模电复习专题知识市公开课一等奖百校联赛获奖课件.pptx

半导体半导体本征半导体本征半导体杂质半导体杂质半导体本征激发本征激发自由电子自由电子空穴空穴载流子载流子N N型型P P型型自由电子（多子）自由电子（多子）空穴（少子）空穴（少子）自由电子（少子）自由电子（少子）空穴（多子）空穴（多子）掺杂掺杂热激发热激发半导体：少子对温度非常敏感；而多子浓度基本上等于杂质原子浓度，所以受温度影响不大。第1页PN结特征单向导电性要求：P区接电源正，N区接电源负为PN结加正向电压 N区接电源正，P区接电源负为PN结加反向电压单向导电性PN结加正向电压时（正偏），导通PN结加反向电压时（反偏），截止PN+第2页U/V二极管硅二极管死区电压约为：Uth=0.5 V左右，锗二极管死区电压约为：Uth=0.1 V左右。第3页606040402020 0.02 0.020 00.40.425255050i iD D /mA/mAu uD D/V/V2020 C C9090 C C伴随温度升高，正向特征曲线左移，即正向压降减小；反向特征曲线下移，即反向电流增大。普通在室温附近，温度每升高1，其正向压降减小2-2.5mV；温度每升高10，反向电流大约增大1倍左右。半导体二极管温度特征第4页S正偏导通，uD=0；反偏截止，iD=0S理想模型 第5页恒压降模型 当流过二极管电流近似等于或大于1mA时，能够认为二极管导通后，管压降是恒定，且不随电流而变；硅管为0.7伏，锗管为0.2伏。第6页二极管单向导电性应用很广，可用于：检波、整流、限幅、钳位、开关、元件保护等。1）断开二极管，判断二极管两端电位2）依据题目要求利用理想模型或者恒压降模型进行等效，再求解类型题：1）求输出电压，画输出波形2）开关电路求输出电压（压降大二极管优先导通）第7页1）正偏导通，反偏截止；2）当反向电压加到某一定值时UZ，产生反向击穿，反向电流急剧增加，只要控制反向电流不超出一定值，管子就不会损坏。稳压二极管 稳压二极管是应用在反向击穿区特殊二极管。第8页应用：1）稳定电压和稳定电流；2）给输入电压求输出电压及波形；3）稳压管串并联第9页 发射区掺杂浓度高，基区很薄，集电结面积大是确保三极管能够实现电流放大内因；发射结正偏，集电结反偏是确保三极管实现电流放大外因；电流控制电流半导体三极管（BJT）-电流放大特征（）第10页（模电）放大区：发射极正偏，集电结反偏；线性放大饱和区：发射结正偏，集电结正偏；UCES（饱和管压降）；近似开关闭合；截止区：发射结反偏，集电结反偏；近似开关断开；第11页发射结正偏，集电结反偏，即发射结正偏，集电结反偏，即VcVbVe(NPN)VcVbVe、VbVc(NPN)VbVe、VbVc(PNP)两个结都反偏，即两个结都反偏，即VbVeVbVeVbVc(PNP)放大放大饱和饱和截止截止依据三极管电位判断是硅管锗管（看发射结电压）、是NPN还是PNP（结合PN结单向导电性），是放大，饱和还是截止 第12页双极型三极管双极型三极管场效应三极管场效应三极管结构结构 NPNNPN型型 结型结型 N N沟道沟道 P P沟道沟道 PNPPNP型型 绝缘栅增强型绝缘栅增强型 N N沟道沟道 P P沟道沟道 绝缘栅耗尽型绝缘栅耗尽型 N N沟道沟道 P P沟道沟道C C与与E E普通不可倒置使用普通不可倒置使用 D D与与S S有型号可倒置使用有型号可倒置使用载流子载流子 多子扩散少子漂移多子扩散少子漂移 多子漂移多子漂移输入量输入量 电流输入电流输入 电压输入电压输入控制控制 电流控制电流源电流控制电流源CCCS()CCCS()电压控制电流源电压控制电流源VCCS(gm)VCCS(gm)场效应管第13页分立元件放大电路固定偏置放大电路分压偏置放大电路第14页直流直流、交交信号同时存在信号同时存在交流信号是被放大信号交流信号是被放大信号直流信号确保三极管直流信号确保三极管不失不失真真放大交流信号放大交流信号直流信号直流信号 交流信号交流信号分开处理分开处理直流直流电路分析电路分析（静态静态分析分析）IBQ ICQ UBEQ UCEQ估算法估算法图解法图解法交流交流电路分析电路分析（动态（动态分析分析）Au Ri Ro（Aus）小信号小信号模型模型rbeQrbb+(1+)26/IEQ(mA)第15页饱和失真饱和失真截止失真截止失真因为放大电路工作点到达了三极管因为放大电路工作点到达了三极管饱和区而引发非线性失真。对于饱和区而引发非线性失真。对于NPNNPN管，管，输出电压表现为底部失真。输出电压表现为底部失真。因为放大电路工作点到达了三极管截止因为放大电路工作点到达了三极管截止区而引发非线性失真。对于区而引发非线性失真。对于NPNNPN管，管，输出输出电压表现为顶部失真。电压表现为顶部失真。波形非线性失真注意：对于注意：对于PNPPNP管，因为是负电源供电，失真表现形式，与管，因为是负电源供电，失真表现形式，与NPNNPN管恰好相反。管恰好相反。第16页1 1、产生饱和失真原因、产生饱和失真原因Q点靠近饱和区2 2、消除饱和失真方法、消除饱和失真方法使Q点移动到放大区，经常减小IB来消除饱和失真第17页1 1、产生截止失真原因、产生截止失真原因Q点靠近截止区2 2、消除截止失真方法、消除截止失真方法使Q点移动到放大区，经常增加IB消除截止失真第18页共集电极共集电极共发射极共发射极电压增益电压增益低低高高电流增益电流增益高高高高输入电阻输入电阻高高中中输出电阻输出电阻低低高高输入和输出输入和输出相位关系相位关系同相同相反相反相第19页RL第第一一级级第第二二级级第第n-1n-1级级第第 n n级级输入级输入级中间级中间级输出级输出级（末级）（末级）前置级（放大电压）前置级（放大电压）（共发射极）（共发射极）放大功率放大功率（共集电极）（共集电极）多级放大电路第20页阻容耦合多级放大电路分析静态分析分析两级电路分别分析，相当于分析两个单级电路动态分析分析总电压放大电路放大倍数总输入电阻总输出电阻第21页 在求分立元件多级放大电路动态参数时可将电路作两种等效。是将后一级输入电阻是将后一级输入电阻作为前一级负载考虑，作为前一级负载考虑，即将第二级输入电阻即将第二级输入电阻等效为第一级负载电等效为第一级负载电阻阻RL1=Ri2。第1种等效第22页将后一级与前一级将后一级与前一级开路，计算出前一级开路，计算出前一级开路电压放大倍数开路电压放大倍数和输出电阻，将其等和输出电阻，将其等效为后一级信号源效为后一级信号源和信号源内阻。和信号源内阻。第2种等效第23页直接耦合放大电路静态分析直接耦合放大电路静态分析第24页第25页ui1ui2共模信号差模信号差动放大电路（抑制零点漂移）第26页长尾电路静态计算长尾电路静态计算双端输出时双端输出时接入负载后静态工作点无改变接入负载后静态工作点无改变T2管静态工作点与T1管相同单端输出时单端输出时T2管静态工作点与T1管只有VC不一样，其它均相同，且和双出相等第27页长尾电路动态计算长尾电路动态计算第28页双端输出时双端输出时差模输入时：RE短路；有输出负载：RL/2共模输入时：AC=0第29页单端输出时单端输出时共模输入时（2RE）第30页差模输入时：RE短路；有输出负载：RL若从3端输出若从4端输出第31页动态分析与长尾电路一样，即增加元件不影响动态参数为提升共模抑制比，引入了恒流源差放电路：第32页功率放大电路效率效率效率效率.单电源供电；单电源供电；.输出加有大电容。输出加有大电容。OTL：OCL：.双电源供电；双电源供电；.输出无大电容。输出无大电容。第33页最大不失真输出时最大不失真输出时最大不失真输出时最大不失真输出时OTLOTLOTLOTL第34页OCLOCLOCLOCL最大不失真输出时最大不失真输出时最大不失真输出时最大不失真输出时第35页输入信号很小时，达不到三极管开启电压，三极管不导电。所以在正、负半周交替过零处会出现一些非线性失真，这个失真称为交越失真。为处理交越失真，可给三极管稍稍加一点偏置，使之工作在甲乙类。可采取二极管及三极管偏置电路。交越失真第36页复合管特点 复合管是两个管1、2乘积。复合管类型与第一管类型相同。复合管输入电阻大，约为单管输入电阻倍。第一个管子用小功率管，第二个管子用大功率管。则配对时，只需配第二个同类型大功率管。在功率放大电路中使用复合管时，要注意问题是：第二个管子输入电流应与第一个管子输出电流一致。且每个复合管发射结均能正偏。第37页放大电路中反馈瞬时极性法传递方向为瞬时极性法传递方向为即：即：放大器：放大器：从输入到输出；从输入到输出；反馈网络：反馈网络：从输出到输入从输出到输入规则规则三极管和场效应管极性改变为：-+-+-+-1 极性判断：用瞬时极性法反馈类型和极性判断方法第38页耦合电容和电阻不改变极性。差放极性改变+-若反馈信号直接引回输入端若反馈信号直接引回输入端，反馈信号极性与输入信号极性反馈信号极性与输入信号极性相相反为负反馈反为负反馈；反馈信号极性与输入信号极性；反馈信号极性与输入信号极性相同为正反馈相同为正反馈。若反馈信号没有直接引回输入端若反馈信号没有直接引回输入端，反馈信号极性与输入信号反馈信号极性与输入信号极性极性相反为正反馈相反为正反馈；反馈信号极性与输入信号极性；反馈信号极性与输入信号极性相同为负反馈相同为负反馈。第39页2、组态判断输入端输入端串联反馈串联反馈：反馈信号没有直接引回输入端反馈信号没有直接引回输入端 反馈反馈并联反馈并联反馈：反馈信号直接引回输入端反馈：反馈信号直接引回输入端反馈输出端输出端电压反馈电压反馈：反馈元件上直接连到输出端反馈元件上直接连到输出端 反馈反馈电流反馈电流反馈：反馈元件上没有直接连到输出反馈元件上没有直接连到输出 端反馈端反馈第40页负反馈对放大电路性能影响直流负反馈对放大电路性能影响 稳定静态工作点交流负反馈对放大电路性能影响 使放大倍数降低；提升放大倍数相对稳定性；串联负反馈使输入电阻增加；并联负反馈使输入电阻减小；电压负反馈使输出电阻减小，并能稳定输出电压；电流负反馈使输出电阻增加，并能稳定输出电流；第41页深负反馈放大电路交流参数估算对串联深负反馈放大电路，有对并联深负反馈放大电路，有反馈信号要在输入端寻找电压：电流：电压：电流：虚地第42页输入级中间级输出级直流偏置uiuo差动放大电路，差动放大电路，有两个输入端有两个输入端共发射极放大电共发射极放大电路，放大电压路，放大电压功率放大电路，功率放大电路，输出电阻小，输出电阻小，带负载能力强带负载能力强集成运算放大器组成及表示集成运算放大器组成及表示集成运放电路第43页u+=u-虚短1、线性分析依据:（有负反馈或闭环）集成运放特点集成运放特点2、非线性分析依据（无负反馈或开环）u+u-时，u0=UOMu+u-时，u0=-UOMu+-u-uOUOM-UOM(u+-u-)Au0=uoAu0=u uo o=有限值有限值运算电路和比较器第44页