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【电工学(下)】部分基础概念整理

  1. 本征半导体、杂质半导体、载流子、电中性。热敏和光敏。

    • :半导体完全纯净,晶格完整。

    • :半导体与微量杂质混合,导电性大大提高。

      虽然载流子占多数,但整个晶体仍然不带电。

      包括自由电子和空穴。

      • N类型(电子半导体):掺磷
        • 多子:自由电子
        • 少子:空穴
      • P类型(空穴半导体):掺硼
        • 多子:空穴
        • 少子:自由电子

  2. (理想)二极管的伏安特性(单向导电性)受温度影响。(死区电压和导通时压降)

    • :电源正极接P,负极接N。此时PN结处于状态。

      反向偏置:反向偏置。PN结处于状态。

    • (理想)二极管伏安特性:

      • 当正电压很低时,电流很小,几乎为零。当电压超过一定值时,电流迅速增加。这个值被称为/打开电压(硅管0.5V,锗管0.1V)。正常压降:硅管,锗

      • 当添加反向电压时,形成小的反向电流。

        特点:

        ② 当反向电压不超过一定范围时,反向电流基本恒定,与反向电压无关,也称为

        当反向电压过大时,它被击穿,通常无法恢复。击穿时的电压称为

    • 二极管的作用

      (书中):整流、检波、限幅、元件保护、开关元件(数字电路)等

      (老师给的):

    • 有多个二极管并联,先判断哪个二极管先导通,就看哪一条回路。有一个先导通后,要注意观察另外的二极管是否也能导通。

      简化并联电路。


  3. 稳压二极管的工作特点。

    • 和适当数值的电阻配合后可以起稳定电压的作用。

    • 反向曲线比较陡。

    • 工作在。反向击穿()之后,电流可以在很大范围内变化,但两端的电压变化很小。

      当反向电流超过允许范围时,就会发生而损坏。

      • α U \alpha_U αU(电压温度系数)

        (一般)小于6V:负温度系数。大于6V:正温度系数。

      • r Z r_Z r​(动态电阻)

        r Z = Δ U Z Δ I Z r_Z = \dfrac{\Delta U_Z}{\Delta I_Z} rZ​=ΔIZ​ΔUZ​​

        稳压二极管的反向伏安特性曲线越陡,动态电阻越小。

      • P Z M = U Z I Z M P_{ZM} = U_ZI_{ZM} PZM​=UZ​IZM​(最大允许耗散功率, U Z U_Z UZ​是稳定后的电压)

        稳压二极管不致发生热击穿的最大功率损耗。


  4. 晶体管工作状态的判断(饱和、截止、放大)。

    • I E = I C + I B ,   I C , I E > > I B I_E=I_C+I_B, \space I_C,I_E >> I_B IE​=IC​+IB​, IC​,IE​>>IB​

    • 的原因:减少电子与基区空穴复合的机会,使大部分自由电子都能扩散到集电结边缘。


      以NPN型为例:

    • Uce<Ube。

      集电结、发射结都

      Uce约等于0,Ic约等于Ucc/Rc。利用这个和电流放大倍数可以计算晶体管刚饱和时的Ib。

    • :对应曲线 I B = 0 I_B=0 IB​=0以下的区域。

      集电结、发射结都

      通常使 U B E < = 0 U_{BE} <= 0 UBE​<=0。

      此时, I C I_C IC​ 约等于0,Uce约等于Ucc。

    • : V B > V E , V C > V B V_B>V_E, \\ V_C>V_B VB​>VE​,VC​>VB​,即 U B E > 0 , U B C < 0 U_{BE}>0, U_{BC}<0 UBE​>0,UBC​<0, U C E > U B E U_{CE}>U_{BE} UCE​>UBE​。

      集电结反向偏置,发射结正向偏置。

      此时, I c = β ‾ I B I_c=\overline\beta I_B Ic​=β​IB​。


  5. 给定放大电路中三极管各极电位,如何判定三个电极分别是什么?三极管是什么类型(PNP/NPN,硅/锗)。

    • 根据 V B , V E , V C V_B, V_E, V_C VB​,VE​,VC​之间的关系来判断三个电极。

    • 判断NPN/PNP:看电位,如果都是正的,就是NPN;都是负的,就是PNP。

    • 判断硅管和锗管:看基极和发射极的电位,差0.6-0.7V→硅管;差0.2-0.3V→锗管。


  6. 晶体管特性参数。当温度升高时,集电极电流变大,产生零点漂移。

    • 零点漂移见差分放大电路。

  7. 放大电路静态工作点的计算。

    • 静态分析:确定 Ib, Ic, Ube和Uce。
      • P62-63
      • 图解法:Ic-Uce的关系曲线
    • 动态分析:有信号输入。确定Au,ri和ro。
      • 微变等效电路。把三极管转换为一个等效电阻be和一个电源 β I B \beta I_B βIB​。

  8. 共发射极放大电路的交流输出波形的失真类型,该如何解决?

      • 原因:静态工作点Q的位置选得太低,(以正弦输入电压为例,在输入电压的负半周时,晶体管进入截止状态。输出电压的正半周被削平)
      • 原因:静态工作点Q的位置太高,(在输入电压的正半周,晶体管进入饱和状态,输出电压的负半周被削平)
      • 选择合适的静态工作点,大致在交流负载线的中点处
      • 输入电压ui不能过大,以免放大电路的工作范围超过特性曲线的线性范围。【小信号放大电路】

  9. 共发射极放大电路、共集电极放大电路(射极输出器)的特点。

      • 静态工作点稳定

        • 在温度增高引起Ic增大时,发射极电阻Re上的电压降会使Ube减小,从而使 I B I_B IB​自动减小,以抑制Ic的增大。

          在一定范围内,Re越大,稳定性能越好。【过大会使发射极电位Ve增高,从而减小输出电压】

      • 当发射极的交流分量 i e i_e ie​流过Re时,也会产生电压降,使ube减小从而降低电压放大倍数。

        可用来解决这个问题。

      • 电压放大倍数接近1
      • 输入电阻高,输出电阻低。

  10. 输入电阻、输出电阻的意义。

    • (动态)

      放大电路对于信号源来说是一个负载,可用一个电阻来等效代替。即信号源的负载电阻、放大电路的输入电阻 r i r_i ri​。

      通常希望

      r i = U ˙ i I ˙ i r_i = \dfrac{\dot U_i}{\dot I_i} ri​=I˙i​U˙i​​

    • (动态)

      放大电路对于负载来说是一个信号源,其内阻即为放大电路的输出电阻 r o r_o ro​。

      通常希望

      r o = U ˙ o I ˙ o r_o = \dfrac{\dot U_o}{\dot I_o} ro​=I˙o​U˙o​​

      计算在P47


  11. 共模、差模信号的定义、计算。

    • ,也称温度漂移

      • 引起的原因:晶体管参数随温度的变化,电源电压的波动,电路元器件参数的变化等。

        温度的影响。

      • 抑制方法:差分放大电路。

      • 定义:两个输入信号电压的大小相等、极性相同。
      • 定义:两个输入信号电压的大小相等、极性相反。
    • 计算:

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