哈工程核学院核电子学 模电基础ppt课件.ppt

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1、模电基础1.二极管2.三极管3.场效应管4.单管放大电路5.多级放大电路和运算放大器6.反馈模电基础——（二极管）1.1PN结形成模电基础——（二极管）1.2PN结单向导电性模电基础——（二极管）1.3二极管的结构和类型半导体二极管（简称二极管）是由PN结加上电极引线和管壳组成的。模电基础——（二极管）1.4伏安特性模电基础——（二极管）1.5温度对伏安特性的影响模电基础——（二极管）1.6二极管的电容效应势垒电容CB空间电荷区的宽度及其里面存储的空间电荷量扩散电容CD图1-8结电容CJPN结上外加电压的极性和大小变化模电基础——（二极管）1.7二极管应用二

2、极管在电路中有广泛的应用：利用它的单向导电性，可组成整流、限幅、检波电路，还可以用于元件保护以及数字电路中作为开关元件等。特殊二级管：稳压二极管发光二极管光电二极管变容二极管模电基础——（三极管）2.1三极管（晶体管BJT）的结构及其类型为实现电流控制和放大作用，晶体管的三个区在制作时结构、尺寸和掺杂浓度要保证三点：基区很薄，厚度只有几微米，掺杂浓度很低发射区和集电区掺杂类型相同，但发射区掺杂浓度远大于集电区集电结面积大于发射结面积模电基础——（三极管）2.2晶体管的三种连接方式（a）以基极作为输入端，集电极作为输出端；（b）以基极作为输入端，发射极作为输出

3、端；（c）以发射极作为输入端，集电极作为输出端。模电基础——（三极管）2.3晶体管的工作状态——放大（以NPN共发射极为例）(1)(2)(4)(3)发射结正偏，集电结反偏UC﹥UB﹥UE模电基础——（三极管）2.3晶体管的工作状态——放大状态共基直流电流放大系数：共射直流电流放大系数忽略ICBO由上页(2)(3)式可得电流关系：忽略ICBO两放大系数关系：模电基础——（三极管）2.3晶体管的工作状态——放大状态总结：电流关系电流控制器件交流电流放大系数模电基础——（三极管）2.3晶体管的工作状态——饱和、截止发射结正偏，集电结正偏IC不再随IB的增大而增大，

4、基极电流失去对集电极电流的控制作用，IC主要受UCE控制发射结反偏或零偏，集电结反偏IE几乎为零，IC=ICBO，IB=-ICBO很小可忽略不计，晶体管截止模电基础——（三极管）2.4晶体管的伏安特性（NPN共射极为例）2.4.1输入特性非线性，UBE小于UBE（th）时晶体管截止。硅管UBE（th）约0.5V，锗管UBE（th）约0.1V。当UBE大于UBE（th）时，随着增大，开始指数增加，后近似直线上升。模电基础——（三极管）2.4.2输出特性截止区：IB≤0的区，IC=ICEO近似为零。锗：几十至几百微安；硅：小于1微安。相当于一个断开的开关。放大区

5、：IC基本不随UCE的变化而变化，主要取决于IB，微小的△IB可以产生较大的△IC，二者关系为△IC=β△IB饱和区：当IB固定时，UCE对IC有强烈的控制作用；当UCE固定时，IB增大IC增大不多，出现“饱和”现象，IB继续增大，IC几乎不变，不同的输出特性起始部分几乎重叠在一起，IB对IC失去控制作用，IC≤βIB。击穿区：UCE增大到某一值时，IC会急剧上升，集电结发生雪崩击穿。模电基础——（三极管）2.5温度对晶体管参数的影响对ICBO的影响对UBE的影响对β的影响温度升高，特性曲线左移(IB一定时，随温度升高，UBE将减小)。2～2.5mV/℃。与

6、PN结正向伏安特性相似。室温下集电极反向饱和电流ICBO很小；当温度升高时，少子浓度增加，ICBO急剧增大，约1倍/10℃。β随温度升高而增大，0.5％～1％，在输出特性曲线图上，曲线间距随温度升高而增大。温度对ICBOUBEβ的影响都将使IC随温度上升而增加，严重影响晶体管的工作状态模电基础——（场效应管）3.1场效应管概述（FieldEffectTransistor,FET）场效应管(FET)结型场效应管(JFET)绝缘栅型场效应管(IGFET，MOSFET)耗尽型N沟道P沟道增强型N沟道N沟道P沟道P沟道利用输入电压产生的电场效应来控制输出电流，属电压

7、控制型器件。起主要导电作用的只有一种载流子（多子）故又称单极型晶体管。具有很高的输入电阻，还具有热稳定性好、功耗小、噪声低、制造工艺简单便于集成等优点。模电基础——（场效应管）3.2.1JFET的结构及类型3.2结型场效应管JFET模电基础——（场效应管）3.2.2JFET的工作原理模电基础——（场效应管）3.2.2JFET的工作原理栅源电压UGS的变化将有效地控制漏极电流iD的变化，体现了栅源电压UGS对漏电流iD的控制作用模电基础——（场效应管）3.2.3JFET的伏安特性输出特性可变电阻区：场效应管可以看成一个受uGS控制的可变电阻，即压控电阻。恒流区

8、（饱和区）：场效应管相当于一个电压控制的电流源。作为