陕西科技大学机电过控复习专刊第四期第一部分.docx

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陕西科技大学机电过控复习专刊第四期第一部分

陕西科技大学期末考试复习题

——第四期第一部分

陕西科技大学编

机电过控系审

第一篇电子技术

载流子：

运动的带电粒子

在常温下，由于热激发，使一些价电子获得足够的能量而脱离共价键的束缚，成为自由电子。

同时共价键上留下一个空位，称为空穴。

本征半导体中存在数量相等的两种载流子，即自由电子和空穴。

２、本征半导体的导电机理描述

本征半导体中电流由两部分组成：

自由电子移动产生的电流。

空穴移动产生的电流。

本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。

常温下本征半导体中的自由电子很少，所以本征半导体的导电能力很弱。

温度越高，载流子的浓度越高。

因此本征半导体的导电能力越强，温度是影响半导体性能的一个重要的外部因素，这是半导体的一大特点。

（温↑导电能力↑）

2.1.3杂质半导体

N型半导体：

使自由电子浓度大大增加的杂质半导体，也称为（电子半导体）。

P型半导体：

空穴浓度大大增加的杂质半导体,也称为（空穴半导体）。

（N电P空）

1、N型半导体

自由电子称为多数载流子（多子），空穴称为少数载流子（少子）

二、P型半导体

掺入少量的三价元素，如硼（或铟），多产生一个空穴。

这个空穴可能吸引束缚电子来填补，使得硼原子成为不能移动的带负电的离子。

（P：

空穴+负离子）

二、PN结的特性

1.PN结的单向导电性

PN结加上正向电压、正向偏置的意思都是：

P区加正、N区加负电压。

PN结加上反向电压、反向偏置的意思都是：

P区加负、N区加正电压。

（正向偏置是P接正电压）

PN结正向偏置：

内电场被削弱，多子的扩散加强能够形成较大的扩散电流（mA），认为PN结导通。

注意：

串电阻限流。

（正极给P提供正电流，促进扩散）

PN结反向偏置：

内电场被加强，多子的扩散受抑制。

少子漂移加强，但少子数量有限，只能形成较小的反向电流。

认为PN结截止。

形成的微小电流称为反向饱和电流（㎂）。

PN结的导电特性：

由上可知，PN结加正向电压时导通，有较大的电流（多子形成）；而加反向电压时截止，仅有反向饱和电流（少子形成）。

所以，PN结具有单向导点特性。

2.2.2半导体二极管

1二极管的伏安特性

Uth：

死区电压。

Uth=0.5V（硅管）0.1V（锗管）

正向特性：

0UUth，iD=0；UUth，iD急剧上升。

UD=硅管取0.7V，锗管取0.3V

反向特性：

︱U（BR）︱>︱U︱>0，iD=IS；︱U︱>︱U（BR）︱，反向电流急剧增大（反向击穿）

2主要参数

（1）最大整流电流IOM：

二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。

（2）反向击穿电压VBR：

二极管反向击穿时的电压值。

（3）反向电流IR：

指二极管加反向峰值工作电压时的反向电流。

2.3特殊二极管

2.3.1稳压二极管

工作条件：

反向击穿（曲线越陡，电压越稳定）

特点：

1）工作于反向击穿状态。

2）利用反向伏安特性上电流在一定范围内变化，稳压管两端的电压基本不变的特点进行稳压。

稳压二极管的参数

1.稳定电压UZ：

流过规定电流时稳压管两端的反向电压值。

2.稳定电流IZ：

越大稳压效果越好，小于Imin时不稳压。

3.最大工作电流IZM最大耗散功率PZM：

PZM=UZIZM

4.动态电阻rZ：

2.4双级型晶体三极管

2.4.1BJT的结构及类型

集电区：

面积较大作用是收集载流子。

（厚）

基区：

较薄，掺杂浓度低作用是控制和传递载流子（薄，浓低）

发射区：

掺杂浓度较高，作用是发射载流子（浓高）

集电结，发射结

NPN型三极管，PNP型三极管

2.4.2BJT的电流放大作用

共基极，共集电极，共发射极（略P69）

1.三极管放大的条件

内部条件：

发射区掺杂浓度高，基区薄且掺杂浓度低，集电结面积大

外部条件：

发射结正偏，集电结反偏（发射极出电流，集电极入电流）

2、电流放大原理（放大状态）（看书P48）

发射结正偏，发射区电子不断向基区扩散，形成发射极电流IE。

进入P区的电子少部分与基区的空穴复合，形成电流IB，多数扩散到集电结。

基区空穴向发射区的扩散可忽略。

从基区扩散来的电子作为集电结的少子，漂移进入集电结而被收集，形成IC。

集电结反偏，有少子形成的反向电流ICBO。

（自：

这里可忽略）

IB=IBE-ICBOIBE

IC=ICE+ICBOICE

IE=IC＋IB

ICE与IBE之比称为直流电流放大倍数：

2.4.3BJT的特性曲线

（1）输入特性

，，与二极管特性相似

死区电压：

硅管0.5V，锗管0.2V（自：

出题可能会出现结果为零的情况）

工作压降：

硅管UBE0.6~0.7V,锗管UBE0.2~0.3V。

（自：

按电压降去处理）

（2）输出特性

此区域满足IC=IB称为线性区（放大区）。

当UCE大于一定的数值时，IC只与IB有关，IC=IB。

此区域中UCEUBE,集电结正偏，IB>IC，UCE0.3V称为饱和区。

（自：

IB>IC常作为判定饱和状态的条件）

此区域中:

IB=0,IC=ICEO,UBE<死区电压，称为截止区。

输出特性三个区域的特点:

1、放大区：

发射结正偏，集电结反偏。

即：

IC=IB,且IC=IB（放大：

发正集反）

2、饱和区：

发射结正偏，集电结正偏。

即：

UCEUBE，IB>IC（饱和：

发正集正）

3、截止区：

UBE<死区电压，IB=0，IC=ICEO0（截止：

发反集反）

2.4.4BJT的主要参数

1.电流放大倍数和

共射直流电流放大倍数：

；共射交流电流放大倍数：

2.集-基极反向截止电流ICBO（自：

集电极->基极的电流）

ICBO是集电结反偏由少子的漂移形成的反向电流，受温度的变化影响。

3.集-射极反向截止电流ICEO

ICEO=IBE+ICBO

（自：

这里不是很重要）

4.集电极最大电流ICM

集电极电流IC上升会导致三极管的值的下降，当值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为ICM。

5.集-射极反向击穿电压（自：

这里不是很重要）

当集--射极之间的电压UCE超过一定的数值时，三极管就会被击穿。

手册上给出的数值是25C、基极开路时的击穿电压U（BR）CEO。

6.集电极最大允许功耗PCM

集电极电流IC流过三极管，所发出的焦耳热为：

PC=ICUCE，必定导致结温上升，所以PC有限制。

PCPCM

安全工作区：

ICUCE=PCM

重点1：

三极管的放大作用（电流分配）

；；

重点2：

三极管的三个工作状态特征

放大状态：

反射结正偏，集电结反偏。

（放大：

发正集反）

饱和状态：

反射结正偏，集电结正偏。

（饱和：

发正集正）

截止状态：

反射结反偏，集电结反偏。

（截止：

发反集反）

四、晶体管电路的基本问题和分析方法

判断导通还是截止：

UBE>U（th）则导通，UBE

状态

电流关系

条件

放大

IC=IB

发射结正偏，集电结反偏

饱和

临界

ICIB

ICS=IBS

两个结正偏

集电结零偏

截止

IB<0,IC=0

两个结反偏

判断饱和还是放大：

1.电位判别法

NPN管：

放大：

UC>UB>UE，饱和：

UE

CBE，可以思考出）

PNP管：

放大：

UC

UE>UCUB（PNP：

EBC，与NPN相反）

第三章基本放大电路

3.1.2放大电路的性能指标

电压放大倍数定义为:

电流放大倍数定义为:

互阻增益定义为:

互导增益定义为:

（2）输入电阻：

（3）输出电阻:

3.3.2直流负载线（图解法要用）

1、输出特性。

2、UCE=EC–ICRC。

画输出直线方程

3、分别令UCE和IC为零可得M和N点。

M：

，N：

4、直流负载线与输出特性的交点就是Q点

5、，直线方程的斜率为：

3.3.3交流负载线

输出交流方程

iC和uCE是全量，与交流量ic和uce有如下关系

所以：

交流信号的变化沿着斜率为：

，这条直线通过Q点，称为交流负载线。

3.3.3静态分析

1、估算法

（1）根据直流通道估算IB

（自：

UBE一般取0.6V）

RB称为偏置电阻，IB称为偏置电流。

（2）根据直流通道估算

，

2、图解法：

先估算IB，然后在输出特性曲线上作出直流负载线，与IB对应的输出特性曲线与直流负载线的交点就是Q点。

（自：

P47例题要反复看）

3.3.4动态分析

一、三极管的微变等效电路

当信号很小时，将输入特性在小范围内近似线性。

，对输入的小交流信号而言，三极管相当于电阻rbe。

三、电压放大倍数的计算：

，,

1、式中的负号表示输出电压与输入电压的相位相反；

2、随负载变化而变化。

愈小，则电压放大倍数愈低；

3、与和有关。

四、输入电阻的计算：

五、输出电阻的计算：

1、所有电源置零，然后计算电阻（对有受控源的电路不适用）。

2、所有独立电源置零，保留受控源，加压求流法。

3.3.4失真分析

在放大电路中，输出信号应该成比例地放大输入信号（即线性放大）；如果两者不成比例，则输出信号不能反映输入信号的情况，放大电路产生非线性失真。

为了得到尽量大的输出信号，要把Q设置在交流负载线的中间部分。

如果Q设置不合适，信号进入截止区或饱和区，则造成非线性失真。

截止失真：

Q点过低，信号进入截止区（自：

输出波形正半周被截去）

饱和失真：

Q点过高，信号进入饱和区（自：

输出波形负半周被截去）

晶体三极管交流分析

（等效电路分析法）

步骤：

①分析直流电路，求出“Q”，计算rbe。

②画电路的交流通路。

③在交流通路上把三极管画成微变模型④分析计算叠加在“Q”点上的各极交流量。

3.5静态工作点的稳定

对于前面的电路（固定偏置电路）而言，静态工作点由UBE、和ICEO决定，这三个参数随温度而变化，温度对静态工作点的影响主要体现在这一方面。

T→UBE、、ICEO→Q

温度对UBE的影响：

T↑→UBE↓→IB↑→IC↑（自：

输入曲线左移）

温度对值及ICEO的影响：

T↑→，ICEO↑→IC↑

总的效果是：

温度上升时，输出特性曲线上移，造成Q点上移。

T↑→IC↑

固定偏置电路的Q点是不稳定的。

为此，需要改进偏置电路，当温度升高、IC增加时，能够自动减少IB，从而抑制Q点的变化。

保持Q点基本稳定。

3.6共集电极电路（射极输出器）

静态分析：

，，

动态分析：

1、电压放大倍数

,,,,

讨论：

a.所以但是，输出电流Ie增加了。

b.输入输出同相，输出电压跟随输入电压，故称电压跟随器。

2、输入电阻:

3、输出电阻（用加压求流法求，略）:

讨论：

a.将射极输出器放在电路的首级，可以提高输入电阻。

b.将射极输出器放在电路的末级，可以降低输出电阻，提高带负载能。

c.将射极输出器放在电路的两级之间，可以起到电路的匹配作用。

（P99是个总结）

3.7共基极电路

静态分析:

1）列输入回路电压方程可求得：

（2）根据放大区三极管电流方程可求得（3）列输出回路电压方程可求得：

动态分析：

3.9.3差分放大电路的工作原理

1、抑制零漂的原理

1）利用电路对称性抑制零漂（双端输出）

当ui1=ui2=0时：

uo=uC1-uC2=0。

当温度变化时：

uo=（uC1+uC1）-（uC2+uC2）=0

2）RE：

抑制温度漂移

T↑→IC↑→IE=2IC↑→UE↑→UBE↓→IB↓→IC↓

静态分析：

IC1=IC2=IC=IB，UE1=UE2=－IB×RB－UBE

UCE1=UCE2=UC1－UE1