1、电工电子技术项目化教程任务目标任务目标学习目标：掌握二极管的伏安特性；二极管的检波作用、整流作用、限幅作用、开关作用；二极管应用电路的设计 能力目标：掌握二极管构成的典型电路的设计方法、掌握特殊二极管构成的应用电路的设计方法。任务分析任务分析二极管作为最常用的电子元器件之一，它的使用范围最为广泛，通过本项目的学习，可以系统了解二极管在电子电路中的使用方法，了解二极管构成的典型电路。2.1.1 2.1.1 二极管的分类二极管的分类二极管按所使用的材料不同可分为硅二极管、锗二极管和砷化镓二极管等。按其内部结构的不同可分为点接触型、面接触型和平面型二极管三类。按照应用的不同，二极管分为整流、检波、开
2、关、稳压、发光、光电、快恢复和变容二极管等。2.1.2 2.1.2 二极管的伏安特性及主要参数二极管的伏安特性及主要参数1.二极管的伏安特性二极管两端的电压U及其流过二极管的电流I之间的关系曲线，称为二极管的伏安特性。1.正向特性二极管外加正向电压时，电流和电压的关系称为二极管的正向特性。如图2-1所示，当二极管所加正向电压比较小时（0U1V。若硅管UCE0.3V，锗管UCE0.1V时，三极管处于饱和状态。2.元件的安排要保证信号的传输。即信号能够从放大电路的输入端加到半导体三极管上(有信号输入回路)，经过放大后又能从输出端输出(有信号输出回路)。3.元件参数的选择要保证信号能不失真地放大，并
3、满足放大电路的性能指标要求。2.2.42.2.4半导体三极管的选用方法半导体三极管的选用方法根据半导体三极管主要参数进行选用，选用时，应尽量满足以下条件：1.特征频率fT要高，一般fT要比工作频率高3倍以上。2.值不能过大，一般取3080。值过高，容易引起自激振荡。3.集电极反向电流要小，一般应小于10A。4.在音响电路中，半导体三极管的集电结电容Cc要小，以提高频率高端的灵敏度。5.在音响设备的变频电路中，半导体三极管的高频噪声系数NF应尽可能小，以提高音响设备的相对灵敏度。2.2.52.2.5半导体三极管的输入输出特性半导体三极管的输入输出特性半导体三极管的性能可以有三个电极之间的电压和电
4、流关系来反映，通常称为伏安特性。半导体三极管虽然只有三个电极，但是在使用时总是有一个电极作为输入和输出回路的公共端，一个端口网络有四个变量，可有多种曲线表示他们之间的关系，我们常用两组曲线族来表示半导体三极管的特性。其中最常用的半导体三极管伏安特性是共射极伏安特性。共射极伏安特性包括输入特性和输出特性。最常用的是共发射极接法的输入特性曲线和输出特性曲线，实验测绘是得到特性曲线的方法之一。特性曲线的测量电路见下图。1.共射极输入特性反映晶体管输入回路基极发射极间电压UEB与基极电流IB之间的伏安特性称为共射极输入特性。由于这一关系也受输入回路电压UCE的影响，所以其定义为IB=f（UEB）|UC
5、E=常数。共射极输入特性常用一簇曲线来表示，称为共射极输入特性曲线。由曲线可知：晶体管的输入特性曲线，也有死区。硅管的死区电压大约为0.5v，锗管的死区电压大约为0.1v。在相同的uEB下uCE从0增大时，iB将减小。这是因为uCE=0时，JE与JC均正偏，iB为两个正向偏置PN结的电流之和；当uCE增大时JC从正向偏置逐渐往反向偏执过度，有越来越多的非平衡少流子到达集电区，使iB减小。当uCE继续增大，使JC反向偏置后，受uCE的影响减小，不同uCE值时的输入特性曲线几乎重合在一起，这时由于基区很薄在JC反向偏置时，绝大多数非平很少数载流子几乎都可以漂移到极电区，形成IC所以当继续增大uCE
6、时，对输入特性曲线几乎不产生影响。2。共射极输出特性以IB为参变量的IC与UCE关系称为共射极输出特性，其定义为Ic=f(UCE)|IB=常数。其共射极输出特性曲线如图所示。1.饱和区：只输出特性曲线几乎垂直上升部分与纵轴之间的区域。在此区域内，不同iB值的输出特性曲线几乎重合，iC不受iB的控制，只随uCE增大而增大。2.截止区：对与iB=ICBO的输出特性曲线与横轴之间的区域。在此区域内，iC几乎为零，三极管没有放大能力。3.放大区：指饱和区域截止区之间的区域。在此区域内管子工作与放大状态。在这一区域内，iC还受uCE的影响。当iB一定以后，随uCE增大，iC略有增加。这是因为当Uce越大
7、时JC反向偏置电压越大，集电结越宽，使基区变得更薄，发射区多子扩散到基区后，与基区多子复合的机会少，若要保持iB不变，就会有更多的多子从发射区扩散到基区，iC将增加，这种情况称为基区调宽效应。任务目标任务目标学习目标：学习场效应管构成的放大电路的性能指标，学习场效应管构成的共源放大电路的特点。能力目标：掌握场效应管放大电路设计方法 任务分析任务分析场效应管构成的放大电路是利用场效应管的电压控制作用把微弱的电信号增强到所要求的数值，本任务是利用场效应管搭建共源极放大电路。2.3.1 场效应管的特点场效应晶体管的偏置电路设计和晶体三极管一样，在电路应用中，必须由偏置电路提供合适的静态工作点，并保证
8、静态工作点稳定。偏置电路形式很多，常用的有自给栅偏压和分压偏置两种方式。(a)自给栅偏压方式(b)分压偏置方式场效应晶体管偏置电路主要有下列两个特点；1.只要偏压，不要偏流，这与晶体三极管不同。2.不同类型场效应晶体管对偏置电源极性有不同的要求。2.3.2 2.3.2 场效应管共源放大电路组成及各元件的作用场效应管共源放大电路组成及各元件的作用如图所示的自给偏置电路，由于栅极电流为零，故RG上电压为零，栅极电位UGQ=0，漏极电流IDQ流过源极电阻RS，产生压降。源极电位栅源电压电容Cs对电阻Rs起旁路作用，称为源极旁路电容。这种偏置电路仅适用于结型或耗尽型MOS场效应管。SDQSQRIUSD
9、QSQGQGSQRIUUU如图为分压式偏置电路也称为混合偏置电路，类似于晶体三极管的分压式偏置电路。当UDS为正值时,由于栅极电流为零，故电阻RG3上无电流，栅极电位UGQ等于RG1和RG2的分压即 。同时由RS提供正的USQ（USQ=IDQRS）电压。当UGQUSQ，即UGSQ0时，适用于栅源间和漏源间电压极性相同的增强型或耗尽型MOS场效应晶体管；当UGQUSQ，即UGSQ0时，适用于栅源间和漏源间电压极性相反的结型或耗尽型MOS场效应晶体管。CCGGGGQVRRRU2122.3.3 2.3.3 分压式偏置场效应管共源放大电路工作特性分析分压式偏置场效应管共源放大电路工作特性分析1.静态工作点的估算由图可得栅源间的电压为：场效应管的转移特性为：式中UGS(off)为夹断电压，是指栅源之间耗尽层扩展到沟道夹断时所必须的栅源电压值。IDSS为饱和漏电流，是指场效应管工作在放大状态时，所输出的最大电流。这两个参数由场效应管的转移特性曲线上得出。对上述两式联立求解，即可确定静态工作点。2.动态工作情况分析在分析动态工作情况时，和晶体管一样，可用微变等效电路来分析。由图可得：1.电压增益AU2.输入电阻Ri3.输出电阻RoLDLRRR/
