1、电子技术基础电子技术基础电子教案电子教案主主 编编 范国伟范国伟中等职业教育电类专业规划教材中等职业教育电类专业规划教材电子技术基础电子技术基础第一章 半导体二极管和三极管 第二章 基本放大电路第三章 集成运算放大器第四章 直流稳压电源第五章 晶闸管电路第六章 门电路及组合逻辑电路第七章 触发器和时序逻辑电路第八章 数字技术的常用电路第第1章章半导体二极管和三极管半导体二极管和三极管11半导体的基本知识半导体的基本知识在我们日常接触的物质中，一类是电阻率在我们日常接触的物质中，一类是电阻率很小，容易导电的金属，如金、银、铜、锡等，很小，容易导电的金属，如金、银、铜、锡等，这类物质叫做导体；另一
2、类是电阻率很大，几这类物质叫做导体；另一类是电阻率很大，几乎不能导电的物质，如橡胶、陶瓷、玻璃等，乎不能导电的物质，如橡胶、陶瓷、玻璃等，这类物质叫绝缘体。但是在自然界里面，还有这类物质叫绝缘体。但是在自然界里面，还有一些物质，它们的导电本领即电阻率，处在导一些物质，它们的导电本领即电阻率，处在导体和绝缘体之间，这种物质我们叫它为半导体。体和绝缘体之间，这种物质我们叫它为半导体。目前用来制造晶体管的材料主要有锗、硅等。目前用来制造晶体管的材料主要有锗、硅等。111、半导体的导电方式半导体的导电方式半导体中载流子有两种：一种是带负电的自由电子，另一种是带正电的空穴，它们数目相等，但总数不多，远远
3、低于金属导体中载流子的数量，所以半导体的导电性能比导体差而比绝缘体好。在金属导体中导电的是自由电子，而在半导体中，电子和空穴是同时参与导电的，这是半导体导电的重要特征。112、N型半导体和型半导体和P型半导体型半导体1、N型半导体型半导体N型半导体，又称为电子型半导体。是在纯净半导体中型半导体，又称为电子型半导体。是在纯净半导体中掺入微量的五价元素（如磷元素）制成的，其中含有掺入微量的五价元素（如磷元素）制成的，其中含有数量较多的带负电的自由电子，还有少量的带正电的数量较多的带负电的自由电子，还有少量的带正电的粒子（称为空穴）。即在粒子（称为空穴）。即在N型半导体中电子是多数载流型半导体中电子
4、是多数载流子，空穴是少数载流子。子，空穴是少数载流子。2、P型半导体型半导体P型半导体，又称为空穴型半导体。是在纯净半导体中型半导体，又称为空穴型半导体。是在纯净半导体中掺入微量的三价元素（如硼元素）制成的，其中含有掺入微量的三价元素（如硼元素）制成的，其中含有数量较多的带正电的粒子（称为空穴），还有少量的数量较多的带正电的粒子（称为空穴），还有少量的带负电的自由电子。即在带负电的自由电子。即在P型半导体中空穴是多数载流型半导体中空穴是多数载流子，自由电子是少数载流子。子，自由电子是少数载流子。113、PN结及其单向导电性结及其单向导电性PN结的单向导电性结的单向导电性PN结在未加外电压时，扩
5、散运动与漂移运结在未加外电压时，扩散运动与漂移运动处于动态平衡，通过动处于动态平衡，通过PN结的电流为零。当电结的电流为零。当电源正极接源正极接P区，负极接区，负极接N区时，称为给区时，称为给PN结加结加正向电压或正向偏置正向电压或正向偏置;当电源正极接当电源正极接N区、负区、负极接极接P区时，称为给区时，称为给PN结加反向电压或反向偏结加反向电压或反向偏置。置。12半导体二极管半导体二极管121、二极管的结构、符号和类型、二极管的结构、符号和类型二极管是由一个二极管是由一个PN结构成的半导体器件，即将一个结构成的半导体器件，即将一个PN结加上两条电极引线做成管芯，并用管壳封装而成。结加上两条
6、电极引线做成管芯，并用管壳封装而成。P型区的引出线称为正极或阳极，型区的引出线称为正极或阳极，N型区的引出线称为负型区的引出线称为负极或阴极，它的文字符号为极或阴极，它的文字符号为“V”，图形符号如图，图形符号如图14所示，图形中箭头表示所示，图形中箭头表示PN结正向电流的方向。结正向电流的方向。二极管的符号和类型二极管的符号和类型二极管有许多类型，根据制作材料的不同，二极管可分为硅管和锗管；按工艺可分为点接触型和面接触型；按用途可分为整流二极管、检波二极管、光电二极管、开关二极管、激光二极管等。122、二极管的伏安特性曲线、二极管的伏安特性曲线1、正向特性、正向特性当正向电压升高到一定值当正
7、向电压升高到一定值Uth以后内电场以后内电场被显著减弱，正向电流才有明显增加被显著减弱，正向电流才有明显增加,Uth被称为门限电压或阀电压。被称为门限电压或阀电压。Uth视二极管视二极管材料和温度的不同而不同，常温下，硅管材料和温度的不同而不同，常温下，硅管一般为一般为0.5V左右，锗管为左右，锗管为0.2V左右。左右。2、反向特性、反向特性当二极管两端外加反向电压时，当二极管两端外加反向电压时，PN结内电场进一步增强，使扩结内电场进一步增强，使扩散更难进行。这时只有少数载流子在反向电压作用下的漂移运散更难进行。这时只有少数载流子在反向电压作用下的漂移运动形成微弱的反向电流动形成微弱的反向电流
8、IR。反向电流很小，常温下，小功率硅。反向电流很小，常温下，小功率硅管的反向电流在管的反向电流在nA数量级，锗管的反向电流在数量级，锗管的反向电流在A数量级。数量级。13稳压管稳压管稳压二极管又叫稳压管，稳压二极管又叫稳压管，它是用特殊工艺制造的面接触型硅半导体二极管，它既具有它是用特殊工艺制造的面接触型硅半导体二极管，它既具有普通二极管的单向导电特性，又可工作于反向击穿状态。在普通二极管的单向导电特性，又可工作于反向击穿状态。在反向电压较低时，稳压二极管截止；当反向电压达到一定数反向电压较低时，稳压二极管截止；当反向电压达到一定数值时，反向电流突然增大，稳压二极管进入击穿区，此时即值时，反向
9、电流突然增大，稳压二极管进入击穿区，此时即使反向电流在很大范围内变化时，稳压二极管两端的反向电使反向电流在很大范围内变化时，稳压二极管两端的反向电压也能保持基本不变，实现稳压。其被反向击穿后，当外加压也能保持基本不变，实现稳压。其被反向击穿后，当外加电压减小或消失时，电压减小或消失时，PN结能自动恢复而不至于损坏。但若反结能自动恢复而不至于损坏。但若反向电流增大到一定数值后，稳压二极管则会被彻底击穿而损向电流增大到一定数值后，稳压二极管则会被彻底击穿而损坏。坏。稳压管主要用于电路的稳压环节和直流电源电路中，常稳压管主要用于电路的稳压环节和直流电源电路中，常用的有用的有2CW型和型和2DW型。型
10、。14半导体三极管半导体三极管141、三极管的结构、符号和类型、三极管的结构、符号和类型半导体三极管也称为晶体管，它是电子线路中半导体三极管也称为晶体管，它是电子线路中的主要放大元件。的主要放大元件。三极管好像是两个反向串联的三极管好像是两个反向串联的PN结。但是如果结。但是如果把两个孤立的把两个孤立的PN结，比如两个二极管反向串联结，比如两个二极管反向串联起来，是不会有放大作用的。起来，是不会有放大作用的。142、三极管的电流放大作用、三极管的电流放大作用1、具有放大作用的条件要使三极管具有电流放大作用，必须给三极管加上合适的工作电压，即：使发射结正偏，集电结反偏。也就是说发射结的P区接电源
11、负极，N区接电源的正极。三极管放大电路不论采用哪种管型和哪种电路形式，都要满足这个基本条件。即对于NPN型三极管，c、b、e三个电极的电位必须符合：UCUBUE；对于PNP型三极管，电源的极性与NPN型相反，应符合UCUBUE。2、电流放大作用、电流放大作用 就是三极管的共发射极电路的电流放大系数。在表14中，当IB=0时，IC不等于零，这时的IC值叫做穿透电流，用ICEO表示。所谓穿透电流就是当基极开路，在发射极与集电极之间加一电压时流过集电极的电流。穿透电流对温度很敏感，当温度升高时，它就显著增加。选择三极管时，一般希望ICEO小，选在40100为宜。如有特殊需要可自行选择。143、三极管
12、的伏安特性曲线、三极管的伏安特性曲线1、输入特性曲线输入特性曲线是指当三极管的集电极和发射极之间的电压UCE保持一定时，加在基极和发射极之间的电压UBE和基极电流IB之间的关系曲线。2、输出特性曲线三极管的输出特性曲线是指当基极电流IB为常数时，三极管集电极电流与集电极和发射极之间的电压UCE之间的关系曲线。15其他半导体器件其他半导体器件151、场效应管、场效应管场效应管是一个电压控制器件，它是利用场效应原理工作的晶体管，可分为结型场效应管和绝缘栅型场效应管。152、发光二极管、发光二极管发光二极管是一种将电能直接转换成光能的光发射器件，简称LED,它是由镓、砷、磷等元素的化合物制成。这些材
13、料构成的PN加上正向电压时，就会发出光来，光的颜色取决于制造所用的材料。153、光电二极管、光电二极管光电二极管又称光敏二极管。它的管壳上备有一个玻璃窗口，以便于接受光照。其特点是，当光线照射于它的PN结时，可以成对地产生自由电子和空穴，使半导体中少数载流子的浓度提高。还有开关二极管开关二极管、变容二极管变容二极管、隧道二极管等。隧道二极管等。第2章 基本放大电路21基本放大电路的组成基本放大电路的组成在三极管放大电路中，因为它与外部电源、信在三极管放大电路中，因为它与外部电源、信号源及元件的电路组合方式不同，所以它的工号源及元件的电路组合方式不同，所以它的工作特性也不同。按照输入电路与输出电
14、路的交作特性也不同。按照输入电路与输出电路的交流信号公共端的不同，三极管放大电路可分为流信号公共端的不同，三极管放大电路可分为共发射极、共基极和共集电极三种基本放大电共发射极、共基极和共集电极三种基本放大电路。这种接法上的改变使放大电路的性能发生路。这种接法上的改变使放大电路的性能发生了变化，并各具特色。了变化，并各具特色。211、共发射极基本放大电路、共发射极基本放大电路三极管处于放大状态时必须满足发射结正向偏置、集电结反向偏置的外部条件，对三极管放大电路来说也是如此。由三极管V组成的共发射极放大电路（又称固定偏置电路）。由下图可见电路中只有一个放大器件，且以三极管的发射极作为输入回路和输出
15、回路的公共电极，故称为共发射极放大电路。共发射极放大电路的特点是：共发射极放大电路的特点是：1、具有较高的放大倍数；2、输入和输出信号相位相反；3、输入电阻不高；4、输出电阻取决于Rc的数值。若要减小输出电阻，需要减小Rc的阻值，这将影响电路的放大倍数。22共发射极放大电路的分析共发射极放大电路的分析为了进一步理解放大电路性能，需要对放大电路进行必要的定量分析。分析方法较多，这里只介绍近似估算法和图解分析法两种。在放大电路中，直流量和交流量共存。由于电容、电感等电抗元件的存在，直流量所流经的通路与交流信号所流经的通路是不完全相同的。为了研究问题方便起见，常把放大电路分成直流通路和交流通路分开来
16、研究。23静态工作点的设置和稳定静态工作点的设置和稳定信号在放大过程中，总是希望信号的幅值得到增大而信号的波形不变。假如信号经过放大器后，输出信号的波形与输入信号相差很远，放大就显得没有意义了。输出波形与输入波形不完全一致称为波形失真。由于特性曲线非线性引起的波形失真称为非线性失真。产生非线性失真的原因与静态工作点选择得是否合适。24阻容耦合多级放大电路阻容耦合多级放大电路 由于单级放大电路的放大倍数有限，不能满足实际的需要，因此实用的放大电路都是由多级组成的。多级放大器通常可分为两大部分，即电压放大(小信号放大)和功率放大(大信号放大)。25放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 负反馈在电子线路中的应用十分广泛，几乎所有的实用放大器，都引入负反馈。因此了解负反馈对放大电路的影响，是十分必要的。反馈：可描述为将放大电路的输出量（电压或电流）的一部分或全部，通过一定的方式送回放大电路的输入端。我们有时把引入反馈的放大电路称为闭环放大器，没有引入反馈的称为开环放大器。反馈的极性与类型的判断反馈的极性与类型的判断判别反馈极性通常采用电压瞬时极性法。简单地说就是先将反馈网络与放大电路的输入段断
