《模擬電子技術基礎》PPT課件

《《模擬電子技術基礎》PPT課件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《《模擬電子技術基礎》PPT課件（138頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、多媒體教學課件 模擬電子技術基礎 Fundamentals of Analog Electronics 童詩白、華成英 主編 第 四 版 童 詩 白 1 1. 本課程的性質 電子技術基礎課 2. 特點 非純理論性課程 實踐性很強 以工程實踐的觀點來處理電路中的一些問題 3. 研究內容 以器件為基礎、以電信號為主線，研究各種模擬電子電路的工作 原理、特點及性能指標等。 4. 教學目標 能夠對一般性的、常用的模擬電子電路進行分析，同時對較簡單 的單元電路進行設計。 導 言 第 四 版 童 詩 白 2 5. 學習方法 重點掌握基本概念；基本電路的結構、性能特點；基本分析估算方法。 6. 課時及成績評

2、定標準 課時： 80學時 =64(理論） +16（實驗） 平時 10%+實驗 30%+卷面 60% 7. 教學參考書 康華光主編， 電子技術基礎 模擬部分 第三版，高教出版社 陳大欽主編， 模擬電子技術基礎問答：例題 試題 ， 華科大出版社 陳 潔主編， EDA軟件仿真技術快速入門 - Protel99SE+Multisim10+Proteus 7 中國電力出版社 導 言 第 四 版 童 詩 白 3 目錄 1 常用半導體器件 （ 10學時） 2 基本放大電路 （ 8學時） 3 多級放大電路 4 集成運算放大電路 （ 4學時） 5 放大電路的頻率響應 （ 6學時） 6 放大電路中的反饋 （ 6學

3、時） 7 信號的運算和處理 （ 6學時） 8 波形的發(fā)生和信號的轉換 （ 6學時） 9 功率放大電路 （ 4學時） 10 直流穩(wěn)壓電源 （ 8學時） 第 四 版 童 詩 白 （ 6學時） 4 第 四 版 童 詩 白 電子技術 : 通常我們把由電阻、電容、三極管、二極管、集成 電路等電子元器件組成并具有一定功能的電路稱為電子 電路，簡稱為電路。 一個完整的電子電路系統通常由若干個功能電路組 成，功能電路主要有：放大器、濾波器、信號源、波形 發(fā)生電路、數字邏輯電路、數字存儲器、電源、模擬 /數 字轉換器等。 電子技術就是研究 電子器件 及 電路系統 設計、分析 及制造的工程實用技術。目前電子技術主

4、要由 模擬電子 技術 和 數字電子技術 兩部分組成。 在電子技術迅猛發(fā)展的今天，電子電路的應用在日 常生活中無處不在，小到門鈴、收音機、 DVD播放機、 電話機等，大到全球定位系統 GPS（ Global Positioning Systems）、雷達、導航系統等。 5 第 四 版 童 詩 白 模擬電子技術： 模擬電子技術主要研究處理模擬信號的電子電路。 模擬信號就是幅度連續(xù)的信號，如溫度、壓力、流量等。 數字電子技術主要研究處理數字信號的電子電路。 數字信號通常是指時間和幅度均離散的信號，如電報 信號、計算機數據信號等等。 時間 時間 幅度 幅度 T 2T 3T 4T 5T 6T 數字電子技

5、術： 6 第 四 版 童 詩 白 第一章 常用半導體器件 1.1 半導體基礎知識 1.2 半導體二極管 1.3 雙極型晶體管 1.4 場效應管 1.5 單結晶體管和晶閘管 1.6集成電路中的元件 7 本章討論的問題： 2.空穴是一種載流子嗎？空穴導電時電子運動嗎？ 3.什么是 N型半導體？什么是 P型半導體？ 當二種半導體制作在一起時會產生什么現象？ 4.PN結上所加端電壓與電流符合歐姆定律嗎？它為什么 具有單向性？在 PN結中另反向電壓時真的沒有電流嗎？ 5.晶體管是通過什么方式來控制集電極電流的？場效 應管是通過什么方式來控制漏極電流的？為什么它 們都可以用于放大？ 1.為什么采用半導體材

6、料制作電子器件？ 第 四 版 童 詩 白 8 1.1 半導體的基礎知識 1.1.1 本征半導體 純凈的具有晶體結構的半導體 導體： 自然界中很容易導電的物質稱為 導體 ，金屬 一般都是導體。 絕緣體： 有的物質幾乎不導電，稱為 絕緣體 ，如橡 皮、陶瓷、塑料和石英。 半導體： 另有一類物質的導電特性處于導體和絕緣 體之間，稱為 半導體 ，如鍺、硅、砷化鎵 和一些硫化物、氧化物等。 一、 導體、半導體和絕緣體 第 四 版 童 詩 白 9 半導體 的導電機理不同于其它物質，所以它 具有不同于其它物質的特點。例如： 當受外界熱和光的作用時， 它的導電能力明顯變化。 往純凈的半導體中摻入某些雜質， 會

7、使它的導電能力明顯改變。 光敏器件 二極管 第 四 版 童 詩 白 10 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 完全純凈的 、 不含其他雜質且具有晶體結構的半導 體 稱為本征半導體 將硅或鍺材料提 純便形成單晶體 ， 它的原子結構為 共價鍵結構 。 價 電 子 共價 鍵 圖 1.1.1 本征半導體結構示意圖 二 、本征半導體的 晶體結構 當溫度 T = 0 K 時 ， 半導體不導電 ， 如同 絕緣體 。 第 四 版 童 詩 白 第 四 版 童 詩 白 11 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 圖 1.1.2 本征半導體中的 自由電子和空穴 自由電子 空穴 若

8、T ， 將有少數價 電子克服共價鍵的束縛成 為 自由電子 ， 在原來的共 價鍵中留下一個空位 空穴 。 T 自由電子 和 空穴 使 本 征半導體具有導電能力 ， 但很微弱 。 空穴可看成帶正電的 載流子 。 三 、本征半導體 中的兩種載流子 （ 動畫 1-1） （ 動畫 1-2） 第 四 版 童 詩 白 12 四、 本征半導體中 載流子的濃度 在一定溫度下 本征半導體中 載流子的濃度是一定的， 并且自由電子與空穴的濃度相等。 本征半導體中 載流子的濃度公式： T=300 K室溫下 ,本征硅的電子和空穴濃度 : n = p =1.43 1010/cm3 本征鍺的電子和空穴濃度 : n = p =

9、2.38 1013/cm3 ni= pi= K1T3/2 e -EGO/(2KT) 本征激發(fā) 復合 動態(tài)平衡 第 四 版 童 詩 白 13 1. 半導體中兩種載流子 帶負電的 自由電子 帶正電的 空穴 2. 本征半導體中 ， 自由電子和空穴總是成對出現 ， 稱為 電子 - 空穴對 。 3. 本征半導體中 自由電子 和 空穴 的濃度 用 ni 和 pi 表示，顯然 ni = pi 。 4. 由于物質的運動 ， 自由電子和空穴不斷的產生又 不斷的復合 。 在一定的溫度下 ， 產生與復合運動 會達到平衡 ， 載流子的濃度就一定了 。 5. 載流子的濃度與溫度密切相關 ， 它隨著溫度的升 高 ， 基本

10、按指數規(guī)律增加 。 小結： 第 四 版 童 詩 白 14 1.1.2 雜質半導體 雜質半導體有兩種 N 型半導體 P 型半導體 一、 N 型半導體 (Negative) 在硅或鍺的晶體中摻入少量的 5 價 雜質元素 ， 如 磷 、 銻 、 砷等 ， 即構成 N 型半導體 (或稱電子型 半導體 )。 常用的 5 價雜質元素有磷、銻、砷等。 第 四 版 童 詩 白 15 本征半導體摻入 5 價元素后 ， 原來晶體中的某些 硅原子將被雜質原子代替 。 雜質原子最外層有 5 個價 電子 ， 其中 4 個與硅構成共價鍵 ， 多余一個電子只受 自身原子核吸引 ， 在室溫下即可成為自由電子 。 自由電子濃度

11、遠大于空穴的濃度 ， 即 n p 。 電子稱為多數載流子 (簡稱多子 )， 空穴稱為少數載流子 (簡稱少子 )。 5 價雜質原子稱為 施主原子。 第 四 版 童 詩 白 16 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +5 自由電子 施主原子 圖 1.1.3 N 型半導體 第 四 版 童 詩 白 17 二、 P 型半導體 在硅或鍺的晶體中摻入少量的 3 價 雜質元素 ， 如 硼 、 鎵 、 銦等 ， 即構成 P 型半導體 。 空穴濃度多于電子濃度 ， 即 p n。 空 穴為多數載流子 ， 電子為少數載流子 。 3 價雜質原子稱為 受主原子 。 第 四 版 童 詩 白 18 圖 1.

12、1.4 P 型半導體 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +3 受主 原子 空穴 第 四 版 童 詩 白 19 說明： 1. 摻入雜質的濃度決定多數載流子濃度；溫度決 定少數載流子的濃度 。 3. 雜質半導體總體上保持電中性。 4. 雜質半導體的表示方法如下圖所示。 2. 雜質半導體 載流子的數目 要遠遠高于本征半導 體 ， 因而其導電能力大大改善 。 (a)N 型半導體 (b) P 型半導體 圖 雜質半導體的的簡化表示法 第 四 版 童 詩 白 20 在一塊半導體單晶上一側摻雜成為 P 型半導體 ， 另一側摻雜成為 N 型半導體 ， 兩個區(qū)域的交界處就形 成了一個特殊的薄層

13、 ， 稱為 PN 結 。 P N PN結 圖 PN 結的形成 一、 PN 結的形成 1.1.3 PN結 第 四 版 童 詩 白 21 PN 結中載流子的運動 耗盡層 空間電荷區(qū) P N 1. 擴散運動 2. 擴散 運動形成空 間電荷區(qū) 電子和空 穴濃度差形成 多數載流子的 擴散運動 。 PN 結 ， 耗盡層 。 P N （ 動畫 1-3） 第 四 版 童 詩 白 22 3. 空間電荷區(qū)產生內電場 P N 空間電荷區(qū) 內電場 Uho 空間電荷區(qū)正負離子之間電位差 Uho 電位壁壘 ； 內電場 ；內電場阻止多子的擴散 阻擋層 。 4. 漂移運動 內電場 有利于少子 運動 漂移 。 少子 的 運 動

14、 與 多 子 運 動 方向相反 阻擋層 第 四 版 童 詩 白 23 5. 擴散與漂移的動態(tài)平衡 擴散運動使空間電荷區(qū)增大 ， 擴散電流逐漸減?。?隨著內電場的增強 ， 漂移運動逐漸增加； 當擴散電流與漂移電流相等時 ， PN 結總的電流等 于零 ， 空間電荷區(qū)的寬度達到穩(wěn)定 。 對稱結 即 擴散運動與漂移運動達到動態(tài)平衡 。 P N 不對稱結 第 四 版 童 詩 白 24 二、 PN 結的單向導電性 1. PN結 外加正向電壓時處于導通狀態(tài) 又稱正向偏置，簡稱正偏。 外電場方向 內電場方向 耗盡層 V R I 空間電荷區(qū)變窄，有利 于擴散運動，電路中有 較大的正向電流。 圖 1.1.6 P

15、N 什么是 PN結的單向 導電性？ 有什么作用？ 第 四 版 童 詩 白 25 在 PN 結加上一個很小的正向電壓，即可得到較 大的正向電流，為防止電流過大，可接入電阻 R。 2. PN 結 外加反向電壓時處于截止狀態(tài) (反偏 ) 反向接法時 ， 外電場與內電場的方向一致 ， 增強 了內電場的作用； 外電場使空間電荷區(qū)變寬； 不利于擴散運動 ， 有利于漂移運動 ， 漂移電流 大于擴散電流 ， 電路中產生反向電流 I ； 由于少數載流子濃度很低 ， 反向電流數值非常小 。 第 四 版 童 詩 白 26 耗盡層 圖 1.1.7 PN 結加反相電壓時截止 反向電流又稱 反向飽和電流 。 對溫度十分敏

16、感 ， 隨著溫度升高 ， IS 將急劇增大 。 P N 外電場方向 內電場方向 V R IS 第 四 版 童 詩 白 27 當 PN 結正向偏置時 ， 回路中將產生一個較大 的正向電流 ， PN 結處于 導通狀態(tài) ； 當 PN 結反向偏置時 ， 回路中反向電流非常 小 ， 幾乎等于零 ， PN 結處于 截止狀態(tài) 。 （動畫 1-4） （動畫 1-5） 綜上所述： 可見， PN 結具有 單向導電性 。 第 四 版 童 詩 白 28 )1e(S TUuIi IS ：反向飽和電流 UT ：溫度的電壓當量 在常溫 (300 K)下， UT 26 mV 三、 PN 結的電流方程 PN結所加端電壓 u與流

17、過的電流 i的關系為 )1e(S ktuqIi 公式推導過程略 第 四 版 童 詩 白 29 四、 PN結的伏安特性 i = f (u )之間的關系曲線 。 60 40 20 0.002 0.004 0 0.5 1.0 25 50 i/ mA u / V 正向特性 死區(qū)電壓 擊穿電壓 U(BR) 反 向 特 性 圖 1.1.10 PN結的伏安特性 反向擊穿 齊納擊穿 雪崩擊穿 第四 版 童 詩 白 30 五、 PN結的電容效應 當 PN上的電壓發(fā)生變化時， PN 結中儲存的電荷 量將隨之發(fā)生變化，使 PN結具有電容效應。 電容效應包括兩部分 勢壘電容 擴散電容 1. 勢壘電容 Cb 是由 PN

18、 結的空間電荷區(qū)變化形成的。 (a) PN 結加正向電壓 （ b) PN 結加反向電壓 N 空間 電荷區(qū) P V R I + U N 空間 電荷區(qū) P R I + U V 第 四 版 童 詩 白 31 空間電荷區(qū)的正負離子數目發(fā)生變化 ， 如同電容 的放電和充電過程 。 勢壘電容的大小可用下式表示： l S U QC d d b 由于 PN 結 寬度 l 隨外 加電壓 u 而變化 ， 因此 勢壘 電容 Cb不是一個常數 。 其 Cb = f (U) 曲線如圖示 。 ：半導體材料的介電比系數； S ：結面積； l ：耗盡層寬度 。 O u Cb 圖 1.1.11（ b) 第 四 版 童 詩 白

19、32 2. 擴散電容 Cd Q 是由多數載流子在擴散過程中積累而引起的 。 在某個正向電壓下 ， P 區(qū)中的電子濃度 np(或 N 區(qū)的空穴 濃度 pn)分布曲線如圖中曲線 1 所示 。 x = 0 處為 P 與 耗 盡層的交界處 當電壓加大 ， np (或 pn)會升高 ， 如曲線 2 所示 (反之濃度會降低 )。 O x nP Q 1 2 當加反向電壓時 ， 擴散運動被 削弱 ， 擴散電容的作用可忽略 。 正向電壓變化時 ， 變化載流子積 累電荷量發(fā)生變化 ， 相當于電容器充 電和放電的過程 擴散電容效應 。 圖 1.1.12 P N PN 結 第 四 版 童 詩 白 33 綜上所述： P

20、N 結總的結電容 Cj 包括勢壘電容 Cb 和擴散電容 Cd 兩部分 。 Cb 和 Cd 值都很小 ， 通常為幾個皮法 幾十皮法 ， 有些結面積大的二極管可達幾百皮法 。 當反向偏置時，勢壘電容起主要作用，可以認為 Cj Cb。 一般來說，當二極管正向偏置時，擴散電容起主要 作用，即可以認為 Cj Cd； 在信號頻率較高時，須考慮結電容的作用。 第 四 版 童 詩 白 34 1.2 半導體二極管 在 PN結上加上引線和封裝，就成為一個二極管。 二極管按結構分有 點接觸型、面接觸型和平面型 圖 1.2.1二極管的幾種 外形 第 四 版 童 詩 白 35 1 點接觸型二極管 (a)點接觸型 二極管

21、的結構示意圖 1.2.1半導體二極管的幾種常見結構 PN結面積小，結 電容小，用于檢波和變 頻等高頻電路。 第 四 版 童 詩 白 36 3 平面型二極管 往往用于集成電路制造 工藝中。 PN 結面積可大可小， 用于高頻整流和開關電路中。 2 面接觸型二極管 PN結面積大，用 于工頻大電流整流電路。 (b)面接觸型 (c)平面型 陰極 引線 陽極 引線 P N P 型支持襯底 4 二極管的代表符號 ( d ) 代表符號 k 陰極陽極 a D 第 四 版 童 詩 白 37 1.2.2二極管的伏安特性 二極管的伏安特性曲線可用下式表示 0 D / V0 .2 0 . 4 0 . 6 0 .8 10

22、 20 3 0 4 0 5 10 1 5 20 10 20 3 0 40 i D / A i D / mA 死區(qū) V thV BR 硅二極管 2CP10的 伏安 特性 + i D v D - R 正向特性 反向特性 反向擊穿特性 開啟電壓： 0.5V 導通電壓： 0.7 )1e(S TUuIi 一、伏安特性 0 D / V0 .2 0 . 4 0 . 6 2 0 4 0 60 5 10 1 5 20 10 20 3 0 40 i D / A i D / mA V th V BR 鍺二極管 2AP15的 伏安 特性 Uon U(BR) 開啟電壓： 0.1V 導通電壓： 0.2V 第 四 版 童

23、詩 白 38 二、溫度對二極管伏安特性的影響 在環(huán)境溫度升高時，二極管的正向特性將左移，反 向特性將下移。 二極管的特性對溫度很敏感， 具有負溫度系數。 50 I / mA U / V 0.2 0.4 25 5 10 15 0.01 0.02 0 溫度增加 第 四 版 童 詩 白 39 1.2.3 二極管的參數 (1) 最大整流電流 IF (2) 反向擊穿電壓 U（ BR） 和最高反向工作電壓 URM (3) 反向電流 IR (4) 最高工作頻率 fM (5) 極間電容 C j 在實際應用中，應根據管子 所用的場合，按其所承受的 最高反向電壓、最大正向平 均電流、工作頻率、環(huán)境溫 度等條件，選

24、擇滿足要求的 二極管。 第 四 版 童 詩 白 40 1.2.4 二極管 等效電路 一、由伏安特性折線化得到的等效電路 1. 理想模型 第 四 版 童 詩 白 41 1.2.4 二極管 等效電路 一、由伏安特性折線化得到的等效電路 2. 恒壓降模型 第 四 版 童 詩 白 42 1.2.4 二極管 等效電路 一、由伏安特性折線化得到的等效電路 3. 折線模型 第 四 版 童 詩 白 43 二、二極管的微變等效電路 二極管工作在正向特性的某一小范圍內 時，其正向特性可以等效成一個微變電阻。 D D d i vr 即 )1( / SD D TVveIi 根據 得 Q點處的微變電導 Qdv dig

25、D D d Q Vv T Te V I /S D TV ID d d 1 gr 則 DI VT 常溫下（ T=300K） )mA( )mV(26 DD d II Vr T 圖 1.2.7二極管的微變等效電路 第 四 版 童 詩 白 44 應用舉例 二極管的靜態(tài)工作情況分析 V 0D V mA 1/DDD RVI 理想模型 （ R=10k） VDD=10V 時 mA 93.0/)( DDDD RVVI 恒壓模型 V 7.0D V （硅二極管典型值） 折線模型 V 5.0th V （硅二極管典型值） mA 9 3 1.0 D thDD D rR VVI k 2.0Dr設 V 69.0DDthD r

26、IVV + D iD V DD + D iD V DD V D + D iD V DD rD V th第 四 版 童 詩 白 45 1.2.5 穩(wěn)壓二極管 一、穩(wěn)壓管的伏安特性 (a)符號 (b)2CW17 伏安特性 利用二極管反向擊穿特性實現穩(wěn)壓。穩(wěn)壓二極管 穩(wěn)壓時工作在反向電擊穿狀態(tài)，反向電壓應大于穩(wěn)壓 電壓。 DZ 第 四 版 童 詩 白 46 (1) 穩(wěn)定電壓 UZ (2) 動態(tài)電阻 rZ 在規(guī)定的穩(wěn)壓管反向 工作電流 IZ下，所對應的 反向工作電壓。 rZ =VZ /IZ (3)最大耗散功率 PZM (4)最大穩(wěn)定工作電流 IZmax 和最小穩(wěn)定工作電流 IZmin (5)溫度系數

27、VZ 二、穩(wěn)壓管的主要參數 第 四 版 童 詩 白 47 穩(wěn)壓電路 正常穩(wěn)壓時 UO =UZ # 不加 R可以嗎？ # 上述電路 UI為正弦波，且幅 值大于 UZ ， UO的波形是怎 樣的？ （ 1） .設電源電壓波動 (負載不變 ) UI UOUZ IZ UOUR IR （ 2） .設負載變化 (電源不變 ) IO P25例 1.2.2 + R - I R + - R L I O V OV I I Z D Z UO UI 第 四 版 童 詩 白 RL 如電路參數變化？ 48 例 1：穩(wěn)壓二極管的應用 RL ui uO R DZ i iz iL UZ 穩(wěn)壓二極管技術數據為：穩(wěn)壓值 UZ=10V

28、， Izmax=12mA， Izmin=2mA，負載電阻 RL=2k，輸入電壓 ui=12V，限流電阻 R=200 ，求 iZ。 若 負載電阻 變化范圍為 1.5 k - 4 k ，是否還能穩(wěn) 壓？ 第 四 版 童 詩 白 49 RL ui uO R DZ i iz iL UZ UZ=10V ui=12V R=200 Izmax=12mA Izmin=2mA RL=2k (1.5 k 4 k) iL=uo/RL=UZ/RL=10/2=5（ mA） i= （ ui - UZ） /R=（ 12-10） /0.2=10 （ mA） iZ = i - iL=10-5=5 （ mA） RL=1.5 k

29、, iL=10/1.5=6.7（ mA） , iZ =10-6.7=3.3（ mA） RL=4 k , iL=10/4=2.5（ mA） , iZ =10-2.5=7.5（ mA） 負載變化 ,但 iZ仍在 12mA和 2mA之間 , 所以穩(wěn)壓管仍能起 穩(wěn)壓作用 第 四 版 童 詩 白 50 例 2：穩(wěn)壓二極管的應用 t u 0 I /V 6 3 t u 0 O1 /V 3 t u 0 O2 /V 3 解： ui和 uo的波形如圖所示 （ UZ 3V） ui u O DZ R (a) (b) ui uO R DZ 第 四 版 童 詩 白 51 一、發(fā)光二極管 LED (Light Emitti

30、ng Diode) 1. 符號和特性 工作條件： 正向偏置 一般工作電流幾十 mA， 導通電壓 (1 2) V 符號 u /V i /mA O 2 特性 1.2.6其它類型的二極管 第 四 版 童 詩 白 52 發(fā)光類型： 可見光： 紅、黃、綠 顯示類型： 普通 LED ， 不可見光： 紅外光 點陣 LED 七段 LED , 第 四 版 童 詩 白 53 二、光電二極管 符號和特性 符號 特性 u i O E = 200 lx E = 400 lx 工作原理： 三、變容二極管 四、隧道二極管 五、肖特基二極管 無光照時，與普通二極管一樣。 有光照時，分布在第三、四象限。 第 四 版 童 詩 白

31、 54 1.3 雙極型晶體管 (BJT) 又稱半導體三極管 、 晶體三極管 ， 或簡稱晶體管 。 (Bipolar Junction Transistor) 三極管的外形如下圖所示 。 三極管有兩種類型： NPN 型和 PNP 型 。 主要以 NPN 型為例進行討論 。 圖 1.3.1 三極管的外形 X：低頻小功率管 D：低頻大功率管 G：高頻小功率管 A：高頻大功率管 第 四 版 童 詩 白 55 1.3.1 晶體管的結構及類型 常用的三極管的結構有硅平面管和鍺合金管兩種類型 。 圖 1.3.2a 三極管的結構 (a)平面型 (NPN) (b)合金型 (PNP) N e c N P b 二氧

32、化硅 b e c P N P e 發(fā)射極， b基極， c 集電極。 發(fā)射區(qū) 集電區(qū) 基區(qū) 基區(qū) 發(fā)射區(qū) 集電區(qū) 第 四 版 童 詩 白 56 圖 1.3.2(b) 三極管結構示意圖和符號 NPN 型 e c b 符號 集電區(qū) 集電結 基區(qū) 發(fā)射結 發(fā)射區(qū) 集電極 c 基極 b 發(fā)射極 e N N P 第 四 版 童 詩 白 57 集電區(qū) 集電結 基區(qū) 發(fā)射結 發(fā)射區(qū) 集電極 c 發(fā)射極 e 基極 b c b e 符號 N N P P N 圖 1.3.2 三極管結構示意圖和符號 (b)PNP 型 第 四 版 童 詩 白 58 1.3.2 晶體管的電流放大作用 以 NPN 型三極管為例討論 c N

33、 N P e b b e c 表面看 三極管若實 現放大，必須從 三極管內部結構 和 外部所加電源 的極性 來保證。 不具備放大作用 第 四 版 童 詩 白 59 三極管內部結構要求： N N P e b c 1. 發(fā)射區(qū)高摻雜 。 2. 基區(qū)做得很薄 。 通常只有 幾微米到幾十微米 ， 而且 摻雜較 少 。 三極管放大的外部條件 ：外加電源的極性應使 發(fā)射 結處于正向偏置 狀態(tài) ， 而 集電結處于反向偏置 狀態(tài) 。 3. 集電結面積大 。 第 四 版 童 詩 白 60 b e c Rc Rb 一、晶體管內部載流子的運動 I E IB 1. 發(fā)射結加正向電壓，擴散 運動形成發(fā)射極電流 發(fā)射區(qū)的

34、電子越過發(fā)射結擴散 到基區(qū)，基區(qū)的空穴擴散到發(fā) 射區(qū) 形成發(fā)射極電流 IE (基 區(qū)多子數目較少，空穴電流可 忽略 )。 2. 擴散到基區(qū)的自由電子與 空穴的復合運動形成基極 電流 電子到達基區(qū) ， 少數與空穴復 合形成基極電流 Ibn， 復合掉的 空穴由 VBB 補充 。 多數電子在基區(qū)繼續(xù)擴散，到達 集電結的一側。 晶體管內部載流子的運動 第 四 版 童 詩 白 61 b e c I E I B Rc Rb 3.集電結加反向電壓 ， 漂移 運動形成集電極電流 Ic 集電結反偏 ， 有利于收集基區(qū) 擴散過來的電子而形成集電極 電流 Icn。 其能量來自外接電源 VCC 。 I C 另外 ，

35、集電區(qū)和基區(qū)的少 子在外電場的作用下將進 行漂移運動而形成 反向 飽 和電流 ， 用 ICBO表示 。 ICBO 晶體管內部載流子的運動 第 四 版 童 詩 白 62 b e c e Rc Rb 二、晶體管的電流分配關系 IEp ICBO IC IB IEn IBn ICn IC = ICn + ICBO IE= ICn + IBn + IEp = IEn+ IEp IB=IEP+ IBN ICBO IE =IC+IB 圖 1.3.4晶體管內部載流子的運動與外部電流 第 四 版 童 詩 白 63 三、晶體管的共射電流放大系數 C B OB C B OC II II C EOBCBOBC )1(

36、 IIIII 整理可得： ICBO 稱反向飽和電流 ICEO 稱穿透電流 1、共射直流電流放大系數 BC II BE I1I ）（ 2、共射交流電流放大系數 B C I I VCC Rb + VBB C1 T IC IB C2 Rc + 共發(fā)射極接法 第 四 版 童 詩 白 64 3、共基直流電流放大系數 E Cn I I CBOECBOCnC IIIII 1 1 或 4、共基交流電流放大系數 E C i i 直流參數 與交流參數 、 的含義是不同的 ， 但是 ， 對于大多數三極管來說 ， 與 ， 與 的數值 卻差別不大 ， 計算中 ， 可不將它們嚴格區(qū)分 。 、 5. 與 的關系 IC IE

37、 + C2 + C1 VEE Re VCC Rc 共基極接法 第 四 版 童 詩 白 65 1.3.3 晶體管的共射特性曲線 uCE = 0V uBE /V iB=f(uBE) UCE=const (2) 當 uCE1V時， uCB= uCE - uBE0，集電結已進入反偏狀態(tài)，開始收 集電子，基區(qū)復合減少，在同樣的 uBE下 IB減小，特性曲線右移。 (1) 當 uCE=0V時，相當于發(fā)射結的正向伏安特性曲線。 一 . 輸入特性曲線 uCE = 0V uCE 1V uBE /V + - b c e 共射極放大電路 UBB UCC uBE iC i B + - uCE 第四 版 童 詩 白 6

38、6 飽和區(qū)： iC明顯受 uCE控 制的區(qū)域，該區(qū)域內， 一般 uCE 0.7V(硅管 )。 此時， 發(fā)射結正偏，集 電結正偏或反偏電壓很 小 。 iC=f(uCE) IB=const 二、輸出特性曲線 輸出特性曲線的三個區(qū)域 : 截止區(qū)： iC接近零的 區(qū)域，相當 iB=0的曲 線的下方。此時， uBE小于死區(qū)電壓， 集電結反偏 。 放大區(qū)： iC平行于 uCE軸的 區(qū)域，曲線基本平行等距。 此時， 發(fā)射結正偏，集電 結反偏 。 第 四 版 童 詩 白 67 三極管的參數分為三大類 : 直流參數、交流參數、極限參數 一、直流參數 1.共發(fā)射極直流電流放大系數 =（ IC ICEO） /IBI

39、C / IB vCE=const 1.3.4晶體管 的主要參數 2.共基直流電流放大系數 E C I I 3.集電極基極間反向飽和電流 ICBO 集電極發(fā)射極間的反向飽和電流 ICEO ICEO=（ 1+ ） ICBO 第 四 版 童 詩 白 68 二、交流參數 1.共發(fā)射極交流電流放大系數 =iC/iBUCE=const 2. 共基極交流電流放大系數 =iC/iE UCB=const 3.特征頻率 fT 值下降到 1的信號頻率 第 四 版 童 詩 白 69 1.最大集電極耗散功率 PCM PCM= iCuCE 三、 極限參數 2.最大集電極電流 ICM 3. 反向擊穿電壓 UCBO發(fā)射極開路

40、時的集電結反 向擊穿電壓。 U EBO集電極開路時發(fā)射結的反 向擊穿電壓。 UCEO基極開路時集電極和發(fā)射 極間的擊穿電壓。 幾個擊穿電壓有如下關系 UCBO UCEO UEBO 第 四 版 童 詩 白 70 由 PCM、 ICM和 UCEO在輸出特性曲線上可以確 定過損耗區(qū)、過電流區(qū)和擊穿區(qū)。 輸出特性曲線上的過損耗區(qū)和擊穿區(qū) PCM= iCuCE U (BR) CEO UCE/V 第 四 版 童 詩 白 71 1.3.5 溫度對晶體管特性及參數的影響 一、溫度對 ICBO的影響 溫度每升高 100C ， ICBO增加約一倍。 反之，當溫度降低時 ICBO減少。 硅管的 ICBO比鍺管的小得

41、多。 二、溫度對輸入特性的影響 溫度升高時正向特性左移， 反之右移 60 40 20 0 0.4 0.8 I / mA U / V 溫度對輸入特性的影響 200 600 三、溫度對輸出特性的影響 溫度升高將導致 IC 增大 iC uCE O iB 200 600 溫度對輸出特性的影響 第 四 版 童 詩 白 72 三極管工作狀態(tài)的判斷 例 1： 測量某 NPN型 BJT各電極對地的電壓值如下， 試判別管子工作在什么區(qū)域？ （ 1） VC 6V VB 0.7V VE 0V （ 2） VC 6V VB 4V VE 3.6V （ 3） VC 3.6V VB 4V VE 3.4V 解： 原則： 正偏

42、反偏 反偏 集電結 正偏 正偏 反偏 發(fā)射結 飽和 放大 截止 對 NPN管而言，放大時 VC VB VE 對 PNP管而言，放大時 VC VB VE （ 1）放大區(qū) （ 2）截止區(qū) （ 3）飽和區(qū) 第 四 版 童 詩 白 73 例 2 某放大電路中 BJT三個電極的電流如圖所示。 IA -2mA,IB -0.04mA,IC +2.04mA,試判斷管腳、管型。 解：電流判斷法。 電流的正方向和 KCL。 IE=IB+ IC A B C IA IB IC C為發(fā)射極 B為基極 A為集電極。 管型為 NPN管。 管 腳、管型的判斷法也可采用萬用表電阻法。參考實驗。 第 四 版 童 詩 白 74 例

43、 3： 測得工作在 放大電路中 幾個晶體管三個電極的電位 U1、 U2、 U3分別為： （ 1） U1=3.5V、 U2=2.8V、 U3=12V （ 2） U1=3V、 U2=2.8V、 U3=12V （ 3） U1=6V、 U2=11.3V、 U3=12V （ 4） U1=6V、 U2=11.8V、 U3=12V 判斷它們是 NPN型還是 PNP型 ？ 是硅管還是鍺管 ？ 并確定 e、 b、 c。 （ 1） U1 b、 U2 e、 U3 c NPN 硅 （ 2） U1 b、 U2 e、 U3 c NPN 鍺 （ 3） U1 c、 U2 b、 U3 e PNP 硅 （ 4） U1 c、 U2

44、 b、 U3 e PNP 鍺 原則：先求 UBE，若等于 0.6-0.7V，為硅管；若等于 0.2-0.3V，為鍺 管。發(fā)射結正偏，集電結反偏。 NPN管 UBE 0， UBC 0， 即 UC UB UE 。 PNP管 UBE 0， UBC 0， 即 UC UB UE 。 解： 第 四 版 童 詩 白 75 1.3.6 光電三極管 一、等效電路、符號 二、光電三極管的輸出特性曲線 c e c e iC uCE O 圖 1.3.11光電三極管的輸出特性 E1 E2 E3 E4 E 0 第 四 版 童 詩 白 76 復習 1.BJT放大電路三個 電流關系 ？ IE =IC+IB BC II BE

45、I1I ）（ 2.BJT的輸入、輸出特性曲線？ uCE = 0V uCE 1V uBE /V 3.BJT工作狀態(tài)如何判斷？ 第 四 版 童 詩 白 77 1.4 場效應三極管 場效應管： 一種載流子參與導電 ， 利用輸入回路的 電場效應來控制輸出回路電流的三極管 ， 又稱 單極 型三極管 。 場效應管分類 結型場效應管 絕緣柵場效應管 特點 單極型器件 (一種載流子導電 )； 輸入電阻高； 工藝簡單 、 易集成 、 功耗小 、 體積小 、 成本低 。 第四 版 童 詩 白 78 N溝道 P溝道 增強型 耗盡型 N溝道 P溝道 N溝道 P溝道 （耗盡型） FET 場效應管 JFET 結型 MOS

46、FET 絕緣柵型 (IGFET) 場效應管 分類： 第 四 版 童 詩 白 79 D S G N 符號 1.4.1 結型場效應管 Junction Field Effect Transistor 結構 圖 1.4.1 N 溝道結型場效應管結構圖 N 型 溝 道 N型硅棒 柵極 源極 漏極 P+ P+ P 型區(qū) 耗盡層 (PN 結 ) 在漏極和源極之間 加上一個正向電壓 ， N 型半導體中多數載流子 電子 可以導電 。 導電溝道是 N 型的 ， 稱 N 溝道結型場效應管 。 第 四 版 童 詩 白 80 P 溝道場效應管 P 溝道結型場效應管結構圖 N+ N+ P 型 溝 道 G S D P 溝

47、道場效應管是在 P 型硅棒的兩側做成高摻 雜的 N 型區(qū) (N+)， 導電溝 道為 P 型 ， 多數載流子為 空穴 。 符號 G D S 第 四 版 童 詩 白 81 一、結型場效應管工作原理 N 溝道結型場效應管 用改變 UGS 大小來控制漏極電流 ID 的 。 (VCCS) G D S N N 型 溝 道 柵極 源極 漏極 P+ P+ 耗盡層 *在柵極和源極之間 加反向電壓 ， 耗盡層會變 寬 ， 導電溝道寬度減小 ， 使溝道本身的電阻值增大 ， 漏極電流 ID 減小 ， 反之 ， 漏極 ID 電流將增加 。 *耗盡層的寬度改變 主要在溝道區(qū) 。 第 四 版 童 詩 白 82 1. 當 U

48、DS = 0 時 ， uGS 對導電溝道的控制作用 ID = 0 G D S N 型 溝 道 P+ P+ (a) UGS = 0 UGS = 0 時 ， 耗盡層比較窄 ， 導電溝比較寬 第 四 版 童 詩 白 83 1. 當 UDS = 0 時 ， uGS 對導電溝道的控制作用 UGS 由零逐漸減小 ， 耗盡層逐漸加寬 ， 導電溝相應變窄 。 ID = 0 G D S P+ P+ N 型 溝 道 (b) UGS(off) UGS UGS（ Off) ， iD 較大 。 G D S P+ N iS iD P+ P+ VDD VGG uGS UGS（ Off) ， iD 更小。 G D S N i

49、S iD P+ P+ VDD 注意：當 uDS 0 時，耗盡層呈現楔形。 (a) (b) uGD uGS uDS 第 四 版 童 詩 白 86 G D S P+ N iS iD P+ P+ V DD VGG uGS 0,uGD = UGS(off), 溝道變窄預夾斷 uGS 0 ,uGD uGS(off),夾斷， iD幾乎不變 G D S iS iD P+ VDD VGG P+ P+ (1) 改變 uGS ， 改變了 PN 結中電場 ， 控制了 iD ， 故稱場 效應管； (2)結型場效應管柵源之間加反向偏置電壓 ， 使 PN 反偏 ， 柵極基本不取電流 ， 因此 ， 場效應管輸入電阻很高 。

50、 (c) (d) 第 四 版 童 詩 白 87 3.當 uGD uGS(off)時 , uGS 對漏極電流 iD的控制作用 場效應管用 低頻跨導 gm的大小描述柵源電壓對漏極電流 的控制作用。 場效應管為電壓控制元件 (VCCS)。 在 uGD uGS uDS uGS(off)情況下 , 即當 uDS uGS -uGS(off) 對應于不同的 uGS ， d-s間等效成不同阻值的電阻。 (2)當 uDS使 uGD uGS(off)時， d-s之間預夾斷 (3)當 uDS使 uGD uGS(off)時， iD幾乎僅僅決定于 uGS ， 而與 uDS 無關。此時， 可以把 iD近似看成 uGS控制

51、的電流源。 第 四 版 童 詩 白 89 二、結型場效應管的特性曲線 1. 轉移特性 (N 溝道結型場效應管為例 ) 常數 DS)( GSD Uufi O uGS iD IDSS UGS(off) 圖 1.4.6 轉移特性 uGS = 0 ， iD 最大； uGS 愈負， iD 愈小； uGS = UGS(off) ， iD 0。 兩個重要參數 飽和漏極電流 I DSS(UGS = 0 時的 ID) 夾斷電壓 UGS(off) (ID = 0 時的 UGS) UDS iD VDD VGG D S G V V uGS 特性曲線測試電路 mA 第 四 版 童 詩 白 90 轉移特性 O uGS/V

52、 ID/mA IDSS UP 圖 1.4.6 轉移特性 2. 輸出特性曲線 當柵源 之間的電壓 UGS 不變時 ， 漏極電流 iD 與 漏源之間電壓 uDS 的關系 ， 即 結型場效應管轉移特性曲 線的近似公式： 常數 GS)( DSD Uufi )0( )1( GSG S ( o f f ) 2 G S ( o f f ) GS D S SD uU U u Ii 第 四 版 童 詩 白 91 IDSS/V PGSDS UUU iD/mA uDS /V O UGS = 0V -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 V8P U 預夾斷軌跡 恒流區(qū) 可變 電阻區(qū) 漏極特性也有三個區(qū)： 可變電阻區(qū)

53、 、 恒流區(qū)和夾斷區(qū) 。 圖 1.4.5(b) 漏極特性 輸出特性 （ 漏極特性） 曲線 夾斷區(qū) UDS iD VDD VGG D S G V V uGS 圖 1.4.5(a)特性曲線測試電路 mA 擊穿區(qū) 第 四 版 童 詩 白 92 結型 P 溝道的特性曲線 S G D 轉移特性曲線 iD U GS（ Off） IDSS O uGS 輸出特性曲線 o 柵源加正偏電壓， (PN結反偏 ) 漏源加反偏電壓。 第 四 版 童 詩 白 93 1.4.2 絕緣柵型場效應管 MOSFET Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor 由金屬 、 氧

54、化物和半導體制成 。 稱為 金屬 -氧化物 -半導體場效應管 ， 或簡稱 MOS 場效應管 。 特點：輸入電阻可達 1010 以上 。 類型 N 溝道 P 溝道 增強型 耗盡型 增強型 耗盡型 UGS = 0 時漏源間存在導電溝道稱 耗盡型場效應管； UGS = 0 時漏源間不存在導電溝道稱 增強型場效應管 。 第 四 版 童 詩 白 94 一、 N 溝道增強型 MOS 場效應管 結構 P 型襯底 N+ N+ B G S D SiO2 源極 S 漏極 D 襯底引線 B 柵極 G 圖 1.4.7 N 溝道增強型 MOS 場效應管的結構示意圖 S G D B 第 四 版 童 詩 白 95 1. 工

55、作原理 絕緣柵場效應管利用 UGS 來控制 “ 感應電荷 ” 的多少 ， 改變由這些 “ 感應電荷 ” 形成的導電溝道的 狀況 ， 以控制漏極電流 ID。 2.工作原理分析 (1)UGS = 0 漏源之間相當于兩個背靠 背的 PN 結 ， 無論漏源之間加何 種極性電壓 ， 總是不導電 。 S B D 第 四 版 童 詩 白 96 (2) UDS = 0， 0 UGS UT) 導電溝道呈現一個楔形 。 漏極形成電流 ID 。 b. UDS= UGS UT， UGD = UT 靠近漏極溝道達到臨界開啟程 度 ， 出現預夾斷 。 c. UDS UGS UT， UGD UT 由于夾斷區(qū)的溝道電 阻很大

56、 ， UDS 逐漸增大時 ， 導電溝道兩端電壓基本不 變 ， iD因而基本不變 。 a. UDS UT P 型襯底 N+ N+ B G S D VGG VDD P 型襯底 N+ N+ B S D VGG VDD P 型襯底 N+ N+ B G S D VGG VDD 夾斷區(qū) 第 四 版 童 詩 白 98 D P型襯底 N+ N+ B G S VGG VDD P型襯底 N+ N+ B G S D VGG VDD P型襯底 N+ N+ B G S D VGG VDD 夾斷區(qū) 圖 1.4.9 UDS 對導電溝道的影響 (a) UGD UT (b) UGD = UT (c) UGD UGS UT時，對

57、應于不同的 uGS就有一個確定的 iD 。 此時， 可以把 iD近似看成是 uGS控制的電流源。 第 四 版 童 詩 白 99 3. 特性曲線與電流方程 (a)轉移特性 (b)輸出特性 UGS UT 時 ) 三個區(qū)：可變電阻區(qū) 、 恒 流區(qū) (或飽和區(qū) )、 夾斷區(qū) 。 UT 2UT IDO uGS /V iD /mA O 圖 1.4.10 (a) 圖 1.4.10 (b) iD/mA uDS /V O TGS UU 預夾斷軌跡 恒流區(qū) 可變電阻區(qū) 夾斷區(qū)。 UGS增加 第 四 版 童 詩 白 100 二、 N 溝道耗盡型 MOS 場效應管 P型襯底 N+ N+ B G S D + 制造過程中

58、預先在二氧化硅的絕緣層中摻入正離子 ， 這些正離子電場在 P 型襯底中 “ 感應 ” 負電荷 ， 形成 “ 反型層 ” 。 即使 UGS = 0 也會形成 N 型導電溝道 。 + UGS = 0， UDS 0， 產生較 大的漏極電流； UGS 0； UGS 正、負、 零均可。 iD/mA uGS /V O UP (a)轉移特性 IDSS 耗盡型 MOS 管的符號 S G D B (b)輸出特性 iD/mA uDS /V O +1V UGS=0 3 V 1 V 2 V 4 3 2 1 5 10 15 20 N 溝道耗盡型 MOSFET 第 四 版 童 詩 白 102 三、 P溝道 MOS管 1.

59、P溝道增強型 MOS管 的開啟電壓 UGS(th) 0 當 UGS U(BR)GS ， PN 將被擊穿 ， 這種擊穿與電容擊 穿的情況類似 ， 屬于破壞性擊穿 。 1.最大漏極電流 IDM 第 四 版 童 詩 白 108 例 1.4.2 電路如圖 1.4.14所示，其中管子 T的輸出特性曲線如圖 1.4.15所示。試分析 u i為 0V、 8V和 10V 三種情況下 uo分別為多少伏？ 圖 1.4.14 圖 1.4.15 分析： N溝道增強型 MOS管，開啟電壓 UGS(th) 4V 第 四 版 童 詩 白 109 解 : (1) ui為 0V ，即 uGS ui 0，管子處于夾斷狀態(tài) 所以

60、u0 VDD 15V (2) uGS ui 8V時， 從輸出特性曲線可知，管子工作 在恒流區(qū)， iD 1mA， u0 uDS VDD - iD RD 10V (3) uGS ui 10V時， 若工作在恒流區(qū)， iD 2.2mA。因而 u0 15- 2.2*5 4V 但是， uGS 10V時的預夾斷電壓為 uDS= uGS UT=(10-4)V=6V 可見，此時管子工作在可變電阻區(qū) 第 四 版 童 詩 白 110 從輸出特性曲線可得 : uGS 10V時 d-s之間的等效電阻 (D在可變電阻區(qū)，任選一點，如圖 ) KiuR D ds ds 3)101 3( 3 所以輸出電壓為 VV RR Ru

61、DD dds ds 6.5 0 例 1.4.3 自閱 第 四 版 童 詩 白 111 晶體管 場效應管 結構 NPN型、 PNP型 結型耗盡型 N溝道 P溝道 絕緣柵增強型 N溝道 P溝道 絕緣柵耗盡型 N溝道 P溝道 C與 E一般不可倒置使用 D與 S有的型號可倒置使用 載流子 多子擴散少子漂移 多子運動 輸入量 電流輸入 電壓輸入 控制 電流控制電流源 CCCS() 電壓控制電流源 VCCS(gm) 1.4.4 場效應管與晶體管的比較 第 四 版 童 詩 白 112 噪聲 較大 較小 溫度特性 受溫度影響較大 較小，可有零溫 度系數點 輸入電阻 幾十到幾千歐姆 幾兆歐姆以上 靜電影響 不受

62、靜電影響 易受靜電影響 集成工藝 不易大規(guī)模集成 適宜大規(guī)模和 超大規(guī)模集成 晶體管 場效應管 第 四 版 童 詩 白 113 一、單結晶體管的結構和等效電路 N 型硅片 P 區(qū) PN 結 e b1 b2 單結晶體管 又稱為 雙基極晶體管 。 (a)結構 (b)符號 (C)等效電路 圖 1.5.1 單結管的結構及符號 1.5 單結晶體管和晶閘管 1.5.1單結晶體管 第 四 版 童 詩 白 114 二、工作原理和特性曲線 + UA + UD + UEB1 + UBB BBBB b2b1 b1 A UUrr rU b2b1 b1 rr r 分壓比 O UEB1 IE A P V B IP UP

63、截止區(qū) 負阻區(qū) 飽和區(qū) 峰點 UP：峰點電壓 IP：峰點電流 谷點 UV：谷點電壓 IV：谷點電流 圖 10.9.11(a) 圖 10.9.11(b) 第 四 版 童 詩 白 115 三、應用舉例：單結管的脈沖發(fā)生電路 圖 1.5.3 單結管的脈沖發(fā)生電路 第 四 版 童 詩 白 116 1.5.2 晶閘管 （晶體閘流管） 一、結構和等效模型 圖 1.5.5 晶閘管的結構和符號 C C C 陽極 陰極 控制極 第 四 版 童 詩 白 硅可控元件 ， 由三個 PN結構成的大功率半導體器件 。 117 二、工作原理 圖 1.5.6 1. 控制極不加電壓 ， 無論在陽極與陰極 之間加正向或反向電壓

64、， 晶閘管都不導通 。 稱為阻斷 2. 控制極與陰極間加正向電壓 ， 陽極與 陰極之間加正向電壓 ， 晶閘管 導通 。 P N P IG 1 2IG 1IG 圖 1.5.5 C N P N C C 第 四 版 童 詩 白 C 118 結論： 晶閘管由阻斷變?yōu)?導通的條件是在陽極和陰極之 間加正向電壓時 ， 再在控制極加一個正的觸發(fā)脈沖； 晶閘管由導通變?yōu)?阻斷的條件是減小陽極電流 IA ， 或改變 A-C電壓極性的方法實現 。 晶閘管導通后 ， 管壓降很小 ， 約為 0.61.2 V 左右 。 第 四 版 童 詩 白 119 三、晶閘管的伏安特性 1. 伏安特性 O UAC IA UBO A

65、B C IH IG= 0 正向阻斷特性 ：當 IG= 0 ， 而陽 極電壓不超過一定值時 ， 管子處 于阻斷狀態(tài) 。 UBO 正向轉折電壓 正向導通特性 ：管子 導通后 ， 伏安特性與二 極管的正向特性相似 。 IH 維持電流 當控制極電流 IG 0 時 ， 使晶閘管由阻斷變?yōu)閷?所需的陽極電壓減小 。 IG 增大 反向特性 ：與二極管的反向特性相似。 UBR 圖 1.5.7晶閘管的伏安特性曲線 第四 版 童 詩 白 120 四、晶閘管的 主要參數 1.額定正向平均電流 IF 2.維持電流 IH 3.觸發(fā)電壓 UG和觸發(fā)電流 IG 4.正向重復峰值電壓 UDRM 5.反向重復峰值電壓 URR

66、M 其它：正向平均電壓、控制極反向電壓等。 第 四 版 童 詩 白 121 例：單相橋式可控整流電路 + - uG 在 u2 正半周 ， 當控制極加 觸發(fā)脈沖 ， VT1 和 VD2 導通； 在 u2 負半周 ， 當控制極加 觸發(fā)脈沖 ， VT2和 VD1 導通； ：控制角； ：導電角 圖 1.5.8 第 四 版 童 詩 白 122 單結管的觸發(fā)電路 第 四 版 童 詩 白 123 小 結 第 1 章 第 四 版 童 詩 白 124 一、兩種半導體和兩種載流子 兩種載流 子的運動 電子 空穴 兩 種 半導體 N 型 (多電子 ) P 型 (多空穴 ) 二、 二極管 1. 特性 單向 導電 正向電阻小 (理想為 0)， 反向電阻大 ()。 )1e( D SD T U u Ii )1e( ,0 D SDD TU u Iiu 0 ,0 SD IIu 第 四 版 童 詩 白 125 iD O uD U (BR) I F URM 2. 主要參數 正向 最大平均電流 IF 反向 最大反向工作電壓 U(BR)(超過則擊穿 ) 反向飽和電流 IR (IS)(受溫度影響 ) IS 第 四 版 童 詩 白