1、,電路及電子技術(shù),Who 誰(shuí)來(lái)教？,張新蓮副教授 其他 電力電子技術(shù)； 應(yīng)用電工學(xué)； 電路實(shí)驗(yàn)、電子實(shí)習(xí)； 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)； 測(cè)控專業(yè)研究生。 聯(lián)系方式： 84278573（HZXL1029Y163.COM,參考書: 電工學(xué)(少學(xué)時(shí)) 唐介主編 大連理工大學(xué) 高教出版社 23.9元 電工學(xué)電子技術(shù)(第五版) 導(dǎo)教 導(dǎo)學(xué) 導(dǎo)考 朱建坤編 高教出版社 10.40元 電子技術(shù)習(xí)題詳解 張憲主編 北京理工大學(xué)出版社 13.00元,電 路 與 電 子 技 術(shù),學(xué)時(shí)分配：授課（42學(xué)時(shí)），實(shí)驗(yàn)（14學(xué)時(shí)）,主要內(nèi)容：,一、二極管、三極管、整流及穩(wěn)壓,二、基本放大電路,三、集成運(yùn)算放

2、大器,四、門電路和組合邏輯電路,五、觸發(fā)器和時(shí)序邏輯電路,第一章 二極管、三極管、整流及穩(wěn)壓,1.1 半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性,1.2 PN 結(jié),1.3 半導(dǎo)體二極管,1.4 穩(wěn)壓管,1.5 整流及穩(wěn)壓,1.6 半導(dǎo)體三極管,基本要求：,1、理解PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕?2、理解二極管、穩(wěn)壓管和晶體管的基本構(gòu)造、工作原理、特性曲線及主要參數(shù)的意義； 3、掌握單相整流、濾波及穩(wěn)壓電路的工作原理； 4、理解晶體管的電流分配和放大作用。,第一章 二極管、三極管、整流及穩(wěn)壓,一、 導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體,1.1 半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性,1、導(dǎo)體：,自然界中很容易導(dǎo)電的物質(zhì)稱為導(dǎo)體， 金屬一般都是導(dǎo)體。,2、絕緣體：,有的

3、物質(zhì)幾乎不導(dǎo)電，稱為絕緣體，,如橡皮、陶瓷、塑料和石英。,3、半導(dǎo)體：,導(dǎo)電特性處于導(dǎo)體和絕緣體之間，稱為半導(dǎo)體,如鍺、硅、砷化鎵和一些硫化物、氧化物等。,二、 半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性:,1、當(dāng)受外界熱作用時(shí)，它的導(dǎo)電能力明顯變化-熱敏元件。,3、往純凈的半導(dǎo)體中摻入某種雜質(zhì)(如:硼)后， 會(huì)使它的導(dǎo)電能力明顯改變-雜質(zhì)半導(dǎo)體 如：二極管、三極管、場(chǎng)效應(yīng)管及晶閘管。,2、當(dāng)受外界光作用時(shí)，它的導(dǎo)電能力明顯變化-光敏元件。,它具有不同于其它物質(zhì)的特點(diǎn)。比如：,三、 本征半導(dǎo)體,最外層電子（價(jià)電子）都是四個(gè)。,硅和鍺：,硅和鍺的原子結(jié)構(gòu)平面圖,晶體的立體結(jié)構(gòu)圖:,完全純凈的、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體。,1、

4、本征半導(dǎo)體:,將硅和鍺制成晶體（去掉無(wú)用雜質(zhì)），所有原子 整齊排列。,硅單晶中的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)：,共價(jià)鍵共 用電子對(duì),原子的最外層電子是八個(gè)，構(gòu)成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。,共價(jià)鍵中的兩個(gè)電子被緊緊束縛在共價(jià)鍵中，稱為束縛電子。,本征半導(dǎo)體中的自由電子很少，它的導(dǎo)電能力很弱。,2、本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理：,自由電子,空穴,束縛電子,+4表示除去價(jià)電子后的原子,載流子:,空穴,自由電子,首先外電場(chǎng)力的作用下，空穴吸引臨近的電子來(lái)填補(bǔ)形成新的空穴，,結(jié)果相當(dāng)于空穴在移動(dòng)，,而空穴移動(dòng)的方向與電子運(yùn)動(dòng)的方向相反,空穴的移動(dòng)相當(dāng)于正電荷的移動(dòng)，是半導(dǎo)體的電流方向。,1、本征半導(dǎo)體中存在數(shù)量相等的兩種載流子，即自由電子和空穴

5、。,3、溫度是影響本征半導(dǎo)體性能的一個(gè)重要的外部因素，溫度越高，載流子的濃度越高。本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力越強(qiáng)，這是半導(dǎo)體的一大特點(diǎn)。,2、本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于載流子的濃度。,總結(jié)：,四、 雜質(zhì)半導(dǎo)體,本征半導(dǎo)體中摻入某些微量的雜質(zhì)，就會(huì)使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著變化。,使自由電子濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體稱為 N型半導(dǎo)體,使空穴濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體稱為 P型半導(dǎo)體,1、N型半導(dǎo)體：,多余電子,磷原子,在硅或鍺晶體中摻入少量的五價(jià)元素磷，晶體點(diǎn)陣中的某些半導(dǎo)體原子被雜質(zhì)（元素磷）取代，,多余電子幾乎不受束縛，很容易被激發(fā)而成為自由電子，自由電子數(shù)目大量增加，自由電子導(dǎo)電成為主要導(dǎo)電方式。,

6、N 型半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)示意圖,在N型半導(dǎo)體中,電子是多數(shù)載流子, 空穴是少數(shù)載流子。,2、P型半導(dǎo)體：,在硅或鍺晶體中摻入少量的三價(jià)硼元素，晶體點(diǎn)陣中的某些半導(dǎo)體原子被雜質(zhì)取代，,硼原子的最外層有三個(gè)價(jià)電子，與相臨的半導(dǎo)體原子形成共價(jià)鍵時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)空穴?？昭ǖ臄?shù)目大量增加，空穴導(dǎo)電成為主要導(dǎo)電方式。,空穴,硼原子,P 型半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)示意圖,P 區(qū),1.2 PN結(jié),一、 PN 結(jié)的形成,N 區(qū),多子擴(kuò)散,少子漂移,內(nèi)電場(chǎng)方向,空間電荷區(qū),P 區(qū),N 區(qū),在一定的條件下，多子擴(kuò)散與少子漂移達(dá)到 動(dòng)態(tài)平衡，空間電荷區(qū)的寬度基本上穩(wěn)定下來(lái)。,內(nèi)電場(chǎng)方向,R,P 區(qū),N 區(qū),外電場(chǎng)驅(qū)使P區(qū)的空穴進(jìn)入空間 電荷區(qū)

7、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) 抵消一部分正空間電荷,擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，形 成較大的正向電流,1. 外加正向電壓,二、 PN結(jié)的單向?qū)щ娦?P 區(qū),N 區(qū),內(nèi)電場(chǎng)方向,R,2. 外加反向電壓,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(guò)PN結(jié)形成很小的反向電流,多數(shù)載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)難于進(jìn)行,PN結(jié)的單向?qū)щ娦孕〗Y(jié)：,（2）PN結(jié)加反向電壓，PN結(jié)電阻很高， 電流很小， PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)。,（1）PN結(jié)加正向電壓，PN結(jié)電阻很低， 正向電流較大， PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)。, 1.3 半導(dǎo)體二極管,一、基本結(jié)構(gòu),PN結(jié)加上管殼和引線。,1、點(diǎn)接觸型:,半導(dǎo)體二極管：,鍺管,

8、特點(diǎn)：,結(jié)面積小,結(jié)點(diǎn)電容小,高頻率性能好,不能通過(guò)大電流,適用于高頻和小功率的工作， 數(shù)字電路的開關(guān)元件,點(diǎn)接觸型二極管,2、面接觸型：,硅管,特點(diǎn)：,結(jié)面積大,結(jié)電容大,工作頻率低， 用作整流。,能通過(guò)大電流,600,400,200, 0.1, 0.2,0,0.4,0.8,50,100,I / mA,U / V,正向特性,反向擊 穿特性,硅管的伏安特性,二、伏安特性：,I= f(U）,U(V),I(mA),死區(qū)電壓：,鍺管0.2 0.3V。,反向擊穿電壓：,25,50,uA,1、外加正向電壓,硅管0.5V,鍺管0.1V。,導(dǎo)通壓降:,硅管0.60.8V,2、外加反向電壓,反向飽和電流：,U

9、（BR）,反向電壓超過(guò)某一值時(shí)反向電流劇增，二極管的單向?qū)щ娦员黄茐?，甚至過(guò)熱而燒壞。,二極管反向擊穿：,三、二極管的型號(hào)：P358,2 ,Z整流管； P普通管； K開關(guān)管； W穩(wěn)壓管； U光電管。,A、B鍺 C、D硅,例如：2CP10型普通硅二極管； 2CZ型硅整流二極管。,四、主要參數(shù),1、最大整流電流 IOM,二極管長(zhǎng)期使用時(shí)，允許流過(guò)二極管的最大正向平均電流。,3、反向峰值電流 IRM,指二極管加反向峰值工作電壓時(shí)的反向電流。,2、反向工作峰值電壓URWM,保證二極管不被反向擊穿的最高反向工作電壓，一般是反向擊穿電壓U（BR）的一半。,IRM越小越好；溫度越高IRM越大； 硅管的IRM

10、較小，鍺管的IRM要大幾十到幾百倍。,例1：下圖是二極管限幅電路，D為理想二極管，ui =6 sin t V, E= 3V,試畫出 uo波形 。,二極管的應(yīng)用范圍很廣,它可用于整流、檢波、限幅、元件保護(hù)以及在數(shù)字電路中作為開關(guān)元件。, t,6,0,2,例2：雙向限幅電路, t,0,D,E 3V,R,D,E 3V,ui,uo,uR,uD,ui / V,uo /V,例3：圖示電路中輸入端A的電位VA=+3V，B的電位VB=0V，求輸出端Y的電位VY。,解：,假設(shè)DA、DB同時(shí)導(dǎo)通,Y的電位為：,+,-,0.3V,VY=+3-0.3=+2.7V,VY=0-0.3=-0.3V,所以DA、DB不能同時(shí)導(dǎo)通,由于A端電位比B端電位高,DA優(yōu)先導(dǎo)通,VY=+3-0.3=+2.7V,DA導(dǎo)通后, DB上加的是反向電壓,因而截止.,DA起鉗位作用把Y端的電位鉗在+2.7V.,例4：圖示電路中R和C構(gòu)成一微分電路當(dāng)ui為圖示波形時(shí)，畫出輸出電壓uo的波形。,解：,t