麻阳第一职业中学 《电子技术基础》 教案 教师：郑华
第一章 半导体的基础知识 第一节 半导体二极管
教学目的：1、了解半导体材料
2、知道
PN结的特性
3、了解晶体二极管的结构和工作原理 4、掌握基本二极管电路的分析方法
教学重点：1、PN结导电特性
2、二极管的导电特性及主要参数 教学难点：1、PN结导电特性 2、二极管伏安特性
教学方法与手段：1、教师讲授与学生练习、实验实训相结合。 2、板书与多媒体课件相结合。 课时计划：4课时 一、本征半导体
纯净的半导体称为本征半导体。 1）半导体的特性
按导电能力物质划分为:导体、绝缘体、半导体。 半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间。
半导体的导电特性：有热敏性、光敏性和掺杂性。
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本征激发：我们把在热或光的作用下,本征半导体中产生电子空穴对的现象,称为本征激 发,又称为热激发。本征激发产生了电子－空穴对。 二、杂质半导体 1）N型半导体
在纯净的半导体硅（或锗）中掺入微量五价元素（如磷）后,就可成为N型半导体,在这种半导体中,自由电子数远大于空穴数,导电以电子为主,故此类半导体亦称电子型半导体。
自由电子--多数载流子（简称多子）,空穴--少数载流子（简称少子）
＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋N型半导体P型半导体2）P型半导体
在硅（或锗）的晶体内掺入少量三价元素杂质,如硼（或铟）等，就构成了P型半导体，在这种半导体中，自由电子数远小于空穴数，导电以空穴为主，故此类半导体亦称为空穴型半导体。 三、 PN结 1） PN结的形成
在一块完整的晶片上,通过一定的掺杂工艺,一边形成P型半导体,另一边形成N型半导体。在交界面两侧形成一个带异性电荷的离子层,称为空间电荷区,并产生内电场,其方向是从N区指向P区,内电场的建立阻碍了多数载流子的扩散运动,随着内电场的加强,多子的扩散
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运动逐步减弱,直至停止,使交界面形成一个稳定的特殊的薄层,即PN结。因为在空间电荷区内多数载流子已扩散到对方并复合掉了,或者说消耗尽了,因此空间电荷区又称为耗尽层。
PN结合 ?因多子浓度差 ?多子的扩散 ?空间电荷区 ?形成内电场 ?阻止多子扩散，促使少子漂移。
P区 N区P区 空间电荷区 N区＋＋＋＋＋＋＋＋＋ ＋＋＋＋＋＋＋＋＋载流子的扩散运动 2） PN结的单向导电特性
偏置电压：在
内电场方向PN结及其内电场PN结两端外加电压,称为给PN结以偏臵电压。
（1) PN结正向偏置
正向偏置：给PN结加正向偏臵电压,即P区接电源正极,N区接电源负极,此时称PN结为正向偏臵(简称正偏),此时PN结处于正向导通状态。
P空间电荷区变窄
I外电场＋＋＋N内电场E R如上图所示。由于外加电场与内电场的方向相反,因而削弱了内电
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场,使PN结变窄,促进了多子的扩散运动。形成了较大的正向电流。
（2) PN
结反向偏置
反向偏置：给PN结加反向偏臵电压,即N区接电源正极,P区接电源负极,称PN结反向偏臵(简称反偏)。只有少数载流子形成的很微弱的电流,称为反向电流。
P空间电荷区变宽
＋＋＋＋＋＋N＋＋＋内电场外电场E RI如上图所示。由于外加电场与内电场的方向一致,因而加强了内电场,使PN结加宽,阻碍了多子的扩散运动。在外电场的作用下,应当指出,少数载流子是由于热激发产生的,因而PN结的反向电流受温度影响很大。结论：PN结具有单向导电性。即加正向电压时导通,加反向电压时截止。 四、半导体二极管 一)、二极管的结构
外壳(阳极)＋PN(阴极)－(阳极)＋V(阴极)－阳极引线(a)阴极引线(b)2AP2CP2CZ54(c)2CZ132CZ30二极管的结构外形及在电路中的文字符号如图4.7所示, (a)结构；(b)符号；(c)外形
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在图所示电路符号中,箭头指向为正向导通电流方向。 类型：
(1)按材料分:有硅、锗二极管和砷化镓二极管等。
(2）按结构分:有点接触型、面接触型二极管、平面型二极管。 (3）按用途分:有整流、稳压、开关、发光、光电等二极管。 (4）按封装形式分:有塑封及金属封等二极管。 (5)按功率分:有大功率、中功率及小功率等二极管。 二)、二极管的伏安特性
iV / mAB′锗B硅1510IR5O－5A′－U(BR)CC′－30A0.40.60.8uV / V0.2DD′(?A)二极管伏安特性曲线
若以电压为横坐标,电流为纵坐标,用作图法把电压、电流的对应值用平滑的曲线连接起来,就构成二极管的伏安特性曲线,如上图所示（图中虚线为锗管的伏安特性,实线为硅管的伏安特性）。下面对二极管伏安特性曲线加以说明。
1.正向特性：二极管两端加正向电压时,就产生正向电流,当正向电压较小时,正向电流极小（几乎为零）,这一部分称为死区,相应的A(A′)点的电压称为死区电压或门槛电压(也称阈值电压。如上图中OA(OA′)段。
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死区电压：硅管约为0.5V,锗管约为0.1V
当正向电压超过门槛电压时,正向电流就会急剧地增大,二极管呈现很小电阻而处于导通状态。正向导通压降：硅管的正向导通压降约为0.6~0.7V,锗管约为0.2~0.3V。如图4.8中AB(A′B′)段。二极管正向导通时,要特别注意它的正向电流不能超过最大值,否则将烧坏PN结。
2.反向特性：二极管两端加上反向电压时,在开始很大范围内,二极管相当于非常大的电阻,反向电流很小,且不随反向电压而变化。此时的电流称之为反向饱和电流IR,见上图中OC（OC′）段。 3、二极管的击穿特性
反向击穿：二极管反向电压加到一定数值时,反向电流急剧增大,这种现象称为反向击穿。此时对应的电压称为反向击穿电压,用UBR表示,如C′D′)段。 三)、二极管的主要参数 1. 最大整流电流IF 2. 最大反向工作电压 URM 本课小结：
1.PN结是组成半导体二极管和其他有源器件的重要环节。 2.当PN结加正向电压时正向偏臵时的情况，加反向电压时反向偏臵的情况。
3．PN结具有单向导电性。
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4、二极管的重要特性是单向导电性。
5、二极管的主要参数有最大整流电流、最大反向电压和最大反向电流。
练习题与作业题：
1、思考题：PN结在什么情况下正偏？什么情况下反偏？ 2、作业题：PN结为什么具有单向导电性？ 3、《电子技术基础》教材P20 1-5。
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第二节 半导体三极管
教学目的：了解半导体三极管结构、输入输出特性曲线、主要参数。 教学重点：了解半导体三极管结构、输入输出特性曲线、主要参数。 教学难点：输入输出特性曲线、电流放大作用。
教学方法与手段：教师讲授与学生练习、实验实训相结合；板书与多媒体课件相结合。 课时计划：4课时
一.晶体三极管的结构
结构组成：由两个PN结、3个杂质半导体区域和三个电极组成，
杂质半导体有P、N型两种。
三个区：基区---很薄。一般仅有1微米至几十微米厚.
发射区---发射区浓度很高。
集电区---集电结截面积大于发射结截面积。
两个PN结：发射结---为发射区与基区之间的PN结。
集电结---为集电区与基区之间的PN结。
三个电极：发射极e、 基极b和集电极c; 分别从这三个区引出的电极。
三个区组成形式：有NPN型和PNP型两种。结构和符号如图5.1.1所示。
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NPN型 晶体三极管的结构图及表示符号PNP型
三极管种类：
按基片材料分---硅管，目前国内生产硅管多为NPN型（3D系列）； 锗管，目前国内生产锗管多为PNP型（3A系列）。 按频率特性分---高频管和低频管。
按功率大小分---大功率管、中功率管和小功率管等。
按组成形式分---有NPN型和PNP型两种。实际应用中采用NPN型三极管较多。
PNP型和NPN型三极管表示符号的区别是发射极的箭头方向不同， 这个箭头方向表示发射结加正向偏臵时的电流方向。
二、电流放大原理 （1）产生放大作用的条件
内部：a）发射区杂质浓度>>基区>>集电区 b）基区很薄 外部：发射结正偏，集电结反偏 （2）三极管内部载流子的传输过程
a）发射区向基区注入电子，形成发射极电流 iE b）电子在基区中的扩散与复合，形成基极电流 iB
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c）集电区收集扩散过来的电子，形成集电极电流 IC （3）电流分配关系： IE = IC + IB
UBBIEIBRBICNRCPUCCN 1）发射区向基区发射电子的过程 2）电子在基区的扩散和复合过程 3）电子被集电区收集的过程
三极管的电流放大作用：
实验表明IC比IB大数十至数百倍，因而有。IB虽然很小，但对IC
有控制作用，IC随IB的改变而改变，即基极电流较小的变化可以引起集电极电流较大的变化，表明基极电流对集电极具有小量控制大量的作用，这就是三极管的电流放大作用。当ICBO可以忽略时，上式可简化为把集电极电流的变化量与基极电流的变化量之比定义为三极管的共发射极交流电流放大系数β，其表达式为：
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IC??IB
???IC?IB三、晶体三极管的特性曲线
三极管的特性曲线是指各电极间电压和电流之间的关系曲线。
RcmAiB?A＋RbUBB－V－＋uBEiC＋iEV－uCE＋UCC－ 三极管特性曲线的测试电路
（一）输入特性曲线
三极管的输入特性曲线如图下图所示。
IBIC +UCE+VUBE－ －mARCVUCC403020100IB /mAUCE≥1V0.4 0.8 UBE /VμARBUBB测量三极管特性的实验电路 三极管的输入特性曲线1. 当uCE＝０时
从输入端看进去, 相当于两个ＰＮ结并联且正向偏臵, 此时
的特性曲线类似于二极管的正向伏安特性曲线。
2. 当
uCE≥1Ｖ时
uCE＝０V时的曲线稍向右移
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图中可见,的曲线比
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移动。但当 uCE≥2Ｖ后，曲线基本重合。
(二) 输出特性曲线
（1）放大区：发射极正向偏臵，集电结反向偏臵。
iC??iB （2）截止区：发射结反向偏臵，集电结反向偏臵 。
iB?0,iC?0（3）饱和区：发射结正向偏臵，集电结正向偏臵。 截止区
43210IC /mA放 大 区饱和区100μA80μA60μA40μA20μAIB=03 6 9 12 UCE /V四、晶体三极管的主要参数
1、三极管为共发射极接法
静态（直流）电流放大系数?： 三极管为共发射极接法，在集电极-发射极电压UCE一定的条件下，由基极直流电流IB所引起的集电极直流电流与基极电流之比，称为共发射极静态（直流）电流放大系数， 记作:
??IC?ICEOIC?IBIB
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动态（交流）电流放大系数β：当集电极电压UCE为定值时，集电极电流变化量ΔIC与基极电流变化量ΔIB之比，即：
???Ic?IB
(二) 极间反向截止电流
１、发射极开路，集电极－基极反向截止电流ICBO 。
２、基极开路，集电极－发射极反向截止电流ICEO 。ICEO是当三极管基极开路而集电结反偏和发射结正偏时的集电极电流。也叫穿透电流。
ICEO＝（1＋β）ICBO，他们均随温度的上升而增大。
（三）极限参数
1、集电极最大允许电流ICM：当IC超过一定数值时β下降， β下降到正常值的2/3时所对应的IC值为ICM，当IC>ICM时，可导致三极管损坏。
2、集电极最大耗散功率PCM集电极最大耗散功率是指三极管正常工作时最大允许消耗的功率。致击穿，施加在集电极—发射极之间允许的最高反向电压。U(BR)CEO为发射极开路时集电结不致击穿，施加在集电极—基极之间允许的最高反向电压。U(BR)EBO为集电极开路时发射结不致击穿，施加在发射极—基极之间允许的最高反向电压。使用中取：
12UCE?(~)U(BR)CEO23
本课小结
1．三极管有硅管和锗管两种，硅管和锗管均有NPN型和PNP型两类。 2．为使三极管具有放大作用，必须满足的加电原则。
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3．三极管放大作用的主要公式： （1）IE?IC?IB （2）
??_IE?I??EIB （3）?IB
4．三极管的特性曲线：是指各电极间电压和电流之间的关系曲线。 5．三极管的三种工作状态：1）放大；2）截止；3）饱和 6．三极管的极限参数：1）集电极最大允许电流ICM；
2）集电极最大耗散功率PCM 3）反向击穿电压U(BR)CEO
练习与作业：《电子技术基础》教材P21 1-6、1-7、1-8、1-9、
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。
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第三节 场效应管
教学目的：1、了解场效应管的结构。 2、掌握场效应管的工作原理。 教学重点：绝缘栅型场效应管的工作原理。 教学难点：绝缘栅型场效应管的工作原理。 教学方法与手段：1、教师讲授与学生练习相结合。 2、板书与多媒体课件相结合。 课时计划：3课时。
一、场效应管的特点及分类。 1、特点
场效应管（Field Effect Transistor简称FET）是一种电压控制器件，工作时，只有一种载流子参与导电，因此它是单极型器件。FET因其制造工艺简单，功耗小，温度特性好，输入电阻极高等优点，得到了广泛应用。 2、分类
增强型
绝缘栅场效应管
耗尽型
N沟道 P沟道 N沟道 P沟道
FET分类：
结型场效应管 N沟道
P沟道
二、绝缘栅场效应管的结构及工作原理 1、结构
绝缘栅型场效应管 ( Metal Oxide Semiconductor FET)，简称MOSFET。分为： 增强型 : N沟道、P沟道
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耗尽型: N沟道、P沟道 1.N沟道增强型MOS管 （1）结构
4个电极：漏极D， 源极S，栅极G和 衬底B。
符号：
（2）工作原理
①栅源电压uGS的控制作用
当uGS=0V时，漏源之间相当两个背靠背的 二极管，在d、s之间加上电压也不会形成电流，即管子截止。 当uGS＞0V时→纵向电场→将靠近栅极下方的空穴向下排斥→耗尽层。 再增加uGS→纵向电场↑→将P区少子电子聚集到P区表面→形成导电沟道，如果此时加有漏源电压，就可以形成漏极电流id。
P衬底N+源极-dg-s栅极-g漏极d-N+N+---sbP衬底衬底b--sVGGVDD-g-did二氧化硅N+
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b
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定义：
开启电压（ UT）——刚刚产生沟道所需的 栅源电压UGS。
N沟道增强型MOS管的基本特性： uGS ＜ UT，管子截止， uGS ＞UT，管子导通。
uGS 越大，沟道越宽，在相同的漏源电压uDS作用下，漏极电流ID越大。
②漏源电压uDS对漏极电流id的控制作用 当uGS＞UT，且固定为某一值时，来分析漏源电 压VDS对漏极电流ID的影响。（设UT=2V， uGS=4V） （a）uds=0时， id=0。 （b）uds ↑→id↑；
同时沟道靠漏区变窄。 （c）当uds增加到使ugd=UT时， 沟道靠漏区夹断，称为预夹断。 （d）uds再增加，预夹断区
加长， uds增加的部分基本降落在随之加长的夹断沟道上， id基本不变。
（3）特性曲线 ①输出特性曲线：
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四个区：
可变电阻区（预夹断前）。 恒流区也称饱和 区（预夹断 后）。 夹断区（截止区）。 击穿区。
可变电阻区 iD(mA)恒流区 uGS=6VuGS=5VuGS=4VuGS=3V击穿区 uDS(V)截止区 ②转移特性曲线：
可根据输出特性曲线作出移特性曲线。 例：作uDS=10V的一条转移特性曲线：
3 2 1 4iD(mA)iD(mA)uGS=6VuGS=5VuGS=4VuGS=3Vu4321DS10V(V)u246GS(V)18
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一个重要参数——跨导gm：
gm=iD/uGS uDS=const (单位mS)
gm的大小反映了栅源电压对漏极电流的控制作用。 在转移特性曲线上， gm为的曲线的斜率。 在输出特性曲线上也可求出gm。 2、N沟道耗尽型MOSFET
在栅极下方的SiO2层中掺入了大量的金属正离子。所以当uGS=0时，这些正离子已经感应出反型层，形成了沟道。 特点：
当uGS=0时，就有沟道，加入uDS，就有iD。 当uGS＞0时，沟道增宽，iD进一步增加。 当uGS＜0时，沟道变窄，iD减小。
定义： 夹断电压（ UP）——沟道刚刚消失所需的栅源电压uGS。
g漏源极s栅极-极d- -d-
符号
g
---sN+++++++++++++NbP衬底衬底b-N沟道耗尽型MOSFET的特性曲线
输出特性曲线 转移特性曲线
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i D (mA) 4 3 2 1
i (mA) D 4 u GS =+2V u u GS =+1V 3 2 1 GS =0V -2 -1 0 u (V) DS UP 1 2 u (V) GS
u GS = -1V u GS = -2V＝UP 10V 3、P沟道耗尽型MOSFET
P沟道MOSFET的工作原理与N沟道MOSFET完全相同，只不过导电的载流子不同，供电电压极性不同而已。这如同双极型三极管有NPN型和PNP型一样。 4. MOS管的主要参数 1）开启电压UT （2）夹断电压UP
（3）跨导gm ：gm=iD/uGS uDS=const
（4）直流输入电阻RGS ——栅源间的等效电阻。由于MOS管栅源间有sio2绝缘层，输入电阻可达109～1015。
三、结型场效应管的结构与工作原理（同学们自已分析） 本课小结：
1、FET分为JFET和MOSFET两种。
2、工作时只有一种载流子参与导电，因此称为单极性晶体管。 3、FET是一种电压控制电流型器件。改变其栅源电压就可以改变其
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漏极电流。
4、FET的特性可用转移特性曲线和输出特性曲线来描述。其性能可以用一系列参数来表征。
本课小结：1、场效管有两种,结型与绝缘栅型。 2、绝缘栅型场效应管的结构与工作原理。 3、绝缘栅型场效应管的特点及参数。
练习与作业：《电子技术基础》教材P21 1－11、1－12、
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－13 1麻阳第一职业中学 《电子技术基础》 教案 教师：郑华
第二章 整流与滤波电路
教学目的： 了解整流、滤波、稳压的工作原理。
教学重点： 单相桥整流电路工作原理、电容滤波、二极管稳压电路。 教学难点： 单相桥式整流电路。
教学方法与手段： 教师讲授与学生练习、实验实训相结合；板书与多
媒体课件相结合。
课时计划：3课时
第一节 单相整流电路
整流电路：利用具有单向导电性能的整流元件如二极管等，将交流电转换成单向脉动直流电的电路称为整流电路。整流电路按输入电源相数可分为单相整流电路和三相整流电路，按输出波形又可分为半波整流电路和全波整流电路。目前广泛使用的是桥式整流电路。
一、 半波整流电路 1、电路结构
+u 1－
0πu2D+u2－RL+uo－ωt0uoπ2π3π4π2π3π4πωt(a) 电路 (b) 波形 上图是单相半波整流电路。它是最简单的整流电路，由整流变压器
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Tr、整流元件D（晶体二极管）及负载电阻RL组成。 2、工作原理
当u2为正半周时，二极管D承受正向电压而导通，此时有电流流过负载，并且和二极管上的电流相等，即io= id。忽略二极管的电压降，则负载两端的输出电压等于变压器副边电压，即uo=u2 ，输出电压uo的波形与u2相同。
当u2为负半周时，二极管D承受反向电压而截止。此时负载上无电流流过，输出电压uo=0，变压器副边电压u2全部加在二极管D上。 3、负载两端电压、流过负载的电流及二极管两端最高反相电压与流过二极管的平均电流。
单相半波整流电压的平均值为：1?2Uo?U2?0.45U2?2U2sin?td(?t)?2?0?流过负载电阻RL的电流平均值为：UUIo?o?0.452RLRL流经二极管的电流平均值与负载电流平均值相等，即：UID?Io?0.452RL二极管截止时承受的最高反向电压为u2的最大值，即：URM?U2M?2U2例 有一单相半波整流电路，如图5-2（a）所示。已知负 载电阻RL?750 ?，变压器副边电压U2?20 V，试求Uo、Io， 并选用二极管。解 Uo?0.45U2?0.45?20?9 (V)Io?Uo9??0.012 (A)?12 (mA)RL750ID?Io?12 (mA)UDRM?2U2?2?20?28.2 (V)查半导体手册，二极管可选用2AP4，其最大整流电流为16mA，最高反向工作电压为50V。为了使用安全，二极管的反向工作峰值电压要选得比UDRM大一倍左右。23
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二、 单相桥式整流电路 1、电路结构
+u1－aD4D1RLD2+u2－D3b+uo－+u1－+u2－RL+uo－(a) 原理电路(b) 简化画法 由四个二极管接成电桥的形式构成的。 1、工作原理
u2为正半周时，a点电位高于b点电位，二极管D1、D3承受正向电压而导通，D2、D4承受反向电压而截止。此时电流的路径为：a→D1→RL→D3→b。
+u1－a⊕+u2－－VD3bVD1RL+uo－ u2为负半周时，b点电位高于a点电位，二极管D2、D4承受正向电压而导通，D1、D3承受反向电压而截止。此时电流的路径为：b→D2→RL→D4→a。
+u1－a－VD4+u2－⊕b24
RLVD2+uo－
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正、负半周交替工作后波形的合成情况
iD1ωtu2ωt0π2π3π4π0iD2π2π3π4π
0uo0π2π3π4πωtπ2π3π4πωt3、负载两端电压、流过负载的电流及二极管两端最高反相电压与流过二极管的平均电流。
即：ID?U1Io?0.4522RL单相全波整流电压的平均值为：Uo?1??0?2U2sin?td(?t)?22?U2?0.9U2流过负载电阻RL的电流平均值为：UUIo?o?0.92RLRL流经每个二极管的电流平均值为负载电流的一半，每个二极管在截止时承受的最高反向电压为u2的最大值，即：URM?U2M?2U2整流变压器副边电压有效值为：UU2?o?1.11Uo0.9整流变压器副边电流有效值为：UUI2?2?1.112?1.11IoRLRL由以上计算，可以选择整流二极管和整流变压器。25
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例：试设计一台输出电压为24V，输出电流为lA的直流电 源，电路形式可采用半波整流或全波整流，试确定两种电路形式 的变压器副边绕组的电压有效值，并选定相应的整流二极管。 解：（1）当采用半波整流电路时，变压器副边绕组电压有效值为： U?Uo 0.45?2420.45?53.3V整流二极管承受的最高反向电压为： URM?2U2?1.41?53.3?75.2V 流过整流二极管的平均电流为：ID?Io?1
A
因此可选用2CZ12B整流二极管，其最大整流电流为3 A，最高反向工作电压为200V。 （2）当采用桥式整流电路时，变压器副边绕组 电压有效值为： UU242?o 0.9?0.9?26.7V 整流二极管承受的最高反向电压为：URM?2U2?1.41?26.7?37.6V 流过整流二极管的平均电流为： I?1D 2Io?0.5A因此可选用四只2CZ11A整流二极管，其最大整 流电流为1 A，最高反向工作电压为100V。 三、单相全波整流电路的工作原理由同学们自行分析 本课小结：1、介绍了整流的概念。
2、了解了单相半波整流电路的结构及工作原理。 3、掌握了单相桥式整流电路的结构及工作原理。 4、整流电路的有关计算。
练习与作业：《电子技术基础》教材P35 2-2、2-1、2-3、2-4、2-6。
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、2-5麻阳第一职业中学 《电子技术基础》 教案 教师：郑华
第二节 滤波电路
教学目的： 了解滤波常用的元件及工作原理。 教学重点： 单相桥整流电路电容滤波电路。 教学难点 单相桥式整流电路电容滤波电路。
教学方法与手段： 教师讲授与学生练习相结合；板书与多媒体课件相
结合。
课时计划：3课时
滤波的概念：整流电路可以将交流电转换为直流电，但脉动较大，在某
些应用中如电镀、蓄电池充电等可直接使用脉动直流电源。但许多电子设备需要平稳的直流电源。这种电源中的整流电路后面还需加滤波电路将交流成分滤除，以得到比较平滑的输出电压。滤波通常是利用电容或电感的能量存储功能来实现的。 一、电容滤波器
u2ωtD+u1－+u2－C+RL+uo－0uoπ2π3π4π0π2π3π(a) 电路 (b) 波形4πωt组成：电容器与负载并联，是一个最简单的滤波器。 原理：
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假设电路接通时恰恰在u2由负到正过零的时刻，这时二极管D开始导通，电源u2在向负载RL供电的同时又对电容C充电。如果忽略二极管正向压降，电容电压uC紧随输入电压u2按正弦规律上升至u2的最大值。然后u2继续按正弦规律下降，且u2?uC，使二极管D截止，而电容C则对负载电阻RL按指数规律放电。uC降至u2大于uC时，二极管又导通，电容C再次充电……。这样循环下去，u2周期性变化，电容C周而复始地进行充电和放电，使输出电压脉动减小，如图9-4??RLC（b）所示。电容C放电的快慢取决于时间常数（）的大小，时间常数越大，电容C放电越慢，输出电压uo就越平坦，平均值也越高。 单相半波整流电容滤波电路的输出特性曲线如图所示。从图中可见，电容滤波电路的输出电压在负载变化时波动较大，说明它的带负载能力较差，只适用于负载较轻且变化不大的场合。
Uo1.4Uo0.9Uo0Io 桥式整流电容滤波电路的工作原理与半波相似，只不过是一个周期充放电两次，波形更加平稳。
—般常用如下经验公式估算电容滤波时的输出电压平均值。 半波：Uo?U2 全波：Uo?1.2U21 为了获得较平滑的输出电压，一般要求RL?(10~15)，即：?CT??RLC?(3~5)2式中T为交流电压的周期。滤波电容C一般选择体积小，容量大的电解电容器。应注意，普通电解电容器有正、负极性，使用时正极必须接高 电位端，如果接反会造成电解电容器的损坏。加入滤波电容以后，二极管导通时间缩短，且在短时间内承受较大的i?i 冲击电流（Co），为了保证二极管的安全，选管时应放宽裕量。半波整流、电容滤波电路中，二极管承受的反向电压为?u相 uDR单C?u2，当负载开路时，承受的反向电压为最高，为：URM?22U2
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例：设计一单相桥式整流、电容滤波电路。要求输出电压Uo?48V，已知负载电阻RL?100Ω，交流电源频率为50Hz，试选择整流二极管和滤波电容器。 解：流过整流二极管的平均电流：11U148 ID?Io??o???0.24A?240mA22RL2100 变压器副边电压有效值：Uo48U2???40V1.21.2整流二极管承受的最高反向电压：URM?2U2?1.41?40?56.4V因此可选择2CZ11B作整流二极管，其最大整流电流为1 A，最取??RLC?5?T0.02?5??0.05s，则：22?0.05C???500?10?6F?500μFRL100 高反向工作电压为200V。 二、电感滤波
L+u1－+u2－+uo－RL 电感滤波适用于负载电流较大的场合。它的缺点是制做复杂、体积大、笨重且存在电磁干扰。 三、复合滤波电路
LCCLCCRC(a) LC滤波电路 (b) CLC滤波电路 (c) CRC滤波电路 LC、CLCπ型滤波电路适用于负载电流较大，要求输出电压脉动较小的场合。在负载较轻时，经常采用电阻替代笨重的电感，构成CRC
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π型滤波电路，同样可以获得脉动很小的输出电压。但电阻对交、直流均有压降和功率损耗，故只适用于负载电流较小的场合。
本课小结：1、滤波元件有两种，电容与电感，电容与负载并联，电 感与负载串联。
２、整流电路带电容滤波之后的有关计算。
练习与作业：《电子技术基础》教材P36 2-7、2-8、2-9、
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2-11
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第三节 二极管应用电路
教学目的： 了解硅稳压二极管的结构及特性曲线。 教学重点： 简单硅稳压管稳压电路的工作原理。 教学难点 简单硅稳压管稳压电路的工作原理。
教学方法与手段： 教师讲授与学生练习相结合；板书与多媒体课件相
结合。学生实验实训相结合。
课时计划：3课时
一、稳压二极管
阳极 阴极 稳压管是一种用特殊工艺制造的半导体二极管，稳压管的稳定电压就是反向击穿电压。稳压管的稳压作用在于：电流增量很大，只引起很小的电压变化。 稳压管的主要参数：
（1）稳定电压UZ。反向击穿后稳定工作的电压。 （2）稳定电流IZ。工作电压等于稳定电压时的电流。
（3）动态电阻rZ。稳定工作范围内，管子两端电压的变化量与相应电流的变化量之比。即：rZ=ΔUZ/ΔIZ
（4）额定功率PZ和最大稳定电流IZM。额定功率PZ是在稳压管允许结温下的最大功率损耗。最大稳定电流IZM是指稳压管允许通过的最大电流。它们之间的关系是： PZ=UZIZM
二、简单硅稳压管稳压电路
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I+ UR －+Ui－RIZDZ+RLUZ－Io+Uo － 稳压二极管正常工作电压为：反向击穿电压。 工作原理：
输入电压Ui波动时会引起输出电压Uo波动。如Ui升高将引起随之升高，导致稳压管的电流IZ急剧增加，使得电阻R上的电流I和电压UR迅速增大，从而使Uo基本上保持不变。反之，当Ui减小时，UR相应减小，仍可保持Uo基本不变。
当负载电流Io发生变化引起输出电压Uo发生变化时，同样会引起IZ的相应变化，使得Uo保持基本稳定。如当Io增大时，I和UR均会随之增大使得Uo下降，这将导致IZ急剧减小，使I仍维持原有数值保持UR不变，使得Uo得到稳定。 三、发光二极管
阳极 阴极
LEDRELED (a) (b) 当发光二极管的PN结加上正向电压时，电子与空穴复合过程以光的形式放出能量。
不同材料制成的发光二极管会发出不同颜色的光。
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发光二极管具有亮度高、清晰度高、电压低（1.5～3V）、反应快、体积小、可靠性高、寿命长等特点，是一种很有用的半导体器件，常用于信号指示、数字和字符显示。 四、光电二极管
阳极 阴极光电二极管的正常工作电压为：反向电压。
光电二极管的又称为光敏二极管，其工作原理恰好与发光二极管
相反。当光线照射到光电二极管的PN结时，能激发更多的电子，使之产生更多的电子空穴对，从而提高了少数载流子的浓度。在PN结两端加反向电压时反向电流会增加，所产生反向电流的大小与光的照度成正比，所以光电二极管正常工作时所加的电压为反向电压。为使光线能照射到PN结上，在光电二极管的管壳上设有一个小的通光窗口。
本课小结：1、稳压二极管的特性曲线及参数。 2、简单硅稳压管的稳压电路的工作原理。 3、发光二极管与光电二极管的工作原理。
练习与作业：《电子技术基础》教材P36 2-12、2-13、2-14、2-15、2-16
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第三章 低频小信号放大电路
第一节 放大器概述
教学目的： 了解放大的概念、对放大器的基本要求 教学重点： 对放大器的基本要求。 教学难点 放大器的输入、输出。
教学方法与手段： 教师讲授与学生练习相结合；板书与多媒体课件相
结合。
课时计划：1课时
一、放大的概念
将微弱的电信号进行有限的放大得到所需要的信号。 放大器的方框图如下：
放大器 输入 输出 放大器满足的两个条件：
1、输出信号的功率大于输入信号的功率。 2、输出信号的波形与输入信号的波形相同。 二、对放大器的要求 1、要有足够的放大倍数。 2、要具有一定宽度的通频带。 3、非线性失真要小。 4、工作要稳定。 三、放大器的输入。
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信号源 放大器 输出 输入
对输入信号的要求：输入电流不能过大，电压不能过高，功率不能太大，输入信号的幅度要限制在一定的范围内。 四、放大器的输出
放大器 后级电路 输出 输入
对放大器输出端的要求：由放大器输出给下一级电路的电流、电压、功率都不能超过规定值。
本课小结：1、放大器的概念及组成放大器的条件。 2、对放大器的基本要求。 3、对放大器输入、输出端的要求。
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第二节 三极管基本放大电路
教学目的： 基本放大电路的组成。
教学重点： 基本放大电路的组成及各元件的作用。 教学难点 基本放大电路各元件的作用。
教学方法与手段： 教师讲授与学生练习、实验实训相结合；板书与多
媒体课件相结合。
课时计划：6课时
放大的实质：用较小的信号去控制较大的信号。
一、基本放大电路的组成
Rs u+s－+ui－RB+－UBBC1+RC+VRLC2++uo－UCC－ （1）晶体管V。放大元件，用基极电流iB控制集电极电流iC。 （2）电源UCC和UBB。使晶体管的发射结正偏，集电结反偏，晶体管处在放大状态，同时也是放大电路的能量来源，提供电流iB和iC。UCC一般在几伏到十几伏之间。
（3）偏臵电阻RB。用来调节基极偏臵电流IB，使晶体管有一个合适的工作点，一般为几十千欧到几百千欧。
（4）集电极负载电阻RC。将集电极电流iC的变化转换为电压的变化，以获得电压放大，一般为几千欧。
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（5）电容Cl、C2。用来传递交流信号，起到耦合的作用。同时，又使放大电路和信号源及负载间直流相隔离，起隔直作用。为了减小传递信号的电压损失，Cl、C2应选得足够大，一般为几微法至几十微法，通常采用电解电容器。
共发射极放大电路的实用电路
C1Rsus－++ui－RB+RC+VC2+RLuo－+UCC 二、放大器中电流电压符号使用规定
1、用大写字母带大写下标表直流分量，如IB、VC。 2、用小写字母带小写下标表交流分量，如ib、vc. 3、用小写字母带大写下标表直流分量与交流分量的叠加，即总量。如iB.
4、用大写字母加小写下标表示交流分量的有效值。如Vi、Vo。
三、放大器的静态工作点 1、静态工作点的概念
静态是指无交流信号输入时，电路的工作状态。电路中由于电源的存在。产生了一组直流分量。如下图所示。
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+ VC R b C 1 + ui=0 u i R c IB IC C 2 +
- + UBE - v + IE UCE uo -
-
由于(IB,UBE) 和( IC,UCE )分别对应于输入、输出特性曲线上的一个点，用Q表示，所以称为静态工作点。
IB IC I
Q UB
UB
I
Q IB UC
UC
2、放大器设臵静态工作点的目的。 1)、放大器没有静态工作点的情况。
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动态——ui≠0时电路的工作状态。
+ VCC
i
R c C 2 +
t
ut _ + u - + i C1 it v + _ uo
t
u o -
放大器没有设臵静态工作点产生了波形失真。 2)、放大器设臵静态工作点的目的是保证信号不失真
+ VCC
R b C 1 ui R c C 2 +
uo t
iB IB t u- + t i u o -
放大器由于设臵了静态工作点，保证了信号在整个周期放大器都处于放大状态，保证了信号不失真。 四、放大原理
在放大电路中，设输入信号电压ui从基极与发射极输入，
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被输出的信号从集电极与发射极输出。变化的ui产生了变化的ib,使各点的波形都产生了相应的变化。它们的变化作用如下图所示。 ui
uBE iB iC vCE vo
uBE UBE ib
ui IBiB ＝IBib
??t OOUBEUBEuiiCO＋OO??t??t??t(b)ICIc(a)O＝O＋O??t??t??tuCE(c)uo UCE 从上图可知，输出信号与输入信号反相。这是基本放大器的重要特点。
五、直流通路与交流通路
1、直流通路：直流信号流经的路径。
直流通路的画法：将交流电源短路，电容开路。
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麻阳第一职业中学 《电子技术基础》 教案 教师：郑华
+ VCC R b R c C 2 C 1 +
V 开路 开路 .+
u u i Ro
L --
3、 交流通路：交流信号流经的路径。
交流通路的画法：将电容短路，直流电源对地短路。理如下图所示。
＋VRcRLU.oU.iRb－六、基本放大电路的分析方法 (一)、放大器的常用指标 1、放大倍数
1）、电压放大倍数AV AV＝VO/Vi 2)、电流放大倍数Ai Ai=Io/Ii 3)、功率放大倍数Ap Ap=Po/Pi
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经整麻阳第一职业中学 《电子技术基础》 教案 教师：郑华
2、放大器的增益
1）、功率增益GP＝lgAp=10lg(Po/Pi)dB 2)、电压增益Gv=20lgAv 3)、电流增益Gi=20lgAi 3、输入电阻和输出电阻、
1）、输入电阻：从放大器的输入端看进去的交流等效电阻。 放大器的输入电阻越大越好，越大对信号源的影响越小。 2）、输出电阻：从放大器的输出端看进去的交流等效电阻。 放大器的输出电阻越小越好，越小对负载越好。 4、 通频带
放大器的通频带是指放大器的幅频特性曲线的上限截止与下限截止频率之间的频率范围。放大器的通频带不能太宽，也不能太窄。太宽干扰信号易进，太窄会丢失信号。 （二）、放大器的估算法
1、静态工作点的估算(由直流通路估算) 例1：计算下图所示电路的静态工作点。 已知：VCC=12V，RC=4KΩ，Rb=300KΩ ，β=37.5
Rsus－++ui－RBC1+RC+VRL+UCCC2+uo－42
麻阳第一职业中学 《电子技术基础》 教案 教师：郑华
解：画出直流通路如下图所示
IBRB＋UBE＝VCC
IB＝（VCC－UBE）/Rb≈VCC/RB =12/300=30uA IC=βIB=40×37.5=1.5mA ICRC＋UCE＝VCC
UCE=VCC-ICRC=12-1.5×4=6V 2、输入电阻和输出电阻的估算 （1）、三极管输入电阻rbe的估算公式
（2）、放大器的输入电阻ri和输出电阻ro的估算
ri=Rb rbe≈rbe ro≈Rc
3、放大器放大倍数的估算(由交流通路估算)
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麻阳第一职业中学 《电子技术基础》 教案 教师：郑华
＋V.UiRcRb－RL.Uoui=ii(Rb rbe) ≈ibrbe vo=-ic(RC RL)=icR’L ic=βib
vo=-icR’L=-βibR’L
Av=vo/vi=(-βibR’L)/ibR’L=-βR'l
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例：图示电路，已知UCC?12V，RB?300kΩ，RC?3kΩ，RL?3kΩ，Rs?3kΩ，??50，试求： （1）RL接入和断开两种情况下电路的电压放大倍?； 数Au（2）输入电阻Ri和输出电阻Ro； ?U??o。 （3）输出端开路时的源电压放大倍数Aus?UsRBC1Rs+us－+ui－+RC+V+UCCC2+RLuo－麻阳第一职业中学 《电子技术基础》 教案 教师：郑华
解：先求静态工作点 UCC?UBEQUCC12IBQ???A?40μA
RBRB300
rbe?300?(1??)ICQ??IBQ?50?0.04?2mA UCEQ?UCC?ICQRC?12?2?3?6V 再求三极管的动态输入电阻 26(mV)26(mV)?300?(1?50)?963Ω?0.963kΩ IEQ(mA)2(mA)+UCCICQ+VUCEQ－
RBIBQRC+UBEQ －?为： （1）RL接入时的电压放大倍数Au
?????RLA??urbe50?3?33?3??78 0.963?为： RL断开时的电压放大倍数Au????RC??50?3??156 Aurbe0.963（2）输入电阻Ri为： Ri?RB//rbe?300//0.963?0.96kΩ 输出电阻Ro为： Ro?RC?3 kΩ ???UUURioi???1?(?156)??39 （3）Aus???o?Au???Rs?Ri3?1UUUssi本课小结:1、了解放大器中电流、电压符号使用规定. 2、放大器的静态工作点的概念、静态工作点的作用. 3、静态工作点、输入、输出电阻、放大倍数的估算. 4、放大器的分析方法.
练习与作业:《电子技术基础》教材P60 3-1、3-2、3-3、3-4、3-9、3-10.
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第二节 具有稳定工作点的放大电路
教学目的：1、分压式偏臵电路的结构及工作原理。
2、分压式偏臵电路静态工作点、电压放大倍数、输入、输
出电阻的计算。
教学重点：1、 分压式偏臵电路稳定静态工作点的原理。 2、静态工作点的计算 教学难点：1、 静态工作点的计算。
2、分压式偏臵电路稳定静态工作点的原理。
教学方法与手段： 教师讲授与学生练习相结合；板书与多媒体课件相
结合。
课时计划：2课时
一、 分压式偏臵电路的结构及工作原理 一） 电路结构
条件：I2>>IB，则 UB?二）、工作原理
温度对静态工作点的影响
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RB1C1Rsus+－+ui－RB2+RC+V+UCCC2+RLRE+CEuo－RB2UCC与温度基本无关。
RB1?RB2麻阳第一职业中学 《电子技术基础》 教案 教师：郑华
UBE 减小
温度升
ICBO 增IC 增大
β 增大
温度 t↑→IC↑→IE↑→UE(=IE RE)↑→UBE(=UB－IE RE)↓→IB↓ IC↓ 在该电路中与Re并联的电容Ce是提供交流信号的通道，减少信号的损耗，使放大器的交流信号放大能力不致因Re而降低。 二、 静态工作点的计算 画出直流通路如下图所示：
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I1UBI2RB1RCICQ+UCC+V+UCEQ UBEQUE－ R B2 －REIBQ麻阳第一职业中学 《电子技术基础》 教案 教师：郑华
静态工作点的计算如下：
RB2UB?UCCRB1?RB2ICQ?IEQ?IBQ?ICQUB?UBEQRE?UCEQ?UCC?ICQ(RC?RE)三、 电压放大倍数、输入电阻和输出电阻的计算 画出放大器的交流通路如下所示：
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???Au??RLrbeRi?RB1//RB2//rbeRo?RC麻阳第一职业中学 《电子技术基础》 教案 教师：郑华
例：图示电路（接CE），已知UCC=12V，RB1=20kΩ，RB2=10kΩ，RC=3kΩ，RE=2kΩ，RL=3kΩ，β=50。试估算静态工作点，并求电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。
解：（1）用估算法计算静态工作点
Rsus+RB1C1+uiRB2+RC+VRLRE+CE+UCCC2+uo－－－RB210UB?UCC??12?4VRB1?RB220?10ICQ?IEQ?IBQUCEQICQUB?UBEQRE4?0.7??1.65mA21.65??mA?33?A?50?UCC?ICQ(RC?RE)?12?1.65?(3?2)?3.75V（2）求电压放大倍数
2626rbe?300?(1??)?300?(1?50)?1100??1.1k?IEQ1.65
3?350???RL3?3??68?A???? urbe1.1
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麻阳第一职业中学 《电子技术基础》 教案 教师：郑华
（3）求输入电阻和输出电阻
本课小结：1、分压式偏臵电路的结构及工作原理。 2、分压式偏臵电路的静态工作点的计算。
3、分压式偏臵电路的放大倍数、输入电阻、输出电阻的计算。
练习与作业：《电子技术基础》教材P60 3-11、3-12
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Ri?RB1//RB2//rbe?20//10//1.1?0.994k?Ro?RC?3k?