1、電子技術(shù)（模擬電子部分電子技術(shù)（模擬電子部分內(nèi)容提要內(nèi)容提要 半導(dǎo)體器件是組成各種電子電路半導(dǎo)體器件是組成各種電子電路包括模擬電路包括模擬電路和數(shù)字電路，集成電路和分立元件電路的基礎(chǔ)。本章首和數(shù)字電路，集成電路和分立元件電路的基礎(chǔ)。本章首先介紹半導(dǎo)體的特性，半導(dǎo)體中載流子的運(yùn)動(dòng)，闡明先介紹半導(dǎo)體的特性，半導(dǎo)體中載流子的運(yùn)動(dòng)，闡明PN結(jié)的單向?qū)щ娦?，然后介紹半導(dǎo)體二極管、穩(wěn)壓管結(jié)的單向?qū)щ娦裕缓蠼榻B半導(dǎo)體二極管、穩(wěn)壓管、半導(dǎo)體三極管及場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)、工作原理、特性曲、半導(dǎo)體三極管及場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)、工作原理、特性曲線和主要參數(shù)。線和主要參數(shù)。掌握器件要領(lǐng)掌握器件要領(lǐng)10字令：字令：功能、結(jié)構(gòu)、原

2、理、曲線、參數(shù)功能、結(jié)構(gòu)、原理、曲線、參數(shù)1、定義、定義 導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物體稱導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物體稱半導(dǎo)體半導(dǎo)體。如：硅（如：硅（Si）、鍺（）、鍺（Ge）、硒（）、硒（Se）以及大多數(shù)金屬氧）以及大多數(shù)金屬氧化物和硫化物化物和硫化物2、特性、特性1. 溫度溫度導(dǎo)電能力導(dǎo)電能力可做成各種熱敏元件可做成各種熱敏元件2. 受光照受光照導(dǎo)電能力導(dǎo)電能力可做成各種光電器件可做成各種光電器件3. 摻入微量雜質(zhì)摻入微量雜質(zhì)導(dǎo)電能力導(dǎo)電能力 （幾十萬（幾十萬幾百萬倍）幾百萬倍）可可制做半導(dǎo)體器件。如半導(dǎo)體二極管、三極管、場(chǎng)效應(yīng)及制做半導(dǎo)體器件。如半導(dǎo)體二極管、三極管、場(chǎng)效應(yīng)及晶

3、閘管等。晶閘管等。 純凈的半導(dǎo)體，純凈的半導(dǎo)體，單晶結(jié)構(gòu)，排列整齊單晶結(jié)構(gòu)，排列整齊稱為稱為本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體。它。它是共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)。是共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)。 本征半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)本征半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)硅原子硅原子價(jià)電子價(jià)電子+4+4+4+4+4+4+4+4+4在常溫下自由電子和空穴的形成在常溫下自由電子和空穴的形成+4+4+4+4+4+4+4+4+4自由電子自由電子空空穴穴復(fù)合復(fù)合成對(duì)出現(xiàn)成對(duì)出現(xiàn)成對(duì)消失成對(duì)消失自由電子和自由電子和空穴稱為載空穴稱為載流子流子載流子導(dǎo)電規(guī)律載流子導(dǎo)電規(guī)律+4+4+4+4+4+4+4+4+4空穴移動(dòng)方向空穴移動(dòng)方向 電子移動(dòng)方向電子移動(dòng)方向 在外電場(chǎng)作用在外電場(chǎng)作用下

4、，下，電子電子和和空穴空穴均均能參與導(dǎo)電。這是能參與導(dǎo)電。這是半導(dǎo)體導(dǎo)電與導(dǎo)體半導(dǎo)體導(dǎo)電與導(dǎo)體導(dǎo)電最本質(zhì)的區(qū)別。導(dǎo)電最本質(zhì)的區(qū)別。 價(jià)電子填補(bǔ)空穴價(jià)電子填補(bǔ)空穴注意注意 本征半導(dǎo)體中載流子的濃度除與半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體中載流子的濃度除與半導(dǎo)體材料本身的性質(zhì)有關(guān)外，還與溫度和光密切材料本身的性質(zhì)有關(guān)外，還與溫度和光密切相關(guān)。半導(dǎo)體材料性能對(duì)溫度的這種敏感性相關(guān)。半導(dǎo)體材料性能對(duì)溫度的這種敏感性，既可用來制造熱敏和光敏器件，既可用來制造熱敏和光敏器件，又是造成又是造成半導(dǎo)體器件溫度穩(wěn)定性差的原因。半導(dǎo)體器件溫度穩(wěn)定性差的原因。+4+4+4+4+4+4+4+41 、N 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體磷原子磷原子多余價(jià)

5、電子多余價(jià)電子自由電子自由電子正離子正離子 通過擴(kuò)散工藝，通過擴(kuò)散工藝，在本征半導(dǎo)體中摻入在本征半導(dǎo)體中摻入微量特定元素，便可微量特定元素，便可形成形成雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體。 在純凈的在純凈的硅或鍺晶體中硅或鍺晶體中摻入微量五價(jià)摻入微量五價(jià)元素（如磷）元素（如磷）所形成的雜質(zhì)所形成的雜質(zhì)半導(dǎo)體稱半導(dǎo)體稱N型型半導(dǎo)體半導(dǎo)體。+4+5 N型半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)示意圖型半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)示意圖少數(shù)載流子少數(shù)載流子多數(shù)載流子多數(shù)載流子正離子正離子在在N型半導(dǎo)中，自由電子是多數(shù)型半導(dǎo)中，自由電子是多數(shù)載流子載流子，空穴是少數(shù)載流子?？昭ㄊ巧贁?shù)載流子。2、P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體+4+4+4+4+4+4+4 在純凈的硅或在純凈的

6、硅或鍺的晶體中摻入微鍺的晶體中摻入微量的三價(jià)元素（如量的三價(jià)元素（如硼）所形成的雜質(zhì)硼）所形成的雜質(zhì)半導(dǎo)體稱半導(dǎo)體稱P 型半導(dǎo)型半導(dǎo)體體。 +4硼原子硼原子填補(bǔ)空位填補(bǔ)空位+4+3負(fù)離負(fù)離子子P型半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)示意圖型半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)示意圖少數(shù)載流子少數(shù)載流子負(fù)離子負(fù)離子多數(shù)載流子多數(shù)載流子在在P型半導(dǎo)中，空穴是多數(shù)載流子型半導(dǎo)中，空穴是多數(shù)載流子，自由電子是少數(shù)載流子。自由電子是少數(shù)載流子。注意注意 不論是不論是N型半導(dǎo)體還是型半導(dǎo)體還是P型半導(dǎo)體，雖然型半導(dǎo)體，雖然它們都有一種載流子占多數(shù)，它們都有一種載流子占多數(shù)，但整個(gè)晶體仍然但整個(gè)晶體仍然是不帶電的，呈電中性。是不帶電的，呈電中性。通過摻入雜質(zhì)

7、來提高通過摻入雜質(zhì)來提高半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力不是最終目的，因?yàn)閷?dǎo)體的半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力不是最終目的，因?yàn)閷?dǎo)體的導(dǎo)電能力更強(qiáng)。雜質(zhì)半導(dǎo)體的奇妙之處在于，導(dǎo)電能力更強(qiáng)。雜質(zhì)半導(dǎo)體的奇妙之處在于，摻入不同的性質(zhì)、不同濃度的雜質(zhì)，并使摻入不同的性質(zhì)、不同濃度的雜質(zhì)，并使P型型和和N型半導(dǎo)體采用不同的方式結(jié)合，可以制造型半導(dǎo)體采用不同的方式結(jié)合，可以制造出用途各異的半導(dǎo)體器件。出用途各異的半導(dǎo)體器件。P 區(qū)區(qū)N 區(qū)區(qū)擴(kuò)散、漂移擴(kuò)散、漂移采用不同的摻雜工藝，在同一塊半導(dǎo)體單晶上形成采用不同的摻雜工藝，在同一塊半導(dǎo)體單晶上形成 P型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體，型半導(dǎo)體，在它們的交界面處就形成了一個(gè)在它們的交界面

8、處就形成了一個(gè)PN 結(jié)。（描述動(dòng)態(tài)平衡過程）結(jié)。（描述動(dòng)態(tài)平衡過程）N區(qū)的電子向區(qū)的電子向P區(qū)擴(kuò)散并與空穴復(fù)合區(qū)擴(kuò)散并與空穴復(fù)合P區(qū)的空穴向區(qū)的空穴向N區(qū)擴(kuò)散并與電子復(fù)合區(qū)擴(kuò)散并與電子復(fù)合空間電荷區(qū)空間電荷區(qū)漂移漂移內(nèi)電場(chǎng)方向內(nèi)電場(chǎng)方向內(nèi)電場(chǎng)方向內(nèi)電場(chǎng)方向E外電場(chǎng)方向外電場(chǎng)方向RIP 區(qū)區(qū)N 區(qū)區(qū)外電場(chǎng)驅(qū)使外電場(chǎng)驅(qū)使P區(qū)的空穴進(jìn)入空間區(qū)的空穴進(jìn)入空間電荷區(qū)抵消一部分負(fù)空間電荷電荷區(qū)抵消一部分負(fù)空間電荷N區(qū)電子進(jìn)入空間電荷區(qū)區(qū)電子進(jìn)入空間電荷區(qū)抵消一部分正空間電荷抵消一部分正空間電荷空間電荷區(qū)變窄空間電荷區(qū)變窄 擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，形擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，形成較大的正向電流，成較大的正向電流，此時(shí)此時(shí)PN結(jié)導(dǎo)

9、通結(jié)導(dǎo)通（1）、外加正向電壓（正向偏置）、外加正向電壓（正向偏置）P 區(qū)區(qū)N 區(qū)區(qū)內(nèi)電場(chǎng)方向內(nèi)電場(chǎng)方向ER空間電荷區(qū)變寬空間電荷區(qū)變寬 外電場(chǎng)方向外電場(chǎng)方向IR（2 2） 外加反向電壓（反向偏置）外加反向電壓（反向偏置）外電場(chǎng)驅(qū)使空間電荷區(qū)兩側(cè)的空穴和自由電子移走外電場(chǎng)驅(qū)使空間電荷區(qū)兩側(cè)的空穴和自由電子移走少數(shù)載流子越過少數(shù)載流子越過PN結(jié)結(jié)形成很小的反向電流，形成很小的反向電流，此時(shí)此時(shí)PN結(jié)截止結(jié)截止 多數(shù)載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)難于進(jìn)行多數(shù)載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)難于進(jìn)行結(jié)論結(jié)論1. 當(dāng)當(dāng)PN結(jié)正向偏置時(shí)，結(jié)正向偏置時(shí)，IF較大，較大，PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)；結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)；2. 當(dāng)當(dāng)PN結(jié)反向偏置時(shí)，反向

10、電流結(jié)反向偏置時(shí)，反向電流IR0， PN結(jié)截止；結(jié)截止； 單向?qū)щ娦詥蜗驅(qū)щ娦?. 反向電流反向電流IR是由少數(shù)載流子產(chǎn)生的，對(duì)溫度非常敏感是由少數(shù)載流子產(chǎn)生的，對(duì)溫度非常敏感 正極引線正極引線觸絲觸絲N型鍺型鍺支架支架外殼外殼負(fù)極引線負(fù)極引線1、點(diǎn)接觸型二極管、點(diǎn)接觸型二極管PN結(jié)結(jié) PN結(jié)的結(jié)面積小，不能結(jié)的結(jié)面積小，不能通過較大的電流，但其結(jié)電通過較大的電流，但其結(jié)電容較?。ㄒ话阍谌葺^?。ㄒ话阍?pF以下），以下），工作頻率可高達(dá)工作頻率可高達(dá)100MHZ以上以上，因此適用于高頻檢波和小，因此適用于高頻檢波和小功率的高頻整流電路。功率的高頻整流電路。1） 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)2）特點(diǎn)）特點(diǎn)2、面接觸

11、型二極管、面接觸型二極管1.）結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu)2）特點(diǎn)）特點(diǎn) PN結(jié)的結(jié)面積大，結(jié)的結(jié)面積大，能夠通過較大的電流，但能夠通過較大的電流，但其結(jié)電容大，因此只能在其結(jié)電容大，因此只能在較低的頻率下工作，一般較低的頻率下工作，一般僅用于整流電路僅用于整流電路正極正極負(fù)極負(fù)極底座底座金銻合金金銻合金PN結(jié)結(jié)3、平面型二極管、平面型二極管1.）結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu)2）特點(diǎn)）特點(diǎn)PN結(jié)結(jié)面積結(jié)結(jié)面積大的大的可用于可用于大功率整流，結(jié)面積大功率整流，結(jié)面積小小的的可作為脈沖數(shù)字電路可作為脈沖數(shù)字電路中的開關(guān)管。中的開關(guān)管。 正極引線正極引線二氧化硅保護(hù)層二氧化硅保護(hù)層負(fù)極引線負(fù)極引線 P型區(qū)型區(qū)N型硅型硅PN結(jié)結(jié) 4、按

12、材料劃分二極管、按材料劃分二極管5、符號(hào)、符號(hào)正極正極負(fù)極負(fù)極D硅管：硅管：面接觸型面接觸型一般為硅管一般為硅管鍺管：鍺管：點(diǎn)接觸型點(diǎn)接觸型一般為鍺管一般為鍺管第1章上頁下頁返回小功率小功率二極管二極管大功率大功率二極管二極管 發(fā)光發(fā)光二極管二極管600400200 0.1 0.20 0.4 0.850100ID / mAUD / V硅管的伏安特性硅管的伏安特性反向特性反向特性死區(qū)死區(qū)IS正向特性正向特性UBRID / mAU D/ V0.40.8 40 802460.10.2鍺管的伏安特性鍺管的伏安特性反向特性反向特性0正向特性正向特性UoniD=f（uD）iD+ uD D死區(qū)電壓（開啟電壓

13、）死區(qū)電壓（開啟電壓） UonSi 管：管：0.5V左右左右Ge管：管：0.1V左右左右正向電壓正向電壓Si 管：管：0.6V0.8V（0.7V）Ge管：管：0.2V0.3V (0.2V)注意注意 二極管的伏安特性受溫度的影響。二極管的伏安特性受溫度的影響。如當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，二極管的正向特如當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，二極管的正向特性曲線左移，反向特性曲線下移。性曲線左移，反向特性曲線下移。二極管方程二極管方程iD=Is(e / 1 )uDUTUT：溫度的電壓當(dāng)量。常溫下，即：溫度的電壓當(dāng)量。常溫下，即T=300K（270C）時(shí)，時(shí)，UT=26mV。在正向段：當(dāng)在正向段：當(dāng)uDUT時(shí)，時(shí)，iD=Ise

14、 / uDUT在反向段：當(dāng)在反向段：當(dāng)| uD | UT時(shí)，時(shí)，iD IS能夠模擬二極管特性的電路稱二極管能夠模擬二極管特性的電路稱二極管電路模型電路模型，也稱二極管的也稱二極管的等效電路等效電路。 二極管的大信號(hào)模型二極管的大信號(hào)模型a.理想二極管理想二極管(導(dǎo)通時(shí)正向壓降導(dǎo)通時(shí)正向壓降為零為零,截止時(shí)反向電流為零截止時(shí)反向電流為零)的的等效模型等效模型b.二極管導(dǎo)通時(shí)正向壓降為一常量二極管導(dǎo)通時(shí)正向壓降為一常量UT，截止時(shí)反向電流為零的二極管，截止時(shí)反向電流為零的二極管的等效模型的等效模型0iDuDiDuD0UTUonc.二極管導(dǎo)通且正向壓二極管導(dǎo)通且正向壓降降uD大于大于UT后其電流后其

15、電流iD與與uD成線性關(guān)系（直線成線性關(guān)系（直線斜率為斜率為1/rD），截止時(shí)），截止時(shí)反向電流為零的等效模反向電流為零的等效模型型iDuD0UT 以上三個(gè)等效電路中以上三個(gè)等效電路中1的誤差最大，的誤差最大，3的誤差最小，的誤差最小，一般情況下多采用一般情況下多采用2所示的等效電路。所示的等效電路。UTrD 二極管的小信號(hào)模型（微變等效電路）二極管的小信號(hào)模型（微變等效電路） 二極管外加直流正向電壓時(shí)二極管外加直流正向電壓時(shí)，將有一電流，則反映在其伏安，將有一電流，則反映在其伏安特性曲線上的點(diǎn)為特性曲線上的點(diǎn)為Q（Q點(diǎn)稱為點(diǎn)稱為靜態(tài)工作點(diǎn)）。靜態(tài)工作點(diǎn)）。 若在若在Q點(diǎn)基礎(chǔ)上外加微小的點(diǎn)基礎(chǔ)

16、上外加微小的變化量，則可用以變化量，則可用以Q點(diǎn)為切點(diǎn)的點(diǎn)為切點(diǎn)的直線來近似微小變化時(shí)的曲線，直線來近似微小變化時(shí)的曲線，即可將二極管等效成一個(gè)線性器即可將二極管等效成一個(gè)線性器件，用動(dòng)態(tài)電阻件，用動(dòng)態(tài)電阻rD來表示，且來表示，且rD= uD/ iD。 uD iDrD iDuDiD0IDUDQ uD1.1.最大整流電流最大整流電流IOM：是二極管長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)允許通過的：是二極管長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)允許通過的 最大最大正向電流。正向電流。2. 最高反向工作電壓最高反向工作電壓URM：二極管工作時(shí)允許外加的：二極管工作時(shí)允許外加的 最大最大反向電壓。反向電壓。 器件的參數(shù)是其各方面性能的定量描述，它是設(shè)計(jì)、分

17、析器件的參數(shù)是其各方面性能的定量描述，它是設(shè)計(jì)、分析電路，選擇器件的主要依據(jù)。各種器件的參數(shù)可由手冊(cè)查得。電路，選擇器件的主要依據(jù)。各種器件的參數(shù)可由手冊(cè)查得。注意注意二極管的正向平均電流不得超過此二極管的正向平均電流不得超過此值，否則可能使管子值，否則可能使管子過熱過熱而燒壞。而燒壞。注意注意二極管的反向電壓不得超過此值，二極管的反向電壓不得超過此值，否則二極管可能因否則二極管可能因過壓過壓被擊穿。被擊穿。3. 反向電流反向電流IRM：二極管未擊穿時(shí)的反向電流。它愈小，二極管二極管未擊穿時(shí)的反向電流。它愈小，二極管的單向?qū)щ娦杂谩Ｓ捎诜聪螂娏魇怯缮贁?shù)載流子形成的，所以其的單向?qū)щ娦杂?。?/p>

18、于反向電流是由少數(shù)載流子形成的，所以其受溫度的影響很大。受溫度的影響很大。4.最高工作頻率最高工作頻率fM：二極管工作的上限頻率。二極管工作的上限頻率。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)管子所用場(chǎng)合，按其承受的最高反向在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)管子所用場(chǎng)合，按其承受的最高反向電壓、最大正向平均電流、工作頻率、環(huán)境溫度等條件選擇電壓、最大正向平均電流、工作頻率、環(huán)境溫度等條件選擇滿足要求的二極管。滿足要求的二極管。 二極管的二極管的應(yīng)用范圍很廣應(yīng)用范圍很廣,它可用于整流、檢波、函數(shù)發(fā)生它可用于整流、檢波、函數(shù)發(fā)生器、波形整形、元件保護(hù)（限幅、鉗位、隔離）以及在數(shù)字電器、波形整形、元件保護(hù)（限幅、鉗位、隔離）以及在數(shù)

19、字電路中作為開關(guān)元件。路中作為開關(guān)元件。 6.3.1 開關(guān)電路開關(guān)電路【例例1】下圖中，已知下圖中，已知VA=3V， VB=0V， DA 、DB為鍺管，為鍺管，求輸出端求輸出端Y的電位，并說明每個(gè)的電位，并說明每個(gè)二極管的二極管的作用。作用。 解：解： DA優(yōu)先導(dǎo)通，則優(yōu)先導(dǎo)通，則VY=30.3=2.7V DA導(dǎo)通后，導(dǎo)通后，DB因反偏而截止，起隔離作用，因反偏而截止，起隔離作用，DA起鉗起鉗位作用，將位作用，將Y端的電位鉗制在端的電位鉗制在+2.7V（方法（方法 1假設(shè)假設(shè)A或或B不不導(dǎo)通導(dǎo)通2假設(shè)假設(shè)AB不導(dǎo)通，則通過不導(dǎo)通，則通過R的電流為零無電壓則的電流為零無電壓則AB都都導(dǎo)通）導(dǎo)通）

20、 DA 12VYABDBR2.7V3V0V 6.3.2 限幅電路限幅電路【例例2】下圖是下圖是二極管二極管限幅電路，限幅電路，D為理想二極管，為理想二極管， E= 3V ，ui = 6 sin t V，試畫出，試畫出 uo及及uD的波形的波形 。 2 ui 3V時(shí)，時(shí)，D截止，截止， IR = 0 ， uO= ui uD = uO3Vui3V時(shí)，時(shí)，D導(dǎo)通，導(dǎo)通， uD= 0 ， uO=3V ui / V t 630 2 解：解： t 306uo / V t 09uD / V3DE3VRuiuouRuDIR6.4.1 6.4.1 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓管實(shí)質(zhì)上是一種穩(wěn)壓管實(shí)質(zhì)上是一種特殊的面

21、接觸型半導(dǎo)體硅二極管特殊的面接觸型半導(dǎo)體硅二極管。它工作于它工作于反向擊穿區(qū)反向擊穿區(qū)，在一定的電流范圍內(nèi)，端電壓幾，在一定的電流范圍內(nèi)，端電壓幾乎不變，所以這段特性可以用來穩(wěn)壓，因而廣泛用于穩(wěn)乎不變，所以這段特性可以用來穩(wěn)壓，因而廣泛用于穩(wěn)壓電源與限幅電路。壓電源與限幅電路。 商品化穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓數(shù)值范圍很寬，可以從商品化穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓數(shù)值范圍很寬，可以從2200V，其額定功率從幾瓦其額定功率從幾瓦 數(shù)十瓦。數(shù)十瓦。穩(wěn)壓管按其擊穿方式分為齊納擊穿和雪崩擊穿。前者穩(wěn)壓管按其擊穿方式分為齊納擊穿和雪崩擊穿。前者摻雜濃度高，穩(wěn)壓值低（小于摻雜濃度高，穩(wěn)壓值低（小于4V）；而后者摻雜濃度）；而后

22、者摻雜濃度低，穩(wěn)壓值高（大于低，穩(wěn)壓值高（大于7V）。）。IZ/mAUZ/V0正向特性正向特性擊穿區(qū)擊穿區(qū)特性特性UZIZminIZmax伏安特性伏安特性DZ負(fù)極負(fù)極D1D2UZrd等效電路等效電路反向反向特性特性1）穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電壓UZ：是在規(guī)定電流下穩(wěn)壓管的反向擊是在規(guī)定電流下穩(wěn)壓管的反向擊穿電壓。穿電壓。UZ具有一定的離散性。具有一定的離散性。2） 穩(wěn)定電流穩(wěn)定電流 IZ：保證管子進(jìn)入反向擊穿區(qū)的電流。保證管子進(jìn)入反向擊穿區(qū)的電流。IZ=IZmin IZmax只要不超過管子的只要不超過管子的額定功率，電流愈大，穩(wěn)壓效果額定功率，電流愈大，穩(wěn)壓效果愈好。愈好。 IZ UZIZ/mAUZ/V

23、0UZIZminIZmax4） 動(dòng)態(tài)電阻動(dòng)態(tài)電阻 rZ：rZ= IZ UZ3 3）最大允許耗散功率）最大允許耗散功率PZM：PZM=UZIZmax 通過上式可求出通過上式可求出Izmax。穩(wěn)壓管的功耗超過。穩(wěn)壓管的功耗超過PZM時(shí)，會(huì)因時(shí)，會(huì)因結(jié)溫升結(jié)溫升高高而燒壞。而燒壞。由上式可看出，由上式可看出，rZ愈小，管子的穩(wěn)壓性能愈好愈小，管子的穩(wěn)壓性能愈好。5 5）電壓溫度系數(shù)）電壓溫度系數(shù) ： = UZ T 上式表明上式表明 為溫度每變化為溫度每變化10C穩(wěn)壓值的變化量。穩(wěn)定電壓小于穩(wěn)壓值的變化量。穩(wěn)定電壓小于4V的管子具有負(fù)溫度系數(shù)，即溫度升高時(shí)的管子具有負(fù)溫度系數(shù)，即溫度升高時(shí)UZ下降；穩(wěn)

24、定電壓大于下降；穩(wěn)定電壓大于7V的管子具有正溫度系數(shù)，即溫度升高時(shí)的管子具有正溫度系數(shù)，即溫度升高時(shí)UZ上升；而穩(wěn)定電壓介上升；而穩(wěn)定電壓介于于47V之間的管子溫度系數(shù)非常小，近似為零。之間的管子溫度系數(shù)非常小，近似為零。1）電路）電路關(guān)于電路組成的說明：關(guān)于電路組成的說明：2）穩(wěn)壓原理）穩(wěn)壓原理Ui 或或RL Uo (UZ )IZ IR UR UoRUi IL IZ DZ RL IRUz+ （1）DZ與與RL并聯(lián)并聯(lián)（2）DZ反偏反偏（3）Ui Uz（4）合適的合適的R3）限流電阻的選擇）限流電阻的選擇RUimin UZIZmin+ILmaxUimaxUZIZmax+ILminIzminIZ

25、 IZmaxIZ=Ui UZRIL當(dāng)當(dāng)Ui最大，而最大，而IL最小時(shí)，最小時(shí)，IZ最大：最大：Uimax UZRILmin IZmaxRUimax UZ Izmax + ILmin當(dāng)當(dāng)Ui最小，而最小，而IL最大時(shí)，最大時(shí)，IZ最?。鹤钚。篣imin UZRILmax IZminR Uimin UZ IZmin + ILmaxUoRUi IL IZ DZ RL IRUz+ 【例例1】在穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路中，已知在穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路中，已知Ui=12V且變化范圍且變化范圍 20% ， UZ=5V，IZ=5mA，PZmax=360mw，IL=05mA，求限流電阻，求限流電阻R解：解：由已知條件得：由已知條

26、件得：Uimin=9.6V，Uimax=14.4V，IZmin=IZ=5mA， IZmax=PZmax/UZ=360/5=72mA則則 K125. 007554 .14IIUURminlmaxZZmaxi K46. 05556 . 9IIUURmaxlminZZmini 在上例中，若在上例中，若Ui=24V，UZ=12V，IL=010mA，其它參數(shù)，其它參數(shù)不變，則不變，則0.31K R 0.30K 。很顯然這樣的電阻沒有，即工。很顯然這樣的電阻沒有，即工程上不合理，此時(shí)應(yīng)重新選擇管子。程上不合理，此時(shí)應(yīng)重新選擇管子。UoRUi IL IZ DZ RL IRUz+ 6.5 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓

27、電源6.5.1 單相橋式整流電路單相橋式整流電路6.5.2 濾波電路濾波電路6.5.3 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路串聯(lián)型穩(wěn)壓電路概述概述u1半導(dǎo)體直流電源的原理方框圖半導(dǎo)體直流電源的原理方框圖電源變壓器電源變壓器 整流電路整流電路濾波電路濾波電路穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路u2uRuFuououFuRu2u1第第6章章ttttt00000t uDO u 負(fù)半周，負(fù)半周，Va Vb， 二極管二極管D 截止截止 。 +aTrDuoubRLiou tOuoOt U2U2U2 LLRURUI45. 0oo oDII UU2DRM ) d( sin221ttU U0.45 oU0o57. 1 d) sin(212mIttII

28、0.)6cos7524cos5322cos3121 (2|sin|)(0tttUtUummt傅氏變換例例1：?jiǎn)蜗鄻蚴秸麟娐?，已知交流電網(wǎng)電壓為單相橋式整流電路，已知交流電網(wǎng)電壓為 220 V，負(fù)載電阻，負(fù)載電阻 RL = 50 ，負(fù)載電壓，負(fù)載電壓Uo=100V，試求變壓器的變比和容量，并選擇二極管。試求變壓器的變比和容量，并選擇二極管。81122220 .K 變比變比 I = 1.11 Io= 2 1.11 = 2. 2 A S = U I = 122 2.2 = 207. 8 V A變壓器副邊電壓變壓器副邊電壓 U 122 V A1D IV 172DRM U 可選用二極管可選用二極管2C

29、Z11C，其最大整流電流為，其最大整流電流為1A，反向工作峰值電壓為，反向工作峰值電壓為300V。u2D1D2D3D4RLu1+u0+u1在正半周時(shí)：在正半周時(shí)： D1、D3導(dǎo)通，導(dǎo)通，D2、D4截止截止6.5.2 6.5.2 單相橋式整流電路單相橋式整流電路u2=2U2sint,第第6章章u2u u0 （i0）ttU0=? I0=?UDRM=？思考思考： u1在負(fù)半周時(shí)：在負(fù)半周時(shí)： D2、D4導(dǎo)通，導(dǎo)通，D1、D3截止截止D理想元件理想元件U0=0.9U2U0=0.9U2/RLUDRM=2 U200負(fù)載上得到的脈動(dòng)電壓：負(fù)載上得到的脈動(dòng)電壓：整流電壓的平均值整流電壓的平均值整流電流的平均值

30、整流電流的平均值 二極管承受的最高二極管承受的最高 反向電壓反向電壓:UDRM=?UDRM=2U2uoU0第第6章章t= 0.9U2U0RLI0 = 0.9U2RLID =12I0= 0.45U2RL=U222U0 =1 02U2sint dt02u2D1D2D3D4+RL二極管承受的最高反向電壓二極管承受的最高反向電壓：第第6章章UDRM=2 U2變壓器二次側(cè)的電流：變壓器二次側(cè)的電流：i2U2RLI2 =(1/0.9)1.11 IL uo+_u+_RLD2D4 D1D3當(dāng)當(dāng)D2或或D4斷開后斷開后 電路為單相半波整流電路。正半周時(shí)，電路為單相半波整流電路。正半周時(shí)，D1和和D3導(dǎo)導(dǎo)通，負(fù)載

31、中有電流通，負(fù)載中有電流過，負(fù)載電壓過，負(fù)載電壓uo o= =u；負(fù)半周時(shí)，；負(fù)半周時(shí)，D1和和D3截止，負(fù)載中無電流通截止，負(fù)載中無電流通過，負(fù)載兩端無電壓過，負(fù)載兩端無電壓， uo o =0=0。 uo u 2 2 3 3 4 4 t t2 2 3 3 4 4oo6.5.3 濾波電路濾波電路1.電容濾波電容濾波單相半波整流濾波電路單相半波整流濾波電路u2 =2U2sint第第6章章RL=RL0u u2 2正半周上升段，正半周上升段，D D導(dǎo)通，導(dǎo)通，C C充電充電. . u u0 0 跟隨跟隨 u u2 2變化變化tttu2u0u0TrDu2u0RLCu1+u u2 2正半周下降段的開始，

32、正半周下降段的開始，D D仍導(dǎo)仍導(dǎo)通，通，u u0 0跟隨跟隨 u u2 2變化。變化。C C繼續(xù)充電繼續(xù)充電u u2 2繼續(xù)下降，繼續(xù)下降，u u2 2 VBB調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)RB，觀察，觀察IB、IC及及IE的的變化。變化。結(jié)論結(jié)論（2）IC、IE比比IB大得多大得多（3）IB很小的變化可因起很小的變化可因起IC很大的變化，即很大的變化，即IC受受IB控制控制這就是三極管的電流控制作用這就是三極管的電流控制作用（1）IE=IC+IB二、管內(nèi)載流子的運(yùn)動(dòng)二、管內(nèi)載流子的運(yùn)動(dòng)發(fā)射區(qū)向基區(qū)發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴(kuò)散電子擴(kuò)散電子IEIB電子在基區(qū)電子在基區(qū)擴(kuò)散與復(fù)合擴(kuò)散與復(fù)合集電區(qū)收集電子集電區(qū)收集電子 電子流向電

33、源正極形成電子流向電源正極形成 ICICNPN電源負(fù)極向發(fā)射電源負(fù)極向發(fā)射區(qū)補(bǔ)充電子形成區(qū)補(bǔ)充電子形成 發(fā)射極電流發(fā)射極電流IEV VBBBB正極拉走電正極拉走電子，補(bǔ)充被復(fù)子，補(bǔ)充被復(fù)合的空穴，形合的空穴，形成成 I IB BVCCRCVBBRBICBO綜上所述，三極管具有電流控制作用的外部條件綜上所述，三極管具有電流控制作用的外部條件 : （1）發(fā)射結(jié)正向偏置；）發(fā)射結(jié)正向偏置；（2）集電結(jié)反向偏置。）集電結(jié)反向偏置。對(duì)于對(duì)于NPN型三極管應(yīng)滿足型三極管應(yīng)滿足: UBE 0UBC VB VE對(duì)于對(duì)于PNP型三極管應(yīng)滿足型三極管應(yīng)滿足: UEB 0UCB 0即即 VC VB UGS(th)N型導(dǎo)電溝道N+N+UGS3. 特性曲線特性曲線4321051015UGS =5V6V4V3V2VID /mAUDS =10V增強(qiáng)型增強(qiáng)型 NMOS 管的特性曲線管的特性曲線 0123飽和區(qū)飽和區(qū)擊穿區(qū)擊穿區(qū)可變電阻區(qū)可變電阻區(qū)245UGS / VUGs(th)輸出特性輸出特性轉(zhuǎn)移特性轉(zhuǎn)移特性 UDS / VID /mAID=IDO( ( 1)2