模拟电子技术基础总结.docx
《模拟电子技术基础总结.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《模拟电子技术基础总结.docx（15页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
模拟电子技术基础总结
模拟电子技术基础总结
第一章晶体二极管及应用电路
一、半导体知识
1．本征半导体
·单质半导体材料是具有4价共价键晶体结构的硅（Si）和锗（Ge）（图1-2）。
前者是制造半导体IC的材料（三五价化合物砷化镓GaAs是微波毫米波半导体器件和IC的重要材料）。
·纯净（纯度>7N）且具有完整晶体结构的半导体称为本征半导体。
在一定的温度下，本征半导体内的最重要的物理现象是本征激发（又称热激发或产生）（图1-3）。
本征激发产生两种带电性质相反的载流子——自由电子和空穴对。
温度越高，本征激发越强。
·空穴是半导体中的一种等效?
q载流子。
空穴导电的本质是价电子依次填补本征晶格中的空位，使局部显示?
q电荷的空位宏观定向运动（图1-4）。
·在一定的温度下，自由电子与空穴在热运动中相遇，使一对自由电子和空穴消失的现象称为载流子复合。
复合是产生的相反过程，当产生等于复合时，称载流子处于平衡状态。
2．杂质半导体
·在本征硅（或锗）中渗入微量5价（或3价）元素后形成N型（或P型）杂质半导体（N型：
图1-5，P型：
图1-6）。
·在很低的温度下，N型（P型）半导体中的杂质会全部电离，产生自由电子和杂质正离子对（空穴和杂质负离子对）。
·在常温下，多子少子（图1-7）。
多子浓度几乎等于杂质浓度，与温度无关；两少子浓度是温度的敏感函数。
·在相同掺杂和常温下，Si的少子浓度远小于Ge的少子浓度。
3．半导体中的两种电流
在半导体中存在因电场作用产生的载流子漂移电流（这与金属导电一致）；还存在因载流子浓度差而产生的扩散电流。
4．PN结
·在具有完整晶格的P型和N型材料的物理界面附近，会形成一个特殊的薄层——PN结（图1-8）。
·PN结是非中性区（称空间电荷区），存在由N区指向P区的内建电场和内建电压；PN结内载流子数远少于结外的中性区（称耗尽层）；PN结内的电场是阻止结外两区的
1
多子越结扩散的（称势垒层或阻挡层）。
·正偏PN结（P区外接高于N区的电压）有随正偏电压指数增大的电流；反偏PN结（P区外接低于N区的电压），在使PN结击穿前，只有其值很小的反向饱和电流IS。
即PN结有单向导电特性（正偏导通，反偏截止）。
v/V
?
1），其中，在T=300K时，热电压VT?
26mV。
·PN结的伏安方程为：
i?
IS（e
T
?
?
·非对称PN结有PN结（P区高掺杂）和PN结（N区高掺杂），PN结主要向低
掺杂区域延伸（图1-9）。
二、二极管知识
·普通二极管内芯片就是一个PN结，P区引出正电极，N区引出负电极（图1-13）。
·在低频运用时，二极的具有单向导电特性，正偏时导通，Si管和Ge管导通电压典型值分别是0.7V和0.3V；反偏时截止，但Ge管的反向饱和电流比Si管大得多（图1-15）。
·低频运用时，二极管是一个非线性电阻，其交流电阻不等于其直流电阻。
?
di?
rd?
?
D?
?
dvD?
?
1
Q二极管交流电阻rd定义：
·稳压管电路设计时，要正确选取限流电阻，使稳压管在一定的负载条件下正常工作。
二极管交流电阻rd估算：
rd?
VTID
·二极管的低频小信号模型就是交流电阻rd，它反映了在工作点Q处，二极管的微变电流与微变电压之间的关系。
·二极管的低频大信号模型是一种开关模型，有理想开关、恒压源模型和折线模型三种近似（图1-20）。
三、二极管应用
1．单向导电特性应用
·整流器：
半波整流（图1-28），全波整流（图P1-8a），桥式整流（图P1-8b）·限幅器：
顶部限幅，底部限幅，双向限幅（图P1-9）
·钳位电路*
思想汇报专题·通信电路中的应用*：
检波器、混频器等2．正向导通特性及应用
二极管正向充分导通时只有很小的交流电阻，近似于一个0.7V（Si管）或0.3V（Ge管）的恒压源。
2
3．反向击穿及应用
·二极管反偏电压增大到一定值时，反向电流突然增大的现象即反向击穿。
·反向击穿的原因有价电子被碰撞电离而发生的“雪崩击穿”和价电子被场效激发而发生的“齐纳击穿”。
·反向击穿电压十分稳定，可以用来作稳压管（图1-33）。
4．高频时的电容效应及应用
·高频工作时，二极管失去单向导电特性，其原因是管内的PN结存在电容效应（结电容）。
·结电容分为PN结内的势垒电容CT与PN结两侧形成的扩散电容CD。
·CT随偏压的增大而增大，CD与正偏电流近似成正比。
·反偏二极管在高频条件下，其等效电路主要是一个势垒电容CT。
利用这一特性的二极管称为变容二极管。
变容二极管在通信电路中有较多的应用。
第二章双极型晶体三极管（BJT）
一、BJT原理
·双极型晶体管（BJT）分为NPN管和PNP管两类（图2-1，图2-2）。
·当BJT发射结正偏，集电结反偏时，称为放大偏置。
在放大偏置时，NPN管满足
VC?
VB?
VC
；PNP管满足VC?
VB?
VE。
BE
v
iE?
IESe·放大偏置时，作为PN结的发射结的VA关系是：
/VT
v
iE?
IESe（NPN），
BET
/V
（PNP）。
·在BJT为放大偏置的外部条件和基区很薄、发射区较基区高掺杂的内部条件下，发射极电流iE将几乎转化为集电流iC，而基极电流较小。
iE
·在放大偏置时，定义了
（iCN是由iE转化而来的iC分量）极之后，可以导
出两个关于电极电流的关系方程：
iC?
iE?
ICBO
iC?
?
iB?
（1?
?
）ICBO?
?
iB?
ICEO
3
其中
?
?
1?
，ICEO是集电结反向饱和电流，ICEO?
（1?
?
）ICBO是穿透电流。
·放大偏置时，在一定电流范围内，iE、iC、iB基本是线性关系，而vBE对三个电流都是指数非线性关系。
·放大偏置时：
三电极电流主要受控于vBE，而反偏vCB通过基区宽度调制效应，对电流有较小的影响。
影响的规律是；集电极反偏增大时，IC，IE增大而IB减小。
·发射结与集电结均反偏时BJT为截止状态，发射结与集电结都正偏时，BJT为饱和状态。
二、BJT静态伏安特性曲线
输入特性曲线：
输出特性曲线：
iB?
f（vBE）ViB?
f（vCE）
CE常数
（图2-13）
IB常数
（图2-14）
·输入特性曲线一般只画放大区，典型形状与二极管正向伏安特性相似。
·输出特性曲线族把伏安平面分为4个区（放大区、饱和区、截止区和击穿区）放大区近似的等间隔平行线，反映?
近似为常数，放大区曲线向上倾是基区宽度调制效应所致。
·当温度增加时，会导致?
增加，ICBO增加和输入特性曲线左移。
三、BJT主要参数
?
?
lim
?
iC?
iE
Q
·电流放大系数：
直流?
，直流；交流满足
?
?
?
1?
?
?
?
0
?
?
lim
?
iC?
iB
Q
和
?
?
0
，?
、?
也
。
·极间反向电流：
集电结反向饱和和电流ICBO；穿透电流ICEO
·极限参数：
集电极最大允许功耗PCM；基极开路时的集电结反向击穿电压BVCEO；集电极最大允许电流ICM
·特征频率fT
4
BJT小信号工作，当频率增大时使信号电流ic与ib不同相，也不成比例。
若用相量
?
?
?
?
?
?
表示为Ic，IB，则?
?
IcIB称为高频?
。
fT是当高频?
的模等于1时的频率。
四、BJT小信号模型
·无论是共射组态或共基组态，其放大电压信号的物理过程都是输入信号使正偏发射结电压变化，经放大偏置BJT内部的vBE的正向控制过程产生集电极电流的相应变化（iC出现信号电流ic），ic在集电极电阻上的交流电压就是放大的电压信号。
基本参数：
基区体电阻rbb?
，由厂家提供、高频管的rbb?
比低频管小
rb?
e?
（1?
?
）
VTIE
?
（1?
?
）re
基区复合电阻rb?
e：
估算式：
，re——发射结交流电阻
跨导gm：
估算gm?
IC/VT?
?
?
38.5IC（ms），?
rb?
e,gm关系:
?
?
rb?
egm?
基调效应参数rce：
估算rce?
VA/IC，VA——厄利电压
rb?
c：
估算rb?
c?
?
rce
300K
1gm
?
re
以上参数满足：
rb?
c?
?
rce?
?
rb?
e?
?
高频参数：
集电结电容Cb?
c：
由厂家给出；
Cb?
e?
gm2?
fT
?
Cb?
c
发射结电容Cb?
e：
估算
*
·最常用的BJT模型是低频简化模型
（1）电压控制电流源（ic?
gmvb?
e）模型（图2-23）
（2）电流控制电流源（ic?
?
ib）模型（图2-24，常用），其中rbe?
rbb?
?
rb?
e
5
篇二：
模电总结复习-模拟电子技术基础
模电复习资料
第一章半导体二极管
一.半导体的基础知识
1.半导体---导电能力介于导体和绝缘体之间的物质（如硅Si、锗Ge）。
2.特性---光敏、热敏和掺杂特性。
3.本征半导体----纯净的具有单晶体结构的半导体。
4.两种载流子----带有正、负电荷的可移动的空穴和电子统称为载流子。
5.杂质半导体----在本征半导体中掺入微量杂质形成的半导体。
体现的是半导体的掺杂特性。
*P型半导体:
在本征半导体中掺入微量的三价元素（多子是空穴，少子是电子）。
*N型半导体:
在本征半导体中掺入微量的五价元素（多子是电子，少子是空穴）。
6.杂质半导体的特性
*载流子的浓度---多子浓度决定于杂质浓度，少子浓度与温度有关。
*体电阻---通常把杂质半导体自身的电阻称为体电阻。
*转型---通过改变掺杂浓度，一种杂质半导体可以改型为另外一种杂质半导体。
7.PN结
*PN结的接触电位差---硅材料约为0.6~0.8V，锗材料约为0.2~0.3V。
*PN结的单向导电性---正偏导通，反偏截止。
8.PN结的伏安特性
二.半导体二极管
*单向导电性------正向导通，反向截止。
*二极管伏安特性----同ＰＮ结。
*正向导通压降------硅管0.6~0.7V，锗管0.2~0.3V。
*死区电压------硅管0.5V，锗管0.1V。
3.分析方法------将二极管断开，分析二极管两端电位的高低:
若V阳V阴（正偏），二极管导通（短路）;若V阳阴（反偏），二极管截止（开路）。
1）图解分析法
该式与伏安特性曲线的交点叫静态工作点Q。
2）等效电路法
?
直流等效电路法
*总的解题手段----将二极管断开，分析二极管两端电位的高低:
若V阳V阴（正偏），二极管导通（短路）;若V阳阴（反偏），二极管截止（开路）。
*三种模型
?
微变等效电路法
三.稳压二极管及其稳压电路
*稳压二极管的特性---正常工作时处在PN结的反向击穿区，所以稳压二极管在电路中要反向连接。
第二章三极管及其基本放大电路
一.三极管的结构、类型及特点1.类型---分为NPN和PNP两种。
2.特点---基区很薄，且掺杂浓度最低；发射区掺杂浓度很高，与基区接触面积较小；集电区掺杂浓度较高，与基区接触面积较大。
二.三极管的工作原理1.三极管的三种基本组态
2.三极管内各极电流的分配
*共发射极电流放大系数（表明三极管是电流控制器件
式子
3.共射电路的特性曲线*输入特性曲线---同二极管。
称为穿透电流。
*输出特性曲线
（饱和管压降，用UCES表示
放大区---发射结正偏，集电结反偏。
截止区---发射结反偏，集电结反偏。
4.温度影响
温度升高，输入特性曲线向左移动。
温度升高ICBO、ICEO、IC以及β均增加。
三.低频小信号等效模型（简化）
hie---输出端交流短路时的输入电阻，常用rbe表示；
hfe---输出端交流短路时的正向电流传输比，
常用β表示；
四.基本放大电路组成及其原则1.VT、VCC、Rb、Rc、C1、C2的作用。
2.组成原则----能放大、不失真、能传输。
五.放大电路的图解分析法1.直流通路与静态分析
*概念---直流电流通的回路。
*画法---电容视为开路。
*作用---确定静态工作点
*直流负载线---由VCC=ICRC+UCE确定的直线。
*电路参数对静态工作点的影响
1）改变Rb：
Q点将沿直流负载线上下移动。
2）改变Rc：
Q点在IBQ所在的那条输出特性曲线上移动。
3）改变VCC：
直流负载线平移，Q点发生移动。
2.交流通路与动态分析*概念---交流电流流通的回路
*画法---电容视为短路,理想直流电压源视为短路。
*作用---分析信号被放大的过程。
*交流负载线---连接Q点和VCC’点VCC’=UCEQ+ICQRL’的直线。
3.静态工作点与非线性失真
（1）截止失真
*产生原因---Q点设置过低
*失真现象---NPN管削顶，PNP管削底。
*消除方法---减小Rb，提高Q。
（2）饱和失真
*产生原因---Q点设置过高
*失真现象---NPN管削底，PNP管削顶。
*消除方法---增大Rb、减小Rc、增大VCC。
4.放大器的动态范围
（1）Uopp---是指放大器最大不失真输出电压的峰峰值。
（2）范围
*当（UCEQ－UCES）＞（VCC’－UCEQ）时，受截止失真限制，UOPP=2UOMAX=2ICQRL’。
*当（UCEQ－UCES）＜（VCC’－UCEQ）时，受饱和失真限制，UOPP=2UOMAX=2（UCEQ－UCES）。
*当（UCEQ－UCES）＝（VCC’－UCEQ），放大器将有最大的不失真输出电压。
六.放大电路的等效电路法
1.静态分析
（1）静态工作点的近似估算
（2）Q点在放大区的条件
欲使Q点不进入饱和区，应满足RB＞βRc。
2.
放大电路的动态分析
*放大倍数
*输入电阻
*输出电阻
七.分压式稳定工作点共射放大电路的等效电路法1．静态分析
篇三：
模拟电子技术基础知识汇总
模拟电子技术
第一章半导体二极管
一.半导体的基础知识
1.半导体---导电能力介于导体和绝缘体之间的物质（如硅Si、锗Ge）。
2.特性---光敏、热敏和掺杂特性。
3.本征半导体----纯净的具有单晶体结构的半导体。
4.两种载流子----带有正、负电荷的可移动的空穴和电子统称为载流子。
5.杂质半导体----在本征半导体中掺入微量杂质形成的半导体。
体现的是半导体的掺杂特性。
*P型半导体:
在本征半导体中掺入微量的三价元素（多子是空穴，少子是电子）。
*N型半导体:
在本征半导体中掺入微量的五价元素（多子是电子，少子是空穴）。
6.杂质半导体的特性
*载流子的浓度---多子浓度决定于杂质浓度，少子浓度与温度有关。
*体电阻---通常把杂质半导体自身的电阻称为体电阻。
*转型---通过改变掺杂浓度，一种杂质半导体可以改型为另外一种杂质半导体。
7.PN结
*PN结的接触电位差---硅材料约为0.6~0.8V，锗材料约为0.2~0.3V。
*PN结的单向导电性---正偏导通，反偏截止。
8.PN
结的伏安特性
二.半导体二极管
*单向导电性------正向导通，反向截止。
*二极管伏安特性----同ＰＮ结。
（转载于:
在点网:
模拟电子技术基础总结）
*正向导通压降------硅管0.6~0.7V，锗管0.2~0.3V。
*死区电压------硅管0.5V，锗管0.1V。
3.分析方法------将二极管断开，分析二极管两端电位的高低:
若V阳>V阴（正偏），二极管导通（短路）;若V阳阴（反偏），二极管截止（开路）。
1
）图解分析法该式与伏安特性曲线的交点叫静态工作点Q。
2）等效电路法
?
直流等效电路法
*总的解题手段----将二极管断开，分析二极管两端电位的高低:
若V阳>V阴（正偏），二极管导通（短路）;若V阳阴（反偏），二极管截止（开路）。
*三种模型
?
微变等效电路法
三.稳压二极管及其稳压电路
*稳压二极管的特性---正常工作时处在PN结的反向击穿区，所以稳压二极管在电路中要反向连接。
第二章三极管及其基本放大电路
一.三极管的结构、类型及特点1.类型---分为NPN和PNP两种。
2.特点---基区很薄，且掺杂浓度最低；发射区掺杂浓度很高，与基区接触面积较小；集电区掺杂浓度较高，与基区接触面积较大。
二.三极管的工作原理1.三极管的三种基本组态
2.三极管内各极电流的分配
*共发射极电流放大系数（表明三极管是电流控制器件
式子
3.共射电路的特性曲线*输入特性曲线---同二极管。
称为穿透电流。
*输出特性曲线
（饱和管压降，用UCES表示
放大区---发射结正偏，集电结反偏。
截止区---发射结反偏，集电结反偏。
4.温度影响
温度升高，输入特性曲线向左移动。
温度升高ICBO、ICEO、IC以及β均增加。
三.低频小信号等效模型（简化）
hie---输出端交流短路时的输入电阻，常用rbe表示；
hfe---输出端交流短路时的正向电流传输比，
常用β表示；
四.基本放大电路组成及其原则1.VT、VCC、Rb、Rc、C1、C2的作用。
2.组成原则----能放大、不失真、能传输。
五.放大电路的图解分析法1.直流通路与静态分析
*概念---直流电流通的回路。
*画法---电容视为开路。
*作用---确定静态工作点
*直流负载线---由VCC=ICRC+UCE确定的直线。
*电路参数对静态工作点的影响
1）改变Rb：
Q点将沿直流负载线上下移动。
2）改变Rc：
Q点在IBQ所在的那条输出特性曲线上移动。
3）改变VCC：
直流负载线平移，Q点发生移动。
2.交流通路与动态分析*概念---交流电流流通的回路
*画法---电容视为短路,理想直流电压源视为短路。
*作用---分析信号被放大的过程。
*交流负载线---连接Q点和VCC’点VCC’=UCEQ+ICQRL’的直线。
3.静态工作点与非线性失真
（1）截止失真
*产生原因---Q点设置过低
*失真现象---NPN管削顶，PNP管削底。
*消除方法---减小Rb，提高Q。
（2）饱和失真
*产生原因---Q点设置过高
*失真现象---NPN管削底，PNP管削顶。
*消除方法---增大Rb、减小Rc、增大VCC。
4.放大器的动态范围
（1）Uopp---是指放大器最大不失真输出电压的峰峰值。
（2）范围
*当（UCEQ－UCES）＞（VCC’－UCEQ）时，受截止失真限制，UOPP=2UOMAX=2ICQRL’。
*当（UCEQ－UCES）＜（VCC’－UCEQ）时，受饱和失真限制，UOPP=2UOMAX=2（UCEQ－UCES）。
*当（UCEQ－UCES）＝（VCC’－UCEQ），放大器将有最大的不失真输出电压。
六.放大电路的等效电路法
1.静态分析
（1）静态工作点的近似估算
（2）Q点在放大区的条件
欲使Q点不进入饱和区，应满足RB＞βRc。
2.
放大电路的动态分析
*放大倍数
*输入电阻
*输出电阻
七.分压式稳定工作点共射放大电路的等效电路法1．静态分析
升级会员 