国产精品成人一区二区在线_日本淫妇xxww老女人,_黑人让我高潮的视频_欧美亚洲高清在线一区_国产丝袜久久久久之久_国产精品这里有精品_亚洲aⅴ男人的天堂t在线观看_免费黄色片一级毛片

北理模擬電路基礎課件

2021-07-11 課件

  本學期我們開設了《模擬電路》與《數(shù)字電路》課,這兩門學科都屬于電子電路范疇,與我們的專業(yè)也都有聯(lián)系,且都是理論方面的指示。以下是小編整理的北理模擬電路基礎課件,歡迎閱讀。

  一、 教學內容及要求

  本章重點講述半導體器件的結構原理、外特性、主要參數(shù)及其物理意義,工作狀態(tài)或工作區(qū)的分析。

  首先介紹構成PN結的半導體材料、PN結的形成及其特點。其后介紹二極管、穩(wěn)壓管的伏安特性、電路模型和主要參數(shù)以及應用舉例。然后介紹兩種三極管(BJT和FET)的結構原理、伏安特性、主要參數(shù)以及工作區(qū)的判斷分析方法。

  二、 本章學時分配

  本章分為2講,每講2學時。

  第01講 半導體基礎知識

  本講重點

  1. PN結的單向導電性; 2. PN結的伏安特性;

  本講難點

  1. 半導體的導電機理:兩種載流子參與導電; 2. 摻雜半導體中的多子和少子 3. PN結的形成;

  教學組織過程

  用多媒體演示半導體的結構、導電機理、PN結的形成過程及其伏安特性等,便于理解和掌握。

  主要內容

  1. 半導體及其導電性能

  根據物體的導電能力的不同,電工材料可分為三類:導體、半導體和絕緣體。半導體可以定義為導電性能介于導體和絕緣體之間的電工材料,半導體的電阻率為10~10 ??cm。典型的半導體有硅Si和鍺Ge以及砷化鎵GaAs等。半導體的導電能力在不同的條件下有很大的差別:當受外界熱和光的作用時,它的導電能力明顯變化;往純凈的半導體中摻入某些特定的雜質元素時,會使它的導電能力具有可控性;這些特殊的性質決定了半導體可以制成各種器件。

  2. 本征半導體的結構及其導電性能

  本征半導體是純凈的、沒有結構缺陷的半導體單晶。制造半導體器件的半導體材料的純度要達到99.9999999%,常稱為“九個9”,它在物理結構上為共價鍵、呈單晶體形態(tài)。在熱力學溫度零度和沒有外界激發(fā)時,本征半導體不導電。

  3. 半導體的本征激發(fā)與復合現(xiàn)象

  當導體處于熱力學溫度0 K時,導體中沒有自由電子。當溫度升高或受到光的照射時,價電子能量增高,有的價電子可以掙脫原子核的束縛而參與導電,成為自由電子。這一現(xiàn)象稱為本征激發(fā)(也稱熱激發(fā))。因熱激發(fā)而出現(xiàn)的自由電子和空穴是同時成對出現(xiàn)的,稱為電子空穴對。

  游離的部分自由電子也可能回到空穴中去,稱為復合。 在一定溫度下本征激發(fā)和復合會達到動態(tài)平衡,此時,載流子濃度一定,且自由電子數(shù)和空穴數(shù)相等。

  4. 半導體的導電機理

  自由電子的定向運動形成了電子電流,空穴的定向運動也可形成空穴電流,因此,在半導體中有自由電子和空穴兩種承載電流的粒子(即載流子),這是半導體的特殊性質?昭▽щ姷膶嵸|是:相鄰原子中的價電子(共價鍵中的束縛電子)依次填補空穴而形成電流。由于電子帶負電,而電子的運動與空穴的運動方向相反,因此認為空穴帶正電。

  5. 雜質半導體

  摻入雜質的本征半導體稱為雜質半導體。雜質半導體是半導體器件的基本材料。在本征半導體中摻入五價元素(如磷),就形成N型(電子型)半導體;摻入三價元素(如硼、鎵、銦等)就形成P型(空穴型)半導體。雜質半導體的導電性能與其摻雜濃度和溫度有關,摻雜濃度越大、溫度越高,其導電能力越強。

  在N型半導體中,電子是多數(shù)載流子,空穴是少數(shù)載流子。

  多子(自由電子)的數(shù)量=正離子數(shù)+少子(空穴)的數(shù)量 在P型半導體中,空穴是多數(shù)載流子,電子是少數(shù)載流子。

  多子(空穴)的數(shù)量=負離子數(shù)+少子(自由電子)的數(shù)量

  6. PN結的形成及其單向導電性

  半導體中的載流子有兩種有序運動:載流子在濃度差作用下的擴散運動和電場作用下的漂移運動。同一塊半導體單晶上形成P型和N型半導體區(qū)域,在這兩個區(qū)域的交界處,當多子擴散與少子漂移達到動態(tài)平衡時,空間電荷區(qū)(亦稱為耗盡層或勢壘區(qū))的寬度基本上穩(wěn)定下來,PN結就形成了。

  當P區(qū)的電位高于N區(qū)的電位時,稱為加正向電壓(或稱為正向偏置),此時,PN結導通,呈現(xiàn)低電阻,流過mA級電流,相當于開關閉合;

  當N區(qū)的電位高于P區(qū)的電位時,稱為加反向電壓(或稱為反向偏置),此時,PN結截止,呈現(xiàn)高電阻,流過μA級電流,相當于開關斷開。

  PN結是半導體的基本結構單元,其基本特性是單向導電性:即當外加電壓極性不同時,PN結表現(xiàn)出截然不同的導電性能。

  PN結加正向電壓時,呈現(xiàn)低電阻,具有較大的正向擴散電流;PN結加反向電壓時,呈現(xiàn)高電阻,具有很小的反向漂移電流。這正是PN結具有單向導電性的具體表現(xiàn)。

  7. PN結伏安特性

  PN結伏安特性方程式中:Is為反向飽和電流;UT為溫度電壓當量,當T=300K時,UT≈26mV 當u>0且u >>UT時,i?ISeUT,伏安特性呈非線性指數(shù)規(guī)律;

  S當u<0且︱u︱>>UT時,,電流基本與u無關;由此亦可說明PN結具有單向導電性能。

  PN結的反向擊穿特性:當PN結的反向電壓增大到一定值時,反向電流隨電壓數(shù)值的增加而急劇增大。PN結的反向擊穿有兩類:齊納擊穿和雪崩擊穿。無論發(fā)生哪種擊穿,若對其電流不加以限制,都可能造成PN結的永久性損壞。

  8. PN結溫度特性

  當溫度升高時,PN結的反向電流增大,正向導通電壓減小。這也是半導體器件熱穩(wěn)定性差的主要原因。

  9. PN結電容效應

  PN結具有一定的電容效應,它由兩方面的因素決定:一是勢壘電容CB ,二是擴散電容CD,它們均為非線性電容。

  勢壘電容是耗盡層變化所等效的電容。勢壘電容與PN結的面積、空間電荷區(qū)的寬度和外加電壓等因素有關。

  擴散電容是擴散區(qū)內電荷的積累和釋放所等效的電容。擴散電容與PN結正向電流和溫度等因素有關。 PN結電容由勢壘電容和擴散電容組成。PN結正向偏置時,以擴散電容為主;反向偏置時以勢壘電容為主。只有在信號頻率較高時,才考慮結電容的作用。

  第02講 半導體二極管

  本講重點

  二極管的伏安特性、單向導電性及等效電路(三個常用模型);

  2. 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓原理及簡單穩(wěn)壓電路;

  3. 二極管的箝位、限幅和小信號應用舉例;

  本講難點

  二極管在電路中導通與否的判斷方法,共陰極或共陽極二極管的優(yōu)先導通問題; 2. 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓原理;

  教學組織過程

  用多媒體演示二極管的結構、伏安特性以及溫度對二極管特性的影響等,便于理解和掌握。二極管的箝位、限幅和小信號應用舉例可以啟發(fā)討論。

  主要內容

  1. 半導體二極管的幾種常見結構及其應用場合

  在PN結上加上引線和封裝,就成為一個二極管。二極管按結構分為點接觸型、面接觸型和平面型三大類。

  點接觸型二極管PN結面積小,結電容小,常用于檢波和變頻等高頻電路。面接觸型二極管PN結面積大,結電容大,用于工頻大電流整流電路。平面型二極管PN結面積可大可小,PN結面積大的,主要用于功率整流;結面積小的可作為數(shù)字脈沖電路中的開關管。 2. 二極管的伏安特性以及與PN結伏安特性的區(qū)別

  半導體二極管的伏安特性曲線如P7圖1.9所示,處于第一象限的是正向伏安特性曲線,處于第三象限的是反向伏安特性曲線。

  1)正向特性:當V>0,即處于正向特性區(qū)域。正向區(qū)又分為兩段: (1)當0<V<Uon時,正向電流為零,Uon稱為死區(qū)電壓或開啟電壓。 (2)當V>Uon時,開始出現(xiàn)正向電流,并按指數(shù)規(guī)律增長。

  2)反向特性:當V<0時,即處于反向特性區(qū)域。反向區(qū)也分兩個區(qū)域:

 。1)當VBR<V<0時,反向電流很小,且基本不隨反向電壓的變化而變化,此時的反向電流也稱反向飽和電流IS。

 。2)當V≤VBR時,反向電流急劇增加,VBR稱為反向擊穿電壓。

  從擊穿的機理上看,硅二極管若|VBR|≥7 V時,主要是雪崩擊穿;若VBR≤4 V則主要是齊納擊穿,當在4V~7V之間兩種擊穿都有,有可能獲得零溫度系數(shù)點。

  3)二極管的伏安特性與PN結伏安特性的區(qū)別:二極管的基本特性就是PN結的特性。與理想PN結不同的是,正向特性上二極管存在一個開啟電壓Uon。一般,硅二極管的Uon=0.5 V左右,鍺二極管的Uon=0.1 V左右;二極管的`反向飽和電流比PN結大。 3. 溫度對二極管伏安特性的影響

  溫度對二極管的性能有較大的影響,溫度升高時,反向電流將呈指數(shù)規(guī)律增加,硅二極管溫度每增加8℃,反向電流將約增加一倍;鍺二極管溫度每增加12℃,反向電流大約增加一倍。

  另外,溫度升高時,二極管的正向壓降將減小,每增加1℃,正向壓降UD大約減小2mV,即具有負的溫度系數(shù)。

  4. 二極管的等效電路(或稱為等效模型)

  1)理想模型:即正向偏置時管壓降為0,導通電阻為0;反向偏置時,電流為0,電阻為∞。適用于信號電壓遠大于二極管壓降時的近似分析。

  2)簡化電路模型:是根據二極管伏安特性曲線近似建立的模型,它用兩段直線逼近伏安特性,即正向導通時壓降為一個常量Uon;截止時反向電流為0。3)小信號電路模型:即在微小變化范圍內,將二極管近似看成線性器件而將它等效為一個動態(tài)電阻rD 。這種模型僅限于用來計算疊加在直流工作點Q上的微小電壓或電流變化時的響應。

  5. 二極管的主要參數(shù)

  1)最大整流電流IF:二極管長期工作允許通過的最大正向電流。在規(guī)定的散熱條件下,二極管正向平均電流若超過此值,則會因結溫過高而燒壞。

  2)最高反向工作電壓UBR:二極管工作時允許外加的最大反向電壓。若超過此值,則二極管可能因反向擊穿而損壞。一般取UBR值的一半。

  3)電流IR:二極管未擊穿時的反向電流。對溫度敏感。IR越小,則二極管的單向導電性越好。 4)最高工作頻率fM:二極管正常工作的上限頻率。若超過此值,會因結電容的作用而影響其單向導電性。

  6. 穩(wěn)壓二極管(穩(wěn)壓管)及其伏安特性

  穩(wěn)壓管是一種特殊的面接觸型半導體二極管,通過反向擊穿特性實現(xiàn)穩(wěn)壓作用。穩(wěn)壓管的伏安特性與普通二極管類似,其正向特性為指數(shù)曲線;當外加反壓的數(shù)值增大到一定程度時則發(fā)生擊穿,擊穿曲線很陡,幾乎平行于縱軸,當電流在一定范圍內時,穩(wěn)壓管表現(xiàn)出很好的穩(wěn)壓特性。

  7. 穩(wěn)壓管等效電路

  穩(wěn)壓管等效電路由兩條并聯(lián)支路構成:①加正向電壓以及加反向電壓而未擊穿時,與普通硅管的特性

  相同;②加反向電壓且擊穿后,相當于理想二極管、電壓源Uz和動態(tài)電阻rz的串聯(lián)。如P16圖1.18所示。

  8. 穩(wěn)壓管的主要參數(shù)

  1)穩(wěn)定電壓UZ:規(guī)定電流下穩(wěn)壓管的反向擊穿電壓。

  2)最大穩(wěn)定工作電流IZMAX 和最小穩(wěn)定工作電流IZMIN:穩(wěn)壓管的最大穩(wěn)定工作電流取決于最大耗散功率,即PZmax =UZIZmax 。而Izmin對應UZmin。若IZ<IZmin,則不能穩(wěn)壓。

  3)額定功耗PZM:PZM =UZ IZMAX ,超過此值,管子會因結溫升太高而燒壞。

  4)動態(tài)電阻rZ:rz =?VZ /?IZ,其概念與一般二極管的動態(tài)電阻相同,只不過穩(wěn)壓二極管的動態(tài)電阻是從它的反向特性上求取的。RZ愈小,反映穩(wěn)壓管的擊穿特性愈陡,穩(wěn)壓效果愈好。

  5)溫度系數(shù)α:溫度的變化將使UZ改變,在穩(wěn)壓管中,當?UZ?>7V時,UZ具有正溫度系數(shù),反向擊穿是雪崩擊穿;當?UZ?<4 V時,UZ具有負溫度系數(shù),反向擊穿是齊納擊穿;當4V<?VZ?<7V時,穩(wěn)壓管可以獲得接近零的溫度系數(shù)。這樣的穩(wěn)壓二極管可以作為標準穩(wěn)壓管使用。

  9. 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路

  穩(wěn)壓二極管在工作時應反接,并串入一只電阻。電阻有兩個作用:一是起限流作用,以保護穩(wěn)壓管;二是當輸入電壓或負載電流變化時,通過該電阻上電壓降的變化,取出誤差信號以調節(jié)穩(wěn)壓管的工作電流,從而起到穩(wěn)壓作用。 10. 特殊二極管

  與普通二極管一樣,特殊二極管也具有單向導電性。利用PN結擊穿時的特性可制成穩(wěn)壓二極管,利用發(fā)光材料可制成發(fā)光二極管,利用PN結的光敏特性可制成光電二極管。

  • 相關推薦

【北理模擬電路基礎課件】相關文章:

電路基礎知識課件03-30

《夜雨寄北》課件02-17

夜雨寄北課件08-31

數(shù)字電路課件03-31

模擬電路試題及答案04-03

夜雨寄北李商隱課件04-11

石群電路課件「視頻」03-19

初中電路圖課件03-19

電路基礎試題及答案04-04

金秀| 淄博市| 余庆县| 兴义市| 交城县| 广南县| 砚山县| 称多县| 民勤县| 天长市| 北碚区| 嘉兴市| 天峻县| 贺兰县| 丰城市| 子长县| 富蕴县| 道真| 平凉市| 荥阳市| 宣恩县| 清河县| 万源市| 那坡县| 长阳| 宝山区| 漯河市| 望谟县| 岳西县| 施秉县| 大余县| 巴塘县| 颍上县| 六安市| 上蔡县| 故城县| 青田县| 景德镇市| 广东省| 谷城县| 平江县|