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模电总结复习资料 本文简介：第一章半导体二极管一.半导体的基础知识1.半导体---导电能力介于导体和绝缘体之间的物质(如硅Si、锗Ge)。2.特性---光敏、热敏和掺杂特性。3.本征半导体----纯净的具有单晶体结构的半导体。4.两种载流子----带有正、负电荷的可移动的空穴和电子统称为载流子。5.杂质半导体----在本征半导
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第一章
半导体二极管
一.半导体的基础知识
1.半导体---导电能力介于导体和绝缘体之间的物质(如硅Si、锗Ge)。
2.特性---光敏、热敏和掺杂特性。
3.本征半导体----纯净的具有单晶体结构的半导体。
4.
两种载流子
----带有正、负电荷的可移动的空穴和电子统称为载流子。
5.杂质半导体----在本征半导体中掺入微量杂质形成的半导体。体现的是半导体的掺杂特性。P型半导体:
在本征半导体中掺入微量的三价元素（多子是空穴，少子是电子）。N型半导体:
在本征半导体中掺入微量的五价元素（多子是电子，少子是空穴）。
6.
杂质半导体的特性载流子的浓度---多子浓度决定于杂质浓度，少子浓度与温度有关。体电阻---通常把杂质半导体自身的电阻称为体电阻。转型---通过改变掺杂浓度，一种杂质半导体可以改型为另外一种杂质半导体。
7.
PN结
PN结的接触电位差---硅材料约为0.6~0.8V，锗材料约为0.2~0.3V。
PN结的单向导电性---正偏导通，反偏截止。
8.
PN结的伏安特性
二.
半导体二极管单向导电性------正向导通，反向截止。二极管伏安特性----同ＰＮ结。正向导通压降------硅管0.6~0.7V，锗管0.2~0.3V。死区电压------硅管0.5V，锗管0.1V。
3.分析方法------将二极管断开，分析二极管两端电位的高低:
若
V阳
>V阴(
正偏
)，二极管导通(短路);
若
V阳
V阴(
正偏
)，二极管导通(短路);
若
V阳
反偏 )，二极管截止(开路)。三种模型 ? 微变等效电路法 3. 稳压二极管及其稳压电路稳压二极管的特性---正常工作时处在PN结的反向击穿区，所以稳压二极管在电路中要反向连接。 第二章 三极管及其基本放大电路 一. 三极管的结构、类型及特点 1.类型---分为NPN和PNP两种。 2.特点---基区很薄，且掺杂浓度最低；发射区掺杂浓度很高，与基区接触 面积较小；集电区掺杂浓度较高，与基区接触面积较大。 二. 三极管的工作原理 1. 三极管的三种基本组态 2. 三极管内各极电流的分配 共发射极电流放大系数 (表明三极管是电流控制器件 式子 称为穿透电流。 3. 共射电路的特性曲线输入特性曲线---同二极管。 输出特性曲线 (饱和管压降，用UCES表示 放大区---发射结正偏，集电结反偏。 截止区---发射结反偏，集电结反偏。 4. 温度影响 温度升高，输入特性曲线向左移动。 温度升高ICBO、 ICEO 、 IC以及β均增加。 三. 低频小信号等效模型（简化） hie---输出端交流短路时的输入电阻， 常用rbe表示； hfe---输出端交流短路时的正向电流传输比， 常用β表示； 四. 基本放大电路组成及其原则 1. VT、 VCC、 Rb、 Rc 、C1、C2的作用。 2.组成原则----能放大、不失真、能传输。 五. 放大电路的图解分析法 1. 直流通路与静态分析概念---直流电流通的回路。画法---电容视为开路。作用---确定静态工作点直流负载线---由VCC=ICRC+UCE 确定的直线。电路参数对静态工作点的影响 1）改变Rb ：Q点将沿直流负载线上下移动。 2）改变Rc ：Q点在IBQ所在的那条输出特性曲线上移动。 3）改变VCC：直流负载线平移，Q点发生移动。 2. 交流通路与动态分析概念---交流电流流通的回路画法---电容视为短路,理想直流电压源视为短路。作用---分析信号被放大的过程。交流负载线--- 连接Q点和V CC’点 V CC’= UCEQ+ICQR L’的 直线。 3. 静态工作点与非线性失真 （1）截止失真产生原因---Q点设置过低失真现象---NPN管削顶，PNP管削底。消除方法---减小Rb，提高Q。 （2） 饱和失真产生原因---Q点设置过高失真现象---NPN管削底，PNP管削顶。消除方法---增大Rb、减小Rc、增大VCC 。 4. 放大器的动态范围 （1） Uopp---是指放大器最大不失真输出电压的峰峰值。 （2）范围当（UCEQ－UCES）＞（VCC’ － UCEQ ）时，受截止失真限制，UOPP=2UOMAX=2ICQRL’。当（UCEQ－UCES）＜（VCC’ － UCEQ ）时，受饱和失真限制，UOPP=2UOMAX=2 （UCEQ－UCES）。当（UCEQ－UCES）＝（VCC’ － UCEQ ），放大器将有最大的不失真输出电压。 六. 放大电路的等效电路法 1. 静态分析 （1）静态工作点的近似估算 （2）Q点在放大区的条件 欲使Q点不进入饱和区，应满足RB＞βRc 。 2. 放大电路的动态分析 放大倍数 输入电阻 输出电阻 7. 分压式稳定工作点共射 放大电路的等效电路法 1．静态分析 2．动态分析电压放大倍数 在Re两端并一电解电容Ce后 输入电阻 在Re两端并一电解电容Ce后 输出电阻 八. 共集电极基本放大电路 1．静态分析 2．动态分析 电压放大倍数 输入电阻 输出电阻 3. 电路特点 电压放大倍数为正，且略小于1，称为射极跟随器，简称射随器。 输入电阻高，输出电阻低。 第三章 场效应管及其基本放大电路 一. 结型场效应管（ JFET ） 1.结构示意图和电路符号 2. 输出特性曲线 （可变电阻区、放大区、截止区、击穿区） 二. 绝缘栅型场效应管（MOSFET） 分为增强型（EMOS）和耗尽型（DMOS）两种。 结构示意图和电路符号 三. 场效应管的主要参数 1.漏极饱和电流IDSS 2.夹断电压Up 3.开启电压UT 4.直流输入电阻RGS 5.低频跨导gm (表明场效应管是电压控制器件) 第四章 多级放大电路 1. 级间耦合方式 1. 阻容耦合----各级静态工作点彼此独立；能有效地传输交流信号；体积小，成本低。但不便于集成，低频特性差。 2. 变压器耦合 ---各级静态工作点彼此独立，可以实现阻抗变换。体积大，成本高，无法采用集成工艺；不利于传输低频和高频信号。 3. 直接耦合----低频特性好，便于集成。各级静态工作点不独立，互相有影响。存在“零点漂移”现象。零点漂移----当温度变化或电源电压改变时，静态工作点也随之变化，致使uo偏离初始值“零点”而作随机变动。 二. 单级放大电路的频率响应 1．中频段(fL≤f≤fH) 波特图---幅频曲线是20lgAusm=常数，相频曲线是φ=-180o。 2．低频段(f ≤fL) ‘ 3．高频段(f ≥fH) 4．完整的基本共射放大电路的频率特性 三. 分压式稳定工作点电路的频率响应 1．下限频率的估算 2．上限频率的估算 四. 多级放大电路的频率响应 1. 频响表达式 2. 波特图 第五章 功率放大电路 一. 功率放大电路的三种工作状态 1.甲类工作状态 导通角为360o，ICQ大，管耗大，效率低。 2.乙类工作状态 ICQ≈0， 导通角为180o，效率高，失真大。 3.甲乙类工作状态 导通角为180o~360o，效率较高，失真较大。 二. 乙类功放电路的指标估算 1. 工作状态 ? 任意状态：Uom≈Uim ? 尽限状态：Uom=VCC-UCES ? 理想状态：Uom≈VCC 2. 输出功率 3. 直流电源提供的平均功率 4. 管耗 Pc1m=0.2Pom 5.效率 理想时为78.5% 三. 甲乙类互补对称功率放大电路 1. 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)。 2. 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。 四. 复合管的组成及特点 1. 前一个管子c-e极跨接在后一个管子的b-c极间。 2. 类型取决于第一只管子的类型。 3. β=β1·β 2 第六章 集成运算放大电路 一. 集成运放电路的基本组成 1.输入级----采用差放电路，以减小零漂。 2.中间级----多采用共射(或共源)放大电路，以提高放大倍数。 3.输出级----多采用互补对称电路以提高带负载能力。 4.偏置电路----多采用电流源电路，为各级提供合适的静态电流。 二. 长尾差放电路的原理与特点 1. 抑制零点漂移的过程---- 当T↑→ iC1、iC2↑→ iE1、iE2 ↑→ uE↑→ uBE1、uBE2↓→ iB1、iB2↓→ iC1、iC2↓。 Re对温度漂移及各种共模信号有强烈的抑制作用，被称为“共模反馈电阻”。 2静态分析 1) 计算差放电路IC 设UB≈0，则UE=－0.7V，得 2) 计算差放电路UCE ? 双端输出时 ? ? 单端输出时(设VT1集电极接RL) 对于VT1： 对于VT2： 3. 动态分析 1）差模电压放大倍数 ? 双端输出 ? ? 单端输出时 从VT1单端输出 ： 从VT2单端输出 ： 2）差模输入电阻 3）差模输出电阻 ? 双端输出： ? 单端输出: 三. 集成运放的电压传输特性 当uI在+Uim与-Uim之间，运放工作在线性区域 ： 4. 理想集成运放的参数及分析方法 1. 理想集成运放的参数特征* 差模输入电阻 Rid→∞；* 差模输入电阻 Rid→∞；* 输出电阻 Ro→0；* 共模抑制比KCMR→∞； 第七章 放大电路中的反馈 1. 反馈概念的建立 ＊开环放大倍数－－－Ａ ＊闭环放大倍数－－－Ａｆ ＊反馈深度－－－１＋ＡＦ ＊环路增益－－－ＡＦ： 1．当ＡＦ＞０时，Ａｆ下降，这种反馈称为负反馈。 2．当ＡＦ＝０时，表明反馈效果为零。 3．当ＡＦ＜０时，Ａｆ升高，这种反馈称为正反馈。 4．当ＡＦ＝－１时 ，Ａｆ→∞ 。放大器处于 “自激振荡”状态。 二．反馈的形式和判断 1. 反馈的范围----本级或级间。 2. 反馈的性质----交流、直流或交直流。 直流通路中存在反馈则为直流反馈，交流通路中存 在反馈则为交流反馈，交、直流通路中都存在反馈 则为交、直流反馈。 3. 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） 4. 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） 5. 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X f 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。 三. 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。 四. 负反馈对放大电路性能的影响 1. 提高放大倍数的稳定性 2. 3. 扩展频带 4. 减小非线性失真及抑制干扰和噪声 5. 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 五. 自激振荡产生的原因和条件 1. 产生自激振荡的原因 附加相移将负反馈转化为正反馈。 2. 产生自激振荡的条件 若表示为幅值和相位的条件则为： 第八章 信号的运算与处理 分析依据------ “虚断”和“虚短” 1. 基本运算电路 1. 反相比例运算电路 R2 =R1//Rf 2. 同相比例运算电路 R2=R1//Rf 3. 反相求和运算电路 R4=R1//R2//R3//Rf 4. 同相求和运算电路 R1//R2//R3//R4=Rf//R5 5. 加减运算电路 R1//R2//Rf=R3//R4//R5 2. 积分和微分运算电路 1. 积分运算 2. 微分运算 第九章 信号发生电路 1. 正弦波振荡电路的基本概念 1. 产生正弦波振荡的条件(人为的直接引入正反馈) 自激振荡的平衡条件 : 即幅值平衡条件： 相位平衡条件： 2. 起振条件: 幅值条件 ：相位条件: 3.正弦波振荡器的组成、分类 正弦波振荡器的组成 (1) 放大电路-------建立和维持振荡。(2) 正反馈网络----与放大电路共同满足振荡条件。 (3) 选频网络-------以选择某一频率进行振荡。 (4) 稳幅环节-------使波形幅值稳定，且波形的形状良好。 正弦波振荡器的分类 (1) RC振荡器-----振荡频率较低,1M以下; (2) LC振荡器-----振荡频率较高,1M以上; (3) 石英晶体振荡器----振荡频率高且稳定。 二. RC正弦波振荡电路 1. RC串并联正弦波振荡电路 2. RC移相式正弦波振荡电路 三. LC正弦波振荡电路 1. 变压器耦合式LC振荡电路 判断相位的方法： 断回路、引输入、看相位 2. 三点式LC振荡器相位条件的判断------“射同基反”或 “三步曲法” 15