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模 拟 电 子 线 路

主讲： 李贤志 副教授

办公室： A201电 话： 3306878(O) 3387761(H)Email:Lixzhi@wxc.edu.cn

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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1.5 其它二极管 ( 略 )

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1.1 半导体物理基础知识

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图 1-1-1 硅和锗的原子结构模型图 1-1-2 硅和锗共价键结构示意图图 1-1-3 空穴在晶格中的移动图 1-1-4 N 型半导体结构示意图图 1-1-5 P 型半导体结构示意图图 1-1-6 电场作用下的漂移运动图 1-1-7 热平衡状态遭到破坏时载流子分布

图

例题

图 1-0-1 晶体二极管内部结构示意图

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图 1-0-1 晶体二极管内部结构示意图

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图 1-1-1 硅和锗的原子结构模型

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图 1-1-2 硅和锗共价键结构示意图

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图 1-1-3 空穴在晶格中的移动

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图 1-1-4 N 型半导体结构示意图

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图 1-1-5 P 型半导体结构示意图

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图 1-1-6 电场作用下的漂移运动

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图 1-1-7 热平衡状态遭到破坏时载流子分布图

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例题

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Page6 例 1

Page6 例 2

Page6 例 3

Page8 例

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P6 例 1

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例 1 一块本征硅片中掺入五价元素砷，浓度 Nd=8×1016cm-3 。试求室温 T=300

K 时自由电子和空穴的热平衡浓度值。

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P6 例 2

例 2 在上例中，当温度升高到 400K时，试求自由电子和空穴和热平衡浓度值。

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P6 例 3

例 3 一块本征硅片，先掺入浓度为 8×1016cm-3 的五价砷原子，为 N 型半导体，再掺入浓度为 5×1017cm-3 的三价硼原子，试问它为代何种杂质半导体，并求室温时多子和少子的热平衡浓度值。

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P8 例

例 试求室温下 (a) 本征半导体和 (b) 掺入 Nd =1016cm-3 的杂质半导体的电导率。

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1.2 PN 结

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图 1-2-1 空间电荷区的形成图 1-2-2 P+N 结的内建电位差图 1-2-3 PN 结的三种杂质分布图 1-2-4 P+N 外加正偏电压图 1-2-5 P+N 外加反偏电压图 1-2-6 温度特性图 1-2-7 PN 的击穿特性图 1-2-8 稳压管的电路符号和相应的伏安特

性图 1-2-9 势垒电容图 1-2-10 扩散电容的成因图 1-2-11 变容管的电路符号

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图 1-2-1 空间电荷区的形成

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图 1-2-2 P+N 结的内建电位差

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图 1-2-3 PN 结的三种杂质分布

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图 1-2-4 P+N 外加正偏电压

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图 1-2-5 P+N 外加反偏电压

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图 1-2-6 温度特性

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图 1-2-7 PN 的击穿特性

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图 1-2-8 稳压管的电路符号和相应的伏安特性

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图 1-2-9 势垒电容

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图 1-2-10 扩散电容的成因

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图 1-2-11 变容管的电路符号

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1.3 晶体二极管电路的分析方法

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图 1-3-1 晶体二极管的伏安特性曲线图 1-3-2 用两段折线逼近伏安特性曲线图 1-3-3 理想二极管的伏安特性和电路符号图 1-3-4 晶体二极管的简化电路模型图 1-3-5 增量电阻的示意图图 1-3-6 晶体二极管小信号电路模型图 1-3-7 晶体二极管电路

例题

图 1-3-8 图解分析法图 1-3-10 简化分析法

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图 1-3-1 晶体二极管的伏安特性曲线

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图 1-3-2 用两段折线逼近伏安特性曲线

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图 1-3-3 理想二极管的伏安特性和电路符号

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图 1-3-4 晶体二极管的简化电路模型

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图 1-3-5 增量电阻的示意图

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图 1-3-6 晶体二极管小信号电路模型

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图 1-3-7 晶体二极管电路

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图 1-3-8 图解分析法

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图 1-3-10 简化分析法

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例题

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Page27 例 1

Page28 例 2

Page28 例 3

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Page27 例 1

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试求下图 (a) 所示的管外电路的静态工作电压和电流。

戴维宁定理

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戴维宁定理

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对外电路来说，一个线性有源二端网络可用一个电压源和一个电阻串联的电路来等效，该电压源的电压等于此有源二端网络的开路电压，串联电阻等于此有源二端网络除去独立电源后在其端口处的等效电阻。

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Page28 例 2

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在图 1—3—11(a) 所示电路中，已知两个二极管的 VD(on)=0.7V ，RD=100Ω ，试画出 VO 随 VI

变化的传输特性。

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Page28 例3

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例 3 在图 1—3—12(a) 所示电路中，已知 IQ=0.93mA ， R=1

0kΩ ， ΔVDD=sin2π×100t(V) ，试求 ΔV 。

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1.4 晶体二极管的应用

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图 1-4-1 电源设备的组成框图图 1-4-2 半波整流电路图 1-4-3 稳压电路图 1-4-4 稳压管图 1-4-5 稳压器的大信号等效电路图 1-4-6 稳压器的小信号等效电路图 1-4-7 双向限幅特性

例题

图 1-4-8 单向限幅特性图 1-4-9 双向限幅电路图 1-4-10 采用稳压管的双向限电路

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图 1-4-1 电源设备的组成框图

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图 1-4-2 半波整流电路

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图 1-4-3 稳压电路

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图 1-4-4 稳压管

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图 1-4-5 稳压器的大信号等效电路

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图 1-4-6 稳压器的小信号等效电路

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图 1-4-7 双向限幅特性

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图 1-4-8 单向限幅特性

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图 1-4-9 双向限幅电路

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图 1-4-10 采用稳压管的双向限电路

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Page31例题

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例 已知 VZ=6.8V ， rZ=20Ω 。 IZmax<10mA ， IZmin>0.

2mA ，输入电压 VI=10V ，其不稳定量 ΔVI=±1V ，试求：⑴输出直流电压 VO ；⑵为保证通过稳压的电流小于 IZmax ， R 的最小值；⑶为保证稳压管可靠击穿， RL 的最小值；⑷ RL 开路时，由 ΔVI 产生输出电压 VO 的不稳定量 ΔVO1 ；⑸ VI=10V 时，在RL 变化范围内， VO 的不稳定量 ΔVO2 。