1、课题1.1 半导体的基本知识授课日期授课班级10电器1目的及要求1、 掌握什么是半导体？2、 掌握二极管工作特性以及伏安特性内线。3、 掌握二极管的简易测量方法。教学重点1、要求要掌握二极管的的工作特性以及伏安特性曲线。2、掌握二极管的测量方法。教学难点是二极管的伏安特性曲线。课型新课教学方法教具二极管、万用表等器件与仪表。教学内容及教学过程（含时间分配）教学过程： 1.1.1 导体、半导体和绝缘体导体：自然界中很容易导电的物质称为导体，金属一般都是导体，如铁、铜、铝等。绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。半导体：另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为半
2、导体，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等 1.2半导体二极管1.2.1 结构，符号二极管的几种常见结构: 二、二极管单向导电性1、PN结加不同极性电压，表现不同特性。正向电压（正向偏压、正偏） 指P区接高电位， N区接低电位。反向电压（反向偏压、反偏） 指P区接低电位， N区接高电位。2、二极管的主要特性 （1）加正向电压导通，内部电阻较小。 （2）加反向电压截止，内部电阻较大。单向导电性是二极管的最重量的特性。1.3 二极管的伏安特性曲线1.3.3主要参数1. 最大整流电流 IOM二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。2. 反向击穿电压UBR二极管反向击穿时的电压值。击穿时
3、反向电流剧增，二极管的单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。手册上给出的最高反向工作电压UWRM一般是UBR的一半。3. 反向电流 IR指二极管加反向峰值工作电压时的反向电流。反向电流大，说明管子的单向导电性差，因此反向电流越小越好。反向电流受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流要比硅管大几十到几百倍。以上均是二极管的直流参数，二极管的应用是主要利用它的单向导电性，主要应用于整流、限幅、保护等等。下面介绍两个交流参数。4. 微变电阻 rDrD 是二极管特性曲线上工作点Q 附近电压的变化与电流的变化之比： 显然，rD是对Q附近的微小变化区域内的电阻。二极管：死区电压=
4、0 .5V，正向压降0.7V(硅二极管) 理想二极管：死区电压=0 ，正向压降=0 二极管的应用举例1：二极管半波整流 1.3整流电路一、单相半波整流电路电路组成：变压器T ，二极管D1组成。工作原理 分析前提：理想变压器，理想二极管U2 为正半周：A D1 RL B U2 为负半周：D1截止 此时在输出端得到如下波形：输出电压平均值 UO=0.45U2输出电流平均值 IO=0.45U2/RL二极管承受的最高反相电压 流过每只二极管的平均电流： ID=IO 1.3.4稳压二极管一、符号稳压二极管是一种用特殊工艺制造的硅半导体二极管，代表符号如图1.3-1(a)所示。型号通常有2CW、2DW等。
5、二、稳压二极管特性 工作在反向击穿状态下，具有稳定电压的性能。 三、稳压二极管的参数（1）稳定电压 UZ（2）电压温度系数aU（%/）稳压值受温度变化影响的的系数。（3）动态电阻（4）稳定电流IZ、最大、最小稳定电流Izmax、Izmin。（5）最大允许功耗课题2.1晶体三极管及基本放大电路授课日期授课班级10电器1目的及要求1、了解三极管的结构，掌握三极管的电流分配关系及放大原理。2、掌握三极管的输入和输出特性，理解其含义，了解主要参数定义。教学重点1、要求要掌握二极管的的工作特性以及伏安特性曲线。2、掌握二极管的测量方法。教学难点是二极管的伏安特性曲线。课型新课教学方法教具二极管、万用表等
6、器件与仪表。教学内容及教学过程（含时间分配） 2.1 半导体三极管1. 基本结构 符号 工作原理 2. 特性曲线 (1)放大区：发射结正偏，集电结反偏。即： IC=IB , 且 IC = IB(2) 饱和区：发射结正偏，集电结正偏。 即：UCEIC，UCE0.3V (3) 截止区： UBE 死区电压， IB=0 ， IC=ICEO 0 3.主要参数1）电流放大倍数和 2）集-基极反向截止电流ICBO3）集-射极反向截止电流ICEO4）集电极最大电流ICM 集电极电流IC上升会导致三极管的值的下降，当值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为ICM5）集-射极反向击穿电压当集-射极之间的电压UC
7、E超过一定的数值时，三极管就会被击穿。手册上给出的数值是25C、基极开路时的击穿电压U(BR)CEO。6）集电极最大允许功耗PCM2.2三极管基本放大电路三极管放大电路有三种形式（共射放大器、共基放大器、共集放大器）以共射放大器为例讲解工作原理基本共射放大电路实现放大的条件1. 三极管必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结反偏。2. 正确设置静态工作点Q，使整个波形处于放大区。3. 输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。4. 输出回路 将变化的 ic 转化成变化的 uce，经电容滤波只输出交流信号。工作点不合适，会引起波形失真2.3 放大电路的等效电路分析法放大电路分析 静态分析-估算法动态
8、分析- 微变等效电路法、图解法计算机仿真1. 静态分析（宜采用估算法）静态分析目的：求出电路的静态工作点值根据直流通道估算 静态工作点值：2. 动态分析（一）三极管的微变等效电路1. 输入回路当信号很小时，将输入特性在小范围内近似线性。对于小功率三极管：rbe的量级从几百欧到几千欧。对输入的小交流信号而言，三极管相当于电阻rbe2. 输出回路由于有 (1) 输出端相当于一个受ib 控制的电流源。(2) 考虑 uCE对 iC的影响，输出端应并联一大电阻rce。rce的含义？ Rce值很大，可略三极管的薇变等效电路为： (二) 放大电路的微变等效电路(三) 电压放大倍数的计算 所以： 特点：负载电
9、阻越小，放大倍数越小。(四) 输入输出电阻的计算输入电阻ri 输出电阻r0 2.4 静态工作点稳定的放大电路对于为放大电路提供信号的信号源来说，放大电路是负载，这个负载的大小可以用输入电阻来表示。电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，因此一般总是希望得到较大的的输入电阻。2.4 静态工作点的稳定为了保证放大电路的稳定工作，必须有合适的、稳定的静态工作点。但是，温度的变化严重影响静态工作点。对于前面的电路（固定偏置电路）而言，静态工作点由UBE、b 和ICEO 决定，这三个参数随温度而变化，温度对静态工作点的影响主要体现在这一方面。固定偏置电路的Q点是不稳定的。 Q点不稳定可能会导致静态工
10、作点靠近饱和区或截止区，从而导致失真。为此，需要改进偏置电路，当温度升高、 IC增加时，能够自动减少IB，从而抑制Q点的变化。保持Q点基本稳定。常采用分压式偏置电路来稳定静态工作点。电路如下。本电路稳压的过程实际是由于加了RE形成了负反馈过程2.5 射极输出器 讨论：Au1即uoui CC-Amp无电压放大作用 但只要保证(+1)ReRb，则u0uiu0与ui同相位 2求输入电阻Ri Ri=Ui/Ii=Rb+rbe +(+1)Re特点： Ri高3. 求输出电阻Ro Ro=Re/(Rb+rbe)/(+1)分两步求:由交流等效电路图看出 Ro=Re/Roe 先求RoeRoe=UR/IR UR=(R
11、b+rbe)Ib IR=Ie=(+1)Ib所以，Roe=UR/IR=(Rb+rbe)/(+1)讨论：CC-Amp的输出阻抗很低，所以带负载能力强4. 结论：三大特点1.输入电阻大2.输出电阻小3.放大倍数约为 1. 射极输出器放在电路的首级，可以提高输入电阻。2. 将射极输出器放在电路的末级，可以降 低输出电阻，提高带负载能力。3. 将射极输出器放在电路的两级之间，可以起到电路的匹配作用。2.6 多级阻容耦合多级放大电路 复习作业课题第三章 场效应晶体管知识目标1、掌握场效晶体管的基本工作原理、转移特性、输出特性及主要参数。2、熟悉场效晶体管放大电路的基本形式，知道放大电路中主要元件的功能。技
12、能目标教学重点教学难点课 型教学方法教具、设备教 学 内 容（含分配时间）教学过程：3.1 绝缘栅场效晶体管场效应管与晶体管不同，它是多子导电，输入阻抗高，温度稳定性好。N沟道P沟道耗尽型增强型耗尽型增强型场效应管有两种:结型场效应管JFET绝缘栅型场效应管MOS（2）符号：PNNGSDGSDN沟道增强型N沟道耗尽型GSD栅极漏极源极MOS绝缘栅场效应管（N沟道）结构：PNNGSDP型基底两个N区SiO2绝缘层金属铝N导电沟道未预留 N沟道增强型预留 N沟道耗尽型 教 学 过 程输出特性曲线UGS=0VU DS （V）ID（mA）01324UGS=+1VUGS=+2VUGS=-1VUGS=-2
13、V夹断电压UP=-2V固定一个U DS，画出ID和UGS的关系曲线，称为转移特性曲线耗尽型N沟道MOS管的特性曲线IDmAVUDSUGS 实验线路(共源极接法)GSD复习作业课题第三章 场效应晶体管知识目标技能目标教学重点教学难点课 型教学方法教具、设备教 学 内 容（含分配时间） 第一节 负反馈的概念凡是将放大电路输出端的信号（电压或电流）的一部分或全部引回到输入端，与输入信号迭加，就称为反馈。若引回的信号削弱了输入信号，就称为负反馈。若引回的信号增强了输入信号，就称为正反馈。反馈放大器输出输入取+ 加强输入信号 正反馈 用于振荡器取 - 削弱输入信号 负反馈 用于放大器开环闭环负反馈的作用
14、：稳定静态工作点；稳定放大倍数；提高输入电阻；降低输出电阻；扩展通频带反馈网络迭加反馈信号实际被放大信号教 学 过 程基本放大电路Ao反馈网络F放大：迭加：负反馈框图：AO称为开环放大倍数+反馈：AF称为闭环放大倍数AF=Xo / Xi输出信号输入信号反馈信号差值信号负反馈放大器F称为反馈系数设Xf与Xi同相二、反馈的分类1、正反馈 反馈信号与信号源同相，使放大电路的净输入信号增强。2、负反馈 反馈信号与信号源反相，使放大电路的净输入信号削弱。3、直流反馈 对直流量起反馈作用，4、交流反馈 对交流量起反馈作用。5、电压反馈 反馈信号取自放大电路的输出电压VO，反馈信号是与输出电压成正比。6、电
15、流反馈 反馈信号取自放大电路的输出电流iO，反馈信号是与输出电流成正比。第二节、负反馈对放大电路性能的影响一、 负反馈使放大倍数下降二、 负反馈使放大倍数的稳定性提高三、 负反馈使非线性失真减小四、 负反馈可展宽通频带负反馈对输入电阻和输出电阻的影响第三节、负反馈放大电路分析一、反馈类型判别方法1、观察放大电路有无反馈元件2、判别电压和电流反馈的方法 从输出回路看，若反馈信号取自输出电压V0，则为电压反馈； 若反馈信号取自输出电流的则为电流反馈。3、判别串联和并联反馈的方法若反馈到共射电路的基极为并联反馈，而反馈到共射电路的发射极为串联反馈。4、判别反馈极性（1）先假定输入信号的瞬时极性（2）
16、根据放大电路输入与输出信号的相位关系确定输出信号和反馈信号的瞬时极性。（3）根据反馈信号与输入信号的连接情况，确定反馈极性。复习作业课题第三章 场效应晶体管知识目标技能目标教学重点教学难点课 型教学方法教具、设备教 学 内 容（含分配时间） 第五章 低频功率放大电路第一节 功率放大电路的基本要求及分类一、功率放大电路的基本要求1、有足够大的输出功率2、效率要高3、非线性失真要小4、功放管散热要好二、功率放大电路的分类1、甲类功率放大电路2、乙类功率放大电路3、甲乙类功率放大电路教 学 过 程第二节、互补对称功率放大电路一、电路基本结构互补对称：电路中采用两个晶体管：NPN、ui-USCT1T2
17、uo+USCRLiL PNP各一支；两管特性一致。对称电源：+VCC，-VCC二、工作原理（设ui为正弦波）ic1ic2 静态时：ui = 0V T1、T2均不工作 uo = 0V动态时：ui 0VT1导通，T2截止iL= ic1 ;ui-USCT1T2uo+USCRLiLiL=ic2注意：T1、T2两个晶体管都只在半个周期内工作的方式。组成互补对称式射极输出器(1) 静态电流 ICQ、IBQ等于零；(2) 每管导通时间于半个周期 ； (3) 存在交越失真。 特点：ui-USCT1T2uo+USCRLiL输入输入波形图uiuououo 交越失真死区电压第三节 单电源、无输出变压器的互补对称功放
18、电路（OTL电路）若输出电容足够大，其上电压基本保持不变，则负载上得到的交流信号正负半周对称，但存在交越失真。ic1ic2交越失真（UC相当于电源）RLuiT1T2+USCCAUL+-时，T1导通、T2截止；时，T1截止、 T2导通。设输入端在0.5USC直流电平基础上加入正弦信号一、OTL基本电路1. 单电源供电；2. 输出加有大电容。二、工作原理则 T1、T2 特性对称，令：USC/2RLuiT1T2+USCCAUL+-UC改进后的OCL准互补输出功放电路： T1：电压推动级 T2、R1、R2： UBE倍增电路 T3、T4、T5、T6： 复合管构成的输出级准互补 输出级中的T4、T6均为N
19、PN型晶体管，两者特性容易对称。+USC-USCR1R2RLuiT1T2T3T4T5T6三、 电路中增加复合管增加复合管的目的：扩大电流的驱动能力。cbeT1T2ibicbecibic b b1 b2晶体管的类型由复合管中的第一支管子决定。cbeT1T2ibicbecibic复合NPN型复合PNP型D1D2ui+USCRLT1T2T3CRARe1Re2实用OTL互补输出功放电路调节R,使静态UA=0.5USCD1 、 D2使b1和b2之间的电位差等于2个二极管正向压降，克服交越失真Re1 、 Re2：电阻值12W，射极负反馈电阻，也起限流保护作用b1b2+24VuiRLT7T8RC8-24VR
20、2R3T6Rc1T1T2Rb1Rb2C1RfR1D1D2T3Re3T4Re4C2T5Re5C3C4T9T10Re10Re7Re9C5R4BX差动放大级反馈级偏置电路共射放大级UBE倍增电路恒流源负载准互补功放级保险管负载实用的OCL准互补功放电路：RC低通复习作业课题知识目标技能目标教学重点教学难点课 型教学方法教具、设备教 学 内 容（含分配时间） 第六章 集成运算放大器第一节 集成运放的基本单元电路一、 集成运放的电路构成1、输入级 2、中间级3、输出级 4、辅助电路三、差分放大器1、零点漂移现象 零点漂移:前一级的温漂将作为后一级的输入信号，被一级级放大，导致后级饱和或截止。（须增加两级
21、之间的直流负反馈）2、基本型差动放大器 当ui1 = ui2（大小相等，极性相同），共模输入信号 设ui1 ， ui2 ，使uC1 ， uC2 。因ui1 = ui2， uC1 = uC2 uo= 0 (理想化)。但因两侧不完全对称， uo! 0共模电压放大倍数 AC=uoui1（很小，1)2、优点：抑制温漂 原理如下:uo= uC1 - uC2 = 0uo= (uC1 + DuC1 ) - (uC2 + D uC2 ) = 0当ui1 = ui2 = 0 时，当温度变化时：uC1 = uC2D uC1 = D uC21.结构:对称性结构+UCCRCR1T2RBbuoRCR1T1RBbui2u
22、i1uo= uC1 - uC2 uC1uC24、差模电压放大倍数Ad3、共模电压放大倍数AC 当ui1 =- ui2（大小相等，极性相反），差模输入信号 设ui1 ,ui2 , 使uC1 ,uC2 。设uC1 =uC1 -D uC1 , uC2 =uC2 +D uC2 。因ui1 = -ui2， D uC1 =D uC2 uo= uC1 - uC2=- D uC1- D uC2 =- 2D uC1 差模电压放大倍数 Ad=uoui1 -ui2=uo2ui1 5、共模抑制比(CMRR)的定义CMRR=20log db(分贝) ACAd第二节、集成运放介绍uu+ uo集成运算放大器符号反相输入端
23、u同相输入端 u+ 输出端 uo国际符号：国内符号：uo =Ao (u+ u) Ao u+ u0u+ uuouu+ ib-ib+ u+ =u ib-= ib+ =0 ri ib- 0 ib+ 0集成运算放大器的分析方法输出电压变化范围:最大+UCC -UEE理想运放：Ao = CMRR= ri = ro = 0(2) 同相比例运算放大器u-= u+= uiib+ =0ib- =0_+D+RFRfRPuiuoiFifAu=1+RFRfiF=ifRP=Rf/RFFfFf)二、反相比例运算放大器_+D+RFR1RPuiuoi1iFib-ib+虚地点i1=iF+ ib-=iF , ib- =0 ib+
24、 =0u+ =0 u=u+=0平衡电阻(使输入端对地的静态电阻相等):RP=R1/RFF电压放大倍数:iF第三节 集成运放的应用_+D+RFRfRPuiuoAu=1+RFRf当RF=0时,Au=1uo=ui(3) 电压跟随器此电路是电压并联负反馈，输入电阻大，输出电阻小，在电路中作用与分离元件的射极输出器相同，但是电压跟随性能好。(4) 差动放大器_+D+R2R1R1ui2uoR2ui1ib+ =0ib- =0ui2R2 R1 + R2 u+ =u- = u+ u- =uo R1 + ui1 R2 R1 + R2 uo R1 + ui1 R2 R1 + R2 ui2R2 R1 + R2 =教 学 过 程复习作业
