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浙江大学交通工程研究所 电子线路 研究电子线路的必要性 1、自然界信号的处理 研究电子线路的必要性 2、数字通信系统 研究电子线路的必要性 3、磁盘驱动电子学 主要内容 二极管 三极管 场效益管 放大器电路 第1章 晶体二极管 1.1 半导体物理基础知识 1.2 PN结 1.3 晶体二极管电路的分析方法 1.4 晶体二极管的应用 半导体物理基础（2） 本征半导体 半导体物理基础小结 1、半导体的导电性、本征半导体的激发和符合、热平衡浓度 2、杂质半导体、载流子浓度 3、半导体导电机理、扩散电流、漂移电流 试题 一个普通二极管D1其反向击穿电压约为100V，一个稳压管D2其稳定电压为5V。当它们都流过1mA的正向电流时，一个正向压降为0.6V，另一个为0.7V。试分析哪个为普通二极管，哪个为稳压管？为什么？ PN小结 1、势垒层的形成、内建电势 2、PN结的伏安特性、正向、反向 3、PN结的击穿 4、PN结的非线性容性 晶体管分析方法小结 1、三种基本模型 2、三种工程上分析方法 3、小信号模型的应用范围 整流电路原理：二极管的单向导电性 稳压电路分析 晶体二极管的应用电路（3） 三、限幅电路（1） 晶体二极管的应用电路（3） 三、限幅电路（2） a）利用二极管单向导通性 b）利用稳压二极管 二极管应用电路 1、充分利用二极管的单向导电、击穿特性 2、当利用击穿特性时，要注意电流的范围 PN结的电容特性 势垒区内空间电荷量随外加电压变化产生的电容效应。 势垒电容CT 扩散电容CD 阻挡层外（P区和N区）贮存 的非平衡电荷量,随外加电压 变化产生的电容效应。 CT(0) CT V 0 xn 少子浓度 x 0 -xp P+ N PN结电容 PN结反偏时，CT CD ，则 Cj ≈ CT PN结总电容： Cj = CT + CD PN结正偏时，CD CT ，则 Cj ≈ CD 故：PN结正偏时，以CD为主。 故：PN结反偏时，以CT为主。 通常：CD ≈几十PF ~ 几千PF。 通常：CT ≈几PF ~ 几十PF。 变容二极管 一个PN结，外加反向电压时，它的反向电流很小，近似 开路，因此是一个主要由势垒电容构成的较理想的电容器件，且其增量电容值随外加反向电压而变化。利用这种特性制作的二极管称为变容二极管，简称变容管( Varactor Diode)，它的电路符号如图。主要参数有变容指数n；电容变化范围；品质因数Q；最大允许反向电压等。 变容管是应用十分广泛的一种半导体器件。例如，谐振回路的电调谐；压控振荡器；频率调制；参量电路等。 晶体二极管电路分析方法 晶体二极管的内部结构就是一个PN结。就其伏安特性而言，它有不同的表示方法，或者表示为不同形式的模型： 适于任一工作状态的通用曲线模型 便于计算机辅助分析的数学模型 直流简化电路模型 交流小信号电路模型 电路分析时采用的 数学模型—伏安特性方程式 理想模型： 修正模型： rS — 体电阻 + 引线接触电阻 + 引线电阻 其中：n —非理想化因子 I 正常时: n ?1 I 过小或过大时: n?2 1.3.1 晶体二极管的模型 曲线模型—伏安特性曲线 V(BR) I (mA) V(V) VD(on) -IS 当V VD(on)时 二极管导通 当V VD(on)时 二极管截止 当反向电压V ? V (BR)时 二极管击穿 晶体二极管的伏安特性曲线，通常由实测得到。 简化电路模型 折线等效：在主要利用二极管单向导电性的电路中， 实际二极管的伏安特性。 I V VD(on) I V 0 a b I V VD(on) a b VD(on) RD D + - 理想状态：与外电路相比，VD(on)和RD均可忽略时， 二极管的伏安特性和电路符号。 开关状态：与外电路相比，RD可忽略时的伏安特性。 简化电路模型：折线等效时，二极管的简化电路模型。 小信号电路模型 ：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。 I V Q rs rj Cj 分析二极管电路主要采用：图解法、简化分析法、小信号等效电路法。（重点掌握简化分析法） 晶体二极管电路分析方法 要点：将二极管分离 图解法 写出管外电路直流负载线方程。 利用二极管曲线模型和管外电路所确定的负载线，通过作图的方法进行求解。 要求：已知二极管伏安特性曲线和外围电路元件值。 分析步骤： 作直流负载线。 分析直流工作点。 优点：直观。既可分析直流，也可分析交流。 例1：已知电路参数