完成任务：制作一音频功放

目 录

模块一 常用元器件

模块二 分立元件小信号放大

模块四 低频功率放大器

模块三 集成放大器

模块五 直流稳压电源

模块六 信号产生与处理

模块一 半导体器件

任务 1 半导体的特性

任务 2 半导体二极管

任务 4 场效应管

任务 3 半导体三极管

return

半导体的特性

•导体

return

一、物质按导电性能可分为：

•半导体•绝缘体

二、半导体的特性：

热敏特性 光敏特性 掺杂特性

半导体的特性动画

加热指针电流表

半导体的特性

三、杂质半导体： P 型半导体：在硅或锗的晶体中掺入少量的 3 价杂质元素，如硼、镓、铟等，即构成 P 型半导体。

£«4 £«4 £«4

£«4£«3£«4

£«4£«4£«4

ÊÜÖ÷Ô×ÓÁÚ½üµÄµç×ÓÂäÈëÊÜÖ÷µÄ¿ÕλÁôÏ¿ÉÒƶ¯µÄ¿ÕѨ

¿ÉÒƶ¯µÄ¿ÕѨ

ÊÜÖ÷»ñµÃÒ»¸öµç×Ó¶øÐγÉÒ»¸ö¸ºÀë×Ó

(b )

（ a) 结构 （ b) 模型

半导体的特性

return

N 型半导体：在硅或锗的晶体中掺入少量的 5 价杂质元素，如　　磷、锑、砷等，即构成 N 型半导体。

£«4 £«4 £«4

£«4£«5£«4

£«4£«4£«4

ÔÓÖÊÔ×ÓÌṩµÄ¶àÓàµÄµç×Ó

ÔÓÖÊÕýÀë×Ó

(a )

（ a) 结构

（ b) 模型

半导体的特性

四、 PN 结：

PN 结：在一块本证半导体上，用工艺的办法使其一边形成 N 型半导体，另一边形成 P 型半导体，则在两种半导体的交界面处形成了 PN结

P N

PN 结的形成PN结

半导体的特性

return

半导体二极管

半导体二极管：由 PN 结加上引线和管壳构成。

P N

（ a) 结构

（ b) 符号

1 、点接触型： PN 结面积小，结电容小，用于检波和变频等高频电路。

(a) 点接触型 二极管的结构示意图

一、二极管的几种常见结构

半导体二极管

(b) 面接触型

2 、面接触型： PN 结面积大，用于工频大电流整流电路

3 、平面型：往往用于集成电路制造工艺。 PN 结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中

(c) 平面型

阴极引线

阳极引线

P

N

P 型支持衬底

半导体二极管

半导体二极管外形

整流桥

肖特基二极管

整流二极管

开关二极管

大功率整流二极管

二 半导体二极管特性的测试：

任务：二极管、可调电源、万用表搭接电路，测量二极管的伏安特性。

AV+

-U ID

+ -UD

半导体二极管

半导体二极管特性的测试：

U(V) -1 0 0.3 0.7

1 2 3 4 5 6

UD(V)

ID(A)

测量结果填入表中，并根据测量结果画出二极管的伏安特性曲线，说明二极管的特性。

半导体二极管

伏安特性曲线

死区电压

反向击穿电压

return

半导体二极管

)1( TUSD eIi

在外加 uD 的作用下，二极管电流 iD 的数学表达式近似为：

其中 UT =kT/q 称温度的电压当量， k 为波尔兹曼常数 ， T 为绝对温度， q 为电子电量。

常温下 即 T = 300°K 时， UT = 26mv ，

return

半导体二极管

伏安特性方程

半导体二极管

三 、二极管的测量

1 、万用表的档位？

2 、现象？

3 、结论

return

半导体二极管

四 、二极管的应用

问题：如何从大小和方向都变化的电流得 到大小变化而方向不变的电流？

搭接电路实际测试：

应用一：整流R

+

_

ui

+

_

uo

D

半导体二极管动手测试 :

应用二：限幅

稳压二极管是专门利用反向击穿特性的二极管。特性曲线、符号与等效电路图。

(a )

U Z

U ZU B U A

U / V

O

IZ IZ

IA (IZmin )

IB (IZmax )

A

B

I /mA

V

稳压二极管的特性曲线和符号 return

1. 稳压二极管

半导体二极管

五 、特殊二极管

3. 光电二极管：它的结构与普通二极管类似，使用时其 PN 结工作在反向偏置状态下，它是将光信号转变为电信号的半导体器件。

V

光电二极管电路符号

半导体二极管

2 、发光二极管：发光二极管简称 LED ，是一种通以正向就会发光的二极管。

4. 变容二极管：利用 PN 结的势垒电容随外加电压的变化特性可制成变容二极管。

5. 光电耦合器件：将光电二极管和发光二极管组合起来就组成光电耦合器件。它以光为媒介可实现电信号的传递。

半导体二极管

变容二极管电路符号

半导体三极管有两种类型 :NPN 型和 PNP 型。

NPN 结构

NPN 符号 PNP 结

构

PNP 符号

return

半导体三极管

晶体三极管外形

晶体三极管

半导体三极管

三极管有什么特性？

Rb

Rc

UBB

UCE

ICmA

A

V VUBE

IB

UCC

连接电路并测量

1.4.3 三极管的电流放大作用半导体三极管

改变电路参数，测量电路中的各电流、电压。根据测量结果回答问题

1 、当 Rb 由小到大变化时， UBE 、 UCE 、IB 、 IC 各是如何变化的？

2 、当 Rb 由小到大变化时， UBE 、 UCE 、IB 、 IC 各是如何变化的？

半导体三极管

从测试结果，能得到什么结论？

作业：通过对电路的测量，总结三极管的三个区（放大区、饱和区、截止区）的特点。

查阅相关资料，了解三极管工作在不同区时的实际应用。

半导体三极管

问题：如何检测三极管的好坏及型号、管 脚？

1 、 选择万用表档位

3 、结果

2 、 测量

单极型半导体三极管又称场效应管（简称 FET ）其主要特点是输入电阻非常高可达 108 ～ 1015Ω ；另外还有噪声低、热稳定性好、抗辐射能力强、寿命长等特点。

场效应管（单极型晶体管）

return

场效应管根据结构的不同，有结型场效应管（ JFET）和金属－氧化物－半导体场效应管（ MOSFET）两种类型。 MOS场效应管具有制造工艺简单、占用芯片面积小、器件特性便于控制以及成品率高、成本低、功耗小等优点，因而广泛应用于集成电路中，特别是在大规模和超大规模集成电路中得到广泛的应用。

场效应管（单极型晶体管）

1.结构 电路符号 在一块 N 型半导体材料的两边各扩散一个高杂质浓度的 P+ 区 , 就形成两个不对称的 PN 结，即耗尽层。把两个 P+ 区并联在一起，引出一个电极 G ，称为栅极，在 N型半导体的两端各引出一个电极，分别称为源极 S和漏极 D 。

一 结型场效应管

结构图符号

( 以 N 沟道结型场效应管为例 ) 在 D 、 S间加上电压 UDS，则源极和漏极之间形成电流 ID ，我们通过改变栅极和源极的反向电压 UGS，就可以改变两个 PN 结阻挡层的（耗尽层）的宽度，这样就改变了沟道电阻，因此就改变了漏极电流 ID 。所以，改变 UGS的大小可以控制漏极电流。这是场效应管工作的核心部分。

2. 结型场效应管的工作原理

return

(1).UGS对导电沟道的影响

UGS＝ 0 UGS<0 UGS＝UP

ID=0

UGS

ID=0

return

(2).UDS 、 UGS对导电沟道及 ID 的影响

UGS<0,UDG<|Up|

UGS<0,UDG<|Up| 预夹断 UGS ≤Up

ID ID=0ID

return

3. 结型场效应管的特性曲线

场效应管的特性曲线分为转移特性曲线和输出特性曲线。 ( 以 N 沟道结型场效应管为例 ) 1) 转移特性

在 uDS 一定时 , 漏极电流iD 与栅源电压 uGS 之间的关系称为转移特性。 即

5

4

3

2

1

0£1£2£3£4

uDS =12V

uGS /V

iD /mA

IDSS

U GS(off)常数u

fds

ui gsD)(

在 UGS(off)≤uGS≤0 的范围内 , 漏极电流 iD 与栅极电压 uGS 的关系为：

2

)(

)1(U

uIioffGS

GSDSSD

return

输出特性是指栅源电压 uGS 一定 , 漏极电流 iD

与漏极电压uDS 之 间 的关系 , 即

2) 输出特性

常数u

fGS

ui DSD)(

N 沟道结型场效应管输出特性曲线

0

1

2

3

4

5

2 4 6 8 10 12 14 16 18

iD /mA

u DS /V

夹断区

可变电阻区

£4V

£3V

£2V

£1V击穿区

( )恒流区 放大区uDS £½0V

return

1.5.2 绝缘栅场效应管一 .N 沟道增强型 MOS 场效应

管

结构图 UGS≥UT 时形成导电沟道

1.N 沟道增强型 MOS 场效应管结构与工作原理

return

VDD 及VGS对 iD 的影响

return

（ 1 ） N 沟道增强型绝缘栅场效应管的转移特性曲线如（ a ）图示，在 uGS≥UGS （ th ）时 , iD 与 uGS 的关系可用下式表示 :

3. 特性曲线

2. 增强型 MOS 管 的电路符号

2

)(

)1( U

uIithGS

GSDOD

其中 ID0 是 uGS=2UGS （ th ）时的 iD 值。return

（ 2 ） N 沟道增强型绝缘栅场效应管的输出性曲线如图（ b ）所示。

4

3

2

1

iD /mA

02 4 6 8 uGS /V

uDS £½10V

U GS(th) £½3V

0

1

2

3

4

5

iD /mA

6V

5V

4V

3V

2 4 6 8 10 12 14 16 18 uDS /V

(a ) (b )

N 沟道增强型场效应管特性曲线

（ a ） 转移特性 ; （ b ） 输出特性return

二 .N 沟道耗尽型 MOS 场效应管

图为 N 沟道耗尽型场效应管的结构图。其结构与增强型场效应管的结构相似 , 不同的是这种管子在制造时 , 就在二氧化硅绝缘层中掺入了大量的正离子。

耗尽型绝缘栅场效应管的结构及工作原理

return

s g d

N £« N £«

P型硅衬底

衬底引线

g

d

s

g

d

s

(a ) (b ) (c )

£«£« £«£«£«£«£«£«£«£« £«

耗尽型 MOS 管结构及符号图(a) N 沟道结构图 ; （ b ） N 沟道符号 ; （ c ） P 沟道符号

return

在 uGS≥UGS （ off ）时 ,iD 与 uGS 的关系可用下式表示 : 2

)(

)1(U

uIioffGS

GSDSSD

£5 £4 £3 £2 £1 0

2

4

6

8

10

12

u DS =常数

uGS /V

iD /mA

U GS(off)

IDSS

02 4 6 8 10 12 14 16

£2V

£1V£3V

uGS =2V

1V

2

4

6

8

10

12

uDS /V

(a ) (b )

iD /mA

0V

N 沟道耗尽型场效应管特性曲线

（ a ） 转移特性 ; （ b ） 输出特性

return

1.5.3 场效应管的主要参数

一 . 直流参数1. 夹断电压 UGS （ off ）或开启电压 UGS （ th ）

2. 饱和漏极电流 IDSS

3. 直流输入电阻 RGS

二 . 交流参数

1. 低频跨导 gm

常数uDSdu

digGS

D

m

2. 极间电容，包括 CGS 、 CGD 、 CDS return

三 . 极限参数

1. 漏极最大允许耗散功率 PDm=IDUDS

2. 漏、源间击穿电压 BUDS

3. 栅源间击穿电压 BUGS检测及使用注意事项

1. 结型效应管可用万用表判别其管脚和性能的优劣。

return

3. 有些场效应晶体管将衬底引出 , 故有 4 个管脚 , 这种管子漏极与源极可互换使用。

4. 使用场效应管时各极必须加正确的工作电压。

5. 在使用场效应管时， 要注意漏源电压、 漏源电流及耗散功率等， 不要超过规定的最大允许值。

2.MOS 管栅、 源极之间的电阻很高 , 使得栅极的感应电荷不易泄放 , 因极间电容很小 , 故会造成电压过高使绝缘层击穿，故不可用万用表检测。

return