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模拟电子技术

完成任务：制作一音频功放. 模拟电子技术. 目 录. 模块一 常用元器件. 模块二 分立元件小信号放大. 模拟电子技术. 模块三 集成放大器. 模块四 低频功率放大器. 模块五 直流稳压电源. 模块六 信号产生与处理. 模块一 半导体器件. 任务 1 半导体的特性. 任务 2 半导体二极管. 任务 3 半导体三极管. 任务 4 场效应管. return. 半导体的特性. 一、物质按导电性能可分为 ：. 任 务. 导体. 半导体. 绝缘体. 二、半导体的特性：. 1. 光敏特性. 热敏特性. 掺杂特性.

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Presentation Transcript

  1. 完成任务：制作一音频功放 模拟电子技术

  2. 目 录 模块一 常用元器件 模块二 分立元件小信号放大 模拟电子技术 模块三 集成放大器 模块四 低频功率放大器 模块五 直流稳压电源 模块六 信号产生与处理

  3. 模块一 半导体器件 任务1 半导体的特性 任务2 半导体二极管 任务3 半导体三极管 任务4 场效应管 return

  4. 半导体的特性 一、物质按导电性能可分为： 任 务 • 导体 • 半导体 • 绝缘体 二、半导体的特性： 1 光敏特性 热敏特性 掺杂特性 return

  5. 半导体的特性 半导体的特性动画 任 务 指针电流表 加热 1

  6. 半导体的特性 三、杂质半导体： P型半导体：在硅或锗的晶体中掺入少量的 3 价杂质元素，如硼、镓、铟等，即构成 P 型半导体。 任 务 1 （b)模型 （a)结构

  7. 半导体的特性 N型半导体：在硅或锗的晶体中掺入少量的 5 价杂质元素，如　　磷、锑、砷等，即构成 N 型半导体。 任 务 （b)模型 1 （a)结构 return

  8. N PN结 P 半导体的特性 四、PN结： PN结：在一块本证半导体上，用工艺的办法使其一边形成N型半导体，另一边形成P型半导体，则在两种半导体的交界面处形成了PN结 任 务 PN 结的形成 1

  9. P N 半导体二极管 半导体二极管：由PN结加上引线和管壳构成。 任 务 （b)符号 2 （a)结构 return

  10. (a)点接触型 二极管的结构示意图 半导体二极管 一、二极管的几种常见结构 1、点接触型：PN结面积小，结电容小，用于检波和变频等高频电路。 任 务 2

  11. (b)面接触型 (c)平面型 半导体二极管 2、面接触型：PN结面积大，用于工频大电流整流电路 任 务 3、平面型：往往用于集成电路制造工艺。PN结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中 2

  12. 整流二极管 肖特基二极管 开关二极管 大功率整流二极管 整流桥 半导体二极管外形 任 务 2

  13. UD + - + V ID U A - 半导体二极管 二 半导体二极管特性的测试： 任务：二极管、可调电源、万用表搭接电路，测量二极管的伏安特性。 任 务 2

  14. 半导体二极管 半导体二极管特性的测试： 任 务 测量结果填入表中，并根据测量结果画出二极管的伏安特性曲线，说明二极管的特性。 2

  15. 半导体二极管 伏安特性曲线 任 务 反向击穿电压 死区电压 2 return

  16. 半导体二极管 伏安特性方程 在外加uD的作用下，二极管电流iD的数学表达式近似为： 任 务 其中UT=kT/q称温度的电压当量，k为波尔兹曼常数 ，T为绝对温度，q为电子电量。 常温下 即T = 300°K时，UT = 26mv， 2 return

  17. 半导体二极管 三 、二极管的测量 任 务 1、万用表的档位？ 2、现象？ 3、结论 2

  18. 半导体二极管 四 、二极管的应用 任 务 问题：如何从大小和方向都变化的电流得 到大小变化而方向不变的电流？ 搭接电路实际测试： 应用一：整流 2 return

  19. 半导体二极管 动手测试: 任 务 2 应用二：限幅

  20. 半导体二极管 五 、特殊二极管 稳压二极管是专门利用反向击穿特性的二极管。特性曲线、符号与等效电路图。 1.稳压二极管 任 务 稳压二极管的特性曲线和符号 2 return

  21. 3.光电二极管：它的结构与普通二极管类似，使用时其PN结工作在反向偏置状态下，它是将光信号转变为电信号的半导体器件。3.光电二极管：它的结构与普通二极管类似，使用时其PN结工作在反向偏置状态下，它是将光信号转变为电信号的半导体器件。 半导体二极管 2、发光二极管：发光二极管简称LED，是一种通以正向就会发光的二极管。 任 务 2 光电二极管电路符号

  22. 4.变容二极管：利用PN结的势垒电容随外加电压的变化特性可制成变容二极管。4.变容二极管：利用PN结的势垒电容随外加电压的变化特性可制成变容二极管。 半导体二极管 任 务 变容二极管电路符号 5.光电耦合器件：将光电二极管和发光二极管组合起来就组成光电耦合器件。它以光为媒介可实现电信号的传递。 2

  23. 半导体三极管有两种类型:NPN型和PNP型。 半导体三极管 任 务 PNP符号 NPN符号 3 NPN结构 PNP结构 return

  24. 晶体三极管外形 任 务 3

  25. 晶体三极管 任 务 3

  26. IC IB Rc mA A UCC V UCE Rb UBE V UBB 半导体三极管 三极管有什么特性？ 任 务 3 连接电路并测量

  27. 半导体三极管 1.4.3三极管的电流放大作用 改变电路参数，测量电路中的各电流、电压。根据测量结果回答问题 任 务 1、当Rb由小到大变化时，UBE、UCE、IB、IC各是如何变化的？ 2、当Rb由小到大变化时，UBE、UCE、IB、IC各是如何变化的？ 3

  28. 半导体三极管 从测试结果，能得到什么结论？ 任 务 作业：通过对电路的测量，总结三极管的三个区（放大区、饱和区、截止区）的特点。 查阅相关资料，了解三极管工作在不同区时的实际应用。 3

  29. 半导体三极管 问题：如何检测三极管的好坏及型号、管 脚？ 任 务 1、选择万用表档位 2、测量 3、结果 3

  30. 单极型半导体三极管又称场效应管（简称FET）其主要特点是输入电阻非常高可达108～1015Ω；另外还有噪声低、热稳定性好、抗辐射能力强、寿命长等特点。单极型半导体三极管又称场效应管（简称FET）其主要特点是输入电阻非常高可达108～1015Ω；另外还有噪声低、热稳定性好、抗辐射能力强、寿命长等特点。 场效应管（单极型晶体管） 任 务 4 return

  31. 场效应管（单极型晶体管） 场效应管根据结构的不同，有结型场效应管（JFET）和金属－氧化物－半导体场效应管（MOSFET）两种类型。MOS场效应管具有制造工艺简单、占用芯片面积小、器件特性便于控制以及成品率高、成本低、功耗小等优点，因而广泛应用于集成电路中，特别是在大规模和超大规模集成电路中得到广泛的应用。 任 务 4

  32. 1.结构 电路符号 符号 结构图 一 结型场效应管 在一块N型半导体材料的两边各扩散一个高杂质浓度的P+ 区,就形成两个不对称的PN结，即耗尽层。把两个P+区并联在一起，引出一个电极G，称为栅极，在N型半导体的两端各引出一个电极，分别称为源极S和漏极D。 任 务 4

  33. (以N沟道结型场效应管为例)在D、S间加上电压UDS，则源极和漏极之间形成电流ID，我们通过改变栅极和源极的反向电压UGS，就可以改变两个PN结阻挡层的（耗尽层）的宽度，这样就改变了沟道电阻，因此就改变了漏极电流ID。所以，改变UGS的大小可以控制漏极电流。这是场效应管工作的核心部分。(以N沟道结型场效应管为例)在D、S间加上电压UDS，则源极和漏极之间形成电流ID，我们通过改变栅极和源极的反向电压UGS，就可以改变两个PN结阻挡层的（耗尽层）的宽度，这样就改变了沟道电阻，因此就改变了漏极电流ID。所以，改变UGS的大小可以控制漏极电流。这是场效应管工作的核心部分。 2.结型场效应管的工作原理 任 务 4 return

  34. ID=0 ID=0 UGS (1).UGS对导电沟道的影响 任 务 UGS<0 UGS＝0 UGS＝UP 4 return

  35. ID ID=0 ID (2).UDS、UGS对导电沟道及ID的影响 任 务 UGS ≤Up UGS<0,UDG<|Up|预夹断 UGS<0,UDG<|Up| 4 return

  36. 3.结型场效应管的特性曲线 场效应管的特性曲线分为转移特性曲线和输出特性曲线。 (以N沟道结型场效应管为例)  1) 转移特性 任 务 在uDS一定时, 漏极电流iD与栅源电压uGS之间的关系称为转移特性。 即 在UGS(off)≤uGS≤0的范围内, 漏极电流iD与栅极电压uGS的关系为： 4 return

  37. 2) 输出特性  输出特性是指栅源电压uGS一定, 漏极电流iD与漏极电压uDS之间的关系, 即 任 务 N沟道结型场效应管输出特性曲线 4 return

  38. 1.5.2 绝缘栅场效应管 一.N沟道增强型MOS场效应管 1.N沟道增强型MOS场效应管结构与工作原理 任 务 4 结构图 UGS≥UT时形成导电沟道 return

  39. VDD及VGS对iD的影响 任 务 4 return

  40. 2.增强型MOS管 的电路符号 任 务 3. 特性曲线 （1）N沟道增强型绝缘栅场效应管的转移特性曲线如（a）图示，在uGS≥UGS（th）时, iD与uGS的关系可用下式表示: 其中ID0是uGS=2UGS（th）时的iD值。 4 return

  41. （2）N沟道增强型绝缘栅场效应管的输出性曲线如图（b）所示。（2）N沟道增强型绝缘栅场效应管的输出性曲线如图（b）所示。 任 务 N沟道增强型场效应管特性曲线 （a） 转移特性; （b） 输出特性 4 return

  42. 二.N沟道耗尽型MOS场效应管 耗尽型绝缘栅场效应管的结构及工作原理 任 务 图为N沟道耗尽型场效应管的结构图。其结构与增强型场效应管的结构相似, 不同的是这种管子在制造时, 就在二氧化硅绝缘层中掺入了大量的正离子。 4 return

  43. 任 务 耗尽型MOS管结构及符号图 (a) N沟道结构图; （b） N沟道符号; （c） P沟道符号 4 return

  44. 在uGS≥UGS（off）时,iD与uGS的关系可用下式表示: 任 务 N沟道耗尽型场效应管特性曲线 （a） 转移特性; （b） 输出特性 4 return

  45. 1.5.3 场效应管的主要参数 一.直流参数 1. 夹断电压UGS（off）或开启电压UGS（th） 任 务 2. 饱和漏极电流IDSS 3. 直流输入电阻RGS 二.交流参数 1.低频跨导gm 2.极间电容，包括CGS、CGD、CDS 4 return

  46. 三.极限参数 1.漏极最大允许耗散功率 PDm=IDUDS 2.漏、源间击穿电压BUDS 3.栅源间击穿电压BUGS 任 务 检测及使用注意事项 1.结型效应管可用万用表判别其管脚和性能的优劣。 4 return

  47. 2.MOS管栅、 源极之间的电阻很高, 使得栅极的感应电荷不易泄放, 因极间电容很小, 故会造成电压过高使绝缘层击穿，故不可用万用表检测。 任 务 3. 有些场效应晶体管将衬底引出, 故有4个管脚, 这种管子漏极与源极可互换使用。 4. 使用场效应管时各极必须加正确的工作电压。 5.在使用场效应管时， 要注意漏源电压、 漏源电流及耗散功率等， 不要超过规定的最大允许值。 4 return

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