第5章 半导体器件及应用PPT.ppt

第5章 半导体器件及应用 第5章 半导体器件及应用 理解半导体的导电特性，PN结的概念及特性； 掌握二极管的单向导电性、检测方法及在汽车电子电路中的典型应用； 掌握三极管的伏安特性及管脚的识别，了解其构成的各类放大电路的特点及在汽车中的应用； 了解其他特种半导体器件的特点及在汽车中的应用。 掌握集成运放电路的分析方法，了解其在汽车中应用。 5.1 半导体基础知识 5.2 二极管 5.3 三极管 5.4 三极管基本放大电路 5.5 其他半导体器件 5.6 集成运算放大器 总目录 上页 章目录 下页 返回 （3）开环输出电阻ro 指在开环状态下，负载开路时输出端对地的电阻值 。输出电阻越小，集成运放带负载能力越强，一般在几十到几百欧，理想情况下为无穷大。 （4）共模抑制比KCMR 是集成运放差模电压放大倍数与共模电压放大倍数之比的对数值,即 KCMR数值越大，抑制干扰信号能力越强。一般在80dB以上，理想值为无穷大。 （5）最大输出电压幅度 UOPP 基本不失真时，运放能输出的最大峰-峰值电压，为电源70% 总目录 上页 章目录 下页 返回 3. 理想运放及分析依据 Auo ? ? ， rid ? ? ， ro? 0 ， KCMR? ? 理想运算放大器的符号 电压传输特性 uo= f (ui) 线性区： uo = Auo(u+– u–) 非线性区： u+ u– 时， uo = +Uo(sat) u+ u– 时， uo = – Uo(sat) u+– u– uo –Uo(sat) 线性区 理想特性 实际特性 非线性区 （2）分析依据 +Uo(sat) （1）理想运算放大器 总目录 上页 章目录 下页 返回 因为 uo = Auo(u+– u– ) 所以 a) u+= u– ,称“虚短” 所以 b) i+= i– ? 0 ,称“虚断” Auo越大，运放的 线性范围越小，必 须加负反馈才能使 其工作于线性区。 + + ∞ uo u– u+ i+ i– – ? u+– u– uo 线性区 –Uo(sat) +Uo(sat) ①理想运放工作在线性区的特点 因为 rid=∞ 总目录 上页 章目录 下页 返回 ② 理想运放工作在非线性区的特点 a) 输出只有两种可能, +Uo(sat) 或–Uo(sat) b) i+= i– ? 0,仍存在“虚断”现象 电压传输特性 当 u+ u– 时， uo = + Uo(sat) u+ u– 时， uo = – Uo(sat) 不存在 “虚短”现象 uo u+– u– –Uo(sat) +Uo(sat) O 非线性区 总目录 上页 章目录 下页 返回 5.6.2 基本运算电路 集成运算放大器与外部电阻、电容、半导体器件等构成闭环电路后，能对各种模拟信号进行比例、加法和减法、积分和微分、指数和对数、乘法和除法等运算。 在进行运算时，输出量都能反映输入量的某种运算结果，因此运算放大器工作在线性区。在分析电路时线性区的两个特点是电路的分析依据。 本节主要分析比例、加减运算电路。 总目录 上页 章目录 下页 返回 ①电路组成 以后如不加说明，输入、输出的另一端均为地(?)。 ②工作原理 因为 u–=u+= 0， 称反相输入端“虚地”— 反相输入的重要特点 因为 i– = 0 if ii i– i+ uo Rf ui R2 R1 + + – – + + ? – ? 所以 ii = ii + i- =if 1.比例运算电路 平衡电阻 R2 = R1 // Rf 因要求静态时u+、 u– 对地电阻相同，所以 (1) 反相比例运算电路 总目录 上页 章目录 下页 返回 例：电路如下图所示，已知 ui=-1V ，Rf = 20 k?，R1 =2 k?。求：uo=? uo Rf ui R2 R1 + + – – + + ? – ? 解： 总目录 上页 章目录 下页 返回 因虚断，所以u+ = ui ① 电路组成 ② 工作原理 uo Rf ui R2 R1 + + – – + + ? – ? 因虚短，所以 u– = ui ， 反相输入端不“虚地” 因要求静态时u+、u?对地电阻相同， 所以平衡电阻R2=R1//Rf (2)同相比例运算电路 若R1 =∞或R1 =∞、Rf=0， 则uo=ui，成为电压跟随器。 总目录 上页 章目录 下页 返回 例：电路如上一页所示，已知 ui=1V ，Rf = 20 k?，R1 =2 k?，最大输出电压UOPP=±12V。求：uo并判断运放的工作区间。 例：电路如下图所示，求：uo=？。 解： 解： 因