低频电子电路第一章.ppt

线性电子电路 主要内容 1.1 单一类型半导体的导电性能 本征激发 半导体的温敏性、光敏性和掺杂性 注意！！ 1.1.2 杂质半导体 P型半导体 思考题： 1.2 半导体二极管(Diode) 导电性能 PN结的形成（无外加电压时PN结的载流子分布与交换） 内建电位差（也称接触电位差） 二极管（PN结）的单向导电性 PN结的正偏特性：（即正向导通(on)特性） PN结的反偏特性：反向截止(cut-off) 二极管（PN结）的伏安特性 二极管（PN 结）的击穿特性 二极管（PN结）的电容特性 1.2.2　4种常见二极管导电情况 2、稳压二极管 例子 3、发光二极管 LED (Light Emitting Diode) 4、光电二极管（光敏二极管） 1.3　半导体非线性电路的分析基础 二极管的计算机仿真模型（SPICE） 二极管的简化电路模型与理性二极管 例1：设二极管是理想的，求VAO值。 二极管的分析方法之一：工程估算法 例2 例3： 整流电路 例4： 单相桥式整流电路 特定工作点Q条件下的小信号电路模型 1.3.2分析模型选择与典型运用分析 2．电位平移电路目标与二极管运用 精确分析 1.4　半导体非线性电路的近似分析与电路系统设计的关系 vo=vba=-v2 vo=vab=v2 1、当v20时， D1D3导通 D2D4截止 v1 v2 a T b D4 D2 D1 D3 RL v0 0 ?t v1 v2 0 vo 0 2、当u20时， D2D4导通 D1D3截止 3、综合1、2得：vo=|v2| 输出电压v0平均值（直流分量）： 返回 ：为二极管增量结电阻。 （室温） ：PN结串联电阻，数值很小。 Cj：PN结结电容，由CD和CT两部分构成。 注意：高频电路中，需考虑Cj影响。因高频工作时，Cj容抗很小， PN结单向导电性会因Cj的交流旁路作用而变差。 I V Q 返回 2 二极管高频模型 1 二极管低频小信号模型 小信号分析法 即将电路中的二极管用小信号电路模型代替，利用得到的小信号等效电路分析电压或电流的变化量。 分析步骤： 将直流电源短路，画交流通路。 用小信号电路模型代替二极管，得小信号等效电路。 利用小信号等效电路分析电压与电流的变化量。 一般来说，往往会根据实际的需求来选用元器件模型。其中，简单模型有利于工程上近似快速分析，也适用于手工计算的需要；复杂模型则比较适合计算机分析，也方便进行数值分析对比，以利于电路的最终工程实现和优化。 确定信息类型和表述特点 1．数字信息处理与二极管的开关运用 分析步骤： 选定元器件模型 确定分析手段 对应信息表述 A B C 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 代表信息1、0的电位可以采用有一定误差的高、低电位来表述，即二极管可以采用直折线模型2。 a b VD(on) D + - 直折线模型计算 0 0 0 0 5 4.4 5 0 4.4 5 5 4.4 代表信息1的电位在4.4V~5V左右；代表信息0的电位在0V左右，即选用的元器件模型没有影响信息的表述，能说明问题。 实现的逻辑关系： C=A+B ——或门 确定电路： 输入与输出相差一直流电压 可依据二极管的直折线模型2----完成电路 已知： 简单分析： 依据二极管的直折线模型2得： 电路： 精确分析 * * 文凤 书山有路勤为径 学海无崖苦作舟 1.1　单一类型半导体的导电性能 1.2　半导体二极管的导电性能 1.3　半导体非线性电路的分析基础 1.4　半导体非线性电路的近似分析 与电路系统设计的关系 +4 大多数半导体器件所用的主要材料是硅 (Si) 、锗 (Ge)等 指导电能力介于导体与绝缘体之间的物质 纯净的、不含杂质的半导体称为本征半导体（比如硅和锗的单晶体）。它们是制造半导体器件的基本材料。 本征激发 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 硅和锗共价键结构示意图： 共价键 共价键具有很强的结合力。 当T=0K（无外界影响）时，共价键中无自由移动的电子。 1.1.1 本征半导体 价电子 (束缚电子) 惯性核 T=0k 且无外界其它能量激发时，Eg0较大，价电子全部束缚在共价键中，导带中无自由电子。（此时的本征半导体相当于绝缘体） 当T升高或光线照射时 产生自由电子空穴对。 这种现象称 本征激发。 注意：空穴的出现是半导体区别于导体的重要特征。 自由电子 — 带负电 半导体中有两种导电的载流子 空穴 — 带正电 本征半导体中 本征激发——产生自由电子空穴对。 电子和空穴相遇释放能量——复合。 返回 温度一定