第一章半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識(shí)

第一節(jié)半導(dǎo)體二極管

教學(xué)目的：1.了解半導(dǎo)體材料

2.知道結(jié)的特性

3.了解晶體二極管的結(jié)構(gòu)和工作原理

4.掌握基本二極管電路的分析方法

教學(xué)重點(diǎn)：1、結(jié)導(dǎo)電特性

2.二極管的導(dǎo)電特性與主要參數(shù)

教學(xué)難點(diǎn)：1、結(jié)導(dǎo)電特性

2.二極管伏安特性

教學(xué)方法與手段：1.教師講授與學(xué)生練習(xí),實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)相結(jié)合。

2.板書(shū)與多媒體課件相結(jié)合。

課時(shí)計(jì)劃：4課時(shí)

一、本征半導(dǎo)體

純凈的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。

1）半導(dǎo)體的特性

按導(dǎo)電能力物質(zhì)劃分為：導(dǎo)體、絕緣體、半導(dǎo)體。

半導(dǎo)體：導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間。

半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性：有熱敏性、光敏性和摻雜性。

本征激發(fā)：我們把在熱或光的作用下,本征半導(dǎo)體中產(chǎn)生電子空穴對(duì)

的現(xiàn)象,稱為本征激發(fā)，又稱為熱激發(fā)。本征激發(fā)產(chǎn)生了電子一空

穴對(duì)。

二、雜質(zhì)半導(dǎo)體

1）N型半導(dǎo)體

在純凈的半導(dǎo)體珪（或錯(cuò)）中摻入微量五價(jià)元素（如磷）后，就可

成為N型半導(dǎo)體，在這種半導(dǎo)體中，自由電子數(shù)遠(yuǎn)大于空穴數(shù)，導(dǎo)電以

電子為主，故此類半導(dǎo)體亦稱電子型半導(dǎo)體。

自由電子多數(shù)載流子（簡(jiǎn)稱多子），空穴少數(shù)載流子（簡(jiǎn)稱少子）

磯④0OQQQ

oQ

磯OQ

④歙o

OoO

磯④qO

OOO

。

2）P型得|導(dǎo)體「型半導(dǎo)體

在硅（或錯(cuò)）的晶體內(nèi)摻入少量三價(jià)元素雜質(zhì)，如硼（或鈿）等，就

構(gòu)成了P型半導(dǎo)體，在這種半導(dǎo)體中，自由電子數(shù)遠(yuǎn)小于空穴數(shù)，

導(dǎo)電以空穴為主，故此類半導(dǎo)體亦稱為空穴型半導(dǎo)體。

三、結(jié)

1）結(jié)的形成

在一塊完整的晶片上，通過(guò)一定的摻雜工藝，一邊形成P型半導(dǎo)體,

另一邊形成N型半導(dǎo)體。在交界面兩側(cè)形成一個(gè)帶異性電荷的離子層,

稱為空間電荷區(qū)，并產(chǎn)生內(nèi)電場(chǎng)，其方向是從N區(qū)指向P區(qū)，內(nèi)電場(chǎng)的

建立阻礙了多數(shù)載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，隨著內(nèi)電場(chǎng)的加強(qiáng)，多子的獷散

運(yùn)動(dòng)逐步減弱，直至停止，使交界面形成一個(gè)穩(wěn)定的特殊的薄層，即

結(jié)。因?yàn)樵诳臻g電荷區(qū)內(nèi)多數(shù)載流子已擴(kuò)散到對(duì)方并復(fù)合掉了，或者

說(shuō)消耗盡了，因此空間電荷區(qū)又稱為耗盡層。

結(jié)合f因多子濃度差f多子的擴(kuò)散f空間電荷區(qū)

f形成內(nèi)電場(chǎng)f阻止多子擴(kuò)散，促使少子漂移。

P區(qū)N區(qū)P區(qū)卜空間電荷區(qū)fN區(qū)

。3一?一④④e

O①

①J④?9以o?

。O①

。④G

O。J④.虱。o?

①①一?一④Ge

O。―④?④?④O?

2）贏髻需1魅性<----內(nèi)電場(chǎng)方向

PN結(jié)及其內(nèi)電場(chǎng)

偏置電壓：在結(jié)兩端外加電壓，稱為給結(jié)以偏置電壓。

（1）結(jié)正向偏置

正向偏置：給結(jié)加正向偏置電壓，即P區(qū)接電源正極區(qū)接電源負(fù)極,

此時(shí)稱結(jié)為正向偏置（簡(jiǎn)稱正偏），此時(shí)結(jié)處于正向?qū)顟B(tài)。

空間電荷區(qū)

->變一窄

P。N

一

內(nèi)電場(chǎng)

外電場(chǎng)

如上I圖所示。由奧卜加電淮心）電也的方向相反，因而削弱了內(nèi)電

場(chǎng)，使結(jié)變窄，促進(jìn)了多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。形成了較大的正向電流。

（2）結(jié)反向偏置

（2）按結(jié)構(gòu)分：有點(diǎn)接觸型、面接觸型二極管、平面型二極管。

（3）按用途分：有整流、穩(wěn)壓、開(kāi)關(guān)、發(fā)光、光電等二極管。

（4）按封裝形式分:有塑封與金屬封等二極管。

⑸按功率分：有大功率、中功率與小功率等二極管。

二）、二極管的伏安特性

二極管伏安特性曲線

若以電壓為橫坐標(biāo)，電流為縱坐標(biāo)，用作圖法把電壓、電流的對(duì)應(yīng)

值用平滑的曲線連接起來(lái)，就構(gòu)成二極管的伏安特性曲線，如上圖所

示（圖中虛線為錯(cuò)管的伏安特性，實(shí)線為硅管的伏安特性）。下面對(duì)二

極管伏安特性曲線加以說(shuō)明。

正向特性：二極管兩端加正向電壓時(shí)，就產(chǎn)生正向電流，當(dāng)正向電壓

較小時(shí)，正向電流極小（幾乎為零），這一部分稱為死區(qū)，相應(yīng)的A（A'）

點(diǎn)的電壓稱為死區(qū)電壓或門(mén)檻電壓（也稱閾值電壓。如上圖中（,）段。

死區(qū)電壓：硅管約為0.5V,錯(cuò)管約為0.1V

當(dāng)正向電壓超過(guò)門(mén)檻電壓時(shí)，正向電流就會(huì)急劇地增大，二極管呈現(xiàn)

很小電阻而處于導(dǎo)通狀態(tài)。正向?qū)▔航担汗韫艿恼驅(qū)▔航导s為

0.6~0.7V,錯(cuò)管約為0.2~0.3V。如圖4.8中（A'Bz）段。二極管正向

導(dǎo)通時(shí)，要特別注意它的正向電流不能超過(guò)最大值，否則將燒壞結(jié)。

2.反向特性：二極管兩端加上反向電壓時(shí)，在開(kāi)始很大范圍內(nèi)，二

極管相當(dāng)于非常大的電阻，反向電流很小，且不隨反向電壓而變化。此

時(shí)的電流稱之為反向飽和電流，見(jiàn)上圖中（'）段。

3.二極管的擊穿特性

反向擊穿：二極管反向電壓加到一定數(shù)值時(shí)，反向電流急劇增大，這

種現(xiàn)象稱為反向擊穿。此時(shí)對(duì)應(yīng)的電壓稱為反向擊穿電壓，用表示，

如C，D'）段。

三）、二極管的主要參數(shù)

1.最大整流電流

2.最大反向工作電壓

本課小結(jié)：

1結(jié)是組成半導(dǎo)體二極管和其他有源器件的重要環(huán)節(jié)。

2.當(dāng)結(jié)加正向電壓時(shí)正向偏置時(shí)的情況，加反向電壓時(shí)反向偏置的

情況。

3.結(jié)具有單向?qū)щ娦浴?/p>

4.二極管的重要特性是單向?qū)щ娦浴?/p>

5.二極管的主要參數(shù)有最大整流電流、最大反向電壓和最大反向電

流O

練習(xí)題與作業(yè)題:

1.思考題：結(jié)在什么情況下正偏？什么情況下反偏？

2、作業(yè)題：結(jié)為什么具有單向?qū)щ娦裕?/p>

3.《電子技術(shù)基礎(chǔ)》教材P201-5o

第二節(jié)半導(dǎo)體三極管

教學(xué)目的：了解半導(dǎo)體三極管結(jié)構(gòu)、輸入輸出特性曲線、主要參數(shù)。

教學(xué)重點(diǎn)：了解半導(dǎo)體三極管結(jié)構(gòu)、輸入輸出特性曲線、主要參數(shù)。

教學(xué)難點(diǎn)：輸入輸出特性曲線、電流放大作用。

教學(xué)方法與手段：教師講授與學(xué)生練習(xí)、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)相結(jié)合；板書(shū)

與多媒體課件相結(jié)合。

課時(shí)計(jì)劃：4課時(shí)

一.晶體三極管的結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)組成：由兩個(gè)結(jié)、3個(gè)雜質(zhì)半導(dǎo)體區(qū)域和三個(gè)電極組成，雜質(zhì)三導(dǎo)

體有P、N型兩種。

三個(gè)區(qū)：基區(qū)很薄。一般僅有1微米至幾十微米厚.

發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)濃度很高。

集電區(qū)集電結(jié)截面積大于發(fā)射結(jié)截面積。

兩個(gè)結(jié)：發(fā)射結(jié)為發(fā)射區(qū)與基區(qū)之間的結(jié)。

集電結(jié)為集電區(qū)與基區(qū)之間的結(jié)。

三個(gè)電極：發(fā)射極e、基極b和集電極c;分別從這三個(gè)區(qū)引出

的電極。

三個(gè)區(qū)組成形式：有型和型兩種。結(jié)構(gòu)和符號(hào)如圖所示。

型晶體三極管的結(jié)構(gòu)圖與表示符號(hào)型

三極管種類：

按基片材料分硅管，目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)硅管多為型（3D系列）；

錯(cuò)管，目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)錨管多為型（3A系列）,

按頻率特性分高頻管和低頻管。

按功率大小分大功率管、中功率管和小功率管等。

按組成形式分有型和型兩種。實(shí)際應(yīng)用中采用型三極管較多。

型和型三極管表示符號(hào)的區(qū)別是發(fā)射極的箭頭方向不同，這個(gè)

箭頭方向表示發(fā)射結(jié)加正向偏置時(shí)的電流方向。

二、電流放大原理

（1）產(chǎn)生放大作用的條件

內(nèi)部：a）發(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度＞＞基區(qū)＞＞集電區(qū)

b）基區(qū)很薄

外部：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏

（2）三極管內(nèi)部載流子的傳輸過(guò)程

a）發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子，形成發(fā)射極電流

b）電子在基區(qū)中的擴(kuò)散與復(fù)合，形成基極電流

c）集電區(qū)收集獷散過(guò)來(lái)的電子，形成集電極電流

（3）電流分配關(guān)系:

=+

<—

Ic

用Mi

IT][]][]]P

以三

RB

]]]N一

UBB4Ip

1）發(fā)射區(qū)向基近發(fā)射電子陸過(guò)程------

2）電子在基區(qū)的擴(kuò)散和復(fù)合過(guò)程

3）電子被集電區(qū)收集的過(guò)程

三極管的電流放大作用：

實(shí)驗(yàn)表明比大數(shù)十至數(shù)百倍，因而有。雖然很小，但對(duì)有控制作

用，隨的改變而改變，即基極電流較小的變化可以引起集電極電流

較大的變化，表明基極電流對(duì)集電極具有小量控制大量的作用，這

就是三極管的電流放大作用。當(dāng)可以忽略時(shí)，上式可簡(jiǎn)化為把集電極

電流的變化量與基極電流的變化量之比定義為三極管的共發(fā)射極交

流電流放大系數(shù)B,其表達(dá)式為：

三、晶體三極管的特性曲線

三極管的特性曲線是指各電極間電壓和電流之間的關(guān)系曲線。

三極管特性曲線的測(cè)試電路

(一)輸入特性曲線

三極管的輸入特性曲線如圖下圖所示。

的特性曲緣禰住磁落福藏的毋向伏安特健曲敏特性曲線

2.當(dāng)"1V時(shí)

圖中可見(jiàn)，的曲線比=0V時(shí)的曲線稍向右移

移動(dòng)。但當(dāng)22V后，曲線基本重合。

(-)輸出特性曲線

放大區(qū)：發(fā)射極正向偏置，集電結(jié)反向偏置。

（2）截止區(qū)：發(fā)射結(jié)反向偏置，集也結(jié)反向偏置。

飽和區(qū)：發(fā)射力久而^^集電結(jié)正向偏置。

A少》,飽和區(qū)100uA

_80uA

3?仁二，」60nA

四、晶體三尊版主要參數(shù)人—yA

1.再擷管為取的極接法區(qū)無(wú)人

°：:靜'態(tài)（ii藐或曲流放大系數(shù)□:三極管

為共發(fā)射極接法，在集電極-發(fā)射極電壓一定的條件下，由基極直流

電流所引起的集電極直流電流與基極電流之比，稱為共發(fā)射極靜態(tài)

（直流）電流放大系數(shù)，記作：

,二人.-=空

IBIB

動(dòng)態(tài)（交流）電流放大系數(shù)B：當(dāng)集電

極電壓為定值時(shí)，集電極電流變化量△與基極電流變化量△之比，

即：

A/c

P=

△1B

(二)極間反向截止電流

1、發(fā)射極開(kāi)路，集電極一基極反向截止電流。

2、基極開(kāi)路，集電極一發(fā)射極反向截止電流。是當(dāng)三極管基極開(kāi)

路而集電結(jié)反偏和發(fā)射結(jié)正偏時(shí)的集電極電流。也叫穿透電流。

=(1+B),他們均隨溫度的上升而增大。

(三)極限參數(shù)

1.集電極最大允許電流：當(dāng)超過(guò)一定數(shù)值時(shí)B下降，B下降到正常

值的2/3時(shí)所對(duì)應(yīng)的值為，當(dāng)〉時(shí)，可導(dǎo)致三極管損壞。

2、集電極最大耗散功率集電極最大耗散功率是指三極管正常工作時(shí)

最大允許消耗的功率。致?lián)舸┘釉诩姌O一發(fā)射極之間允許的最

高反向電壓。U()為發(fā)射極開(kāi)路時(shí)集電結(jié)不致?lián)舸┘釉诩姌O一

基極之間允許的最高反向電壓。U()為集電極開(kāi)路時(shí)發(fā)射結(jié)不致?lián)舸?/p>

施加在發(fā)射極一基板之間允許的最高反向電壓。使用中取：□

本課小結(jié)

1.三極管有硅管和錯(cuò)管兩種，硅管和錯(cuò)管均有型和型兩類。

2.為使三極管具有放大作用，必須滿足的加電原則。

3.三極管放大作用的主要公式：

(1)%=IC+IB(2)h(3)"B

4.三極管的特性曲線：是指各電極間電壓和電流之間的關(guān)系曲線。

5.三極管的三種工作狀態(tài)：1)放大；2)

截止；3)飽和

6.三極管的極限參數(shù)：1）集電極最大允許

電流;

2）集電極最大耗散功率

3）反向擊穿電壓瓦

練習(xí)與作業(yè)：《電子技術(shù)基礎(chǔ)》教材P21

1-6.1-7.1-8.1-9.1-10o

第三節(jié)場(chǎng)效應(yīng)管

教學(xué)目的：1.了解場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)。

2.掌握?qǐng)鲂?yīng)管的工作原理。

教學(xué)重點(diǎn)：絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理。

教學(xué)難點(diǎn)：絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理。

一、教學(xué)方法與手段：1.教師講授與學(xué)生練習(xí)相結(jié)合。

二、2.板書(shū)與多媒體課件相結(jié)合。

三、課時(shí)計(jì)劃：3課時(shí)。

四、場(chǎng)效應(yīng)管的特點(diǎn)與分類。

1.特點(diǎn)

場(chǎng)效應(yīng)管（簡(jiǎn)稱）是一種電壓控制器件，工作時(shí)，只有一種載流子

參與導(dǎo)電，因此它是單極型器件。因其制造工藝簡(jiǎn)單，功耗小，溫度

特性好，輸入電阻極高等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛應(yīng)用。

2.分類

絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管

分類：I

I結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管r溝道

I溝道

二、絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)與工作原理

1、結(jié)構(gòu)

絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管（）,簡(jiǎn)稱。分為：增強(qiáng)型：N溝道、

P溝道

耗盡型：N溝道、P溝道

1溝道增強(qiáng)型管

（1）結(jié)構(gòu)

4個(gè)電極：漏極D,

源極S,柵極G和襯底B。

極下方的空穴向下排斥T耗盡層。再增加T縱向電場(chǎng)TT將P區(qū)少

子電子聚集到P區(qū)表面T形成導(dǎo)電溝道，如果此時(shí)加有漏源電壓,

就可以形成漏極電流。

定義：

開(kāi)啟電壓（）——?jiǎng)倓偖a(chǎn)生溝道所需的

柵源電壓O

N溝道增強(qiáng)型管的基本特性:

<,管子截止，

>,管子導(dǎo)通。

越大，溝道越寬，在相同的漏源電壓作用下，漏極電流越大。

②漏源電壓對(duì)漏極電流的控制作用

當(dāng)〉，且固定為某一值時(shí)，來(lái)分析漏遮電

,、恒流

壓對(duì)漏極電可變電阻河）區(qū)

區(qū)

4Gs=601y

擊穿

區(qū)

維=5VJ

(a)0時(shí),Oo

2GS=4V?

(b)f-T;

"GS=3V?，

同時(shí)溝道靠海隹斐"DS(V)

(c)當(dāng)增加到使時(shí),截ik

區(qū)

溝道靠漏區(qū)夾斷，稱方狽

（d）再增加，預(yù)夾斷區(qū)

加長(zhǎng)，增加的部分基本降落在隨之加長(zhǎng)的夾斷溝道上,基本不變。

（3）特性曲線

①輸出特性曲線:

四個(gè)區(qū):

可變電阻區(qū)（預(yù)夾斷前）。

恒流區(qū)也稱飽和區(qū)（預(yù)夾斷后）。

夾斷區(qū)（截止區(qū)）。

擊穿區(qū)。

②轉(zhuǎn)移特性曲線：

可根據(jù)輸出特性曲線作出移特性曲線O

例：作10V的一條轉(zhuǎn)移特性曲線：

'D(mA)

4-

7?

2,

1-

在輸出特性曲線上也可求出。

2.N溝道耗盡型

在柵極下方的2層中摻入了大量的金屬正離子。所以如8時(shí),這些正

4/

44字2經(jīng)感應(yīng)出串犁層R形成了溝道。

31

3”哨

/

（..-U「V/

七時(shí)，就用內(nèi)道，力口入，就有。

2

[___________I]心J

上當(dāng)＞U時(shí)，溝羊喟寬得一步疊加u(V)

當(dāng)VO時(shí)，海鎮(zhèn)變窄，成小k

定義：夾斷電壓（）——溝道剛剛消失所需的柵源電壓。

N溝道耗盡型的特性曲線

輸出特性曲線°d

轉(zhuǎn)移特性曲線

6b

d

s

3、P溝道耗盡型

4.P溝道的工作原理與N溝道完全相同，只不過(guò)導(dǎo)電的載流子不同，

供電電壓極性不同吊已。這如同雙極型三極管有型和型一樣。

5.管的主要參數(shù)

1)開(kāi)啟電壓

(2)夾斷電壓

(3)跨導(dǎo):

三、(4)直流輸入電阻——柵源間的等效電阻。由于管柵源間有2

絕緣層，輸入電阻可達(dá)109?1015。

四、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)與工作原理(同學(xué)們自已分析)

1、本課小結(jié):

2、分為和兩種。

3、工作時(shí)只有一種載流子參與導(dǎo)電，因此稱為單極性晶體管。

4、是一種電壓控制電流型器件。改變其柵源電壓就可以改變其漏極

電流O

5、的特性可用轉(zhuǎn)移特性曲線和輸出特性曲線來(lái)描述。其性能可以用

一系列參數(shù)來(lái)表征。

本課小結(jié)：1.場(chǎng)效管有兩種，結(jié)型與絕緣柵型。

2.絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)與工作原理。

3.絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管的特點(diǎn)與參數(shù)。

練習(xí)與作業(yè)：《電子技術(shù)基礎(chǔ)》教材P211-11>1-12.1-13

第二章整流與濾波電路

教學(xué)目的：了解整流、濾波、穩(wěn)壓的工作原理。

教學(xué)重點(diǎn)：?jiǎn)蜗鄻蛘麟娐饭ぷ髟怼㈦娙轂V波、二極管穩(wěn)壓電路。

教學(xué)難點(diǎn)：?jiǎn)蜗鄻蚴秸麟娐贰?/p>

教學(xué)方法與手段：教師講授與學(xué)生練習(xí)、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)相結(jié)合；板書(shū)與多媒體課件

相結(jié)合。

課時(shí)計(jì)劃：3課時(shí)

第一節(jié)單相整流電路

整流電路：利用具有單向?qū)щ娦阅艿恼髟缍O管等，?將交流

電轉(zhuǎn)換成單向脈動(dòng)直流電的電路稱為整流電路。整流電路按輸入電源

相數(shù)可分為單相整流電路和三相整流電路，按輸出波形又可分為半

波整流電路和全波整流電路。目前廣泛使用的是橋式整流電路。

一、半波整流電路

1.電路結(jié)構(gòu)

上圖是單相半波整流電路。它是最簡(jiǎn)單的整流電路，由整流變壓器、

整流元件D（晶體二極管）與負(fù)載電阻組成。

2.工作原理

3.負(fù)載兩端電壓、流過(guò)負(fù)載的電流與二極管兩端最高反相電壓與流過(guò)二極管的平均電流。

二、單相橋式整流電路

1.電路結(jié)構(gòu)

例有一單相半波整流電路，如圖5-2(a)所示。已知負(fù)

載電阻R/,=750C,變壓器副邊電壓力=20V,試求心、小

并選用二極管。

解

Uo=0.45力=0.45x20=9(V)

1U0

，。=U=M=0°l2(A)=12(mA)

750

/口=/<>=12(mA)D3承受正向

UDRM=叵U2=>/2x20=28.2(V)

E3路徑為：aT

查半導(dǎo)體手冊(cè)，二極管可選用2AP4,其最大整流電流為

D16mA,最高反向工作電壓為50V。為了使用安全，二極管的反

向工作峰值電壓要選得比/RM大一倍左右。

二極管D2.D4承受正向電

此時(shí)電流的路徑為：bTD2

正、負(fù)半周交替工作后波形的合成情況

3.負(fù)載兩端電壓、流過(guò)負(fù)載的電流與二極管兩端最高反相電壓與流過(guò)

二極管的平均電流。

例：試設(shè)計(jì)?臺(tái)輸出電工為24V,輸出電流為1A的直流電

源，電路形式可采用半波整流或全波整流，試確定兩種電路形式

的變壓器副邊繞組的電壓有效值，并選定相應(yīng)的整流二極管。

解：（1）當(dāng)采用半波整流電路時(shí)，變壓器副邊繞組電壓有

效值為：

〃0。24X

U）=----=----=53.3V

-0.450.45v

整流二極管承受的最高反向電壓為：

URM=五U?=1.41x53.3=75.2v

流過(guò)整流二極管的平均電流為：

/D=/。=1慶

因此可選用2czi2B整流二極管，其最大整流電流為3A,

最高反向工作電壓為200V。

（2）當(dāng)采用橋式整流電路時(shí)，變壓器副邊繞組

電壓有效值為：

U24

力=—=—=26.7V

~0.90.9

整流二極管承受的最高反向電壓為：

u=ypiu2=1.41X26.7=37.6V

流擊。J云一+TZA/iTT7XZ-Tr+r2云?

單相全波整流電壓的平均值為：

|XlAy

U=-/A/2I/sincotd（（ot）=2—U,=0.9U

o7o2不2

流過(guò)負(fù)載電阻K的電流平均值為：

『工0.9以

RLRL

流經(jīng)每個(gè)二極管的電流平均值為負(fù)載電流的一半,

即:

DT,,=°嘮

每個(gè)二極管在截止時(shí)承受的最高反向電壓為血的

最大值，即：

URM=U,M=yl2U7

整流變壓器副邊電壓有效值為:

U,=^-=\A\Uo

0.9

整流變壓器副邊電流有效值為:

=1.11/。

由以上計(jì)算，可以選擇整流二極管和整流變壓器U

三、單相全波整流電路的工作原理由同學(xué)們自行分析

本課小結(jié)：1.介紹了整流的概念。

2.了解了單相半波整流電路的結(jié)構(gòu)與工作原理。

3.掌握了單相橋式整流電路的結(jié)構(gòu)與工作原理。

4.整流電路的有關(guān)計(jì)算。

練習(xí)與作業(yè)：《電子技術(shù)基礎(chǔ)》教材P352-2、27、2-3、2-4、2-5、

2—6。

第二節(jié)濾波電路

較平滑的輸出電壓。濾波通常是利用電容或電感的能量存儲(chǔ)功能來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

一、電容濾波器

假設(shè)電路接通時(shí)恰恰在的由負(fù)到正過(guò)零的時(shí)刻，這時(shí)二

極管D開(kāi)始導(dǎo)通，電源也在向負(fù)載此供電的同時(shí)又對(duì)電容C

充電。如果忽略二極管正向壓降，電容電壓收緊隨輸入電壓

的按正弦規(guī)律上升至劣的最大值。然后應(yīng)繼續(xù)按正弦規(guī)律下

降，且〃2<〃c，使二極管D截止，而電容C則對(duì)負(fù)載電阻

組凡按指數(shù)規(guī)律放巨。收降至應(yīng)大于〃c時(shí)，二極管又導(dǎo)通，電

容C再次充電……。這樣循環(huán)下去，〃2周期性變化，電容C

周而復(fù)始地進(jìn)行充電和放電，使輸出電壓脈動(dòng)減小，—如圖9-4

(b)所示。電容C放電的快慢取決于時(shí)間常數(shù)f二程。)

原的大小，時(shí)間常數(shù)越大，電容C放電越慢，輸出電壓〃。就越

平坦，平均值也越高。

單相半波整流電容濾波電路的輸出特性曲線如圖所示。從圖中可見(jiàn)，電容濾波也路的輸出

電壓在負(fù)載變化時(shí)波動(dòng)較大，說(shuō)明它的帶負(fù)載能力較差，只適用于負(fù)載較輕且變化不大的場(chǎng)

合。

橋式整流電容濾波電路的工作原理與半波相似，只不過(guò)是一個(gè)周期充放電兩次，波形更加

平穩(wěn)。

例：設(shè)計(jì)一單相橋式整流、電容濾波電路。要求輸出電壓

U°=48V,已知負(fù)載電阻程=1。。Q，交流電源頻率為50Hz,試選

擇整流二極管和濾波電容器。

解：流過(guò)整流二極管的平均電流：

JD=-/,=———=—x48=0.24A=240mA

D2。2a2100

變壓器副邊電壓有效值：

。=￡o_=48=40v

1.21.2

整流二極管承受的最高反向電壓：

URM=42U2=1.41x40=56.4v

因此可選擇2CZ1IB作整流二極管，其最大整流電流為1A,最

高反向工作電壓為200Vo

,n「<T匚0.02

^/r=7?LC=5x—=5x2=0.05s,則:

「T0.056

=500x10F=500廣

與100uF

大、笨重且存在電磁干擾。

三、復(fù)合濾波電路

、n型濾波電路適用于負(fù)載電流較大，要求輸出電壓脈動(dòng)較小的

場(chǎng)合。在負(fù)載較較時(shí)，經(jīng)常采用電阻替代笨重的電感，構(gòu)成n型

濾波電路，同樣可以獲得脈動(dòng)很小的輸出電壓。但電阻對(duì)交、直

流均有壓降和功率損耗，故只適用于負(fù)載電流較小的場(chǎng)合。

本課小結(jié)：1、濾波元件有兩種，電容與電感，電容與負(fù)載并聯(lián)，電

感與負(fù)載串聯(lián)。

2、整流電路帶電容濾波之后的有關(guān)計(jì)算。

練習(xí)與作業(yè)：《電子技術(shù)基礎(chǔ)》教材P362-7.2-8>2-9.2-11

第三節(jié)二極管應(yīng)用電路

教學(xué)目的：了解硅穩(wěn)壓二極管的結(jié)構(gòu)與特性曲線。

教學(xué)重點(diǎn)：簡(jiǎn)單硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的工作原理。

教學(xué)難點(diǎn)簡(jiǎn)單硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的工作原理。

教學(xué)方排瞬段：臧糖授與學(xué)生練習(xí)相結(jié)合；板書(shū)與多媒體課件相結(jié)合。學(xué)

生實(shí)驗(yàn)實(shí)州造島—°

一、課時(shí)計(jì)劃：3課時(shí)

二、穩(wěn)壓二極管

穩(wěn)壓管是一種用特殊工藝制造的半導(dǎo)體二極管，穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電

壓就是反向擊穿電壓。穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓作用在于：電流增量很大，只引

起很小的電壓變化。

穩(wěn)壓管的主要參數(shù)：

(1)穩(wěn)定電壓。反向擊穿后穩(wěn)定工作的電壓。

(2)穩(wěn)定電流。I作電壓等于穩(wěn)定電壓時(shí)的電流。

(3)動(dòng)態(tài)電阻。穩(wěn)定工作范圍內(nèi)，管子兩端電壓的變化量與相應(yīng)電

流的變化量之比。即：△△

(4)額定功率和最大穩(wěn)定電流。額定功率是在穩(wěn)壓管允許結(jié)溫下的

最大功率損耗。最大穩(wěn)定電流是指穩(wěn)壓管允許通過(guò)的最大電流。它們

穩(wěn)壓二極管正常工作電壓為：反向擊穿電壓。

工作原理：

四、輸入電壓波動(dòng)時(shí)會(huì)引起輸出電壓波動(dòng)。如升高將引起隨之升高,

導(dǎo)致穩(wěn)壓管的電流急劇增加，使得電阻R上的電流I和電壓迅速增大,

從而使基本上保持不變。反之，當(dāng)減小時(shí)，相應(yīng)減小，仍可保持基本

不變。

五、當(dāng)負(fù)載電流發(fā)生變化引起輸出電壓發(fā)生變化時(shí)，同樣會(huì)引起的

相應(yīng)變化，使得保持基本穩(wěn)定。如當(dāng)增大"夕I和均會(huì)隨之增大使得

下降，這將導(dǎo)致急劇減小，使I不變，使得得

XxLED

到隱梭Q--------&——o陰極

LED

六、發(fā)光二極管

⑶(b)

當(dāng)發(fā)光二極管的結(jié)加上正向電壓時(shí)，電子與空穴復(fù)合過(guò)程以光的

形式放出能量。

不同材料制成的發(fā)光二極管會(huì)發(fā)出不同顏紀(jì)的光。

七、發(fā)光二極管具有亮度高、清晰度高、電壓低（1.5-3V）、反應(yīng)快、

體椰日極五靠姓高陪傘長(zhǎng)殍糊殖是一種很有用的半導(dǎo)體器件，常

用于信號(hào)指示、數(shù)字和字符顯示。

八、光電二極管

光電二極管的正常工作電壓為：反向電壓。

光電二極管的又稱為光敏二極管，其工作原理恰好與發(fā)光二極

管相反。當(dāng)光線照射到光電二極管的結(jié)時(shí)，能激發(fā)更多的電子，使之

產(chǎn)生更多的電子空穴對(duì)，從而提高了少數(shù)載流子的濃度。在結(jié)兩端加

反向電壓時(shí)反向電流會(huì)增加，所產(chǎn)生反向電流的大小與光的照度成

正比，所以光電二極管正常工作時(shí)所加的電壓為反向電壓。為使光線

能照射到結(jié)上，在光電二極管的管殼上設(shè)有一個(gè)小的通光窗口。

本課小結(jié)：1、穩(wěn)壓二極管的特性曲線與參數(shù)。

2.簡(jiǎn)單硅穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓電路的工作原理。

3.發(fā)光二極管與光電二極管的工作原理。

練習(xí)與作業(yè)：《電子技術(shù)基礎(chǔ)》教材P36272、273、274、

275、2-16

第三章低頻小信號(hào)放大電路

第一節(jié)放大器概述

教學(xué)目的：了解放大的概念、對(duì)放大器的基本要求

教學(xué)重點(diǎn)：對(duì)放大器的基本要求。

教學(xué)難點(diǎn)放大器的輸入、輸出。

教學(xué)方法與手段：教師講授與學(xué)生練習(xí)相結(jié)合；板書(shū)與多媒體課件相結(jié)合。

課時(shí)計(jì)劃：1課時(shí)

一、放大的概念

將微弱的電信號(hào)進(jìn)行有限的放大得到所需要的信號(hào)。

放大器的方框圖如下：

輸入放大器輸出

1、放大器滿足的兩個(gè)條件：

2、輸出信號(hào)的功率大于輸入信號(hào)的功率。

3、輸出信號(hào)的波形與輸入信號(hào)的波形相同。

二、對(duì)放大器的要求

1.要有足夠的放大倍數(shù)。

2.要具有一定寬度的通頻帶。

3.非線性失真要小。

4.工作要穩(wěn)定。

三、放大器的輸入。

輸出輸入

對(duì)輸入信號(hào)的要求：輸入電流不能過(guò)大，電壓不能過(guò)高，功率不

能太大，輸入信號(hào)的幅度要限制在一定的范圍內(nèi)。

四、放大器的輸出

輸出輸入

對(duì)放大器輸出端的要求：由放大器輸出給下一級(jí)電路的電流、電

壓、功率都不能超過(guò)規(guī)定值。

本課小結(jié)：1、放大器的概念與組成放大器的條件。

2.對(duì)放大器的基本要求。

3.對(duì)放大器輸入、輸出端的要求。

第二節(jié)三極管基本放大電路

教學(xué)目的：基本放大電路的組成。

教學(xué)重點(diǎn)：基本放大電路的組成與各元件的作用。

教學(xué)難點(diǎn)基本放大電路各元件的作用。

教學(xué)方法與手段：教師講授與學(xué)生練習(xí)、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)相結(jié)合；板書(shū)與多媒體課件

相結(jié)合。

課時(shí)計(jì)劃：6課時(shí)

放大的實(shí)質(zhì)：用較小的信號(hào)去控制較大的信號(hào)。

一、基本放大電路的組成

(2)電源和。使晶體管的發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，晶體管處在放

大狀態(tài)，同時(shí)也是放大電路的能量來(lái)源，提供電流和。一般在幾伏到

十幾伏之間。

(3)偏置電阻。用來(lái)調(diào)節(jié)基極偏置電流，使晶體管有一個(gè)合適的工

作點(diǎn)，一般為幾十千歐到幾百千歐。

(4)集電極負(fù)載電阻。將集電極電流的變化轉(zhuǎn)換為電壓的變化，以

獲得電壓放大，一般為幾千歐。

(5)電容、C2。用來(lái)傳遞交流信號(hào)，起到耦合的作用。同時(shí)，又使

放大電路和信號(hào)源與負(fù)載間直流相隔離，起隔直作用。為了減小傳遞

信號(hào)的電壓損失，、C2應(yīng)選得足夠大，一般為幾微法至幾十微法，通

常采用電解電容器。

共發(fā)射極放大電路的實(shí)用電路

2.用小寫(xiě)字母帶小寫(xiě)下標(biāo)表交流分量，如、.

3、用小寫(xiě)字母帶大寫(xiě)下標(biāo)表直流分量與交流分量的疊加，即

總量。如.

4,用大寫(xiě)字母加小寫(xiě)下標(biāo)表示交流分量的有效值。如、。

三、放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)

1.靜態(tài)工作點(diǎn)的概念

靜態(tài)是指無(wú)交流信號(hào)輸入時(shí)，電路的工作狀態(tài)。電路中由

于電源的存在°產(chǎn)生了一組直流分量,如下圖所示。

由于（）和（）分別對(duì)應(yīng)于輸入、輸出特性曲線上的一個(gè)點(diǎn),

用Q表示，所以稱為靜態(tài)工作點(diǎn)。

2.放大器設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)的目的。

1）、放大器沒(méi)有靜態(tài)工作點(diǎn)的情況。

動(dòng)態(tài)——HO時(shí)電路的工作狀態(tài)。

放大器沒(méi)有設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)產(chǎn)生了波形失真。

2）、放大器設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)的目的是保證信號(hào)不失真

放大器由于設(shè)置了靜態(tài)工作點(diǎn)，保證了信號(hào)在整個(gè)周期放

大器都處于放大狀態(tài)，保證了信號(hào)不失真。

四、放大原理

在放大電路中，設(shè)輸入信號(hào)電壓從基極與發(fā)射極輸入，被

輸出的信號(hào)從集電極與發(fā)射極輸出。變化的產(chǎn)生了變化的，

使各點(diǎn)的波形都產(chǎn)生了相應(yīng)的變化。它們的變化作用如下圖

所示。

從上圖可知，輸出信號(hào)與輸入信號(hào)反相。這是基本放大器的

重要特點(diǎn)。

五、直流通路與交流通路

1.直流通路：直流信號(hào)流經(jīng)的路徑。

直流通路的畫(huà)法：將交流電源短路，電容開(kāi)路。

交流通路：交流信號(hào)流經(jīng)的路徑。

交流通路的畫(huà)法：將電容短路，直流電源對(duì)地短路。經(jīng)整理

如下圖所示。

六、基本放大電路的分析方法

（一）、放大器的常用指標(biāo)

1.放大倍數(shù)

1）、電壓放大倍數(shù)=

2）、電流放大倍數(shù)

3）、功率放大倍數(shù)

2.放大器的增益

1）、功率增益=10（）

2）、電壓增益20

3）、電流增益20

3.輸入電阻和輸出電阻、

1）、輸入電阻：從放大器的輸入端看進(jìn)去的交流等效電阻。

放大器的輸入電阻越大越好，越大對(duì)信號(hào)源的影響越小。

4、2）、輸出電阻：從放大器的輸出端看進(jìn)去的交流等效

電阻。

5、放大器的輸出電阻越小越好，越小對(duì)負(fù)載越好。

6、通頻帶

放大器的通頻帶是指放大器的幅頻特性曲線的上限截止

與下限截止頻率之間的頻率范圍。放大器的通頻帶不能太寬,

也不能太窄。太寬干擾信號(hào)易進(jìn)，太窄會(huì)丟失信號(hào)。

（二）、放大器的估算法

1.靜態(tài)工作點(diǎn)的估算（由直流通路估算）

例1:計(jì)算下圖所示電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。

已知：12V,4KQ,300KQ,3=37.5

解:畫(huà)出直流通路如下圖所示

1

ARf]+%

RBKc

UBE

+=

=(-)?=12/300=30

P40X37.5=1.5

+=

127.5X4=6V

2、輸入電阻和輸出電阻的估算

(1)、三極管輸入電阻的估算公式

26(mV)

&=300+(1+/?)

/EQ(mA)

(2)、放大器的輸入電阻和輸出電阻的估算

x//

3、放大器放大倍數(shù)的估算(由交流通路估算)

()V/

(\J/

B

，B，L

(-B'J'BR'

例：圖示電路，己知UB=12V,RB=300kQ,

Rc=3kQ,/?L=3kQ,&=3kQ,0=50,試求：

(1)心接入和斷開(kāi)兩種情況下電路的電壓放大倍

數(shù)4；

(2)輸入電阻凡和輸出電阻凡；

(3)輸出端開(kāi)路時(shí)的源電壓放大倍數(shù)4s=5。

U.

解：先求靜態(tài)工作點(diǎn)

Jcc-UBEQyg衛(wèi)A=40UA

BQRBRB300

ICQ=仇B(yǎng)Q=50X0.04=2mA

UCEQ=Ucc-，CQ&=12—2x3=6V

再求三極管的動(dòng)態(tài)輸入電阻

=300+(1+/?)26(mV)=300+(1+50)26(mV)=963Q?0.963kQ

/EQ(mA)2(mA)

（1）RL接入時(shí)的電壓放大倍數(shù)人為:

“3x3

,50x

”純ovt=一―5±3=-78

心0.963

RL斷開(kāi)時(shí)的電壓放大倍數(shù)人為：

;限50x3

A..=---------=-------=-136

”公0.963

（2）輸入電阻R,為:

、=%〃&=300//0.963?0.96kQ

輸出電阻凡為:

Ro=Rc=3kQ

U%.|,

⑶(=3二-4=——x(-156)=-39

/4“3+1

us5u；氏+&

本課小結(jié)：1.了解放大器中電流、電壓符號(hào)使用規(guī)定.

2.放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)的概念、靜態(tài)工作點(diǎn)的作用.

3.靜態(tài)工作點(diǎn)、輸入、輸出電阻、放大倍數(shù)的估算.

4.放大器的分析方法.

第二節(jié)練習(xí)與作業(yè)：《電子技術(shù)基礎(chǔ)》教材P603-1.3-2.

3-3、3-4.3-9.3-10.

第三節(jié)具有穩(wěn)定工作點(diǎn)的放大電路

教學(xué)目的：1.分壓式偏置電路的結(jié)構(gòu)與工作原理。

2.分壓式偏置電路靜態(tài)工作點(diǎn)、電壓放大倍數(shù)、輸入、輸出電阻的計(jì)

算。

教學(xué)重點(diǎn)：1、分壓式偏置電路穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的原理。

2.靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算

教學(xué)難點(diǎn)：1.靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算。

2.分壓式偏置電路穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的原理。

一、教學(xué)方法與手段：教師講授與學(xué)生練習(xí)相結(jié)合；板書(shū)與多媒體課件相

結(jié)合。

二、課時(shí)計(jì)劃：2課口寸

三、分壓式偏置電路的結(jié)構(gòu)與工作原理

一）電路結(jié)構(gòu)

條件：12>>,則與溫度基本無(wú)關(guān)。

二）、工作原理

溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響

減小

溫度升<增大>增大

￡增大

溫度什ft-/EtfUE(二，ERE)t-U(=U-IR)I-/B,

/cH------------------------B-E-----B----E---E----------1

四、在該電路中與并聯(lián)的電容是提供交流信號(hào)的通道，減少信號(hào)的

損耗，使放大器的交流信號(hào)放大能力不致因而降低。

五、靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算

靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算如下:

六、電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻的計(jì)算

畫(huà)出放大器的交流通路如下所示：

由Rbih&口及史。工

??

q--------------------------------------------------------------------------

C"

^be

&-RB1〃尺62〃rbe

R0=Rc

例：圖示電路（接），已知12V,1=20kQ,2=1Ok0,3kQ,2kQ,3k

Q,P=50o試估算靜態(tài)工作點(diǎn)，并求電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸

出電阻。

解：（1）用估算法計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)

---------xl2=4V

20+10

g-“BEQ="2=1,65mA

x，EQ=

2

ICQ1.65

【BQ=——=----mAA=334A

/350

UcEQ=Ucc-，CQ(七十&E)

=12-1.65x(3+2)=3