5-1模拟电子技术课件
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模拟电子技术基础(第4版)ppt课件
多子浓度高
多子浓度很 低，且很薄
面积大
晶体管有三个极、三个区、两个PN结。
华成英 hchya@
二、晶体管的放大原理
（发射结正偏） uBE U on 放大的条件 （集电结反偏） uCB 0，即 uCE uBE
少数载流 子的运动 因集电区面积大，在外电场作用下大 部分扩散到基区的电子漂移到集电区 因基区薄且多子浓度低，使极少 数扩散到基区的电子与空穴复合 因发射区多子浓度高使大量 电子从发射区扩散到基区 基区空穴 的扩散
华成英 hchya@
§1.3
晶体三极管
一、晶体管的结构和符号 二、晶体管的放大原理 三、晶体管的共射输入特性和输出特性 四、温度对晶体管特性的影响
五、主要参数
华成英 hchya@
一、晶体管的结构和符号
为什么有孔？
小功率管
中功率管
大功率管
华成英 hchya@
2、本征半导体的结构
共价键
由于热运动，具有足够能量 的价电子挣脱共价键的束缚 而成为自由电子 自由电子的产生使共价键中 留有一个空位置，称为空穴 自由电子与空穴相碰同时消失，称为复合。 动态平衡 一定温度下，自由电子与空穴对的浓度一定；温度升高， 热运动加剧，挣脱共价键的电子增多，自由电子与空穴对 的浓度加大。
指数曲线
若正向电压 UT，则i ISe u
u UT
若反向电压u UT，则i IS
2. 伏安特性受温度影响
反向特性为横轴的平行线
T（℃）↑→在电流不变情况下管压降u↓ →反向饱和电流IS↑，U(BR) ↓ 增大1倍/10℃
T（℃）↑→正向特性左移，反向特性下移
华成英 hchya@
华成英 hchya@
大学课程模拟电子技术基础第5章课件
1 ( f )2 fL
90o tan1 f
fL
90o tan1 f
fL
1. 当 f fL 时, 20 lg A&u 0 dB, 0o
2. 当 f fL 时,
3. 当 f fL 时,
20lg A&u 20lg 2 3 dB, 45o
20 lg
A&u
20 lg
f fL
20dB／十倍频
高 路通
电
幅频图
fL
相频图
低
通 电
fH
路
极间 电容
低通电路
fH : 上限截止频率
A&u
1
1 j
f
fH
5.1.3 波特图
幅频特性——Ｘ：lg f ， Ｙ： 20 lg A&u
相频特性——Ｘ：lg f ， Ｙ：
f
高通电路：
A&u
fL 1 ( f )2
fL
20 lg
A&u
20 lg
f fL
20 lg
( f )
相频特性: 放大电路放大倍数的相位随频率变 化的关系
5.1.2 RC电路的频率响应
耦合 电容
高 通 电 路
: 时间常数
A&u
U&o U&i
R
R
1
1 1 1
jC
j RC
令
L
1 RC
1
则
fL
L 2
1
2
1
2 RC
jf
A&u
1
1
L
1 1 fL
1
fL jf
j
jf
精品课件-模拟电子技术-第5章
第五章 负反馈放大电路
(2)电流反馈：对交变信号而言,若基本放大器、反馈 网络、负载三者在取样端是串联连接,则称为串联取样，如图 5-3所示。由于在这种取样方式下,Xf正比于输出电流,Xf反映 的是输出电流的变化,所以又称之为电流反馈。
第五章 负反馈放大电路
图 5 – 3 反馈电路与输出回路的联接
第五章 负反馈放大电路
第五章 负反馈放大电路
5.1 反馈的基本概念 5.2 反馈放大器的四种组态 5.3 负反馈对放大器性能的影响 5.4 负反馈放大器的指标计算 5.5 负反馈放大电路的自激振荡
第五章 负反馈放大电路
5.1 反馈的基本概念
5.1.1 反馈的定义 所谓反馈就是把放大器的输出量(电压或电流)的
Ui' Ui U f
第五章 负反馈放大电路
图 5-4 串联反馈与并联反馈
第五章 负反馈放大电路
(2)并联反馈：对交流信号而言,信号源、基本放大器、 反馈网络三者在比较端是并联连接,则称为并联反馈。并联反 馈要求信号源趋近于恒流源,若信号源是恒压源,则并联反馈 无效。因为若信号源为恒压源,则并联反馈的净输入信号不随 反馈信号而变,从而使反馈失去作用。
第五章 负反馈放大电路
图5-2 反馈极性判断
第五章 负反馈放大电路
2. 电压反馈与电流反馈
(1)电压反馈：对交变信号而言,若基本放大器、 反馈网络、负载三者在取样端是并联连接,则称为并联取 样，如图5-2所示。由于在这种取样方式下,Xf正比于输出 电压,Xf反映的是输出电压的变化,所以又称之为电压反馈。
4. 直流反馈和交流反馈
(1) 直流反馈：若反馈环路内, 直流分量可以流通, 则该反馈环可以产生直流反馈。直流负反馈主要用于稳定静 态工作点。
《模拟电子技术》(第3版)课件与教案 第1章
第1章 半导体二极管及其应用试确定图（a ）、（b ）所示电路中二极管D 是处于正偏还是反偏状态，并计算A 、B 、C 、D 各点的电位。
设二极管的正向导通压降V D(on) ＝。
解：如图E1.1所示，断开二极管，利用电位计算的方法，计算二极管开始工作前的外加电压，将电路中的二极管用恒压降模型等效，有（a ）V D1＇＝（12－0）V ＝12V ＞0.7V ，D 1正偏导通，)7.02.22.28.17.012(A +⨯+-=VV B ＝V A －V D(on)）V ＝6. 215V（b ）V D2＇＝（0－12）V ＝－12V ＜0.7V ，D 2反偏截止，有V C ＝12V ，V D ＝0V二极管电路如图所示，设二极管的正向导通压降V D(on) ＝，试确定各电路中二极管D 的工作状态，并计算电路的输出电压V O 。
解：如图E1.2所示，将电路中连接的二极管开路，计算二极管的端电压，有 （a ）V D1＇＝[－9－（－12）]V ＝3V ＞0.7V ，D 1正偏导通V O1（b ）V D2＇＝[－3－（－29）]V ＝1.5V ＞0.7V ，D 2正偏导通V O2图E1.2（c）V D3＇＝9V＞0.7V，V D4＇＝[9－（－6）]V＝15V＞0.7V，V D4＇＞V D3＇，D4首先导通。
D4导通后，V D3＇＇＝（0.7－6）V＝－5.3V＜，D3反偏截止，V O3。
二极管电路如图所示，设二极管是理想的，输入信号v i=10sinωt V，试画出输出信号v O的波形。
图E1.3解：如图E1.3所示电路，二极管的工作状态取决于电路中的输入信号v i的变化。
（a）当v i＜0时，D1反偏截止，v O1＝0；当v i＞0时，D1正偏导通，v O1＝v i。
（b）当v i＜0时，D2反偏截止，v O2＝v i；当v i＞0时，D2正偏导通，v O2＝0。
（c）当v i＜0时，D3正偏导通，v O3＝v i；当v i＞0时，D3反偏截止，v O3＝0。
模拟电子学基础课件-第五章
模拟部分
工业制造学院测控系
5.1 金属-氧化物-半导体（MOS）场效应管
5.2 MOSFET放大电路
5.3 结型场效应管（JFET） *5.4 砷化镓金属-半导体场效应管 5.5 各种放大器件电路性能比较
场效应管(FET)是一种利用电场效应来控制其电流大小的半导 体器件，具有体积小、重量轻、耗电省、寿命长等特点。
3. 饱和漏电流IDSS （耗尽型参数） 在vGS=0时，当 vDS VP 时的漏极电流——饱和漏极电流IDSS 4. 直流输入电阻RGS
在漏源短路时，栅源间加一定电压所对应的栅源直流电阻。 一般可达 109 Ω ~ 1015 Ω
二、交流参数
1. 输出电阻rds
rds vDS i D
VGS
因此，感生沟道的出现，实际上将原来被P型衬底隔开的源 区和漏区连通，一旦vDS≠0，则将有漏极电流iD产生。
这种在vGS=0时无导电沟道，而必须依靠vGS的作用才能形成 感生沟道的FET称为 增强型FET 开启电压VT：是指在漏源电压vDS作用下开始导电时的栅源 电压vGS。 显然，当vGS<VT时，iD≈0，场效应管工作在截止区。 (3)可变电阻区和饱和区的形成机制 如图5.1.2c所示，当vGS=VGS>VT时： 外加较小vDS时，漏极电流iD将随vDS 的上升迅速增大；
Kn Kn 2
W nCox W 0.249mA/V 2 L 2 L
当vGS=2VT时，有
iD K n ( vGS VT ) 2 0.14mA
5.1.2 N沟道耗尽型MOSFET
1. 结构和工作原理简述
N沟道耗尽型MOSFET(D型NMOS管)的结构与增强型基本相 同，如图5.1.5a所示。 不同之处： 二氧化硅绝缘层中掺有大量的正离子
工业制造学院测控系
5.1 金属-氧化物-半导体（MOS）场效应管
5.2 MOSFET放大电路
5.3 结型场效应管（JFET） *5.4 砷化镓金属-半导体场效应管 5.5 各种放大器件电路性能比较
场效应管(FET)是一种利用电场效应来控制其电流大小的半导 体器件，具有体积小、重量轻、耗电省、寿命长等特点。
3. 饱和漏电流IDSS （耗尽型参数） 在vGS=0时，当 vDS VP 时的漏极电流——饱和漏极电流IDSS 4. 直流输入电阻RGS
在漏源短路时，栅源间加一定电压所对应的栅源直流电阻。 一般可达 109 Ω ~ 1015 Ω
二、交流参数
1. 输出电阻rds
rds vDS i D
VGS
因此，感生沟道的出现，实际上将原来被P型衬底隔开的源 区和漏区连通，一旦vDS≠0，则将有漏极电流iD产生。
这种在vGS=0时无导电沟道，而必须依靠vGS的作用才能形成 感生沟道的FET称为 增强型FET 开启电压VT：是指在漏源电压vDS作用下开始导电时的栅源 电压vGS。 显然，当vGS<VT时，iD≈0，场效应管工作在截止区。 (3)可变电阻区和饱和区的形成机制 如图5.1.2c所示，当vGS=VGS>VT时： 外加较小vDS时，漏极电流iD将随vDS 的上升迅速增大；
Kn Kn 2
W nCox W 0.249mA/V 2 L 2 L
当vGS=2VT时，有
iD K n ( vGS VT ) 2 0.14mA
5.1.2 N沟道耗尽型MOSFET
1. 结构和工作原理简述
N沟道耗尽型MOSFET(D型NMOS管)的结构与增强型基本相 同，如图5.1.5a所示。 不同之处： 二氧化硅绝缘层中掺有大量的正离子
模拟电子技术(第三版)江晓安版 第一章ppt
模拟电子技术基础
教材：《模拟电子技术》（第三版） 作者：江晓安 西电出版社
专业基础课课程体系
专业基础课
专业课
模电 （低频电子线路） 高频电子线路等 电路 数电 （计算机硬件） 信号与系统
学位课
微机原理、单片机等
数字信号处理
语音信号处理
图像信号处理等
考研课—电子技术（模电、数电）、信号与系统
概述：
3. 本征半导体中的两种载流子
运载电荷的粒子称为载流子。 外加电场时，带负电的自由电 子和带正电的空穴均参与导电， 且运动方向相反。由于载流子数 目很少，故导电性很差。 温度升高，热运动加剧，载 流子浓度增大，导电性增强。 热力学温度0K时不导电。 两种载流子
为什么要将半导体变成导电性很差的本征半导体？
2. 本征半导体的结构
共价键
由于热运动，具有足够能量 的价电子挣脱共价键的束缚 而成为自由电子 自由电子的产生使共价键中 留有一个空位置，称为空穴 自由电子与空穴相碰同时消失，称为复合。 动态平衡 一定温度下，自由电子与空穴对的浓度一定；温度升高， 热运动加剧，挣脱共价键的电子增多，自由电子与空穴对 的浓度加大。
电子技术的发展 从电子管→半导体管→集成电路
1904年 电子管问世
1947年 晶体管诞生
1958年集成电 路研制成功
1958年只有4个晶体管 1997年一芯片中有40亿个晶体管 电子管、晶体管、集成电路比较
值得纪念的几位科学家！
第一只晶体管的发明者 （by John Bardeen , William Schockley and Walter Brattain in Bell Lab） 贝尔实验室三名科学家在1947 年11月底发明了晶体管，1956年因 此获得诺贝尔物理学奖。 巴因所做的超导研究于1972年 第二次获得诺贝尔物理学奖。 第一个集成电路及其发明者 （ Jack Kilby from TI ） 1958年9月12日，在德州仪器公司 的实验室，实现了把电子器件集成在 一块半导体材料上的构想。42年后， 于2000年获诺贝尔物理学奖。
教材：《模拟电子技术》（第三版） 作者：江晓安 西电出版社
专业基础课课程体系
专业基础课
专业课
模电 （低频电子线路） 高频电子线路等 电路 数电 （计算机硬件） 信号与系统
学位课
微机原理、单片机等
数字信号处理
语音信号处理
图像信号处理等
考研课—电子技术（模电、数电）、信号与系统
概述：
3. 本征半导体中的两种载流子
运载电荷的粒子称为载流子。 外加电场时，带负电的自由电 子和带正电的空穴均参与导电， 且运动方向相反。由于载流子数 目很少，故导电性很差。 温度升高，热运动加剧，载 流子浓度增大，导电性增强。 热力学温度0K时不导电。 两种载流子
为什么要将半导体变成导电性很差的本征半导体？
2. 本征半导体的结构
共价键
由于热运动，具有足够能量 的价电子挣脱共价键的束缚 而成为自由电子 自由电子的产生使共价键中 留有一个空位置，称为空穴 自由电子与空穴相碰同时消失，称为复合。 动态平衡 一定温度下，自由电子与空穴对的浓度一定；温度升高， 热运动加剧，挣脱共价键的电子增多，自由电子与空穴对 的浓度加大。
电子技术的发展 从电子管→半导体管→集成电路
1904年 电子管问世
1947年 晶体管诞生
1958年集成电 路研制成功
1958年只有4个晶体管 1997年一芯片中有40亿个晶体管 电子管、晶体管、集成电路比较
值得纪念的几位科学家！
第一只晶体管的发明者 （by John Bardeen , William Schockley and Walter Brattain in Bell Lab） 贝尔实验室三名科学家在1947 年11月底发明了晶体管，1956年因 此获得诺贝尔物理学奖。 巴因所做的超导研究于1972年 第二次获得诺贝尔物理学奖。 第一个集成电路及其发明者 （ Jack Kilby from TI ） 1958年9月12日，在德州仪器公司 的实验室，实现了把电子器件集成在 一块半导体材料上的构想。42年后， 于2000年获诺贝尔物理学奖。
《模拟电子技术》(余红娟)电子教案第1章 半导体二极管 电子课件
术
流子，在N区内，“空穴”称 为少数载流子，扩散到对方的
专
“电子”或“空穴”称为“非
业
平衡少数载流子”。P型半导 体体内的“空穴”成为P型半
教
导体的“多子”，同理，N型 半导体内的“电子”称为N型
学
半导体的“多子”。这些非平
资
衡少数载流子的注入，必然与 对方的多子复合，在交界面附
源
近使载流子成对的消失，并且 各留下不能移动的正、负离子，
设
常，较长引线表示正极（＋），另一根为负极（－）。 测试方法与 普通二极管一样
金华职业技术学院
应 二极管的应用: 例1 LED节能灯
用
电
子
技
术
专
业
教
整流二极管: 整流电流0.5A, 反向压降600V
学
资
稳压二极管: 稳压电压20V, 额定功率1W
源
LED: 正向压降3V以上
建
说明本电路工作原理:R1、C1降压\QZ整流桥把交流变成直
技 ＝1kΩ，未经稳压的直流输入电压Ui＝24V。
术 专
（1）试求Uo、Io、I 及Iz； （2）若负载电阻RL 的阻值减小为0.5K，再求Uo、Io、I 及Iz。
业
教
学
资
源
建
设
金华职业技术学院
当P区电位低于N区电位——PN结反向偏置时，回路基本无电流产生，
源
PN结趋于截止。
建
由于正反向电流相差悬殊，所以PN结具有单向导电的性质
设
金华职业技术学院
应
二极管----单向导电性
用
电
将一个“PN”结
子
封装在一个密
技
模拟电子技术第五版课件
其最小值也只能为0，即IC的最大电流为：
I VCC UCE S 12V 6mA
CM
R
2k
c
此时，Q（120uA，6mA，0V），PPT学由 习交流于 IBICM 所以BJT工作在饱和区。
19
2.3 放大电路的交流通路
2.3.1 画交流通路的原则
画出下图的交流通路
• 直流电源：内阻为零，相 当于短路
当 iC 0 时，uCEVCC
当 uCE0 时，iC VRCcC
T
图 2.2.1 基本共射放大电路
PPT学习交流
26
输出回路 输出特性
iC 0，uCE VCC
uCE
0，iC
VCC RC
直流负载线
Q
PPT学习交流
由静态工作点 Q 确 定 的 ICQ 、 UCEQ 为静态值。
27
【例】图示单管共射放大电路及特性曲线中，已知
PPT学习交流
18
例题
放大电路如图所示。已知BJT
的 ß=80， Rb=300k， Rc=2k， VCC= +12V，（求1）：放大电路的Q点。此时BJT
工作在哪个区域？
（2）当Rb=100k时，放大电路的Q点。此 时BJT工作在哪个区域？（忽略BJT的饱
和压降）
解：（1）
共射极放大电路
IBQ VCC R UBE3 120V 0 4ku 0AICIB8 04u 0A 3.2mA b
PPT学习交流
14
常见的共射放大电路
1.直接耦合共射放大电路 静Q点的计算
Rb2 Rb1
T
V U U
I CC
BEQ
BEQ
BQ
R
R
模拟电子技术课件chapter1
16
N型半导体（掺五价元素）
硅原子
Negative（负） 自由电子为多子； 空穴为少子
磷原子
Si
Si
多余电子获很 少能量可成为 自由电子
P
Si
N型硅表示
+
施主原子(正离子)
自由电子
17
P型半导体（掺三价元素） 硅原子 空位 Si B Si
Positive（正）
空穴为多子；
自由电子为少子
硼原子
Si
iD
uD UT
rd
Q
●
UT ID
iD
+
iD
ID
uD UD
u D
-
rd
uD
36
三、高频模型
1. 正向偏置 1. 反向偏置
势垒电容Cb 加扩散电容Cd
势垒电容Cb
37
1.2.5 稳压二极管(zener diode)
稳压二极管符号 +
当稳压二极管工 作在反向击穿状 态下,当工作电 流IZ在Izmax和 Izmin之间时,其两 端电压近似为常 数 稳压二极管特性曲线 I 稳定 电压 UZ IZmin U 稳定 IZ 电流 IZmax
Industrial ~
Mechtronics ~ Medical ~ Office ~
4
应用举例
传感器
电子线路
执行器件
5
§0.3 课程特点
• 技术基础课（专业基础课） – 实践性强 – 讨论共性概念问题 – 基本分析方法、分析原则 – 为后续课程打基础 时间紧、任务重、难度大、难掌握 问题实质：实践性强、内容分散
一般，击穿电压在6V以下的属于齐纳击穿，6V以上的 主要是雪崩击穿。 6V左右，两种击穿都有。
N型半导体（掺五价元素）
硅原子
Negative（负） 自由电子为多子； 空穴为少子
磷原子
Si
Si
多余电子获很 少能量可成为 自由电子
P
Si
N型硅表示
+
施主原子(正离子)
自由电子
17
P型半导体（掺三价元素） 硅原子 空位 Si B Si
Positive（正）
空穴为多子；
自由电子为少子
硼原子
Si
iD
uD UT
rd
Q
●
UT ID
iD
+
iD
ID
uD UD
u D
-
rd
uD
36
三、高频模型
1. 正向偏置 1. 反向偏置
势垒电容Cb 加扩散电容Cd
势垒电容Cb
37
1.2.5 稳压二极管(zener diode)
稳压二极管符号 +
当稳压二极管工 作在反向击穿状 态下,当工作电 流IZ在Izmax和 Izmin之间时,其两 端电压近似为常 数 稳压二极管特性曲线 I 稳定 电压 UZ IZmin U 稳定 IZ 电流 IZmax
Industrial ~
Mechtronics ~ Medical ~ Office ~
4
应用举例
传感器
电子线路
执行器件
5
§0.3 课程特点
• 技术基础课（专业基础课） – 实践性强 – 讨论共性概念问题 – 基本分析方法、分析原则 – 为后续课程打基础 时间紧、任务重、难度大、难掌握 问题实质：实践性强、内容分散
一般，击穿电压在6V以下的属于齐纳击穿，6V以上的 主要是雪崩击穿。 6V左右，两种击穿都有。
《 模拟电子技术》课件第5章
9
3. 测量最大不失真输出功率 在输入端加入f=1 kHz的正弦信号ui，ui的幅度逐渐加大， 与此同时用示波器观察输出电压uo的波形，至uo最大又不出 现削波为止。用毫伏表或示波器测量负载两端的电压uo，并 由uo、RL值计算最大不失真输出功率Po实。
10
4. 测量电源供给功率 将直流电流表串入电源供电电路。电路输入端加1 kHz 正弦信号ui，逐渐加大ui的幅度，与此同时用示波器观察输 出电压uo的波形，至uo最大又不出现削波为止，然后固定ui。 读取并记录直流电流表读数ICo，记下电源供电电压UCC，计 算出电源供给功率PU实。
54
由上述分析可以看出，与OCL电路(图5.3.4(b))相比，在 相同电源电压下(图中均为UCC)，BTL电路中流过负载RL的 电流及RL两端的电压均加大了一倍，据此可分析出它的最大 输出功率为
55
图5.3.5为TDA2030组成的BTL电路，除电阻R9(22 kΩ)外， 其余电路是由TDA2030组成的两个OCL电路，结构对称，元 件参数与图5.3.2(b)中的相同。
20
图5.2.2 乙类互补对称电路图解 (a) NPN管输出特性; (b) PNP管输出特性; (c)两管特性曲线合成
21
1) 输出功率Po 在电阻负载RL上，输出功率等于输出电压有效值与输出 电流有效值之积，即
(5.2.1)
22
在输入信号足够大时，可使输出电压幅值最大，输出功 率最大。此时功放管处于尽限运用状态，可忽略功放管的饱 和压降UCES，即有UCEM=UCC－UCES≈UCC，因此，最大输出 功率为
56
图5.3.5 TDA2030组成的BTL电路
57
5.4 功率放大器的应用
5.4.1 功率放大器实际应用电路 1. OCL功率放大器实际应用电路 图5.4.1为一准互补功率放大电路，它是高保真功率放大
3. 测量最大不失真输出功率 在输入端加入f=1 kHz的正弦信号ui，ui的幅度逐渐加大， 与此同时用示波器观察输出电压uo的波形，至uo最大又不出 现削波为止。用毫伏表或示波器测量负载两端的电压uo，并 由uo、RL值计算最大不失真输出功率Po实。
10
4. 测量电源供给功率 将直流电流表串入电源供电电路。电路输入端加1 kHz 正弦信号ui，逐渐加大ui的幅度，与此同时用示波器观察输 出电压uo的波形，至uo最大又不出现削波为止，然后固定ui。 读取并记录直流电流表读数ICo，记下电源供电电压UCC，计 算出电源供给功率PU实。
54
由上述分析可以看出，与OCL电路(图5.3.4(b))相比，在 相同电源电压下(图中均为UCC)，BTL电路中流过负载RL的 电流及RL两端的电压均加大了一倍，据此可分析出它的最大 输出功率为
55
图5.3.5为TDA2030组成的BTL电路，除电阻R9(22 kΩ)外， 其余电路是由TDA2030组成的两个OCL电路，结构对称，元 件参数与图5.3.2(b)中的相同。
20
图5.2.2 乙类互补对称电路图解 (a) NPN管输出特性; (b) PNP管输出特性; (c)两管特性曲线合成
21
1) 输出功率Po 在电阻负载RL上，输出功率等于输出电压有效值与输出 电流有效值之积，即
(5.2.1)
22
在输入信号足够大时，可使输出电压幅值最大，输出功 率最大。此时功放管处于尽限运用状态，可忽略功放管的饱 和压降UCES，即有UCEM=UCC－UCES≈UCC，因此，最大输出 功率为
56
图5.3.5 TDA2030组成的BTL电路
57
5.4 功率放大器的应用
5.4.1 功率放大器实际应用电路 1. OCL功率放大器实际应用电路 图5.4.1为一准互补功率放大电路，它是高保真功率放大