第1章电路基本概念及元器件.ppt

1.6 集成运算放大器 1.6.1 集成电路基础知识 集成电路是20 世纪 60 年代发展起来的固体组件。它是用微电子技术将元件、导线、电路集成在一块很小的半导体芯片上。 ※ 集成电路的发展进程： 1960 年：小规模集成电路 SSI。 1966 年：中规模集成电路 MSI。 1969 年：大规模集成电路 LSI 。 1975 年：超大规模集成电路 VLSI 。 1958 年美国德州仪器公司（TI）的基尔比等人研制发明了世界第一块集成电路 ※ 集成电路分类 (1) 模拟电路 处理模拟信号的电路。 如集成功率放大器、集成运算放大器等。 (2) 数字电路 处理数字信号的电路。 如集成门电路、编码器、译码器、触发器等。 2.电压与电流的关系 (1) 微分关系 (2) 积分关系 (3) 电感的特性 a）在直流电路中，电感元件处相当于短路； b）电感元件具有“记忆”功能（从积分关系来看）； 3.电感元件的功率和能量 从t0到t的时间内，电容元件吸收的能量WL求得为： WL0，充电，以磁场能的形式储存； WL0，放电，元件释放电能； 1.4 有源元件 1.4.1 理想电压源(voltage source) 1.电压源的特点： (1) 电压源两端电压与外接电路无关； (2) 流过电压源的电流与外电路有关。 符号 + - 伏安特性 i u US 实际电压源模型 + - US Ro i 可提供一个固定的电压 US ，称为源电压。又称恒压源。 2.电压源的串联 （外特性不变） 3.电压源一般不允许并联 注意：只有相同的电压源才能允许并联。 4.电压源与其它元件并联等效于电压源本身 + - US Ro + - US 1.4.2 理想电流源(current source) 可提供一个固定的电流 IS ，称为源电流。又称恒流源。 电流源的特点： (1) 电流源两端电流与外接电路无关； (2) 电流源的两端的电压与外电路有关。 符号 + - 伏安特性 i u IS + - 实际电流源模型 + - U Ro Is 2.电流源的并联 （外特性不变） 3.电流源一般不允许串联 注意：只有相同的电流源才允许串联。 4.电流源与其它元件串联等效于电流源本身 Ro Is Is 例1 试将下图所示电路化简成最简形式。 1.4.3 受控源 是一些元器件的模型，但在电路中具有电源的性质，在分析或计算时可作为电源来处理 电压控制电压源（VCVS） 电流控制电压源（CCVS） 电流控制电流源（CCCS） 电压控制电流源（VCCS） 例： 1.5 半导体器件 1.5.1 半导体基础知识 导体、半导体、绝缘体。 ※ 物质按导电能力划分： ※ 半导体的导电性能： 价电子参与导电、 掺杂增强导电能力、 热敏特性、光敏特性。 1、本征半导体 是一种完全纯净的、结构完整的半导体晶体。 ※ 本征半导体的导电特性： 在绝对零度时，不导电。 温度（或光照）↑→ 价电子获得能量： 本征激发产生自由电子和空穴对。 自由电子和空穴均参与导电， 统称为载流子。 温度↑ →载流子的浓度↑ →导电能力↑ 。 本征半导体载流子浓度较低，导电能力较弱。 由于热激发而产生的自由电子 由于热激发而产生的空穴 2、杂质半导体 ※ 在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会 使半导体的导电性能发生显著变化。 (1) 掺入五价的杂质元素(如磷、锑、砷） 自由电子的浓度 ?? 空穴的浓度 自由电子为多数载流子，空穴为少数载流子。 称这种杂质半导体为 N 型半导体。 (2) 掺入三价的杂质元素(如硼、镓） 自由电子的浓度 ?? 空穴的浓度 空穴为多数载流子。自由电子为少数载流子。 称这种杂质半导体为 P 型半导体。 1.5.2 半导体二极管 阳极 阴极 P型半导体 N型半导体 PN结 由P区引出的电极称为阳极（正极） 由N区引出的电极称为阴极（负极） 阳极 阴极 二极管的特性: 正向导通、反向截止 1、二极管结构和类型 半导体二极管 2、二极管的伏安特性 U/V I/mA O 反向 特性 正向 特性 死区 ※ 死区电压 Uth ： 硅管 0.5 V 锗管 0.1 V 导通压降 UD ： 硅管 0.6 ~ 0.7V 锗管 0.2 ~ 0.3V UD UBR IR (1) 实际特性 锗管 硅管 UD (2) 近似特