第二章 模拟电路常用元器件.ppt

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。 2.动态参数 （1）低频跨导gm：gm是在uDS一定的情况下，iD的微小变化△iD与引起这个变化的uGS的微小变化△uGS的比值。 gm反映了uGS对iD控制作用的强弱，是用来表征FET放大能力的一个重要参数，单位与导纳单位一样。一般在0.1~10mS范围内，特殊的可达100mS，甚至更高。值得注意的是，gm与FET的工作状态密切相关，在FET不同的工作点上有不同的gm值。 （2）极间电容：FET的三个极之间均存在极间电容。通常，栅-源电容CGS和栅-漏电容CGD约为1~3pF，漏-源电容CDS约为0.1~1Pf。虽然都很小，但在高频情况下对电路的影响可能很大。 3.极限参数 （1）最大漏极电流IDM：IDM是FET在正常工作时漏极电流的上限值。 （2）漏-源击穿电压U（BR）DS：增加uDS，FET进入击穿状态（iD骤然增大）时的uDS被称为漏-源击穿电压U（BR）DS。 （3）栅-源击穿电压U（BR）GS：使得JFET栅极与导电沟道间PN结反向击穿，以及使得MOS管绝缘层击穿或者栅极与导电沟道间PN结反向击穿的电压被称为栅-源击穿电压U（BR）GS。 （4）最大耗散功率PDM：PDM决定于FET允许的温升。 2.4.3特性曲线 1.输出特性曲线 通常，可将场效应管的工作划分为四个区域: （1）可变电阻区：图中的虚线为临界夹断（又称预夹断）轨迹，它是各条曲线上使 uDS=uGS-UGS(off) 的点连接而成的。预夹断轨迹的左边区域中，曲线近似为不同斜率的直线。当uGS确定后，直线的斜率也被确定，斜率的倒数就是漏-源间的等效电阻。因此，在此区域中，可以通过改变uGS（压控方式）来改变漏-源电阻，故称此区域为可变电阻区。 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