nèi)電場對多子擴(kuò)散的阻力，PN 結(jié)仍處于截止?fàn)顟B(tài)。正向電壓大于死區(qū)電壓后，正向電流隨著正向電壓增大迅速上升。通常死區(qū)電壓硅管約為0.5V，鍺管約為 0.2V。當(dāng)反向電壓的值增大到UBR 時(shí)，反向電壓值稍有增大，反向電流會急劇增大，稱此現(xiàn)象為反向擊穿，UBR 為反向擊穿電壓。布置作業(yè)§ 1-2一、半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)二極管二極管的定義：一個(gè) PN 結(jié)加

10、上相應(yīng)的電極引線并用管殼封裝起來，就構(gòu)成了半導(dǎo)體二極管，簡稱二極管。二極管按半導(dǎo)體材料的不同可以分為硅二極管、鍺二極管和砷化鎵二極管等。二極管按其結(jié)構(gòu)不同可分為 點(diǎn)接觸型、面接觸型和平面型二極管三類 。點(diǎn)接觸型二極管 PN 結(jié)面積很小，結(jié)電容很小，多用于高頻檢波及脈沖數(shù)字電路中的開關(guān)元件。面接觸型二極管 PN 結(jié)面積大，結(jié)電容也小，多用在低頻整流電路中。平面型二極管 PN 結(jié)面積有大有小。圖 1.11二極管的符號簡單介紹 常見的二極管的外型了解國產(chǎn)二極管的型號的命名方法。二、半導(dǎo)體二極管的伏安特性1、正向特性外加正向電壓較小時(shí)，外電場不足以克服內(nèi)電場對多子擴(kuò)散的阻力，PN 結(jié)仍處于截止?fàn)顟B(tài)。正

11、向電壓大于死區(qū)電壓后，正向電流隨著正向電壓增大迅速上升。通常死區(qū)電壓硅管約為0.5V，鍺管約為 0.2V。圖 1.13二極管的伏安特性曲線2、反向特性二極管外加反向電壓時(shí)，電流和電壓的關(guān)系稱為二極管的反向特性。由圖1.13 可見，二極管外加反向電壓時(shí)，反向電流很小（I -IS），而且在相當(dāng)寬的反向電壓范圍內(nèi)， 反向電流幾乎不變， 因此，稱此電流值為二極管的反向飽和電流從圖 1.13 可見，當(dāng)反向電壓的值增大到 UBR 時(shí)，反向電壓值稍有增大，反向電流會急劇增大，稱此現(xiàn)象為反向擊穿， UBR 為反向擊穿電壓。利用二極管的反向擊穿特性，可以做成穩(wěn)壓二極管，但一般的二極管不允許工作在反向擊穿區(qū)。補(bǔ)充

12、：二極管的溫度特性二極管是對溫度非常敏感的器件。 實(shí)驗(yàn)表明， 隨溫度升高， 二極管的正向壓降會減小，正向伏安特性左移，即二極管的正向壓降具有負(fù)的溫度系數(shù)（約為 -2mV/ ）；溫度升高，反向飽和電流會增大，反向伏安特性下移，溫度每升高10，反向電流大約增加一倍。三、 二極管的主要參數(shù)（ 1）最大整流電流I F最大整流電流 IF 是指二極管長期連續(xù)工作時(shí)， 允許通過二極管的最大正向電流的平均值。（ 2）反向擊穿電壓UBR反向擊穿電壓是指二極管擊穿時(shí)的電壓值。（ 3）反向飽和電流IS它是指管子沒有擊穿時(shí)的反向電流值。 其值愈小，說明二極管的單向?qū)щ娦杂?。另外?）反向擊穿電壓 UB：指管子反向擊

13、穿時(shí)的電壓值。（5）最高工作頻率 fm：主要取決于 PN 結(jié)結(jié)電容的大小。理想二極管：正 向電阻為零，正向?qū)〞r(shí)為短路特性，正向壓降忽略不計(jì)；反向電阻為無窮大，反向截止時(shí)為開路特性，反向漏電流忽略不計(jì)。四、二極管極性的判定將紅、黑表筆分別接二極管的兩個(gè)電極， 若測得的電阻值很?。◣浊W以下），則黑表筆所接電極為二極管正極， 紅表筆所接電極為二極管的負(fù)極； 若測得的阻值很大（幾百千歐以上） ，則黑表筆所接電極為二極管負(fù)極，紅表筆所接電極為二極管的正極。五、二極管好壞的判定（1）若測得的反向電阻很大 （幾百千歐以上），正向電阻很?。◣浊W以下），表明二極管性能良好。（2）若測得的反向電阻和正向電阻

14、都很小，表明二極管短路，已損壞。（3）若測得的反向電阻和正向電阻都很大，表明二極管斷路，已損壞。補(bǔ)充：特殊二極管1.穩(wěn)壓二極管2.發(fā)光二極管 LED3.光電二極管4.變?nèi)荻O管5.激光二極管§1-3三極管目的與要求1. 了解三極管的結(jié)構(gòu)及類型2. 掌握半導(dǎo)體三極管的符號3. 理解半導(dǎo)體三極管的伏安特性及電流放大作用4. 知道三極管的主要參數(shù)和檢測方法重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn) 1. 三極管的符號2. 三極管的伏安特性曲線難點(diǎn) 三極管的伏安特性曲線教學(xué)方法講授法 , 列舉法 , 啟發(fā)法教具二極管 , 三極管，三角尺小結(jié)放大區(qū)輸出特性曲線近似平坦的區(qū)域稱為放大區(qū)。三極管工作在放大狀態(tài)時(shí)，具有以下特點(diǎn)

15、：（a）三極管的發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置；（b）基極電流 IB 微小的變化會引起集電極電流I C 較大的變化， 有電流關(guān)系式： IC =IB；（c）對NPN 型的三極管，有電位關(guān)系：UC>UB>UE；（d）對NPN 型硅三極管，有發(fā)射結(jié)電壓UBE0.7V；對NPN 型鍺三極管，有 UBE0.2V。布置作業(yè)§1-3三極管一、三極管的結(jié)構(gòu)、符號及類型1. 三極管的結(jié)構(gòu)及符號半導(dǎo)體三極管又稱晶體三極管（下稱三極管） ，一般簡稱晶體管，或雙極型晶體管。它是通過一定的制作工藝，將兩個(gè) PN 結(jié)結(jié)合在一起的器件，兩個(gè) PN 結(jié)相互作用，使三極管成為一個(gè)具有控制電流作用的半導(dǎo)體器

16、件。 三極管可以用來放大微弱的信號和作為無觸點(diǎn)開關(guān)。三極管從結(jié)構(gòu)上來講分為兩類：NPN 型三極管和 PNP 型三極管CC集電結(jié)集電區(qū)C集電結(jié)集電區(qū)CNPBP基區(qū)BBN基區(qū)B發(fā)射結(jié)N發(fā)射結(jié)P發(fā)射區(qū)E發(fā)射區(qū)EEENPN 型PNP 型三極管的文字符號為V 。三極管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：三極管制作時(shí)，通常它們的基區(qū)做得很薄（幾微米到幾十微米），且摻雜濃度低；發(fā)射區(qū)的雜質(zhì)濃度則比較高；集電區(qū)的面積則比發(fā)射區(qū)做得大，這是三極管實(shí)現(xiàn)電流放大的內(nèi)部條件。2三極管的類型（1）國產(chǎn)三極管的型號，見P10-表 1-3（2）三極管的分類：三極管可以是由半導(dǎo)體硅材料制成，稱為硅三極管；也可以由鍺材料制成，稱為鍺三極管。三極管從應(yīng)

17、用的角度講，種類很多。根據(jù)工作頻率分為高頻管、低頻管和開關(guān)管；根據(jù)工作功率分為大功率管、中功率管和小功率管。 常見的三極管外形如圖 P10-1.13 所示。二、三極管的電流放大作用1、產(chǎn)生放大作用的條件內(nèi)部： a）發(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度 >>基區(qū) >>集電區(qū)b）基區(qū)很薄外部：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏圖 1.14三極管的工作電壓電路2、三極管的電流分配及放大關(guān)系IE=IC+IBIEICI C = I B三、三極管的特性曲線三極管的特性曲線是指三極管的各電極電壓與電流之間的關(guān)系曲線，它反映出三極管的特性。它可以用專用的圖示儀進(jìn)行顯示，也可通過實(shí)驗(yàn)測量得到。1、輸入特性曲線它是指一定集

18、電極和發(fā)射極電壓UCE 下，三極管的基極電流IB 與發(fā)射結(jié)電壓 UBE 之間的關(guān)系曲線。I CmAIB /mAIB+40RC AU CE30U CE1VRB+V20V UBEU CC100 0.4 0.8UBE /VU BB測量三極管特性的實(shí)驗(yàn)電路三極管的輸入特性曲線簡單分析曲線規(guī)律。硅管的死區(qū)電壓約0.5V，鍺管的死區(qū)電壓約0.3V，三極管處于放大狀態(tài)時(shí)，硅管的 UBE 約 0.7V，鍺管的 UBE 約 0.3V。2輸出特性曲線三極管的輸出特性曲線是指一定基極電流IB 下，三極管的集電極電流IC 與集電結(jié)電壓 UCE 之間的關(guān)系曲線。IC /mA432截止區(qū)103曲線的分析理解，難點(diǎn)。一般把

19、三極管的輸出特性分為 截止區(qū)飽和區(qū)100 A80 A放60 A大40 A區(qū)20 A IB=06912UCE /V3 個(gè)工作區(qū)域，下面分別介紹。三極管工作在截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（a）發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均反向偏置；（b）若不計(jì)穿透電流ICEO，有 IB、I C 近似為 0；（ c）三極管的集電極和發(fā)射極之間電阻很大， 三極管相當(dāng)于一個(gè)開關(guān)斷開。 放大區(qū)輸出特性曲線近似平坦的區(qū)域稱為放大區(qū)。三極管工作在放大狀態(tài)時(shí)，具有以下特點(diǎn)：（a）三極管的發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置；（b）基極電流 IB 微小的變化會引起集電極電流I C 較大的變化， 有電流關(guān)系式： IC =IB；（c）對 NPN 型的

20、三極管，有電位關(guān)系： U>U >UCBE；（d）對 NPN 型硅三極管，有發(fā)射結(jié)電壓UBE0.7V；對 NPN 型鍺三極管，有 UBE0.2V。 飽和區(qū)三極管工作在飽和狀態(tài)時(shí)具有如下特點(diǎn)：（a）三極管的發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均正向偏置；（b）三極管的電流放大能力下降，通常有I C< IB；（ c）UCE 的值很小， 稱此時(shí)的電壓 UCE 為三極管的飽和壓降，用 UCES 表示。一般硅三極管的 UCES約為 0.3V，鍺三極管的 UCES 約為 0.1V；（d）三極管的集電極和發(fā)射極近似短接，三極管類似于一個(gè)開關(guān)導(dǎo)通。三極管作為開關(guān)使用時(shí)， 通常工作在截止和飽和導(dǎo)通狀態(tài)； 作為放大元件

21、使用時(shí)，一般要工作在放大狀態(tài)。四、三極管的主要參數(shù)三極管的參數(shù)有很多，如電流放大系數(shù)、反向電流、耗散功率、集電極最大電流、最大反向電壓等，這些參數(shù)可以通過查半導(dǎo)體手冊來得到。（1）共發(fā)射極電流放大系數(shù) 和它是指從基極輸入信號，從集電極輸出信號，此種接法（共發(fā)射極）下的電流放大系數(shù)。（2）極間反向電流 集電極基極間的反向飽和電流I CBO 集電極發(fā)射極間的穿透電流ICEO（3）極限參數(shù) 集電極最大允許電流ICM 集電極最大允許功率損耗PCM 反向擊穿電壓五、三極管的檢測1.已知型號和管腳排列的三極管，判斷其性能的好壞（1）測量極間電阻（2）三極管穿透電流ICEO 大小的判斷（3）電流放大系數(shù) 的

22、估計(jì)2.判別三極管的管腳（1）判定基極和管型（2）判定集電極 c 和發(fā)射極 e圖 1.CK判別三極管 c、e 電極的原理圖§1.4場效應(yīng)管目的與要求1. 了解場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)及工作原理2. 掌握場效應(yīng)管的分類和符號3. 了解場效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性曲線及輸出特性曲線4. 知道場效應(yīng)管的主要參數(shù)重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)場效應(yīng)管的分類和符號難點(diǎn)場效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性曲線及輸出特性曲線教學(xué)方法講授法 , 列舉法 , 啟發(fā)法教具三極管，三角尺小結(jié)結(jié)型場效應(yīng)管分為N 溝道結(jié)型管和 P 溝道結(jié)型管，它們都具有3 個(gè)電極：柵極、源極和漏極，分別與三極管的基極、發(fā)射極和集電極相對應(yīng)。絕緣柵場效應(yīng)管分為增強(qiáng)型和耗盡型兩種，

23、每一種又包括 N 溝道和 P 溝道兩種類型。場效應(yīng)管的主要參數(shù) 夾斷電壓（ UP） 開啟電壓 (UT ) 飽和漏極電流 I DSS 最大漏源擊穿電壓（ U（BR） DS） 跨導(dǎo)（ gm）布置作業(yè)§1.4場效應(yīng)管場效應(yīng)管則是一種電壓控制器件，它是利用電場效應(yīng)來控制其電流的大小，從而實(shí)現(xiàn)放大。 場效應(yīng)管工作時(shí)， 內(nèi)部參與導(dǎo)電的只有多子一種載流子，因此又稱為單極性器件。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，場效應(yīng)管分為兩大類，結(jié)型場效應(yīng)管和絕緣柵場效應(yīng)管。一、結(jié)型場效應(yīng)管結(jié)型場效應(yīng)管分為N 溝道結(jié)型管和 P 溝道結(jié)型管，它們都具有3 個(gè)電極：柵極、源極和漏極，分別與三極管的基極、發(fā)射極和集電極相對應(yīng)。1.結(jié)型場效

24、應(yīng)管的結(jié)構(gòu)與符號圖 1.23 所示為 N 溝道結(jié)型場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)與符號，結(jié)型場效應(yīng)管符號中的箭頭，表示由 P 區(qū)指向 N 區(qū)。圖 1.23N 溝道結(jié)型管的結(jié)構(gòu)與符號P 溝道結(jié)型場效應(yīng)管的構(gòu)成與N 溝道類似，只是所用雜質(zhì)半導(dǎo)體的類型要反過來。圖 1.39 所示為 P 溝道結(jié)型場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)與符號圖 1.23P 溝道結(jié)型管的結(jié)構(gòu)與符號2.結(jié)型場效應(yīng)管的工作原理以 N 溝道結(jié)型場效應(yīng)管為例，參考P16 圖 1-24.（1）當(dāng)柵源電壓 UGS=0 時(shí)，兩個(gè) PN 結(jié)的耗盡層比較窄，中間的N 型導(dǎo)電溝道比較寬，溝道電阻小。（2）當(dāng) UGS<0 時(shí)，兩個(gè) PN 結(jié)反向偏置， PN 結(jié)的耗盡層變寬，中

25、間的N型導(dǎo)電溝道相應(yīng)變窄，溝道導(dǎo)通電阻增大。（3）當(dāng) UP<UGS0 且 UDS>0 時(shí)，可產(chǎn)生漏極電流ID 。ID 的大小將隨柵源電壓 UGS 的變化而變化，從而實(shí)現(xiàn)電壓對漏極電流的控制作用。UDS 的存在，使得漏極附近的電位高，而源極附近的電位低，即沿N 型導(dǎo)電溝道從漏極到源極形成一定的電位梯度， 這樣靠近漏極附近的 PN 結(jié)所加的反向偏置電壓大，耗盡層寬；靠近源極附近的 PN 結(jié)反偏電壓小，耗盡層窄，導(dǎo)電溝道成為一個(gè)楔形。注意，為實(shí)現(xiàn)場效應(yīng)管柵源電壓對漏極電流的控制作用，結(jié)型場效應(yīng)管在工作時(shí)，柵極和源極之間的 PN 結(jié)必須反向偏置。3.結(jié)型場效應(yīng)管的特性曲線（1）轉(zhuǎn)移特性曲線

26、在場效應(yīng)管的 UDS 一定時(shí)，I D 與 UGS 之間的關(guān)系曲線稱為場效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性曲線，如圖 1.25 所示。它反映了場效應(yīng)管柵源電壓對漏極電流的控制作用。圖 1.25N 溝道結(jié)型場效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性曲線圖 1.25 N 溝道結(jié)型場效應(yīng)管的輸出特性曲線當(dāng) UGS=0 時(shí)，導(dǎo)電溝道電阻最小， I D 最大，稱此電流為場效應(yīng)管的飽和漏極電流 I DSS。GSP 時(shí)，導(dǎo)電溝道被完全夾斷，溝道電阻最大，此時(shí)I D=0，稱UP 為當(dāng)U =U夾斷電壓。（ 2）輸出特性曲線輸出特性曲線是指柵源電壓UGS 一定時(shí)，漏極電流I D 與漏源電壓UDS 之間的關(guān)系曲線。場效應(yīng)管的輸出特性曲線可分為四個(gè)區(qū)域：可變電

27、阻區(qū)恒流區(qū)截止區(qū)（夾斷區(qū)）擊穿區(qū)二、絕緣柵場效應(yīng)管絕緣柵場效應(yīng)管是由金屬 （Metal）、氧化物（Oxide）和半導(dǎo)體（Semiconductor）材料構(gòu)成的，因此又叫MOS 管。絕緣柵場效應(yīng)管分為增強(qiáng)型和耗盡型兩種，每一種又包括N溝道和 P溝道兩種類型補(bǔ)充：耗盡型： UGS=0 時(shí)漏、源極之間已經(jīng)存在原始導(dǎo)電溝道。增強(qiáng)型： UGS=0 時(shí)漏、源極之間才能形成導(dǎo)電溝道。無論是 N 溝道 MOS 管還是 P 溝道 MOS 管，都只有一種載流子導(dǎo)電，均為單極型電壓控制器件。MOS 管的柵極電流幾乎為零，輸入電阻RGS 很高。1、結(jié)構(gòu)與符號以 N 溝道增強(qiáng)型 MOS 管為例，它是以 P 型半導(dǎo)體作為

28、襯底，用半導(dǎo)體工藝技術(shù)制作兩個(gè)高濃度的 N 型區(qū)，兩個(gè) N 型區(qū)分別引出一個(gè)金屬電極， 作為 MOS管的源極 S 和漏極 D；在 P 形襯底的表面生長一層很薄的 SiO 2 絕緣層，絕緣層上引出一個(gè)金屬電極稱為 MOS 管的柵極 G。B 為從襯底引出的金屬電極，一般工作時(shí)襯底與源極相連。圖 1.26N 溝道增強(qiáng)型 MOS 管的結(jié)構(gòu)與符號符號中的箭頭表示從P 區(qū)（襯底）指向N 區(qū)（ N 溝道），虛線表示增強(qiáng)型。2、N 溝道增強(qiáng)型 MOS 管的工作原理如 P18 圖 1.27 所示，在柵極G 和源極 S 之間加電壓 UGS，漏極 D 和源極 S之間加電壓 UDS，襯底 B 與源極 S 相連。形成導(dǎo)

29、電溝道所需要的最小柵源電壓UGS，稱為開啟電壓 UT。3、特性曲線（1） 轉(zhuǎn)移特性曲線（2） 輸出特性（漏極特性）曲線圖 1.28N 溝道增強(qiáng)型 MOS 管的轉(zhuǎn)移特性曲線圖 1.28 N 溝道增強(qiáng)型 MOS 管的輸出特性曲線三、場效應(yīng)管的 主要參數(shù) 夾斷電壓（ UP） 開啟電壓 (UT ) 飽和漏極電流 I DSS 最大漏源擊穿電壓（ U（BR） DS） 跨導(dǎo)（ gm）四、場效應(yīng)管應(yīng)注意的事項(xiàng)（1）選用場效應(yīng)管時(shí)，不能超過其極限參數(shù)。（2）結(jié)型場效應(yīng)管的源極和漏極可以互換。（3）MOS 管有 3 個(gè)引腳時(shí)，表明襯底已經(jīng)與源極連在一起，漏極和源極不能互換；有 4 個(gè)引腳時(shí)，源極和漏極可以互換。（

30、4）MOS 管的輸入電阻高，容易造成因感應(yīng)電荷泄放不掉而使柵極擊穿永久失效。因此，在存放MOS 管時(shí)，要將 3 個(gè)電極引線短接；焊接時(shí)，電烙鐵的外殼要良好接地，并按漏極、源極、柵極的順序進(jìn)行焊接，而拆卸時(shí)則按相反順序進(jìn)行；測試時(shí)，測量儀器和電路本身都要良好接地，要先接好電路再去除電極之間的短接。測試結(jié)束后，要先短接電極再撤除儀器。（5）電源沒有關(guān)時(shí)，絕對不能把場效應(yīng)管直接插入到電路板中或從電路板中拔出來。（6）相同溝道的結(jié)型場效應(yīng)管和耗盡型MOS 場效應(yīng)管，在相同電路中可以通用。第 5 節(jié)其他半導(dǎo)體器件簡單介紹，了解。§ 2.1基本共射極放大電路目的與要求1. 掌握共射極放大電路組成

31、2. 了解共射極放大電路的工作原理及性能特點(diǎn)3. 知道共射極放大電路中各元件的作用重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)共射極放大電路組成難點(diǎn) 共射極放大電路的工作原理教學(xué)方法講授法 , 列舉法 , 啟發(fā)法教具三極管，三角尺小結(jié)電路中各元件的作用如下。（ 1）三極管（ 2）隔直耦合電容 C1 和 C2（ 3）基極回路電源 UBB 和基極偏置電阻 Rb（ 4）集電極電源 UCC（ 5）集電極負(fù)載電阻 Rc布置作業(yè)第二章常用放大器2.1基本共射極放大電路一、三極管在放大電路中的三種連接方式上圖所示為三極管在放大電路中的三種連接方式：圖（ a）從基極輸入信號，從集電極輸出信號， 發(fā)射極作為輸入信號和輸出信號的公共端， 此即

32、共發(fā)射極 （簡稱共射極）放大電路；圖（ b）從基極輸入信號，從發(fā)射極輸出信號，集電極作為輸入信號和輸出信號的公共端，此即共集電極放大電路；圖（ c）從發(fā)射極輸入信號，從集電極輸出信號， 基極作為輸入信號和輸出信號的公共端， 此即共基極放大電路。二、基本放大電路的組成和工作原理1.共射極放大電路組成在三種組態(tài)放大電路中，共發(fā)射極電路用得比較普遍。這里就以 NPN 共射極放大電路為例，討論放大電路的組成、工作原理以及分析方法。電路中各元件的作用如下。（ 1）晶體管 V 。放大元件，用基極電流 iB 控制集電極電流 iC。（ 2）電源 UCC 和 UBB 。使晶體管的發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，晶體管處

33、在放大狀態(tài)，同時(shí)也是放大電路的能量來源，提供電流 iB 和 iC 。UCC 一般在幾伏到十幾伏之間。（ 3）偏置電阻 RB。用來調(diào)節(jié)基極偏置電流 IB ，使晶體管有一個(gè)合適的工作點(diǎn)，一般為幾十千歐到幾百千歐。（ 4）集電極負(fù)載電阻 RC。將集電極電流 iC 的變化轉(zhuǎn)換為電壓的變化，以獲得電壓放大，一般為幾千歐。（ 5）電容 Cl 、C2。用來傳遞交流信號，起到耦合的作用。同時(shí)，又使放大電路和信號源及負(fù)載間直流相隔離，起隔直作用。為了減小傳遞信號的電壓損失，Cl 、C2 應(yīng)選得足夠大，一般為幾微法至幾十微法，通常采用電解電容器。2、共射極放大電路的工作原理§ 2.2共射極放大電路的分析

34、目的與要求1. 掌握共射極放大電路分析方法種類2. 初步掌握共射極放大電路分析的具體方法計(jì)算法3. 會一些簡單共射極放大電路分析計(jì)算應(yīng)用4. 了解多級放大器重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)計(jì)算法分析共射極放大電路難點(diǎn)計(jì)算法分析共射極放大電路和應(yīng)用教學(xué)方法講授法 , 列舉法 , 啟發(fā)法教具三極管，三角尺小結(jié)靜態(tài)工作點(diǎn)I BQU CCU BEQRBI CQI BQUCEQUCC ICQRC抑制零漂的方法有多種， 如采用溫度補(bǔ)償電路、 穩(wěn)壓電源以及精選電路元件等方法。最有效且廣泛采用的方法是輸入級采用差動(dòng)放大電路。布置作業(yè)§ 2.2共射極放大電路的分析靜態(tài)是指無交流信號輸入時(shí)， 電路中的電流、 電壓都不變的

35、狀態(tài)， 靜態(tài)時(shí)三極管各極電流和電壓值稱為靜態(tài)工作點(diǎn) Q（主要指 IBQ、 ICQ 和 UCEQ）。靜態(tài)分析主要是確定放大電路中的靜態(tài)值 IBQ、 ICQ 和 UCEQ。一、直流通路和交流通路icRC+UCCi b+RB+VI CQRRsRuoIBQ+uCL+RBi+V UCEQusUBEQ直流通路 ：耦合電容可視為開路。交流通路 ：（ui 單獨(dú)作用下的電路） 。由于電容 C1、C2 足夠大，容抗近似為零（相當(dāng)于短路），直流電源 UCC 去掉（短接）。二、計(jì)算法（近似估算法）1、靜態(tài)工作點(diǎn)I BQU CCU BEQRBI CQI BQU CEQU CCICQRC2、輸入電阻和輸出電阻微變等效電路

36、法 ，基本思路把非線性元件晶體管所組成的放大電路等效成一個(gè)線性電路， 就是放大電路的微變等效電路，然后用線性電路的分析方法來分析， 這種方法稱為微變等效電路分析法。等效的條件 是晶體管在小信號（微變量）情況下工作。這樣就能在靜態(tài)工作點(diǎn)附近的小范圍內(nèi)，用直線段近似地代替晶體管的特性曲線。i cBI bI cCi b+VRsr beRCRLU oRsRCRL uo+ U iuiRBRB+U sI busE（ 1）輸入電阻U iRiRB / rbeI irbe300(1)26( mV)I EQ (mA )（ 2）輸出電阻RoURCI3、電壓放大倍數(shù)例：圖示電路，已知 UCC 12V， RB300 k

37、 ， RC3 k ，RL 3 k ， Rs3k，50 ，試求：（ 1）RL 接入和斷開兩種情況下電路的電壓放大倍數(shù)A ；u（ 2）輸入電阻 Ri 和輸出電阻 Ro；（ 3）輸出端開路時(shí)的源電壓放大倍數(shù)AusU o。U sRC+UCCRC2B+C1+V+RsRLuouius+解：先求靜態(tài)工作點(diǎn)U CCU BEQU CC12A40 AI BQRBRB300I CQI BQ50 0.042mAU CEQUCC ICQ RC12236V再求三極管的動(dòng)態(tài)輸入電阻26(mV)300(1 50)26(mV)rbe 300 (1 )2(mA )963 0.963 kI EQ (mA )RBRC+UCCICQI

38、 BQ+V UCEQUBEQ（ 1） RL 接入時(shí)的電壓放大倍數(shù)Au為：RL5033Au3378rbe0.963RL 斷開時(shí)的電壓放大倍數(shù)Au 為：AuRC503156rbe0.963（ 2）輸入電阻 Ri 為：RiRB / r be300 / 0.9630.96 k輸出電阻 Ro 為：RoRC 3k（ 3） AusU oU iU oRiAu1(156)39U sU sU iRs3 1Ri三、靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的放大電路RC+U CCRC+U CCRB1C2RB1ICQ+I 1+C1IBQ+V+U B +VUCEQ+RsRLuoI2UBEQUEui+us+RB2RERB2 RECERB2U CC條

39、件：I2>>IB，則U BRB2RB1與溫度基本無關(guān)。調(diào)節(jié)過程：溫度 t IC I E U E(=I E RE) U BE(= UB I E RE) I B I C四、多級放大器多級放大電路是指兩個(gè)或兩個(gè)以上的單級放大電路所組成的電路。通常稱多級放大電路的第一級為輸入級。 對于輸入級，一般采用輸入阻抗較高的放大電路，以便從信號源獲得較大的電壓輸入信號并對信號進(jìn)行放大。中間級主要實(shí)現(xiàn)電壓信號的放大，一般要用幾級放大電路才能完成信號的放大。通常把多級放大電路的最后一級稱為輸出級，主要用于功率放大，以驅(qū)動(dòng)負(fù)載工作。中間級信號源負(fù)載輸入級電壓電壓推動(dòng)級功率放大級放大級輸出級小信號放大電路功

40、率放大電路1.阻容耦合它是指各單級放大電路之間通過隔直耦合電容連接。圖2.16 所示為阻容耦合兩級放大電路。+UCCRC1C2RC2C3RB11RB21+C1+V1V2+RsRLuouiu o1+RB12+R+usRE1B22RE2CE2 CE1各極之間通過耦合電容及下級輸入電阻連接。優(yōu)點(diǎn)：各級靜態(tài)工作點(diǎn)互不影響，可以單獨(dú)調(diào)整到合適位置； 且不存在零點(diǎn)漂移問題。 缺點(diǎn)：不能放大變化緩慢的信號和直流分量變化的信號； 且由于需要大容量的耦合電容， 因此不能在集成電路中采用。2.變壓器耦合它是指各級放大電路之間通過變壓器耦合傳遞信號。圖2.46 所示為變壓器耦合放大電路。通過變壓器 T1 把前級的輸出信號 uo1，耦合傳送到后級，作為后一級的輸入信號 ui2。變壓器 T2 將第二級的輸出信號耦合傳遞給負(fù)載 RL。變壓器具有隔離直流、通交流的特性，因此變壓器耦合放大電路具有如下特點(diǎn)：（1）各級的靜態(tài)工作點(diǎn)相互獨(dú)立，互不影響，利于放大器的設(shè)計(jì)、調(diào)試和維修。（2）同阻容耦合一樣，變壓器耦合低頻特性差，不適合放大直流及緩慢變化的信號 ,只能傳遞具有一定頻率的交流信號。（3）可以實(shí)現(xiàn)電