《电子基础第1~3章二极管三极管场效应管.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子基础第1~3章二极管三极管场效应管.ppt（28页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、二极管、三极管,二极管、三极管 重要的半导体器件重要的电子电路的基础组成器件重要的集成电路原型,二极管,二极管概述：,二极管又称晶体二极管,diode它是一种具有单向传导电流的电子器件晶体二极管是一个由p型半导体和n型半导体烧结形成的p-n结界面,二极管结构、符号,二极管的主要特性,1.单向导电性 PN结（二极管）的主要特性是单向导电性，也就是在正向电压的作用下，导通电阻很小；而在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大。注意：只有在外加正向电压时这一特性才显示出来。被动器件,3.管压降特性：在二极管导通后，正向压降基本不变，管子的正向电流发生很大变化时，正向压降才有微小的变化。换言之，当正向电压有
2、一个微小变化时，将引起正向电流的很大变化。硅二极管的正向压降为0.6V左右，锗二极管的正向压降为0.2V左右。,2.正向电阻小，反向电阻大 正向电阻是指二极管正向导通后管子正负极间的电阻（是PN结的正向电阻）这一电阻很小正向电阻小。反向电阻是指二极管处于反向偏置而未击穿时的电阻（是PN结的反向电阻），这一电阻很大反向电阻很大。,4.二极管的VA特性,2）、反向特性 二极管两端加上反向电压时，反向 电流很小，当反向电压逐渐增加时，反向电流基本保持不变，这时的电流称为反向饱和电流（见曲线II段)。不同材料的二极管，反向电流大小不同，硅管约为1微安到几十微安，锗管则可高达数百微安，另外，反向电流受温
3、度变化的影响很大，锗管的稳定性比硅管差。,1）、正向特性 加在二极管两端的正向电压（P为正、N为负）很小时（锗管小于0.1伏，硅管小于0.5伏），管子不导通处于“死区”状态，当正向电压起过一定数值后，管子才导通，电压再稍微增大，电流急剧暗加（见曲线I段）。不同材料的二极管，起始电压不同，硅管为伏左右，锗管为左右。,二极管的主要特性,二极管的主要特性,3）、反向击穿特性 当反向电压增加到某一数值时，反向电流急剧增大，这种现象称为反向击穿（见曲线III)。这时的反向电压称为反向击穿电压，不同结构、工艺和材料制成的管子，其反向击穿电压值差异很大，可由1伏到几百伏，甚至高达数千伏。电击穿（雪崩击穿和齐
4、纳击穿）可逆，热击穿不可逆。主要应用为稳压二极管和瞬态抑制二极管等,二极管的分类,二极管的分类,除普通二极管外，还有若干特殊二极管：用于稳压的稳压二极管（齐纳二极管）、用于调谐的变容二极管、以及光电子器件（光电二极管等、发光二极管、激光二极管）等。,二极管的应用,二极管的整流 大多数电器设备无法直接使用交流电，必须把交流电转换成直流电以后才能加以利用。把交流电转换成直流电的过程叫做“整流”。,二极管使用在限幅、开关、低电压稳压等电路中，起整流、检波、限幅、箝位、开关、元器件保护、温度补偿等作用。,三极管,半导体三极管有两种类型：一种是双极型半导体三极管(BJT Bipolar Junction
5、 transistor)，常称为晶体管，在电路中常用“Q”加数字表示，有两种载流子参与导电(多数载流子和少数载流子），被称之为双极型器件。晶体管是电流控制元件，由两个PN结组合而成,另一种是场效应半导体三极管，仅由一种载流子（多数）参与导电，所以称之为单极型器件。场效应管是电压控制元件，由电场效应来控制其电流大小，分为两大类：结型场效应管（JFET Junction type Field Effect Transistor）和金属氧化物半导体场效应管（MOSFET MetalOxideSemiconductor type Field Effect Transistor）,三极管概述：,三极管结
6、构、符号：,NPN型,PNP型,结构,符号,结构,符号,由于三极管的结构和外形特征，它有三个接出来的端点，所以便被形象的命名为三极管。并不是所有三脚的器件都是三极管,三极管的基本结构是两个反向连结的PN结面,有pnp和npn 两种组合；三个接出来的端点依序称为发射极（emitter,E）、基极（base,B）和集电极（collector,C）,三极管参数,9011 NPN 30V 30mA 400mW 150MHz 放大倍数20-809012 PNP 50V 500mA 600mW 低频管 放大倍数30-909013 NPN 20V 625mA 500mW 低频管 放大倍数40-1109014
7、 NPN 45V 100mA 450mW 150MHz 放大倍数20-908050 NPN 25V 700mA 200mW 150MHz 放大倍数30-1008550 PNP 40V 1500mA 1000mW 200MHz 放大倍数40-140,9013：NPN集电极-发射极电压 20V集电极-基电压 45V射极-基极电压 5V集电极电流 0.5A耗散功率 0.625W结温 150特怔频率 最小 150MHZ放大倍数：40-110,三极管的三种状态,截止状态：当加在三极管发射结的电压小于pn结的导通电压，基极电流为零，集电极电流和发射极电流都为零，三极管这时失去了电流放大作用，集电极和发射极
8、之间相当于开关的断开状态，我们称三极管处于截止状态。放大状态：当加在三极管发射结的电压大于pn结的导通电压，并处于某一恰当的值时，三极管的发射结正向偏置，集电结反向偏置，这时基极电流对集电极电流起着控制作用，使三极管具有电流放大作用，其电流放大倍数=Ic/Ib，这时三极管处放大状态。,饱和导通状态：当加在三极管发射结的电压大于pn结的导通电压，并当基极电流增大到一定程度时，集电极电流不再随着基极电流的增大而增大，而是处于某一定值附近不怎么变化，这时三极管失去电流放大作用，集电极和发射极之间的电压很小，集电极和发射极之间相当于开关的导通状态。三极管的这种状态我们称之为饱和导通状态。,三极管的放大
9、作用,三极管的最基本的一种应用，是将微弱的电信号加以放大,基极电流用IB表示，集电极电流用IC表示，发射极电流用IE表示。则关系为：IC=IB IC=IE IE=IC+IB=（1+）IB、为两种电流放大系数，关系为：IE=IC+IB,1电流放大系数,三极管有一个重要参数就是电流放大系数。当三极管的基极上加一个微小的电流时，在集电极上可以得到一个是注入电流倍的电流，即集电极电流。集电极电流随基极电流的变化而变化，并且基极电流很小的变化可以引起集电极电流很大的变化，这就是三极管的放大作用。,2放大条件,三极管的放大作用，主要依靠发射极电流能通过基区传输，然后到达集电极而实现，为了保证这一过程，既要
10、满足内部条件：发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，由要满足外部条件：发射结正向偏置、集电结反向偏置,三极管的放大电路,利用BJT组成的放大电路,其中一个电极作为信号输入端,一个电极作为输出端,另一个电极作为输入、输出的共同端.根据共同端的不同,BJT可有三种连接方式:共基极（用CB表示）、共发射极（用CE表示）、共集电极（用CC表示）接法,三极管放大电路的三种组态（三种基本放大电路）,基本放大电路分析,静态分析,动态分析,画直流通路：电容看成开路电感看成短路电源不计内阻计算IB以及IC值，根据输出特征曲线确定Q点,画交流微变等效通路：电容看成短路直流电源短路将三极管等效成由基极电流控制的集电极和
11、发射极受控电流源计算Au=-RL/rbe、ri rbe和roRc计算Aus=ri/(Rs+ri)Au,分压式放大电路分析,静态分析,动态分析,电容看成开路、电感看成短路、电源不计内阻计算IB以及IC值，根据输出特征曲线确定Q点Ub Rb2与Rb2的分压值,电容看成短路、直流电源短路、将三极管等效成由基极电流控制的集电极和发射极受控电流源计算Au=-RL/rbe、ri rbe和roRc计算Aus=ri/(Rs+ri)Au,共集电极放大电路,输入和输出共用集电极（射随器）静态：IB=(Vcc-UBE)/RB+(+1)REIC=IBUCE Vcc-ICRE动态：AU 1 ri RBrbe+(1+)R
12、LroRcv=(rbe+RS)/(1+)RE特点：电压放大倍数接近且小于1；电流和功率放大；输入高阻输出低阻应用：输入级；隔离缓冲级；输出级,共基极电压放大电路,输入和输出共用基极静态：电路结构与分压式相同IB、IC、UCE动态：AU=RL/rbe 不计Rc，ri rbe/(1+)计Rc时ri=ri RE roRc特点：ri 很小；AU很大应用：收音机电视机高频头的前级放大,多级放大电路,多个单级放大电路组合而成输入级，中间级，输出级耦合方式：直接耦合，变压器耦合，阻容耦合,元件少体积小；零点漂移,隔直稳定阻抗匹配；体积大,隔直方便调试；低频特性差,三极管的分类,晶体三极管的种类很多，分类方法
13、也有多种。下面按用途、频率、功率、材料等进行分类。1）按材料和极性分有硅材料的NPN与PNP三极管，锗材料的NPN与PNP三极管。2）按用途分有高、中频放大管、低频放大管、低噪声放大管、光电管、开关管、高反压管、达林顿管、带阻尼的三极管等。3）按功率分有小功率三极管、中功率三极管、大功率三极管。4）按工作频率分有低频三极管、高频三极管和超高频三极管。5）按制作工艺分有平面型三极管、合金型三极管、扩散型三极管。6）按外形封装的不同可分为金属封装三极管、玻璃封装三极管、陶瓷封装三极管、塑料封装三极管等。,三极管的应用,场效应管Field Effect Transistor(FET),场效应管概述：
14、,什么是场效应管：场效应管也是PN结构成的半导体器件，利用输入电压构成的电场来控制输出电流的大小，属于电压控制器件（三极管电流控制）,输入阻抗高100M 热稳定性好 功耗小mW 噪声低 制造工艺简单 方便集成,场效应管特点：,结构符号：,工艺：在一个半导体衬底（N/P）上的两侧各扩散出另一种半导体（P/N），并将扩散出来的两极连接形成栅极（G），衬底上引出的两极分别叫漏极（D）和源极（S）,工作原理和特性：,改变栅极电压的大小相对源极，PN结的厚度相应变化，使得导电沟道宽度发生变化，从而控制iD 可变电阻区：VDSID近似线性关系 恒流区：ID几乎不随VDS改变 夹断区（截止区）,N/P沟道增
15、强型N/P沟道耗尽型原理特性与结型场效应管相同,绝缘栅场效应管：,金属-氧化层-半导体-场效晶体管，（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET）衬底与扩散出来的半导体之间有二氧化硅绝缘层和金属铝层,场效应管：,主要参数：开启电压UGS(th)和夹断电压UGS(off)饱和漏电流IDSS 直流输入电阻RGS 低频跨导gm（反映UGS对ID的控制能力 漏源击穿电压U(BR)DS 栅源击穿电压U(BR)GS 最大耗散功率PDM,注意点：各电压不能超出最大允许值 使用时脚位不能接错 施加电压必须正确，栅源为负压 保存时栅源需短接或
16、防静电处理 使用时注意电压极性,场效应管+可控硅调光电路,场效应管放大电路：,条件：放大电路必须使场效应管工作在恒流区,静态分析：UGS，UDS,动态分析：AU=Uo/Ui=-gmRL ri=RG+(RG1 RG 2)RG ro=Rd,等效电路与分析,动态分析,基本概念,结构图,负反馈放大电路,反馈的概念：将放大电路的输出量(UO/AO)的一部分或全部通过某些原件或者网络回送到输入回路中，从而影响放大电路的输入量，这种回送的过程称之为反馈。回送过来的信号叫反馈信号，具备反馈的电路称为反馈放大电路,符号：.XiXoXfXdAF,闭环放大电路,输入 输出 反馈信号 净输入信号 反馈系数,开环放大倍数,
