常用半导体器件
半导体基础知识
- 本征半导体
- 定义
- 将纯净的半导体经过一定的工艺过程制成单晶体，即为本征半导体
- 自由电子
- 如果温度升高，少数价电子将挣脱共价键束缚成为自由电子
- 空穴
- 在原来的共价键位置留下一个空位，称之为空穴
- 定义
- 杂质半导体
- N型半导体
- 在4价的硅或锗中掺入5价的杂质元素
- 主要依靠电子导电，又称为电子型半导体
- 电子的浓度远远大于空穴的浓度
- P型半导体
- 在硅或锗晶体中掺入少量3价元素
- 主要依靠空穴导电，又称为空穴型半导体
- 空穴的浓度远高于自由电子的浓度
- N型半导体
- PN结
- 单向导电性
- 加正向电压
- PN结处于正向导通(on)状态，正向等效电阻较小
- 加反向电压
- 反向电流非常小，PN结处于截止(cut-off)状态
- 结论
- PN结具有单向导电性：正向导通，反向截止
- 加正向电压
- 伏安特性
- u>0,正向特性；u<0,反向特性
- 图示
- Subtopic
- 电容效应
- 势垒电容 Cb
- 由PN结的空间电荷区形成，又称结电容
- 反向偏置时起主要作用
- 扩散电容 Cd
- 由多数载流子在扩散过程中的积累引起
- 正向偏置时起主要作用
- 势垒电容 Cb
- 单向导电性
半导体二极管
- 常见结构
- 从材料分
- 硅二极管
- 锗二极管
- 从管子的结构分
- 点接触型二极管
- 面接触型二极管
- 平面型二极管
- 从材料分
- 伏安特性
- 正向特性
- 当正向电压超过死区电压后二极管导通,电流与电压关系近似指数关系
- 反向特性
- 反偏时，反向电流值很小，反向电阻很大，反向电压超过UBR则被击穿
- 图示
- Subtopic
- 总结
- 二极管具有单向导电性，正向导通，反向截止
- 正向特性
- 主要参数
- 最大整流电流 IF
- 二极管长期运行时允许通过的最大正向平均电流
- 最高反向工作电压 UR
- 二极管工作时允许外加的最大反向电压
- 反向电流 IR
- 二极管二极管未击穿时的反向电流
- 最高工作频率 fM
- 二极管工作的上限频率
- 最大整流电流 IF
- 二极管应用
- 整流
- 开关
- 稳压二极管
- 稳定电压UZ
- 稳压管工作在反向击穿区时的工作电压
- 稳定电流Iz
- 稳压管正常工作时的参考电流
- 动态内阻rz
- 稳压管两端电压和电流的变化量之比
- rz=ΔU/ ΔI
- 稳压管两端电压和电流的变化量之比
- 电压的温度系数αU
- 稳压管电流不变时，环境温度对稳定电压的影响
- 额定功耗Pz
- 电流流过稳压管时消耗的功率
- 稳定电压UZ
双极型晶体管
- 结构
- 三个区
- 发射区
- 杂质浓度很高
- 基区
- 杂质浓度低且很薄
- 集电区
- 无特别要求
- 发射区
- 三个电极
- 发射极 e
- 基极 b
- 集电极 c
- 两个PN结
- 发射结
- 集电结
- 三个区
- 类型
- NPN型
- PNP型
- 晶体管的电流放大作用
- 发射
- 发射区大量电子向基区发射
- 复合和扩散
- 电子在基区中复合扩散
- 收集
- 将扩散过来的电子收集到集电极
- 同时形成反向饱和电流ICBO
- 发射
场效应管
- 分类
- 结型场效应管
- N沟道
- P沟道
- 绝缘栅场效应管
- 增强型
- N沟道
- N沟道
- 耗尽型
- N沟道
- P沟道
- 增强型
- 结型场效应管
- 特性曲线
- 输出特性
- 函数关系
- ID=f（UDS）|UGS=常数
- 图示
- Subtopic
- 函数关系
- 转移特性
- 函数关系
- Subtopic
- 图示
- Subtopic
- 函数关系
- 输出特性
- 主要参数
- 直流参数
- 饱和漏极电流IDSS
- 夹断电压UP
- 开启电压UT
- 直流输入电阻RGS
- 交流参数
- 低频跨导gm
- 极间电容
- 极限参数
- 漏极最大允许耗散功率PDM
- 漏源击穿电压U（BR）DS
- 栅源击穿电压U（BR）GS
- 直流参数
基本放大电路
基本概念
- 放大的概念
- 放大的对象
- 变化量
- 放大的本质
- 能量的控制
- 放大的特征
- 功率放大
- 放大的基本要求
- 不失真——放大的前提
- 放大的对象
- 性能指标
- 放大倍数
- 输出量与输入量之比
- 输入电阻
- 输入电压与输入电流有效值之比
- 输出电阻
- 将输出等效成有内阻的电压源，内阻就是输出电阻
- 通频带
- 衡量放大电阻对不同频率信号的适应能力
- 最大不失真输出电压
- 交流有效值
- 最大输出功率和效率
- 功率放大电路的参数
- 放大倍数
工作原理
- 组成原则
- 必须根据所用放大管的类型提供直流电流，以便设置合适的静态工作点，并做为输出的能源
- 电阻取值得当，与电源配合，使放大管有合适的静态工作电流
- 输入信号必须能够作用于放大管的输入回路
- 当负载接入时，必须保证放大管输出回路的动态电流能够作用于负载，从而使负载获得比输入信号大得多的信号电流或信号电压
- 常见的两种共射放大电路
- 直接耦合共射放大电路
- 阻容耦合共射放大电路
分析方法
- 直流通路和交流通路
- 直流通路
- ①Us=0，保留Rs
- ②电容开路
- ③电感相当于短路
- 交流通路
- ①大容量电容相当于短路
- ②直流电源相当于短路
- 直流通路
- 图解法
- 静态分析
- 输入回路的图解分析
- Subtopic
- 输出回路的图解分析
- Subtopic
- 输入回路的图解分析
- 电压放大倍数分析
- Subtopic
- 波形非线性失真的分析
- 截止失真
- 因晶体管截止而产生的失真
- 波形分析
- 输入回路
- Subtopic
- 输出回路
- Subtopic
- 输入回路
- 饱和失真
- 饱和失真是输出回路产生失真
- 波形分析
- 输入回路
- Subtopic
- 输出回路
- Subtopic
- 输入回路
- 截止失真
- 静态分析
- 等效电路法
- 直流模型
- 适用于Q点的分析
- 晶体管的h参数等效模型
- 交流等效模型
- 共射放大电路动态参数的分析
- 电压放大倍数Au
- 输入电阻Ri
- 输出电阻Ro
- 直流模型
静态工作点的稳点
- 温度对静态工作点的影响
- 晶体管在不同环境温度下的输出特性曲线
- Subtopic
- 晶体管在不同环境温度下的输出特性曲线
- 静态工作点稳定的典型电路
- 直接耦合电路
- Subtopic
- 阻容耦合电路
- Subtopic
- 前两种所示电路的直流通路
- Subtopic
- 直接耦合电路
- 稳定静态工作点的方法
- 引入直流负反馈
- 温度补偿
晶体管放大电路的三种接法
- 种类
- 共射
- 共集
- 共基
- 接法比较
- Subtopic
场效应管放大电路
- 三种接法
- 共源
- 共栅
- 共漏
- 设置Q点的方法
- 基本共源放大电路
- 自给偏压电路
- 分压式偏置电路
多级放大电路与集成运算放大电路
多级放大电路
- 耦合方式
- 直接耦合
- 阻容耦合
- 变压器耦合
- 光电耦合
- 动态分析
- 多级放大电路的电压放大倍数
- Subtopic
- 多级放大电路的电压放大倍数
- 直接耦合放大电路
- 零点漂移
- 产生原因
- 由温度变化所引起的半导体器件参数的变化
- 抑制方法
- 引入直流负反馈
- 温度补偿
- 产生原因
- 差分放大电路
- 双端输入、双端输出
- Subtopic
- 双端输入、单端输出
- Subtopic
- 单端输入、双端输出
- Subtopic
- 单端输入、单端输出
- Subtopic
- 双端输入、双端输出
- 直接耦合互补输出级
- 基本电路
- Subtopic
- 交越失真
- Subtopic
- 消除交越失真方法
- 利用二极管消除交越失真
- UBE倍增电路
- 基本电路
- 直接耦合多级放大电路
- 举例
- Subtopic
- 举例
- 零点漂移
集成运算放大电路
- 概述
- 组成
- 输入级
- 中间极
- 输出级
- 偏置电路
- 电路方框图
- Subtopic
- 符号
- Subtopic
- 电压传输特性
- 函数
- Subtopic
- 图示
- Subtopic
- 函数
- 组成
- 集成运放中的电流源电路
- 基本电流源电路
- 镜像电流源
- Subtopic
- 比例电流源
- Subtopic
- 微电流源
- Subtopic
- 镜像电流源
- 改进型电流源电路
- 加射级输出器的电流源
- Subtopic
- 威尔逊电流源
- Subtopic
- 加射级输出器的电流源
- 多路电流源电路
- Subtopic
- 基本电流源电路
- 集成运放的主要性能指标
- 开环差模增益
- 差模输入电阻
- 共模抑制比
- 输入失调电流
- UIO的温漂
- 输入失调电流
- 最大共模输入电压
- 最大差模输入电压
- -30dB带宽
- 转换速率
放大电路的频率响应
概述
- 基本概念
- 高通电路
- 电路
- Subtopic
- 频率响应
- Subtopic
- 电路
- 低通电路
- 电路
- Subtopic
- 频率响应
- Subtopic
- 电路
- 高通电路
- 波特图
- 在画频率特性曲线时常采用对数坐标，称为波特图
- 高通电路波特图
- Subtopic
- 低通电路波特图
- Subtopic
晶体管的高频等效电路
- 混合π模型
- 完整的混合π模型
- 结构示意图
- Subtopic
- 模型示意图
- Subtopic
- 结构示意图
- 简化的混合π模型
- 单向化后的混合π模型
- Subtopic
- Subtopic
- Subtopic
- 单向化后的混合π模型
- 完整的混合π模型
- 电流放大倍数的频率响应
- 电流放大系数的定义
- Subtopic
- 波特图
- Subtopic
- 电流放大系数的定义
- 晶体管的频率参数
- 共射截止频率
- 共基截止频率
- 特征频率
- 集电结电容
放大电路的频率响应
- 单管共射放大电路的频率响应
- 中频电压放大倍数
- Subtopic
- 低频电压放大倍数
- Subtopic
- Subtopic
- Subtopic
- 高频电压放大倍数
- Subtopic
- Subtopic
- 单管共射放大电路的波特图
- Subtopic
- 中频电压放大倍数
- 多级放大电路的频率响应
- 定性分析
- 电压放大倍数
- Subtopic
- 波特图
- Subtopic
- 电压放大倍数
- 截止频率
- 下线频率
- Subtopic
- 上限频率
- Subtopic
- 下线频率
- 定性分析
放大电路中的反馈
反馈概念的建立
- 组成方框图
- Subtopic
- 表达式
- Subtopic
- 当AF＞０时，Ａf下降，这种反馈称为负反馈
- 当AF＝０时，表明反馈效果为零
- 当AF＜０时，Ａf升高，这种反馈称为正反馈
- 当AF＝－１时，Ａf→∞；放大器处于“ 自激振荡”状态
- Subtopic
反馈的形式和判断
- 反馈的范围
- 本级或级间
- 反馈的性质
- 交流
- 交流通路中存在反馈则为交流反馈
- 直流
- 直流通路中存在反馈则为直流反馈
- 交直流
- 交、直流通路中都存在反馈则为交、直流反馈
- 交流
- 反馈的取样
- 电压反馈
- 反馈量取样于输出电压；具有稳定输出电压的作用
- 输出短路时反馈消失
- 电流反馈
- 反馈量取样于输出电流。具有稳定输出电流的作用
- 输出短路时反馈不消失
- 电压反馈
- 反馈的方式
- 并联反馈
- 反馈量与原输入量在输入电路中以电流形式相叠加
- Rs越大反馈效果越好
- 反馈信号反馈到输入端
- 串联反馈
- 反馈量与原输入量在输入电路中以电压的形式相叠加
- Rs越小反馈效果越好
- 反馈信号反馈到非输入端
- 并联反馈
- 反馈极性
- 瞬时极性法
- （1）假定某输入信号在某瞬时的极性为正（用+表示），并设信号的频率在中频段
- （2）根据该极性，逐级推断出放大电路中各相关点的瞬时极性（升高用+表示，降低用－表示）
- （3）确定反馈信号的极性
- （4）根据Xi与Xf的极性，确定净输入信号的大小;Xid减小为负反馈；Xid增大为正反馈
- 瞬时极性法
反馈形式的描述方法
- 某反馈元件引入级间（本级）直流负反馈和交流电压（电流）串联（并联）负反馈
负反馈对放大电路性能的影响
- 提高放大倍数的稳定性
- Subtopic
- 扩展频带
- 减小非线性失真及抑制干扰和噪声
- 改变放大电路的输入、输出电阻
- 串联负反馈使输入电阻增加1+AF倍
- 并联负反馈使输入电阻减小1+AF倍
- 电压负反馈使输出电阻减小1+AF倍
- 电流负反馈使输出电阻增加1+AF倍
自激振荡产生的原因和条件
- 产生自激振荡的原因
- 附加相移将负反馈转化为正反馈
- 产生自激振荡的条件
- Subtopic
- 若表示为幅值和相位的条件则为
- Subtopic
- Subtopic
信号的运算和处理
基本运算电路
- 反相比例运算电路
- 电路图
- Subtopic
- 公式
- R2 =R1//Rf
- Subtopic
- 电路图
- 同相比例运算电路
- 电路图
- Subtopic
- 公式
- R2 =R1//Rf
- Subtopic
- 电路图
- 反相求和运算电路
- 电路图
- Subtopic
- 公式
- R4=R1//R2//R3//Rf
- Subtopic
- 电路图
- 同相求和运算电路
- 电路图
- Subtopic
- 公式
- R1//R2//R3//R4=Rf//R5
- Subtopic
- 电路图
- 加减运算电路
- 电路图
- Subtopic
- 公式
- R1//R2//Rf=R3//R4//R5
- Subtopic
- 电路图
积分和微分运算电路
- 积分电路
- 电路图
- Subtopic
- 公式
- Subtopic
- 电路图
- 微分运算
- 电路图
- Subtopic
- 公式
- Subtopic
- 电路图
信号发生电路与功率放大电路
信号发生电路
- 正弦波振荡电路的基本概念
- 产生正弦波振荡的条件
- 自激振荡的平衡条件
- Subtopic
- 自激振荡的平衡条件
- 起振条件
- 幅值条件
- Subtopic
- 相位条件
- Subtopic
- 幅值条件
- 产生正弦波振荡的条件
- RC正弦波振荡电路
- RC串并联正弦波振荡电路
- Subtopic
- RC移相式正弦波振荡电路
- Subtopic
- RC串并联正弦波振荡电路
- LC正弦波振荡电路
- 变压器耦合式LC振荡电路
- 集电极调谐
- Subtopic
- 发射极调谐
- Subtopic
- 基极调谐
- Subtopic
- 集电极调谐
- 三点式LC振荡器
- 电感反馈三点式振荡器(哈特莱电路)
- Subtopic
- 电容反馈三点式振荡器(考毕兹电路)
- Subtopic
- 串联改进型电容反馈三点式振荡器（克拉泼电路）
- Subtopic
- 并联改进型电容反馈三点式振荡器（西勒电路）
- Subtopic
- 电感反馈三点式振荡器(哈特莱电路)
- 变压器耦合式LC振荡电路
- 石英晶体振荡电路
- 并联型石英晶体振荡器
- Subtopic
- 等效电路
- Subtopic
- 串联型石英晶体振荡器
- Subtopic
- 并联型石英晶体振荡器
功率放大电路
- 功率放大电路的三种工作状态
- 甲类工作状态
- 导通角为360°，ICQ大，管耗大，效率低
- 乙类工作状态
- ICQ≈0， 导通角为180°，效率高，失真大
- 甲乙类工作状态
- 导通角为180°~360°，效率较高，失真较大
- 甲类工作状态
- 乙类功放电路的指标估算
- 工作状态
- 任意状态
- Uom≈Uim
- 尽限状态
- Uom=VCC-UCES
- 理想状态
- Uom≈VCC
- 任意状态
- 输出功率
- Subtopic
- 直流电源提供的平均功率
- Subtopic
- 管耗
- Pc1m=0.2Pom
- Subtopic
- 效率
- Subtopic
- 理想时为78.5%
- 工作状态
- 甲乙类互补对称功率放大电路
- 问题的提出
- 在两管交替时出现波形失真——交越失真(本质上是截止失真)
- 解决办法
- 甲乙类双电源互补对称功率放大器OCL——利用二极管、三极管和电阻上的压降产生偏置电压；
动态指标按乙类状态估算 - 甲乙类单电源互补对称功率放大器OTL——电容C2上静态电压为VCC/2，并且取代了OCL功放中的负电源-VCC；
动态指标按乙类状态估算，只是用VCC/2代替
- 甲乙类双电源互补对称功率放大器OCL——利用二极管、三极管和电阻上的压降产生偏置电压；
- 问题的提出
- 复合管的组成及特点
- 前一个管子c-e极跨接在后一个管子的b-c极间
- 类型取决于第一只管子的类型
- β=β1·β2
直流电源
方框图
- Subtopic
整流电路
- 单相半波整流电路
- 工作原理
- 电路图
- Subtopic
- 波形图
- Subtopic
- 电路图
- 主要参数
- 输出电压平均值
- Subtopic
- 输出电流平均值
- Subtopic
- 脉动系数
- 定义
- 整流输出电压的基波峰值与输出点啊平均值之比
- 表达式
- Subtopic
- 半波整流电路
- Subtopic
- 定义
- 输出电压平均值
- 工作原理
- 单项桥式整流电路
- 工作原理
- 电路图
- Subtopic
- 波形图
- Subtopic
- 电路图
- 主要参数
- 输出电压平均值
- Subtopic
- 输出电流平均值
- Subtopic
- 脉动系数
- Subtopic
- 输出电压平均值
- 工作原理
滤波电路
- 电容滤波电路
- 工作原理
- 电路图
- Subtopic
- 理想波形
- Subtopic
- 考虑内阻时波形
- Subtopic
- 电路图
- 主要参数
- 输出电压平均值
- Subtopic
- 输出电流平均值
- Subtopic
- 导通角
- RLC的值越大，滤波效果越好，导通角越小
- 输出特性
- Subtopic
- 滤波特性
- Subtopic
- 输出电压平均值
- 工作原理
- 倍压整流电路
- 电路图
- Subtopic
- 电路图
- 多倍压整流电路
- 电路图
- Subtopic
- 电路图
- 电感滤波电路
- 电路图
- Subtopic
- 电路图
- 复式滤波电路
- LC滤波电路
- Subtopic
- LCπ型滤波电路
- Subtopic
- RCπ型滤波电路
- Subtopic
- LC滤波电路
- 各种滤波电路性能对比
- Subtopic
稳压电路
- 稳压二极管电路
- 工作原理
- 电路图
- Subtopic
- 电路图
- 主要参数
- 稳压系数Sr
- 定义
- 输出电压相对变化量与其输入电压相对变化量之比
- 表达式
- Subtopic
- 定义
- 输出电阻Ro
- 定义
- 输出电压变化量与输入电流变化量之比
- 表达式
- Subtopic
- 定义
- 稳压系数Sr
- 工作原理
- 串联型稳压电路
- 方框图
- Subtopic
- 方框图
- 开关型稳压电路
- 分类
- 按调整管与负载的连接方式
- 串联型
- 并联型
- 按稳压的控制方式
- 脉冲宽度调制PWM
- 脉冲频率调制PFM
- 混合调制
- 按调整管是否参与振荡
- 自激式
- 他激式
- 按使用开关管的类型
- 晶体管
- VMOS管
- 晶闸管
- 按调整管与负载的连接方式
- 分类
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