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模擬電子技術(shù)目錄模塊一常用元器件模塊二分立元件小信號放大模塊四低頻功率放大器模塊三集成放大器模擬電子技術(shù)模塊五直流穩(wěn)壓電源模塊六信號產(chǎn)生與處理模塊一半導(dǎo)體器件任務(wù)1半導(dǎo)體的特性任務(wù)2半導(dǎo)體二極管任務(wù)4場效應(yīng)管任務(wù)3半導(dǎo)體三極管return半導(dǎo)體的特性導(dǎo)體return一、物質(zhì)按導(dǎo)電性能可分為:半導(dǎo)體絕緣體二、半導(dǎo)體的特性:熱敏特性光敏特性摻雜特性任務(wù)1半導(dǎo)體的特性動畫加熱指針電流表半導(dǎo)體的特性任務(wù)1三、雜質(zhì)半導(dǎo)體:P型半導(dǎo)體:在硅或鍺的晶體中摻入少量的3價雜質(zhì)元素,如硼、鎵、銦等,即構(gòu)成P型半導(dǎo)體。(a)結(jié)構(gòu)(b)模型半導(dǎo)體的特性任務(wù)1returnN型半導(dǎo)體:在硅或鍺的晶體中摻入少量的5價雜質(zhì)元素,如磷、銻、砷等,即構(gòu)成N型半導(dǎo)體。(a)結(jié)構(gòu)(b)模型半導(dǎo)體的特性任務(wù)1四、PN結(jié):
PN結(jié):在一塊本證半導(dǎo)體上,用工藝的辦法使其一邊形成N型半導(dǎo)體,另一邊形成P型半導(dǎo)體,則在兩種半導(dǎo)體的交界面處形成了PN結(jié)PNPN結(jié)的形成PN結(jié)半導(dǎo)體的特性任務(wù)1return半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管:由PN結(jié)加上引線和管殼構(gòu)成。PN(a)結(jié)構(gòu)(b)符號任務(wù)21、點接觸型:PN結(jié)面積小,結(jié)電容小,用于檢波和變頻等高頻電路。(a)點接觸型
二極管的結(jié)構(gòu)示意圖一、二極管的幾種常見結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體二極管任務(wù)2(b)面接觸型2、面接觸型:PN結(jié)面積大,用于工頻大電流整流電路3、平面型:往往用于集成電路制造工藝。PN結(jié)面積可大可小,用于高頻整流和開關(guān)電路中(c)平面型半導(dǎo)體二極管任務(wù)2半導(dǎo)體二極管外形任務(wù)2整流橋肖特基二極管整流二極管開關(guān)二極管大功率整流二極管二半導(dǎo)體二極管特性的測試:
任務(wù):二極管、可調(diào)電源、萬用表搭接電路,測量二極管的伏安特性。AV+-UID+-UD半導(dǎo)體二極管任務(wù)2半導(dǎo)體二極管特性的測試:U(V)-100.30.7123456UD(V)ID(A)
測量結(jié)果填入表中,并根據(jù)測量結(jié)果畫出二極管的伏安特性曲線,說明二極管的特性。半導(dǎo)體二極管任務(wù)2伏安特性曲線死區(qū)電壓反向擊穿電壓return半導(dǎo)體二極管任務(wù)2
在外加uD的作用下,二極管電流iD的數(shù)學(xué)表達式近似為:
其中UT
=kT/q稱溫度的電壓當(dāng)量,k為波爾茲曼常數(shù),T為絕對溫度,q為電子電量。常溫下即T=300°K時,UT=26mv,return半導(dǎo)體二極管伏安特性方程任務(wù)2半導(dǎo)體二極管任務(wù)2三、二極管的測量1、萬用表的檔位?2、現(xiàn)象?3、結(jié)論return半導(dǎo)體二極管任務(wù)2四、二極管的應(yīng)用問題:如何從大小和方向都變化的電流得到大小變化而方向不變的電流?搭接電路實際測試:應(yīng)用一:整流半導(dǎo)體二極管任務(wù)2動手測試:應(yīng)用二:限幅
穩(wěn)壓二極管是專門利用反向擊穿特性的二極管。特性曲線、符號與等效電路圖。穩(wěn)壓二極管的特性曲線和符號return1.穩(wěn)壓二極管半導(dǎo)體二極管任務(wù)2五、特殊二極管3.光電二極管:它的結(jié)構(gòu)與普通二極管類似,使用時其PN結(jié)工作在反向偏置狀態(tài)下,它是將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕陌雽?dǎo)體器件。
光電二極管電路符號半導(dǎo)體二極管任務(wù)22、發(fā)光二極管:發(fā)光二極管簡稱LED,是一種通以正向就會發(fā)光的二極管。4.變?nèi)荻O管:利用PN結(jié)的勢壘電容隨外加電壓的變化特性可制成變?nèi)荻O管。5.光電耦合器件:將光電二極管和發(fā)光二極管組合起來就組成光電耦合器件。它以光為媒介可實現(xiàn)電信號的傳遞。半導(dǎo)體二極管任務(wù)2變?nèi)荻O管電路符號半導(dǎo)體三極管有兩種類型:NPN型和PNP型。
NPN結(jié)構(gòu)NPN符號PNP結(jié)構(gòu)PNP符號return半導(dǎo)體三極管任務(wù)33任務(wù)晶體三極管外形晶體三極管3任務(wù)半導(dǎo)體三極管3任務(wù)三極管有什么特性?RbRcUBBUCEICmAAVVUBEIBUCC連接電路并測量三極管的電流放大作用半導(dǎo)體三極管3任務(wù)
改變電路參數(shù),測量電路中的各電流、電壓。根據(jù)測量結(jié)果回答問題
1、當(dāng)Rb由小到大變化時,UBE、UCE、IB、IC各是如何變化的?
2、當(dāng)Rb由小到大變化時,UBE、UCE、IB、IC各是如何變化的?半導(dǎo)體三極管3任務(wù)從測試結(jié)果,能得到什么結(jié)論?
作業(yè):通過對電路的測量,總結(jié)三極管的三個區(qū)(放大區(qū)、飽和區(qū)、截止區(qū))的特點。
查閱相關(guān)資料,了解三極管工作在不同區(qū)時的實際應(yīng)用。半導(dǎo)體三極管3任務(wù)問題:如何檢測三極管的好壞及型號、管腳?1、選擇萬用表檔位
3、結(jié)果2、測量
單極型半導(dǎo)體三極管又稱場效應(yīng)管(簡稱FET)其主要特點是輸入電阻非常高可達108~1015Ω;另外還有噪聲低、熱穩(wěn)定性好、抗輻射能力強、壽命長等特點。場效應(yīng)管(單極型晶體管)return4任務(wù)
場效應(yīng)管根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同,有結(jié)型場效應(yīng)管(JFET)和金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)管(MOSFET)兩種類型。MOS場效應(yīng)管具有制造工藝簡單、占用芯片面積小、器件特性便于控制以及成品率高、成本低、功耗小等優(yōu)點,因而廣泛應(yīng)用于集成電路中,特別是在大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路中得到廣泛的應(yīng)用。4任務(wù)場效應(yīng)管(單極型晶體管)1.結(jié)構(gòu)電路符號
在一塊N型半導(dǎo)體材料的兩邊各擴散一個高雜質(zhì)濃度的P+區(qū),就形成兩個不對稱的PN結(jié),即耗盡層。把兩個P+區(qū)并聯(lián)在一起,引出一個電極G,稱為柵極,在N型半導(dǎo)體的兩端各引出一個電極,分別稱為源極S和漏極D。一結(jié)型場效應(yīng)管結(jié)構(gòu)圖符號4任務(wù)(以N溝道結(jié)型場效應(yīng)管為例)
在D、S間加上電壓UDS,則源極和漏極之間形成電流ID,我們通過改變柵極和源極的反向電壓UGS,就可以改變兩個PN結(jié)阻擋層的(耗盡層)的寬度,這樣就改變了溝道電阻,因此就改變了漏極電流ID。所以,改變UGS的大小可以控制漏極電流。這是場效應(yīng)管工作的核心部分。2.結(jié)型場效應(yīng)管的工作原理return4任務(wù)(1).UGS對導(dǎo)電溝道的影響UGS=0UGS<0UGS=UPID=0UGSID=0return4任務(wù)(2).UDS、UGS對導(dǎo)電溝道及ID的影響UGS<0,UDG<|Up|UGS<0,UDG<|Up|預(yù)夾斷UGS≤Up
IDID=0IDreturn4任務(wù)3.結(jié)型場效應(yīng)管的特性曲線
場效應(yīng)管的特性曲線分為轉(zhuǎn)移特性曲線和輸出特性曲線。(以N溝道結(jié)型場效應(yīng)管為例)1)轉(zhuǎn)移特性
在uDS一定時,漏極電流iD與柵源電壓uGS之間的關(guān)系稱為轉(zhuǎn)移特性。即
在UGS(off)≤uGS≤0的范圍內(nèi),漏極電流iD與柵極電壓uGS的關(guān)系為:return4任務(wù)輸出特性是指柵源電壓uGS一定,漏極電流iD與漏極電壓uDS之間的關(guān)系,即2)輸出特性N溝道結(jié)型場效應(yīng)管輸出特性曲線return4任務(wù)絕緣柵場效應(yīng)管一.N溝道增強型MOS場效應(yīng)管結(jié)構(gòu)圖UGS≥UT時形成導(dǎo)電溝道1.N溝道增強型MOS場效應(yīng)管結(jié)構(gòu)與工作原理return4任務(wù)VDD及VGS對iD的影響return4任務(wù)(1)N溝道增強型絕緣柵場效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性曲線如(a)圖示,在uGS≥UGS(th)時,iD與uGS的關(guān)系可用下式表示:3.特性曲線2.增強型MOS管的電路符號其中ID0是uGS=2UGS(th)時的iD值。return4任務(wù)
(2)N溝道增強型絕緣柵場效應(yīng)管的輸出性曲線如圖(b)所示。N溝道增強型場效應(yīng)管特性曲線(a)轉(zhuǎn)移特性;(b)輸出特性return4任務(wù)二.N溝道耗
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