電子技術基礎

1、課題1.1 半導體的基本知識授課日期授課班級10電器1目的及要求1、 掌握什么是半導體？2、 掌握二極管工作特性以及伏安特性內線。3、 掌握二極管的簡易測量方法。教學重點1、要求要掌握二極管的的工作特性以及伏安特性曲線。2、掌握二極管的測量方法。教學難點是二極管的伏安特性曲線。課型新課教學方法教具二極管、萬用表等器件與儀表。教學內容及教學過程（含時間分配）教學過程： 1.1.1 導體、半導體和絕緣體導體：自然界中很容易導電的物質稱為導體，金屬一般都是導體，如鐵、銅、鋁等。絕緣體：有的物質幾乎不導電，稱為絕緣體，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。半導體：另有一類物質的導電特性處于導體和絕緣體之間，稱為半

2、導體，如鍺、硅、砷化鎵和一些硫化物、氧化物等 1.2半導體二極管1.2.1 結構，符號二極管的幾種常見結構: 二、二極管單向導電性1、PN結加不同極性電壓，表現不同特性。正向電壓（正向偏壓、正偏） 指P區(qū)接高電位， N區(qū)接低電位。反向電壓（反向偏壓、反偏） 指P區(qū)接低電位， N區(qū)接高電位。2、二極管的主要特性 （1）加正向電壓導通，內部電阻較小。 （2）加反向電壓截止，內部電阻較大。單向導電性是二極管的最重量的特性。1.3 二極管的伏安特性曲線1.3.3主要參數1. 最大整流電流 IOM二極管長期使用時，允許流過二極管的最大正向平均電流。2. 反向擊穿電壓UBR二極管反向擊穿時的電壓值。擊穿時

3、反向電流劇增，二極管的單向導電性被破壞，甚至過熱而燒壞。手冊上給出的最高反向工作電壓UWRM一般是UBR的一半。3. 反向電流 IR指二極管加反向峰值工作電壓時的反向電流。反向電流大，說明管子的單向導電性差，因此反向電流越小越好。反向電流受溫度的影響，溫度越高反向電流越大。硅管的反向電流較小，鍺管的反向電流要比硅管大幾十到幾百倍。以上均是二極管的直流參數，二極管的應用是主要利用它的單向導電性，主要應用于整流、限幅、保護等等。下面介紹兩個交流參數。4. 微變電阻 rDrD 是二極管特性曲線上工作點Q 附近電壓的變化與電流的變化之比： 顯然，rD是對Q附近的微小變化區(qū)域內的電阻。二極管：死區(qū)電壓=

4、0 .5V，正向壓降0.7V(硅二極管) 理想二極管：死區(qū)電壓=0 ，正向壓降=0 二極管的應用舉例1：二極管半波整流 1.3整流電路一、單相半波整流電路電路組成：變壓器T ，二極管D1組成。工作原理 分析前提：理想變壓器，理想二極管U2 為正半周：A D1 RL B U2 為負半周：D1截止 此時在輸出端得到如下波形：輸出電壓平均值 UO=0.45U2輸出電流平均值 IO=0.45U2/RL二極管承受的最高反相電壓 流過每只二極管的平均電流： ID=IO 1.3.4穩(wěn)壓二極管一、符號穩(wěn)壓二極管是一種用特殊工藝制造的硅半導體二極管，代表符號如圖1.3-1(a)所示。型號通常有2CW、2DW等。

5、二、穩(wěn)壓二極管特性 工作在反向擊穿狀態(tài)下，具有穩(wěn)定電壓的性能。 三、穩(wěn)壓二極管的參數（1）穩(wěn)定電壓 UZ（2）電壓溫度系數aU（%/）穩(wěn)壓值受溫度變化影響的的系數。（3）動態(tài)電阻（4）穩(wěn)定電流IZ、最大、最小穩(wěn)定電流Izmax、Izmin。（5）最大允許功耗課題2.1晶體三極管及基本放大電路授課日期授課班級10電器1目的及要求1、了解三極管的結構，掌握三極管的電流分配關系及放大原理。2、掌握三極管的輸入和輸出特性，理解其含義，了解主要參數定義。教學重點1、要求要掌握二極管的的工作特性以及伏安特性曲線。2、掌握二極管的測量方法。教學難點是二極管的伏安特性曲線。課型新課教學方法教具二極管、萬用表等

6、器件與儀表。教學內容及教學過程（含時間分配） 2.1 半導體三極管1. 基本結構 符號 工作原理 2. 特性曲線 (1)放大區(qū)：發(fā)射結正偏，集電結反偏。即： IC=IB , 且 IC = IB(2) 飽和區(qū)：發(fā)射結正偏，集電結正偏。 即：UCEIC，UCE0.3V (3) 截止區(qū)： UBE 死區(qū)電壓， IB=0 ， IC=ICEO 0 3.主要參數1）電流放大倍數和 2）集-基極反向截止電流ICBO3）集-射極反向截止電流ICEO4）集電極最大電流ICM 集電極電流IC上升會導致三極管的值的下降，當值下降到正常值的三分之二時的集電極電流即為ICM5）集-射極反向擊穿電壓當集-射極之間的電壓UC

7、E超過一定的數值時，三極管就會被擊穿。手冊上給出的數值是25C、基極開路時的擊穿電壓U(BR)CEO。6）集電極最大允許功耗PCM2.2三極管基本放大電路三極管放大電路有三種形式（共射放大器、共基放大器、共集放大器）以共射放大器為例講解工作原理基本共射放大電路實現放大的條件1. 三極管必須偏置在放大區(qū)。發(fā)射結正偏，集電結反偏。2. 正確設置靜態(tài)工作點Q，使整個波形處于放大區(qū)。3. 輸入回路將變化的電壓轉化成變化的基極電流。4. 輸出回路 將變化的 ic 轉化成變化的 uce，經電容濾波只輸出交流信號。工作點不合適，會引起波形失真2.3 放大電路的等效電路分析法放大電路分析 靜態(tài)分析-估算法動態(tài)

8、分析- 微變等效電路法、圖解法計算機仿真1. 靜態(tài)分析（宜采用估算法）靜態(tài)分析目的：求出電路的靜態(tài)工作點值根據直流通道估算 靜態(tài)工作點值：2. 動態(tài)分析（一）三極管的微變等效電路1. 輸入回路當信號很小時，將輸入特性在小范圍內近似線性。對于小功率三極管：rbe的量級從幾百歐到幾千歐。對輸入的小交流信號而言，三極管相當于電阻rbe2. 輸出回路由于有 (1) 輸出端相當于一個受ib 控制的電流源。(2) 考慮 uCE對 iC的影響，輸出端應并聯(lián)一大電阻rce。rce的含義？ Rce值很大，可略三極管的薇變等效電路為： (二) 放大電路的微變等效電路(三) 電壓放大倍數的計算 所以： 特點：負載電

9、阻越小，放大倍數越小。(四) 輸入輸出電阻的計算輸入電阻ri 輸出電阻r0 2.4 靜態(tài)工作點穩(wěn)定的放大電路對于為放大電路提供信號的信號源來說，放大電路是負載，這個負載的大小可以用輸入電阻來表示。電路的輸入電阻越大，從信號源取得的電流越小，因此一般總是希望得到較大的的輸入電阻。2.4 靜態(tài)工作點的穩(wěn)定為了保證放大電路的穩(wěn)定工作，必須有合適的、穩(wěn)定的靜態(tài)工作點。但是，溫度的變化嚴重影響靜態(tài)工作點。對于前面的電路（固定偏置電路）而言，靜態(tài)工作點由UBE、b 和ICEO 決定，這三個參數隨溫度而變化，溫度對靜態(tài)工作點的影響主要體現在這一方面。固定偏置電路的Q點是不穩(wěn)定的。 Q點不穩(wěn)定可能會導致靜態(tài)工

10、作點靠近飽和區(qū)或截止區(qū)，從而導致失真。為此，需要改進偏置電路，當溫度升高、 IC增加時，能夠自動減少IB，從而抑制Q點的變化。保持Q點基本穩(wěn)定。常采用分壓式偏置電路來穩(wěn)定靜態(tài)工作點。電路如下。本電路穩(wěn)壓的過程實際是由于加了RE形成了負反饋過程2.5 射極輸出器 討論：Au1即uoui CC-Amp無電壓放大作用 但只要保證(+1)ReRb，則u0uiu0與ui同相位 2求輸入電阻Ri Ri=Ui/Ii=Rb+rbe +(+1)Re特點： Ri高3. 求輸出電阻Ro Ro=Re/(Rb+rbe)/(+1)分兩步求:由交流等效電路圖看出 Ro=Re/Roe 先求RoeRoe=UR/IR UR=(R

11、b+rbe)Ib IR=Ie=(+1)Ib所以，Roe=UR/IR=(Rb+rbe)/(+1)討論：CC-Amp的輸出阻抗很低，所以帶負載能力強4. 結論：三大特點1.輸入電阻大2.輸出電阻小3.放大倍數約為 1. 射極輸出器放在電路的首級，可以提高輸入電阻。2. 將射極輸出器放在電路的末級，可以降 低輸出電阻，提高帶負載能力。3. 將射極輸出器放在電路的兩級之間，可以起到電路的匹配作用。2.6 多級阻容耦合多級放大電路 復習作業(yè)課題第三章 場效應晶體管知識目標1、掌握場效晶體管的基本工作原理、轉移特性、輸出特性及主要參數。2、熟悉場效晶體管放大電路的基本形式，知道放大電路中主要元件的功能。技

12、能目標教學重點教學難點課 型教學方法教具、設備教 學 內 容（含分配時間）教學過程：3.1 絕緣柵場效晶體管場效應管與晶體管不同，它是多子導電，輸入阻抗高，溫度穩(wěn)定性好。N溝道P溝道耗盡型增強型耗盡型增強型場效應管有兩種:結型場效應管JFET絕緣柵型場效應管MOS（2）符號：PNNGSDGSDN溝道增強型N溝道耗盡型GSD柵極漏極源極MOS絕緣柵場效應管（N溝道）結構：PNNGSDP型基底兩個N區(qū)SiO2絕緣層金屬鋁N導電溝道未預留 N溝道增強型預留 N溝道耗盡型 教 學 過 程輸出特性曲線UGS=0VU DS （V）ID（mA）01324UGS=+1VUGS=+2VUGS=-1VUGS=-2

13、V夾斷電壓UP=-2V固定一個U DS，畫出ID和UGS的關系曲線，稱為轉移特性曲線耗盡型N溝道MOS管的特性曲線IDmAVUDSUGS 實驗線路(共源極接法)GSD復習作業(yè)課題第三章 場效應晶體管知識目標技能目標教學重點教學難點課 型教學方法教具、設備教 學 內 容（含分配時間） 第一節(jié) 負反饋的概念凡是將放大電路輸出端的信號（電壓或電流）的一部分或全部引回到輸入端，與輸入信號迭加，就稱為反饋。若引回的信號削弱了輸入信號，就稱為負反饋。若引回的信號增強了輸入信號，就稱為正反饋。反饋放大器輸出輸入取+ 加強輸入信號 正反饋 用于振蕩器取 - 削弱輸入信號 負反饋 用于放大器開環(huán)閉環(huán)負反饋的作用

14、：穩(wěn)定靜態(tài)工作點；穩(wěn)定放大倍數；提高輸入電阻；降低輸出電阻；擴展通頻帶反饋網絡迭加反饋信號實際被放大信號教 學 過 程基本放大電路Ao反饋網絡F放大：迭加：負反饋框圖：AO稱為開環(huán)放大倍數+反饋：AF稱為閉環(huán)放大倍數AF=Xo / Xi輸出信號輸入信號反饋信號差值信號負反饋放大器F稱為反饋系數設Xf與Xi同相二、反饋的分類1、正反饋 反饋信號與信號源同相，使放大電路的凈輸入信號增強。2、負反饋 反饋信號與信號源反相，使放大電路的凈輸入信號削弱。3、直流反饋 對直流量起反饋作用，4、交流反饋 對交流量起反饋作用。5、電壓反饋 反饋信號取自放大電路的輸出電壓VO，反饋信號是與輸出電壓成正比。6、電

15、流反饋 反饋信號取自放大電路的輸出電流iO，反饋信號是與輸出電流成正比。第二節(jié)、負反饋對放大電路性能的影響一、 負反饋使放大倍數下降二、 負反饋使放大倍數的穩(wěn)定性提高三、 負反饋使非線性失真減小四、 負反饋可展寬通頻帶負反饋對輸入電阻和輸出電阻的影響第三節(jié)、負反饋放大電路分析一、反饋類型判別方法1、觀察放大電路有無反饋元件2、判別電壓和電流反饋的方法 從輸出回路看，若反饋信號取自輸出電壓V0，則為電壓反饋； 若反饋信號取自輸出電流的則為電流反饋。3、判別串聯(lián)和并聯(lián)反饋的方法若反饋到共射電路的基極為并聯(lián)反饋，而反饋到共射電路的發(fā)射極為串聯(lián)反饋。4、判別反饋極性（1）先假定輸入信號的瞬時極性（2）

16、根據放大電路輸入與輸出信號的相位關系確定輸出信號和反饋信號的瞬時極性。（3）根據反饋信號與輸入信號的連接情況，確定反饋極性。復習作業(yè)課題第三章 場效應晶體管知識目標技能目標教學重點教學難點課 型教學方法教具、設備教 學 內 容（含分配時間） 第五章 低頻功率放大電路第一節(jié) 功率放大電路的基本要求及分類一、功率放大電路的基本要求1、有足夠大的輸出功率2、效率要高3、非線性失真要小4、功放管散熱要好二、功率放大電路的分類1、甲類功率放大電路2、乙類功率放大電路3、甲乙類功率放大電路教 學 過 程第二節(jié)、互補對稱功率放大電路一、電路基本結構互補對稱：電路中采用兩個晶體管：NPN、ui-USCT1T2

17、uo+USCRLiL PNP各一支；兩管特性一致。對稱電源：+VCC，-VCC二、工作原理（設ui為正弦波）ic1ic2 靜態(tài)時：ui = 0V T1、T2均不工作 uo = 0V動態(tài)時：ui 0VT1導通，T2截止iL= ic1 ;ui-USCT1T2uo+USCRLiLiL=ic2注意：T1、T2兩個晶體管都只在半個周期內工作的方式。組成互補對稱式射極輸出器(1) 靜態(tài)電流 ICQ、IBQ等于零；(2) 每管導通時間于半個周期 ； (3) 存在交越失真。 特點：ui-USCT1T2uo+USCRLiL輸入輸入波形圖uiuououo 交越失真死區(qū)電壓第三節(jié) 單電源、無輸出變壓器的互補對稱功放

18、電路（OTL電路）若輸出電容足夠大，其上電壓基本保持不變，則負載上得到的交流信號正負半周對稱，但存在交越失真。ic1ic2交越失真（UC相當于電源）RLuiT1T2+USCCAUL+-時，T1導通、T2截止；時，T1截止、 T2導通。設輸入端在0.5USC直流電平基礎上加入正弦信號一、OTL基本電路1. 單電源供電；2. 輸出加有大電容。二、工作原理則 T1、T2 特性對稱，令：USC/2RLuiT1T2+USCCAUL+-UC改進后的OCL準互補輸出功放電路： T1：電壓推動級 T2、R1、R2： UBE倍增電路 T3、T4、T5、T6： 復合管構成的輸出級準互補 輸出級中的T4、T6均為N

19、PN型晶體管，兩者特性容易對稱。+USC-USCR1R2RLuiT1T2T3T4T5T6三、 電路中增加復合管增加復合管的目的：擴大電流的驅動能力。cbeT1T2ibicbecibic b b1 b2晶體管的類型由復合管中的第一支管子決定。cbeT1T2ibicbecibic復合NPN型復合PNP型D1D2ui+USCRLT1T2T3CRARe1Re2實用OTL互補輸出功放電路調節(jié)R,使靜態(tài)UA=0.5USCD1 、 D2使b1和b2之間的電位差等于2個二極管正向壓降，克服交越失真Re1 、 Re2：電阻值12W，射極負反饋電阻，也起限流保護作用b1b2+24VuiRLT7T8RC8-24VR

20、2R3T6Rc1T1T2Rb1Rb2C1RfR1D1D2T3Re3T4Re4C2T5Re5C3C4T9T10Re10Re7Re9C5R4BX差動放大級反饋級偏置電路共射放大級UBE倍增電路恒流源負載準互補功放級保險管負載實用的OCL準互補功放電路：RC低通復習作業(yè)課題知識目標技能目標教學重點教學難點課 型教學方法教具、設備教 學 內 容（含分配時間） 第六章 集成運算放大器第一節(jié) 集成運放的基本單元電路一、 集成運放的電路構成1、輸入級 2、中間級3、輸出級 4、輔助電路三、差分放大器1、零點漂移現象 零點漂移:前一級的溫漂將作為后一級的輸入信號，被一級級放大，導致后級飽和或截止。（須增加兩級

21、之間的直流負反饋）2、基本型差動放大器 當ui1 = ui2（大小相等，極性相同），共模輸入信號 設ui1 ， ui2 ，使uC1 ， uC2 。因ui1 = ui2， uC1 = uC2 uo= 0 (理想化)。但因兩側不完全對稱， uo! 0共模電壓放大倍數 AC=uoui1（很小，1)2、優(yōu)點：抑制溫漂 原理如下:uo= uC1 - uC2 = 0uo= (uC1 + DuC1 ) - (uC2 + D uC2 ) = 0當ui1 = ui2 = 0 時，當溫度變化時：uC1 = uC2D uC1 = D uC21.結構:對稱性結構+UCCRCR1T2RBbuoRCR1T1RBbui2ui1uo= uC1 - uC2 uC1uC24、差模電壓放大倍數Ad3、共模電壓放大倍數AC 當ui1 =- ui2（大小相等，極性相反），差模輸入信號 設ui1 ,ui2 , 使uC1 ,uC2 。設uC1 =uC1 -D uC1 , uC2 =uC2 +D uC2 。因ui1 = -ui2， D uC1 =D uC2 uo= uC1 - uC2=- D uC1- D uC