第二章模拟电路常用元器件解读.ppt

第2章 模拟电路常用元器件 2.1 普通半导体二极管 有一种物质，其导电性能介于导体和绝缘体之间，如硅、锗、砷化镓等，当这些物质原有特征未改变时被称为本征半导体。 它们的导电能力都很弱，并与环境温度、光强有很大关系。 2.4.2主要参数 1.静态参数 （1）开启电压UGS（th）：UGS（th）是uDS为一常数（如10V）时，使iD大于零的最小︱uGS︱值。手册中给出的是在ID为规定的微小电流（如5μA）时的uGS。UGS（th）是增强型MOS管的参数。 （2）夹断电压UGS（off）：与开启电压相类似，UGS（off）是uDS为一常数（如10V）时，使iD大于零的最小uGS值。手册中给出的是在ID为规定的微小电流（如5μA）时的uGS。UGS（th）是JFET和耗尽型MOS管的参数。 （3）饱和漏极电流IDSS：在uGS=0情况下，当uDS＞︱UGS（off︱时的漏极电流。 （4）直流输入电阻RGS（DC）：RGS（DC）等于栅-源电压与栅极电流之比。JFET的RGS（DC）大于107Ω，而MOS管的RGS（DC）大于109Ω。手册中一般只给出栅极电流的大小。 （5）温度系数α：α表示温度每变化1℃稳压值的变化量，即α=ΔUZ/ΔT。稳压电压小于4V的管子具有负温度系数，即温度升高时稳定电压值下降；稳压电压大于7V的管子具有正温度系数，即温度升高时稳定电压值上升；而稳定电压在4~7V之间的管子，温度系数非常小，近似为零。 由于稳压管的反向电流小于IZmin时不稳压，大于IZmax时会因超过额定功耗而损坏，所以在稳压管电路中必须串联一个电阻来限制电流，从而保证稳压管正常工作，故称这个电阻为限流电阻。只有在限流电阻取值合适时，稳压管才能安全地工作在稳压状态。 2.2.2 变容二极管 二极管结电容的大小除了与本身结构和工艺有关外，还与外加电压有关。结电容随反向电压的增加而减少，这种效应显著的二极管称为变容二极管。不同型号的管子，其电容最大值可能是5~300pF。最大电容与最小电容之比约为5∶1。变容二极管在高频技术中应用较多。 2.2.3 光电二极管 光电二极管的结构与PN结二极管类似，但在它的PN结处，通过管壳上的一个玻璃窗口能接收外部的光照。这种器件的PN结在反向偏置状态下运行，它的反向电流随光照强度的增加而上升。 其主要特点是:它的反向电流与照度成正比，灵敏度的典型值为0.1μA/lx数量级。 光电二极管可用来作为光的测量，是将光信号转换为电信号的常用器件。 2.2.4 发光二极管 发光二极管通常用元素周期表中Ⅲ、Ⅴ族元素的化合物，如砷化镓，磷化镓等制成的。当这种管子通以电流时将发出光来。光谱范围是比较窄的，其波长由所使用的基本材料而定。发光二极管常用来作为显示器件，除单个使用外，也常作成七段式或矩阵式器件，工作电流一般为几个毫安至十几毫安之间。 2.2.5 激光二极管 半导体激光二极管的工作原理，理论上与气体激光器相同。但气体激光器所发射的是可见光，而激光二极管发射的主要是红外线。激光二极管在小功率光电设备中得到广泛的应用。如计算机上的光盘驱动器，激光打印机中的打印头等。 2.3 半导体三极管 半导体三极管（BJT），以后简称三极管，是通过一定的工艺，将两个PN结结合在一起的器件。由于PN结之间的相互影响，使半导体三极管表现出不同于单个PN结的特性而具有电流控制作用，从而使PN结的应用发生了质的飞跃。 2.3.1 结构类型符号 三极管的种类很多 它都有三个电极，分别叫做发射极e、基极b和集电极c。 按频率分，有高频管、低频管； 按功率分，有大、中、小功率管； 按材料分，有硅管、锗管。 在发射极和基极之间形成的PN结叫发射结，在集电极和基极之间形成的PN结叫集电结。根据结构不同，三极管有NPN型和PNP型两种。 2.3.2 特性曲线 1.输入特性 仿真 当uBE较小时，iB几乎为0，这段常被称为死区，所对应的电压被称为死区电压（又称门坎电压），用Uth表示，硅管约0.5V。当uBE＞0.5V以后，iB增加越来越快。另外，随着uCE的增加，曲线右移，uCE愈大右移幅度愈小，uCE＞1V以后曲线基本重合。由于实际使用时，uCE总是大于1V，所以常将uCE=1V的输入特性曲线作为三极管电路的分析依据。 2.输出特性 仿真 （1）输出特性的起始部分很陡，uCE略有增加时，iC增加很快。 （2）当uCE超过一定数值（约1V）后，特性曲线变得比较平坦。曲线的平坦部分，各条曲线的分布比较均匀且相互平行，并随着uCE的增加略略向上倾斜。 在电路中有三种工作状态，分别对应于图中标注的三个工作区域： （1）放大区 其特征是iC