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电子技术简介,电工学研究内容: 电工技术(电能应用) 电子技术(信号处理),电子技术简介,电子技术研究内容: 电子技术是对电子信号进行处理的技术,处理的方式主要有:信号的接收、发生、放大、转换、处理、驱动、输出。 Analog (模拟) 电子技术和 Digital (数字) 电子技术。,电子系统举例:,传感器,压力1,压力2,温度1,温度2,. . .,. . .,放大 滤波 叠加 组合,数模转换电路,模数转换电路,计算机数据处理,驱动电路,. . .,. . .,驱动电路,驱动电路,驱动电路,传感器,传感器,传感器,执行机构,执行机构,执行机构,执行机构,放大 滤波 叠加 组合,数模转换电路,模数转换电路,计算机数据处理,信号是信息的载体。,声音信号传达语言、音乐。,图像信号传达人类视觉系统能接受的图像信息。,信号源等效电路,信号:,电信号: 由电流、电压、电脉冲序列表达的信息。,其它信息 光、速度、压力、流量,物理量信号:,数字信号和数字电子电路,模拟信号的离散化处理方法(采样):,在时间和幅度上都是不连续变化的信号。,数字信号:,数字信号:,数字信号只存在高、低两种电平。,数字电子电路:,处理数字信号的电路。,第6章 半导体二极管和三极管,6.1 半导体的基础知识 6.2 半导体二极管 6.3 稳压二极管及其稳压电路 6.4 晶体管,目 录,6.1 半导体的基础知识,6.1 半导体的基础知识,半导体:,半导体特性:热敏特性、光敏特性、掺杂特性,导电能力介乎于导体和绝缘体之 间的物质。,本征半导体就是完全纯净的半导体。,应用最多的本征半导体为锗和硅,它们各有四个价电子,都是四价元素.,硅的原子结构,1.本征半导体,纯净的半导体其所有的原子基本上整齐排列,形成晶体结构,所以半导体也称为晶体 晶体管名称的由来,本征半导体晶体结构中的共价健结构,1.本征半导体,自由电子与空穴,1. 本征半导体,共价键中的电子在获得一定能量后,即可挣脱原子核的束缚,成为自由电子,同时在共价键中 留下一个空位,称为空穴。,温度一定时,本征半导体中的自由电子空穴对的数目基本不变。温度愈高,自由电子空穴对数目越多。,本征激发与复合现象,由于受热或光照产生自由电子和空穴的现象- 本征激发,1.本征半导体,自由电子在运动中遇到空穴后,两者同时消失,称为复合现象,半导体导电方式,在半导体中,同时存在着电子导电和空穴导电,这是半导体导电方式的最大特点,也是半导体和金属在导电原理上的本质差别。,载流子,自由电子和空穴,因为,温度愈高,载流子数目愈多,导电性能也就愈好,所以,温度对半导体器件性能的影响很大。,当半导体两端加上外电压时,自由电子作定向运动形成电子电流;而空穴的运动相当于正电荷的运动,1.本征半导体,2. 杂质半导体,N型半导体,在硅或锗的晶体中掺入微量的磷(或其它五价元素)。,自由电子是多数载流子,空穴是少数载流子。,电子型半导体或N型半导体,P型半导体,在硅或锗晶体中掺入硼(或其它三价元素)。,空穴是多数载流子,自由电子是少数载流子。,空穴型半导体或P型半导体。,2. 杂质半导体,注意:不论N型半导体还是P型半导体,虽然它们都有一种载流子占多数,但是整个晶体仍然是不带电的。,2. 杂质半导体,3.PN结,PN结的形成,PN结内部载流子运动形成了一个内电场,PN结内部载流子运动:扩散和漂移,PN结的形成,4. PN结的单向导电性,1 外加正向电压使PN结导通,PN结呈现低阻导通状态,通过PN结的电流基本是多子的扩散电流正向电流,2 外加反向电压使PN结截止,PN结呈现高阻状态,通过PN结的电流是少子的漂移电流 -反向电流 特点: 受温度影响大 原因: 反向电流是靠热激发产生的少子形成的,4. PN结的单向导电性,结 论,PN结具有单向导电性,(1) PN结加正向电压时,处在导通状态,结电阻很低,正向电流较大。,(2)PN结加反向电压时,处在截止状态,结电阻很高,反向电流很小。,4. PN结的单向导电性,6.2 半导体二极管,贴片式二极管,插件式二极管,6.2 半导体二极管,1. 结构和用途,用途: 主要利用二极管的单向导电性。可用于整流、检波、限幅、元件保护以及在数字电路中作为开关元件。,2.伏安特性,半导体二极管的伏安特性是非线性的。大致可分为四个区域: 死区; 正向导通区; 反向截止区; 反向击穿区。,死区电压: 硅管:0.5伏左右,锗管: 0.1伏左右。 正向压降: 硅管:0.6 0.7伏左右,锗管: 0.2 0.3伏。,(1) 正向特性,2.伏安特性,反向电流: 反向饱和电流: 反向击穿电压U(BR),(2) 反向特性,2.伏安特性,3.主要参数,(1) 最大整流电流IOM: 二极管长时间使用时,允许流过的最大正向平均电流。,(2) 反向工作峰值电压URWM: 保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压。,(3) 反向峰值电流IRM: 二极管上加反向工作峰值电压时的反向电流值。,图中电路,DADB为硅管,输入端A的电位VA=+3V,B的电位VB=0V,求输出端Y的电位VY。电阻R接负电源-12V。,VY=+2.3V,解:,DA优先导通, DA导通后, DB上加的是反向电压,因而截止。,DA起钳位作用, DB起隔离作用。,看例题6.1,含有二极管电路的分析,二极管的导通判断。采用方法: 断开二极管的两端,分析电路中该两端的端电压。 正向导通(UBE死区电压),反相截止,多个二极管时正向端电压大的先导通。 分析二极管电路的输出波形。采用方法: 分析各个二极管导通和截止条件。 结合输入信号波形和导通、截止条件,画出波形。,6.3 稳压管及其稳压电路,6.3 稳压管及其稳压电路,一种特殊的面接触型半导体硅二极管。它在电路中与适当数值的电阻配合后能起稳定电压的作用。故称为稳压管。,1.稳压管表示符号:,特殊性: 1.它工作在反向击穿状态。其PN结的温度不会超过允许数值。 2.这种管子的击穿是可逆的,切断外加电压后,PN结仍能恢复原状。,IZ,UZ,2.稳压管的伏安特性:,3 . 稳压管稳压原理:,稳压管工作于反向击穿区。稳压管击穿时,电流虽然在很大范围内变化,但稳压管两端的电压变化很小。利用这一特性,稳压管在电路中能起稳压作用。,稳压管的反向特性曲线比一般二极管要陡。,反向击穿 是可逆的。,(3)动态电阻,(4)稳定电流,(5)最大允许耗散功率,rZ,稳压管端电压的变化量与相应的电流变化量的比值,IZ,PZM,管子不致发生热击穿的最大功率损耗。 PZM=UZIZM,3. 主要参数,(2)电压温度系数,稳压管在正常工作下管子两端的电压。,说明稳压管受温度变化影响的系数,例题,稳压管的稳压作用,当UUZ大于时,稳压管击穿,此时,选R,使IZ0,UBC0,UBC=UBE-UCE,UBE 0.5,UBC UBE。,(2) 截止区,IB = 0 的曲线以下的区域称为截止区。 IB = 0 时, IC = ICEO( VB VE,PNP 型三极管 UEB 0 UCB 0; UCE 0 VC VB VE,正常工作时,发射结的压降: 硅管 B、E间电位差 0.60.7V; 锗管 B、E间电位差 0.20.3V;,根据电位关系识别:,步骤:,见习题 6.13,晶体管类型的识别,根据电流关系:,步骤:,见习题6.14,判断晶体管的工作状态,2.求实际的电路,3.当 ,处于饱和状态,反之处于放大状态。,定性分析:,定量分析:,作业,6.1, 6.4, 6.7中图a,b,c,d,e,f 6.13, 6.14,结 束,第 6 章,
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