,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,计 算 机 电 路 基 础,执教者：谢婷,本章内容,开关特性：二极管、三极管、MOS管,三种管子的特性曲线与主要参数,重点和难点,重点：,、理解PN结的单向导电性。,、理解三极管的电流放大作用及实现电流作用的外部工作条件。理解三极管的输入特性和输出特性以及主要参数。,、把握三极管输出特性曲线中的截止区、放大区和饱和区等概念。,、生疏对三极管开关电路工作状态的分析方法。,、生疏MOS场效应管的分类及符号。,难点：,、载流子运动规律与器件外部特性的关系。只须了解，不必深究,半导体根本学问,半导体：,定义:导电性能介于导体和绝缘之间的物质,材料:常见硅、锗,硅、锗晶体的每个原子均是靠共价键严密结合在一起。,本征半导体,本征半导体：纯洁的半导体。0K时，价电子不能摆脱共价键而参与导电，因此不导电。随T上升晶体中少数的价电子获得能量。摆脱共价键束缚，成为自由电子，原来共价键处留下空位称为空穴。空穴与自由电子统称载流子。,自由电子：负电荷,空穴：正电荷,不导电,自由电子与空穴成对消失/复合,杂质半导体,杂质半导体：,在本征半导体中掺入微量杂质。,导电性能发生变化,N型半导体,P型半导体,N型半导体/电子型半导体,定义：硅晶体中掺入五价元素磷、锑,自由电子多子：掺杂+热激发,空穴少子：热激发,P型半导体/空穴型半导体,定义：硅晶体中掺入三价元素硼、铟,自由电子少子：热激发,空穴多子：掺杂+热激发,总结：,多子：掺杂主+热激发,少子：热激发主,PN结的形成,多子集中运动形成耗尽层,空穴浓度：P区N区；自由电子：P区浓度低集中，集中到对方复合，交界区仅剩正负离子形成耗尽层/阻挡层/空间电荷区/内电场EIN。,少子漂移运动,内电场的存在，阻挡了多子的集中，P区的少子电子，N区少子空穴，内电场作用下向对方移动漂移。,总结：PN结中存在：由浓度差引起的多子集中运动，它使阻挡层变宽；由内电场作用下产生的少子漂移运动，它使阻挡层变窄。当两者强度相当时，到达动态平衡。,思考：PN结内部存在电场，假设将P区与N区端点用导线连接，是否有电流流过？,无电流流过,在无外电压的条件下，集中电流=漂移电流，且方向相反，处于平衡状态，所以流过交界面的静态电流为0。,一 PN结的单向导电性,1 加正向电压正向偏置,P区接电源正极，N区接电源负极。,外电场EEXT与内电场EIN方向相反。即减弱了内电场，空间电荷区变窄，有利于多子集中，不利于少子漂移，使集中电流大大超过了漂移电流，于是回路形成较大的正向电流IF。,EEXT EIN 导通,(一),PN结的单向导电性,2.加反向电压反向偏置,P区接电源负极，N区接电源正极。,外电场EEXT与内电场EIN方向一样。即加强了内电场，空间电荷区变宽，不利于多子集中，有利于少子漂移，使漂移电流超过集中电流，于是回路中形成反向电流IR。由于是少子产生，所以很微弱。,PN结截止,一 PN结的单向导电性,总结：PN结具有单向导电性，当正向偏置时，有较大的正向电流，电阻很小，成导通状态，反向偏置时电流很小几乎为0。电阻很大，成截止状态。,PN结的伏安特性,正向特性u0,UON：开启/导通电压,硅：0.5V 锗：0.1V,反向特性 (u5mA，ILMAX=I1MAX-5=78-5=73mA，,RLMIN=5.6/73=75，只要负载电阻RL大于75,其上可获得稳定的5.6伏输出电压。,半导体三极管,材料：硅、锗,分类：NPN、PNP,组成：三极：放射极e、基极b、集电极c,三区：放射区、基区、集电区,两结：放射结、集电结,三极管放大原理,放射区浓度很高，基区浓度低且很簿,要求：放射结正偏，集电结反偏,放射区向基区放射电子,电子在基区中集中与复合,电子被集电极收集,输出特性曲线,截止区：BEUON iB0,iC0,放大区：BEUON 硅：0.5V；锗：0.3VIC=IB,饱和区：BEUON II,截止区,三极管主要参数,共放射极电流放大系数,集电极-放射极击穿电压UCEO,集电极最大电流ICM,最大功率PCM,特征频率fT,集电极-放射极饱和压降UCES,例开关电路如下图.输入信号U1是幅值为5V频率为1KHZ的脉冲电压信号.=125,三极管饱和时UBE=0.7V,UCES=0.25V.试分析电路的工作状态和输出电压的波形,三极管的三种接法,共射极电路：,共基极电路:,共集极电路射极跟随器,MOS场效应管,压控电流源器件,分类：,增加型、耗尽型,PMOS管、NMOS管,特性曲线,转移特性曲线,输出特性曲线,MOS场效应管的主要参数,直流参数：,开启电压 UTN，UTP,输入电阻 rgs,沟通参数：,跨导gm,导通电阻Rds,极间电容,例NMOS管构成反相器如图示,其主要参数为U,TN,=2.0V，g,M,=1.3MA/V，r,DS(ON),=875，电源电压U,C,=12V。输入脉冲电压源辐值为5V,频率为1KHZ。试分析电路的工作状态及输出电压U,O,的波形。,(1)u,I,=0V，u,GS,=u,I,(0)U,TN,管子导通,u,DS,=U,C,*r,DS(ON),/(r,DS(ON),+R,1,)=0.9V.,本章小结,开关特性：二极管、三极管、MOS管,三种管子的特性曲线与主要参数,重点和难点,重点：,、理解PN结的单向导电性。,、理解三极管的电流放大作用及实现电流作用的外部工作条件。理解三极管的输入特性和输出特性以及主要参数。,、把握三极管输出特性曲线中的截止区、放大区和饱和区等概念。,、生疏对三极管开关电路工作状态的分析方法。,、生疏MOS场效应管的分类及符号。,难点：,、载流子运动规律与器件外部特性的关系。只须了解，不必深究,本章小结,开关特性：二极管、三极管、MOS管,三种管子的特性曲线与主要参数,主教材重点例题,、P44,、P51,、P61,作业：,P63 1,P64 5,