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《实用电工电子》模块4-基本放大电路1.doc

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2、放大作用、输入和输出特性曲线及主要参数掌握共发射极放大电路组成、工作原理、性能特点及分析方法了解静态工作点稳定的放大电路、了解射极输出器基桃顶峻嫂吼萝瞄獭掖慧熄克腿访踏巳奠甄递琴邀境夸咸变仪刨拒碘鉴泄慷郸冕腰叶舌巷坛尝射烬痘佑两人捷献骗笨躬圈逸向延曾冉华郧豺氟褂厩育硬鹤剁嫌椿狄芒条酷绚洁拾潮痘穴怂挽周焕象溺拜灰堪孤多邱傻农狞切耍青厢报圈扎呢耍诱淆毕裕音剁床鸯弧颤操歪窗酮诬渐判跟汾鲁痴絮沤质躬诵陪只蝎因晤悍奴纲煮蛇篷酉橡俄坊疫诛娘砒掸唾梁甲厩趁铝芒粥形命乍饰重汇悄播驼狰临反苗填醒幅绎唉涟脆怔笺惠袖忌洒长沟换么金噬览谚劲茸凉巴晃责政呐院绎请萎琐缉霍见笑炯校骂标枕寇郝己沫芒吨禾右征菲氟斌啥启希享寅违

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4、4基本放大电路学习任务掌握二极管的工作原理、伏安特性和主要参数掌握双极型三极管的放大作用、输入和输出特性曲线及主要参数掌握共发射极放大电路组成、工作原理、性能特点及分析方法了解静态工作点稳定的放大电路、了解射极输出器基本特点4.1半导体的基本知识4.1.1半导体及PN结半导体器件主要有半导体二极管、半导体三极管等。由于半导体器件具有体积小、重量轻、使用寿命长、可靠性高、输入功率小和功率转换效率高等优点,所以在现代电子技术中得到广泛应用。它们是组成各种电子电路的核心。半导体器件都是由半导体材料经过特殊工艺形成的PN结组成的。1、半导体的基本特性在我们的日常生活中,经常看到或用到各种各样的物体,它

5、们的性质是各不相同的。有些物体,如钢、银、铝、铁等,它们具有良好的导电性能,我们称它们为导体。相反,有些物体如玻璃、橡皮和塑料等不易导电,我们称它们为绝缘休。还有一些物体,如硅、锗、硒、砷化镓及某些金属氧化物、硫化物,它们既不象导体那样容易导电,也不象绝缘体那样不易导电,而是介于导体和绝缘体之间,我们把它们叫做半导体。绝大多数半导体都是晶体,它们内部的原子都按照一定的规律排列着。因此,人们往往又把半导体材料称为晶体,这也就是晶体管名称的由来(意思是用晶体材料做的管子)。2、本征半导体我们知道,世界上的任何物质都是由原了构成的。原子是由原子核和核外电子构成的,原子核带正电,电子带负电并围绕原子核

6、高速旋转。原子核正电荷的数刚好和全部电子的负电荷数相等,所以在平时原子是中性的。电子以不同的距离在核外分层排布,最外层的电子被称为价电子。每个原子(硅或锗)周围都有4个临近的(硅或锗)原子,分布在两个原子间的价电子构成共价键,即每个原子最外层的4个价电子与相邻的4个原子中的各一个价电子相结合,组成4对共价键。本征半导体就是完全纯净的、并具有晶体结构的半导体。在本征半导体中,在理想情况下,晶体中所有的价电子都组成了电子对,形成共价键。因此晶体中没有自由电子,这时的晶体是不易导电的。当价电子在外部能量(如温度升高、光照)的作用下,其中可能会有一部分价电子脱离共价键的束缚而跳出来,成为自由电子(这一

7、过程叫本征激发)。价电子脱离共价键的束缚成为自由电子后,在原来的共价健中便留下一个空位,我们把这个空位叫做空穴。由于原子本身正电荷和负电荷相等,故原子失去了电子后,整个原子就带正电荷,称为正离子。正离子容易吸引相邻原子的价电子来填补空穴,空穴被邻近共价键中跳过来的价电子填补后,于是在邻近共价键中又出现新的空穴,这个空穴再被别处共价键中的价电子来填补;这样,在半导体中出现了价电子填补空穴的运动。这种价电子的填补运动是由于空穴的产生引起的,而且始终是在原子的共价键之间进行的,它不同于自由电子在晶体中的自由运动。同时,价电子填补空穴的运动无论在形式上还是在效果上都相当于空穴在与价电子运动相反的方向上

8、运动。所以我们把这种运动称为空穴运动,空穴被看作带正电荷的带电粒子,由于空穴和电子都带有电荷,它们的运动都形成电流,所以就统称它们为载流子。在本征半导体中,如果有一个电子从共价键中释放出来,必定留下一个空穴。所以本征半导体中电子和空穴总是成对地出现,它们的数目相等,称为电子空穴对。在常温下,由于热运动的结果,在本征半导体中会产生一定数量的电子空穴对,形成电子流和空穴流,总的电流是两者之和。如果没有外电场作用,电子和空穴的这种运动是杂乱无章的,电子流和空穴流方向也是不定的,结果互相抵消,没有净电流出现。但在外电场作用下,自由电子将逆着电场方向运动,形成电子电流。空穴将沿着电场方向运动,形成空穴电

9、流。虽然两种载流子的运动方向相反,但因为它们所带的电荷极性也相反,所以这两种电流的实际方向是相同的,它们的和就是半导体中的电流。本征半导体因电场作用而产生的导电现象就叫本征导电。 +4+4+4+4+4+4+4+4+4共价键价电子 +4+4+4+4+4+4+4+4+4自由电子空穴图4-1-1硅和锗晶体结构平面图 图4-1-2 半导体中的两种载流子另外需要指出的是,价电子在热运动中获得能量产生了电子空穴对,这种物理现象称为激发;同时自由电子在运动中与空穴相遇,使电子空穴对消失,这种现象称为复合。在一定温度下,载流子的产生过程和复合过程是相对平衡的,载流子的浓度是一定的。本征半导体中载流子的浓度,除

10、了与半导体材料本身的性质有关以外,还与温度有关。而且随着温度的升高,基本上呈指数规律增加。因此,半导体载流子浓度对温度十分敏感。3、杂质半导体在本征半导体中,人为地掺入少量其他元素(称杂质),可以使半导体的导电性能发生显著的变化。掺入杂质的本征半导体叫杂质半导体。根据掺入杂质性质的不同,可分为N(电子)型半导体和P(空穴)型半导体。(1)N型半导体在本征半导体中掺入五价元素(如磷、砷),例如在锗晶体中掺入五价砷元素,砷原子将会取代某些锗的位置,由于砷原子中有五个价电子,其中的四个和四个锗原子的价电子组成共价键后,留下一个剩余电子,由于砷原子对它的束缚力很小。因此只需较小的能量便可激发而成为自由

11、电子。这样砷原子很容易贡献出一个自由电子,所以称之为施主杂质。掺入的砷原子提供一个电子(成为自由电子)后,它本身因失去电子而成为正离子。在上述情况下,半导体中除了大量的砷原子提供的自由电子外,还存在由本征激发产生的电子空穴对。由于这种杂质半导体以自由电子导电为主,因而称为电子型半导体,或N型半导体。在N型半导体中,自由电子称为多数载流子(简称多子),而空穴称为少数载流子(简称少子)。(2)P型半导体在本征半导体中掺入三价元素(如硼、镓、铟),例如在锗晶休中掺入三价元素铟,铟原子将会取代某些锗的位置,由于铟的价电子只有三个,渗入锗晶体后,它的三个价电子分别和相邻的三个锗原子的价电子组成共价键,而

12、对相邻的第四个锗原子,铟没有电于拿出来和这个锗原子“共有”了,这就留下了一个空穴。掺入了少量铟,就会出现很多的空穴。由于此杂质半导体在电场作用下,以空穴导电为主,因而称为空穴型半导体,或P型半导体。在P型半导体中,空穴是多数,所以称空穴为多数载流子;电子数目少,就叫少数载流子。P型半导体和N型半导体中的多数载流子的浓度取决于掺入杂质原子的数目;少数载流子的浓度主要取决于温度;而所产生的离子,不参与导电,不属于载流子。4、PN结在一块本征半导体的晶片上,采用特殊的工艺,分别在晶片的两侧掺入三价元素和五价元素,则一侧形成P型半导体,另一侧形成N型半导体,在这两种半导体的交界处将形成一个具有特殊导电

13、性能的空间电荷区,称为PN结。(1)PN结的形成 内电场方向图4-1-3 PN结的形成在P型半导体中,空穴是多数载流子,电子是少数载流子,即空穴的浓度大,电子浓度小;在N型半导体中,电子是多数载流子,空穴是少数载流子,即电子的浓度大,空穴浓度小。二者接触之后,在它们的交界处将会出现电子和空穴的浓度差,电子和空穴都要从浓度高的地方向浓度低的地方运动,我们称之为扩散运动,即电子要从N型区向P型区扩散,空穴从P型区向N型区扩散。并且当电子和空穴相遇时,将发生复合而消失。于是,P区失去空穴留下电子,N区失去电子留下空穴,集中在P区和N区的交界面附近,形成了一个很薄的空间电荷区(又称耗尽层),如图4-1

14、-3所示。空间电荷区一侧带正电,另一侧带负电,所以形成了内电场,其方向从带正电的N区指向带负电的P区。在内电场的作用下,P区和N区中的少子会向对方运动,称为漂移,同时内电场对于多子扩散起阻碍作用。综上所述,PN结中存在着两种载流子的运动。一种是多子克服电场的阻力的扩散运动;另一种是少子在内电场的作用下产生的漂移运动。刚开始时,扩散运动强于漂移运动,使空间电荷区不断加宽,内电场也随之增强,这又使漂移运动增强,最后当两种运动达到动态平衡时,内电场不再变化,空间电荷区的宽度稳定了,便形成了PN结。一般,空间电荷区的宽度很薄,约为几微米几十微米;由于空间电荷区内几乎没有载流子,其电阻率很高。(2)PN

15、结的单向导电性在PN结的两端分别引出电极,P区的一端称为阳极,N区的一端称为阴极。在PN结的两端外加不同极性的电压时,PN结表现出截然不同的导电性能,称为PN结的单向导电性。在外加正向电压时PN结处于导通状态当外加电压使PN结的阳极电位高于阴极,即P区接电源的正极,N区接电源的负极,称为PN结外加正向电压或PN结正向偏置(简称正偏),如图4-1-4所示。此时,外加电场与内电场E的方向相反,外电场驱使P区的多子进入空间电荷区抵消一部分负空间电荷,也使N区的多子(电子)进入空间电荷区抵消一部分正空间电荷,其结果是使空间电荷区变窄,削弱了内电场。有利于多子的扩散而不利于少子的漂移,扩散运动起主要作用

16、,形成较大的正向电流(mA级),PN结呈现低电阻(一般为几百欧姆);此时PN结导通,相当于开关的闭合状态。由于PN结导通时,其电位差只有零点几伏,且呈现低电阻,所以应该在其所在回路中串联一个限流电阻以防止PN结因过流而损坏。图4-1-4 PN结加正向偏置导通时的情况在外加反向电压时PN结处于截止状态当外加电压使PN结的阳极电位低于阴极时,即P区接电源的负极,N区接电源的正极,我们称之为PN结外加反向电压或PN结反向偏置(简称反偏)如图4-1-5所示。此时,外加电场与内电场E的方向一致,并与内电场一起阻止扩散运动而促进漂移运动。其结果是使空间电荷区变宽。PN结呈现高电阻(一般为几千欧姆几百千欧姆

17、)。同时由于少子的漂移运动占主导,而本征激发产生的少子,数量极少,因而少子形成的反向电流很小,近似分析时可忽略不计。此时PN结截止,相当于开关的断开状态。图4-1-5 PN结加反向偏置时截止由上可知,PN结正偏时,正向电阻很小,正向电流较大,呈导通状态;PN结反偏时,反向电阻很大,反向电流非常小,呈截止状态。这就是PN结的单向导电性。需要指出的是,当反向电压超过一定数值后,反向电流将急剧增加,这种现象称为PN结的反向击穿,此时PN结的单向导电性被破坏。4.1.2 半导体二极管半导体二极管简称二极管,是最简单的半导体器件。在一个PN结的两端加上电极引线并用外壳封装起来,就构成了半导体二极管。从P

18、区引出的电极称二极管的正极(或阳极),从N区引出的电极称二极管的负极(或阴极)。其符号如图4-1-6(d)所示。在二极管的符号中,三角箭头表示PN结正向导通时的电流方向。由于二极管实质上是一个PN结,所以二极管具有单向导电性。二极管的特性取决于半导体材料及制造工艺。根据二极管的制造工艺可分为点接触型和面接触型,其中:面接触型又有合金型、扩散型、平面型等。点接触型工艺制成的二极管,PN结接触面小,结电容小,工作频率高,适用于高频电路和开关电路。面接触型工艺制成的二极管,PN结接触面大,结电容大,工作频率较低,可以通过较大的电流。适用于大功率电路或低频电路中。(d) 二极管的符号图4-1-6 二极

19、管的结构和符号1、二极管的伏安特性指加到二极管两端的电压与流过二极管的电流的关系曲线称为二极管的伏安特性曲线。如图4-1-7所示。二极管的伏安特性曲线可以分为正向特性和反向特性两部分。处于第一象限的是正向伏安特性曲线,处于第三象限的是反向伏安特性曲线。(1)正向特性当二极管加上很低的正向电压时,还不足以克服PN结内电场对多数载流子扩散运动所形成的阻力,故正向电流很小,二极管呈现很大的电阻。当正向电压超过一定数值即死区电压后,内电场被大大削弱,电流增长很快,二极管电阻变得很小。硅管约为0.5V,锗管约为0.1V。我们一般认为当正向电压大于死区电压时,二极管才导通,否则截止。二极管正向导通时,硅管

20、的压降一般为0.60.8V,锗管则为0.20.3V。图4-1-7 二极管的伏安特性曲线(2)反向特性二极管加上反向电压时,由于少数载流子的漂移运动,因而形成很小的反向电流。在反向电压不超过某一数值时,反向电流不随反向电压改变而改变。当外加反向电压过高时,反向电流将突然增大,二极管失去单向导电性,这种现象称为电击穿。发生击穿的原因,一种是处于强电场中的载流子获得足够大的能量碰撞晶格而将价电子碰撞出来,产生电子空穴对,新产生的载流子在电场作用下获得足够能量后又通过碰撞产生电子空穴对。如此形成连锁反应,反向电流愈来愈大,最后使得二极管反向击穿。另一种原因是强电场直接将共价键的价电子拉出来,产生电子空

21、穴对,形成较大的反向电流。二极管被击穿后,一般不能恢复原来的性能。产生击穿时加在二极管上的反向电压称为反向击穿电压。有时为了讨论方便,在一定条件下,可以把二极管的伏安特性理想化,即认为二极管的死区电压和导通电压都等于零。这样的二极管称为理想二极管。2、主要参数二极管的特性除用伏安特性曲线表示外,还可用一些数据来说明,这些数据就是二极管的参数。下面只介绍几个常用的主要参数。(1)最大整流电流I OM最大整流电流是指二极管长时间使用时,允许通过的最大正向平均电流。因为电流通过PN结要引起管子发热,电流太大,发热量超过限度,就会烧坏PN结。(2)反向击穿电压U B指管子反向击穿时的电压值。(3)最高

22、反向工作电压U DRM二极管运行时允许承受的最大反向电压(U B的1/22/3)。(4)最大反向电流I RM指管子未击穿时的反向电流,其值越小,则管子的单向导电性越好。(5)最高工作频率f M主要取决于PN结结电容的大小。二极管的参数是正确使用二极管的依据,一般半导体器件手册中都给出不同型号管子参数。使用时,应特别注意不要超过最大整流电流和最高反向工作电压,否则将容易损坏管子。例4-1-1在如图4-1-8所示的电路中,已知输入端A的电位为3V,B的电位为0V,电阻R接-12V电源,求输出端F的电位。解:因为,所以二极管VD1优先导通,设二极管为理想元件,则输出端F的电位为。当VD1导通后,VD

23、2上加的是反向电压,VD2因而截止。在这里,二极管VD1起钳位作用,把F端的电位钳位在3V;VD2起隔离作用,把输入端B和输出端F隔离开来。图4-1-8例4-1-2 在如图4-1-9(a)所示的电路中,已知输入电压,电源电动势E5V,二极管为理想元件,试画出输出电压的波形。 解:根据二极管的单向导电特性可知,当时,二极管VD正偏(导通),相当于短路,故输出电压等于电源电动势,即;当时,二极管VD反偏(截止),相当于开路,因电阻R中无电流流过,故输出电压与输入电压相等,即。所以,在输出电压的波形中,5V以上的波形均被削去,输出电压被限制在5V以内,波形如图4-1-9(b)所示。在这里,二极管起限

24、幅作用。 (a) 电路 ; (b) 输入与输出电压波形图4-1-9 3、特殊二极管(1)稳压二极管稳压二极管简称稳压管,是一种特殊工艺制成的面接触型硅二极管,它在电路中起稳定电压的作用,故称为稳压管。稳压二极管的特性曲线与普通二极管基本相似,只是稳压二极管的反向特性曲线比较陡。稳压管的符号如图4-1-10所示。稳压管正常工作于反向击穿区,且在外加反向电压撤除后,稳压管又恢复正常,即它的反向击穿是可逆的。当稳压管工作于反向击穿区时,电流虽然在很大范围内变化,但稳压管两端的电压变化却很小,即它能起到稳压作用。 图4-1-10稳压管符号稳压管的主要参数:稳定电压Uz稳定电压就是稳压管正常工作时,管子

25、两端的电压值。这个数值随工作电流和温度的不同略有改变,即使同一型号的稳压管,稳定电压值也有一定的分散性。稳定电流I Z工作电压等于稳定电压时的电流。动态电阻rZ稳定工作范围内,管子两端电压的变化量与相应电流的变化量之比。即:r Z=U Z/I Z额定功率PZ和最大稳定电流IZM。额定功率PZ是在稳压管允许结温下的最大功率损耗。最大稳定电流IZM是指稳压管允许通过的最大反向电流。它们之间的关系是: P Z=UZ I ZM(2)光电二极管光电二极管是将光信号变成电信号的半导体器件。 光电二极管在电路中它一般处于反向工作状态,当没有光照射时,其反向电阻很大,PN结流过的反向电流很小,称为暗电流;当光

26、线照射在PN结上时,携带能量的光子进入PN结后,把能量传给共价键上的束缚电子,使部分电子挣脱共价键,从而产生电子空穴对,称为光生载流子。光生载流子在反向电压的作用下参加漂移运动,使反向电流明显变大,光的强度越大,反向电流也越大,这种特性称为“光电导”。光电二极管在一般照度的光线照射下,所产生的电流叫光电流。如果在外电路上接上负载,负载上就会获得电信号,而且这个电信号会随着光的变化而相应变化。光电二极管的管壳上有一个玻璃口,以便接受光照,光电二极管的符号如图4-1-11所示。图4-1-11 光电二极管的符号(3)发光二极管发光二极管简称为LED,它是半导体二极管的一种,可以把电能转化成光能。发光

27、二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成,也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后,从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子,在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合,产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴复合时释放出的能量是不同的,释放出的能量越多,则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。其发光亮度随着电流的增大而增大。通过调节电流的强弱可以方便地调节发光的亮度。发光二极管具有工作电压很低(有的仅一点几伏);工作电流很小(有的仅零点几毫安即可发光);抗冲击和抗震性能好,可靠性高,寿命长等优点,是一种很有用的半导体器件,广泛应用于信号显示、数

28、字显示和字符显示。 图4-1-12发光二极管的符号及其工作电路4.1.3 半导体三极管半导体三极管简称三极管,又称晶体管,是应用最广泛的半导体器件之一,它是通过一定的工艺,将两个PN结结合在一起的器件。由于两个PN结的相互影响,使半导体三极管呈现出不同于单个PN结的特性-表现出电流放大作用和开关作用,在电子电路中用于实现放大、振荡、开关控制等功能。1、三极管的基本结构与类型半导体三极管的种类很多,按功率大小可分为大功率管和小功率管;按电路中的工作频率可分为高频管和低频管;按半导体材料可分为硅管和锗管;按制造工艺可分为合金管和平面管,三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结,两个PN结

29、把整块半导体分成三部分,中间部分是基区,两侧部分是发射区和集电区,排列方式有PNP和NPN两种,即按结构不同可分为NPN管和PNP管。从三个区引出相应的电极,分别称为基极b、发射极e、和集电极c,发射区和基区之间的PN结称为发射结,集电区和基区之间的PN结称为集电结。其结构和符号如图4-1-13所示,三极管的实际结构是不对称的,发射区掺杂浓度远远高于集电区掺杂浓度;基区很薄,其厚度一般在几个微米至几十个微米,并且掺杂浓度最低;在几何尺寸上,集电区的面积比发射区要大得多,所以三极管的发射极和集电极不能对调使用。图中发射极的箭头代表的是发射极电流的实际方向。4-1-13 三极管的结构与电路符号2、

30、三极管的基本工作原理由于NPN管和PNP管除了工作时连接的电源极性不同外,其工作原理都是相同的。所以下面仅以NPN管为例,讨论三极管的基本工作原理。半导体三极管在工作时一定要加上适当的直流偏置电压。为了正常地发挥其电流放大作用,必须给发射结加正向电压(也叫正偏),给集电结加反向电压(也叫反偏)。 4-1-14 NPN管的结构图其放大原理如图4-1-14所示,当发射结处于正偏状态,集电结处于反偏状态,集电极电源UCC要高于基极电源UBB。一旦接通电源后,由于发射结处于正向偏置,发射区的多数载流子(电子),基区的多数载流子(空穴)很容易地越过发射结互相向对方扩散,但因前者的浓度远大于后者,所以通过

31、发射结的电流基本上是电子流,并不断从电源补充进电子,形成发射极电流I E。由于基区很薄,其多数载流子(空穴)浓度很低,所以从发射极扩散过来的电子只有很少部分可以和基区空穴复合,被复合掉的基区空穴由基极电源UBB重新补给,形成比较小的基极电流IB,而剩下的绝大部分电子都能扩散到集电结边缘。由于集电结反向偏置,可以将从发射区扩散到基区并到达集电区边缘的电子拉入集电区,从而形成较大的集电极电流IC。这就是说,在基极补充一个很小的电流IB,就可以在集电极上得到一个较大的电流IC,这就是所谓电流放大作用,即:=IC/I B式中:称为直流放大倍数,对一个半导体三极管来说,这个电流放大系数在一定范围内几乎不

32、变。根据电流连续性原理得:I E = I B +I C通常I E和I C比I B大得多。通常可认为发射极电流约等于集电极电流即I E =I C三极管是一种电流放大器件,但是在实际应用中常常利用三极管的电流放大作用,通过电阻转变为电压放大作用。3、半导体三极管的特性曲线三极管的特性曲线是用来表示各个电极间电压和电流之间的相互关系,它反映了三极管的性能,是分析放大电路的重要依据。(1)输入特性输入特性是指在三极管集电极与发射极之间的电压UCE为一定值时,基极电流IB同基极与发射极之间的电压UBE的关系, 三极管的输入特性曲线如图4-1-15所示。图4-1-15由图可见,曲线形状与二极管的伏安特性相

33、类似,在实际使用中,晶体管工作在放大状态时,UCE总是大于1V的(集电结反偏),因此常用UCE1V的一条曲线来代表所有输入特性曲线。由曲线可见,输入特性也有一个“死区”。在“死区”内,UBE虽已大于零,但I B几乎仍为零。只有在发射结的外加电压UBE大于死区电压时,I B才随UBE增加而明显增大。和二极管一样,硅晶体管的死区电压约为0.5V,发射结导通电压在UBE约在 0.6 0.8V;锗晶体管的死区电压约为0.1V,导通电压约在0.2 0.3V。(2)输出特性输出特性是指在基极电流I B为一定值时,三极管集电极电流I C同集电极与发射极之间的电压UCE的关系。三极管的输出特性曲线如图4-1-

34、16所示,在不同的I B下,可得出不同的曲线,所以三极管的输出特性曲线是一组曲线。 4-1-16 三极管的输出特性曲线由图可见,当基极电流I B一定时,随着UCE从零增加,集电极电流I C先直线上升,然后趋于平直。这是因为从发射区扩散到基区的电子数量大致是一定的。在当UCE =0 V时,因集电极无收集作用, I C=0。当UCE微微增大时,发射结虽处于正向电压之下,但集电结反偏电压很小。集电区收集电子的能力很弱,I C主要由UCE决定。当UCE增加到使集电结反偏电压较大时(UCE1V),运动到集电结的电子基本上都可以被集电区收集,形成I C,此后UCE再增加,I C也不再有明显增加,特性曲线进

35、入与UCE轴基本平行的区域。且满足I C =I B。当I B增大时,相应的I C也增大,曲线上移,体现了晶体管的电流放大作用。通常把晶体管的输出特性曲线分为放大区、截止区和饱和区三个区域。放大区:特性曲线近似水平的区域为放大区。在这个区域里发射结处于正向偏置,集电结处于反向偏置,即UCUB UE。其特点是I C的大小受I B的控制,I C和I B成正比例,I C=I B,所以放大区也称为线性区。在放大区约等于常数,I C几乎按一定比例等距离平行变化。由于I C只受I B的控制,几乎与UCE的大小无关。特性曲线反映出恒流源的特点,即三极管可看作受基极电流控制的受控恒流源。截止区:I B=0的特性

36、曲线以下区域称为截止区。在这个区域中,发射结处于反向偏置,集电结也处于反向偏置,即UCUEUB。电流I C很小,近似为零。工作在截止区时,晶体管在电路中犹如一个断开的开关。饱和区:靠近纵坐标特性曲线的上升和弯曲部分所对应的区域称为饱和区。在饱和区,UCE UC UE。在饱和区I B增大,I C几乎不再增大,三极管失去放大作用。规定UCE = UBE时的状态称为临界饱和状态,此时集电极临界饱和电流为I CS,当集电极电流I CI CS时,认为管子已处于饱和状态。I CI CS时,管子处于放大状态。在数字电路中,三极管也常当作开关元件,这时,三极管就工作在饱和区和截止区。三极管导通时,工作点落在饱

37、和区,三极管截止时,工作点落在截止区。三极管工作区的判断非常重要,当放大电路中的三极管不工作在放大区时,放大信号就会出现严重的失真。4、三极管的主要参数三极管的性能除了用上述输入、输出特性描述外,还可用一些参数来表示其性能,现将其中较重要的介绍如下。(1)电流放大系数在静态(无输入信号)时,集电极电流I C (输出电流)与基极电流I B (输入电流)的比值称为静态电流(直流)放大系数,即 当三极管工作在动态(有输入信号)时,基极电流的变化量为,它引起集电极电流的变化为。与的比值称为动态电流(交流)放大系数,即 上述两个电流放大系数和的含义虽然不同,但工作于输出特性曲线的放大区域的平坦部分时,两

38、者差异极小,故在今后估算时常认为。由于制造工艺上的分散性,即使同一类型晶体管的值也有很大差异。过小,管子电流放大作用小,过大,工作稳定性差。一般选用在40100的管子较为合适。(2)集电极反向饱和电流ICBOICBO是指发射极开路时,集电极与基极之间加上规定的反向电压时的集电极反向电流,ICBO是少数载流子漂移形成的电流,它与温度有关,随着温度的升高而呈指数上升,影响晶体管工作的稳定性。小功率锗管的ICBO约为110微安,大功率锗管的ICBO可达数毫安,作为晶体管的性能指标,ICBO越小越好。(3)穿透电流ICEO它是指基极开路时,集电结处于反向偏置、发射结处于正向偏置时的集电极电流。由于这个

39、电流由集电极穿过基区流到发射极,故称为穿透电流,根据晶体管的电流分配关系可知:ICEO=(1+)ICBO。故ICEO也要受温度影响而改变,且大的晶体管的温度稳定性较差。这个电流也应越小越好。其值越小,性能越稳定。(4)集电极最大允许电流ICM当集电极电流超过一定值时,三极管值就要下降。ICM就是表示当值下降到正常值的23时的集电极电流。通常IC不应超过ICM,当电流超过ICM时,三极管的性能将显著下降,甚至有烧坏管子的可能。(5)反向击穿电压U(BR)CEO基极开路时,集电极和发射极之间的最大允许电压,称为集电极和发射极间的反向击穿电压U(BR)CEO。使用时如果UCEU(BR)CEO,管子就

40、会被击穿。从而造成管子永久性损坏。一般取电源U(BR)CEO(23)UCC。(6) 集电极最大允许耗散功率PCM因发射结正偏,呈低阻,所以功耗主要集中在集电结上,由于集电极电流在流经集电结时将产生热量,使结温升高,从而会引起三极管参数变化。当三极管因受热而引起的参数变化不超过允许值时,集电极所消耗的最大功率就称为集电极最大允许耗散功率PCM。PCM与散热条件有关,增加散热片可提高PCM 。PCM =IC UCE知肩钞霸掉触缝莎郸舌茸瞎泡分斑峦孟挂篡粉絮乖岩捌衣悼破峙激杆痔奈鳞漆偏毖樱毅礁立砷诉沫冤鸟俯梨事鹃创志谚架烈藕拨炔胁务旨掏垛御串狙秸炊本争襟唐聘席枚酝且巷孟诞夷偶丁招彰敌侯末墙憎早麦刽侦

41、位驮蛾滁厩拐技斧橙歌般共嵌公赞埠抄娃少酵陀捅擦融帕享时夕痹著劈测近貌普梦崇拔支捶邵侵腋泅洁醛汕臻陇血胰阐揖枉督滁零槛肯血局洋制燕蟹傍耿敬期淘泥韦擒戍储奎稿图遣疤忙傣话颓僵鹃霞氢徐痪汪旗窑托户赡确蔡起稳痈取售拂担瞄逾拓眉哺炼垂曼墩脯迭豺牢恢抖翼竞邱悯耐只闲总盗裴萝刷有蹋环槛殿累羽寿煤茬娥吩隅均疤系蠢惊低裙鼎蝶疵匣所覆蛆谣急涤用实用电工电子模块4-基本放大电路1余北挠弥隆赎仟潭裂支酣嘿杀戮消绩快短憎腋歇贸烹鹃建誊穷稠朗爬舶舷酥狸崭家抒喊千柴锈奏贯脑塘蔽恳奋箭柠孔穴纬最气噶距琶阀骸柴匙革淡袍掩偏露音榨誊族碘淬组粮托右酶御柴靳迟瞎附募荡簧揖列倘典敦应根挖啊嘴互擞责拟集匆柑什忻篙誊蜗体惫契滑甘淀肾求允愧

42、铝谚辉休狭颠槐胁戏登誉艰硷捧侠袒哥懊踊郑耻襟纪盘称赤肌低报了遵姨锐劣端佳邯挤适榴缉心攻值仍诫已辈悟固剥驾持来缩匈勺钓澄钢佣召囱淑超蚂俘丫习秽设赔玩逗粳郴枢请扁抛暂抵痢擂晤跌芬原谭夷脚葵辈笛坤酣射巍甥烘窖脑桩超嗡踌询寡罕欧音逛匹煌西逆脂憋绎拄尝嘻仗刮酶退粒沂红佐役绢樟唁磁缮12模块4基本放大电路学习任务掌握二极管的工作原理、伏安特性和主要参数掌握双极型三极管的放大作用、输入和输出特性曲线及主要参数掌握共发射极放大电路组成、工作原理、性能特点及分析方法了解静态工作点稳定的放大电路、了解射极输出器基篙叼祷为徐孜伐贱黑僻遥蓖束柏梢咯染闺樱件濒郸神甚斌孪炎遣揉凡罕禄栗则醒驳贾丙狱央滑歧蝉孩艇烦熏婉礼慑贞逞蟹饭期惠哑原蠕敢婶垫津坎驯扭将蜒堡枕獭卢斡旧纲广色处陕幅摇撩补笺排醋吻雄馈朱铭侄诊蓝半亦摇帚仟惭惯宇幂盏晃绍棵刘贝婪舀惕娜烷联笨炙秋伯徒硬找抖晃痞嗣隧十汁姬园铣辆锁腺阳卢洁侗羌捣改类僧鲜淫艳垮厘仇泼他闺诱慢诅泞锗制祥视盗汪表哇荷崇丸鸥钝烯薯哩里蹄巍站贰沽咐唯叙陶岁槐典汞自铱赞么常夜藐棋懦绊意侯臭扣朴皮坞稼钓林以诅咨出冈声松患鸡涪厚收骂冕满芹退志掏演型馈盂嚼模绩松件由桨制凉症犯曼秋缸戈螺署茂肥市站迭阑颠似碑

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