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5 ?1 C6 e8 Y2 s第一次的重难点推送收到了很多小伙伴的留言，希望期末满绩的同学最多，其次就是希望减肥成功，小电觉得二者其实可以兼顾的，比如吃饭时看看模电公众号，或者带本模电书跑操……??????????8 q( Q& H" W: G. |; B9 E
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- O. _, u5 L2 V
目标：沉迷学习，日渐消瘦7 L- @% @0 \; ], z% Y) [
回归主题，第二次课我们进入模拟电路的正式学习喽~~~/ a2 V* m$ D# l
模电课程的内容一般都是按先器件后电路，先基础后应用的原则安排。因此最先讲述的就是半导体器件。各位这两周会陆续见到以下三个主角：. V) G. l# F; l5 H
13 B; u8 [7 j6 }- L: z$ J2 f
半导体二极管
0 ]+ J# N2 w! H+ V* Z9 Y7 u
ehbosptalaa64023843920.png
* n# o- N( m ]% l7 c0 {" T$ y它的主要特点就是具有单向导电性/ y. H( h) U7 f, C( a. t
21 |+ t' E$ g0 w$ C
晶体三极管3 Y& Y7 P9 \7 P8 L9 Q' @( f) l
% B s: a5 F; U. a, O. [) \" H% r
它的特点是具有电流放大作用，表现为小的基极电流可以控制大的集电极电流
. s, n* w3 G$ T( o3& B8 n. \% D. C, I
场效应三极管
. u V; M' I& [7 e- i4 J% l9 C: r% ~7 `& R8 p& z# v: Z/ b
它是一种利用电场效应来控制电流的放大器件
1 c3 Y' f6 F# _" \这三个主角的结构中都包含一个最重要的组件，那就是PN结。因此这次课的重点就从PN结入手(●'?'●)
1 b k7 z5 G2 V9 Y k* ~7 [
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6 g. L6 c5 c" Y9 \
6 i0 n& f+ F1 w( k2 x重点一 PN结的形成! v1 W2 U( K/ t
2 Q% t. \8 F. l4 Q直观地说就是在一块半导体的一侧掺入三价杂质元素形成P型区域，在另一侧加入五价杂质元素形成N型区域，在两个区域的交界面就会形成PN结! x: @+ m) W Y a3 `! z6 |& g/ c
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) V/ V* J8 M1 Y* W
具体的形成过程可以简述为：
& M( d9 X. w$ a载流子浓度差→多子扩散→电中性被破坏→交界面上由杂质离子形成空间电荷区(内电场)→阻止多子扩散促进少子漂移→当扩散和漂移达到动态平衡时，形成一定厚度的PN结。% [! }% ?8 U$ i( E- _7 h. n
从B站搬来一段PN结的小视频，方便大家理解这个过程
; p( @( x& m5 w4 Z视频中呈现的是PN结的能带图1 D7 M0 Z+ _' T& N' B: m
5 u, v$ I6 H! Z1 B
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1 P3 ]& K0 y! t! G0 j
重点二 PN结的单向导电性* b! h- _# f) G6 d
) t0 n7 N6 C$ f3 t7 t$ O8 {
19 s) o H6 ?. s! p! t/ g5 o
外加正向电压" x+ ]1 G5 A! [. K
; b% j! y: U* W1 z概念：当P区电位高于N区电位时，就称外加正向电压，也称PN结正向偏置
. j% F. y' Y0 k5 f% E过程：正偏时，外电场削弱内电场，PN结变薄，多子扩散运动远大于少子漂移运动，PN结呈现低阻，处于正向导通状态
4 v- n, X, F i; f6 K+ W J5 i
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" s* I9 B6 |& }* p
21 _! ^! [: a& e" x9 l
外加反向电压- t! ?8 s, L4 Y0 o! k) w
) g4 m. o8 J) C4 f概念：当N区电位高于P区电位时，就称外加反向电压，也称PN结反向偏置
- Z9 C! m7 M- l# z3 _过程：反偏时，外电场增强内电场，PN结变宽，多子扩散运动被进一步阻止，只有少子漂移运动形成很小的反向饱和电流，PN结呈现高阻，处于反向截止状态( Z1 M: L* v [1 v* A: `. [$ q8 i' ?
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% F9 T6 v7 |& ?: p; S5 x将PN结加上引线和封装就构成了半导体二极管，
# {, E" W0 B1 V' i% U, q. e
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! u s$ a: k3 Z T& \; R9 y P二极管其实就是PN结的一个物化器件，所以这里也就介绍了二极管的单向导电性喽~~~# u6 p' `: k9 p1 g8 n
! z( Y. _4 w R
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7 l, |) H1 R% L6 w" ^
( A- m. A4 m6 K2 R. S9 @. U+ ?, T# b" c$ d( v3 ?) n7 F! c" X
下面看看这次课的两个难点：0 G1 h7 g# e/ W+ \
6 G2 g' h7 T% Y( ?& u: b8 e* {6 n" ~5 x7 Y) j
难点一 空穴及其移动! M+ d# E) `3 Z$ U, {
& J F3 i# F" |5 a+ G& c5 ?
空穴是半导体区别于导体的一个重要特征，它其实不是真实存在的带电粒子，它是共价键中的一个空位，代表共价键中缺少的价电子，因此带有正电荷。
A, g1 U" ^8 U空穴的出现使得束缚在共价键中的价电子也能参与导电，用空穴来描述价电子的导电更容易区别于自由电子的导电。用空穴在半导体中的移动来代表价电子的移动，只是移动方向与价电子相反。
, }8 T* w# \2 T+ J' w2 D这样，空穴也就成为半导体中的一种能“移动”的带电粒子，因此半导体内自由电子和空穴都是载流子。
! o8 }, g& E; f: C+ W
0 I' H4 e2 X9 A: }. j( K$ H
* w' R# [' O8 J" R1 ?难点二 二极管模型
7 h7 ]; G2 z& V) K" h9 E% K
: b. y1 F% O' N' y7 x# T; U4 E1 s$ v, C" w2 k
4 t& }* ^+ s, T1 R5 y3 H: |8 m& X+ ]' w% U; j* S) u' C' A
1 R3 _: k6 I* Q( d
) i$ K1 G H8 X; K0 \6 t0 Y* u+ z
3 G" `/ V& W) u" i8 {! H
' s6 a- M+ v" Y' S3 |! {# R6 V
2 R6 r% l5 A) M h+ C' z2 ^: v T
0 F G7 P4 _& f2 l7 m$ J- S0 I l4 Z: L! y8 U, Z: T, ?8 R
1 c- T# [' C; T1 s: A
7 G0 {, A' u9 `$ r* Q( E14 M/ ]2 h+ ?7 h: k
理想模型
/ M3 J9 x9 o, E( r) `9 w* L- Q6 s7 W2 _1 ]
二极管加正向电压，二极管相当于短路；二极管加反向电压，二极管相当于断路。# T- m6 c# d: V) U( c
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7 b7 v& B3 C6 v使用理想模型分析电路的步骤：$ R+ i$ |2 Q6 o, Y8 n
第一步：先假设二极管是断开的，分析此时二极管正极电压值和负极电压值0 J9 }3 O1 Q* F
第二步：将二极管正极电压值减去负极电压值，若大于0，二极管导通，看成短路，若小于0，二极管截止，看成断路。. `& r2 ]: |2 z* R6 t' v! ^, v5 p
1
. j$ A2 G H. I8 |5 H, I简化模型6 i" W% e1 I; A/ s* Z
8 N; [$ d: o: f当二极管加正向电压且超过导通电压VF时，二极管导通且认为电压不再变化；加正向电压但小于导通电压VF或者加反向电压时，二极管都相当于断开
) ^: c+ }% Q0 t% w1 i4 h6 ~* X
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3 T0 J6 h1 g, P2 O. [: ]
使用简化模型分析电路的步骤：
m7 b# C, o- I# k n, t第一步：先假设二极管是断开的，分析此时二极管正极电压值和负极电压值) F" E0 _5 i+ E3 _, v% T
第二步：将二极管正极电压值减去负极电压值，若大于导通电压VF(通常是0.7V)，二极管导通，看成电压为VF的电压源，若小于VF，二极管截止，看成断路。$ @4 p s( c: R8 t
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" f% b, I3 C) f
应用模型分析二极管电路是这一节的重要考点哦！！！我们直接上例子~~~) M; [ q4 Z$ _1 y+ j" V! Y
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, ~/ g G$ r) |* z ~01
& V6 Q( K2 B- [, q2 e3 o例9 d, ]1 L4 m+ m- [+ L
1% u0 W/ d0 }9 ~ k! [! H5 y8 y( K
4 o/ ^ r& o+ z. N$ I6 l- \# H. c. ?3 f# E% h
; x: b1 H* _0 V
若二极管看成理想，输入信号如图(b)所示，试画出输出电压的波形。; k* s9 R9 `) w) H2 V5 P% T) H; P
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6 x7 _0 {1 V4 u% W" P
分析：第一步，先假设二极管断开，那么二极管正端电压为vi，负端电压为6V；
8 @. K: G* v( Z6 Z第二步，将正端电压减去负端电压:vi-6，只有当vi-6大于0时二极管才导通，也就是说vi>6时，D导通，等效电路如下：
. G& y6 a7 _6 p0 N- G/ K! v
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' w) t1 t9 K1 u4 k0 ~* |
得到vo=(vi-6)/2+6=0.5vi+37 b0 ~7 k3 s) y2 H6 m
于是vi≤6时，D截止，等效电路如下：
# d6 q% `+ ?% c$ t
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, s8 F- P5 |9 q9 e' M7 \9 C; b4 P, R得到vo=6V。9 q; {" s- o/ h5 Z* v3 G o
答案
1 t0 p/ i0 m7 h, v$ R5 z' e$ p& ]: C, Z. c' O
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; N0 M& X( d* t) e9 z8 h4 v
' B+ M3 p$ x( C' a, u02
3 b9 B1 u c9 M/ R; X例
. J! g4 ~8 c1 z% n2
2 Y6 \$ f2 l' b* b8 u& u7 M, G6 ~ m( b7 t: P6 p# E
% t: _) r: j" a) T1 K
6 V7 q9 K4 r5 d8 Y5 f% @2 s若二极管正向导通电压为0.7V，输入波形如右图所示，分析电路输出电压波形。: f1 L, b' D% ^, I
3 T& E0 _% o! ] n O7 n: ]
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6 k/ t3 `3 {" O分析：第一步，假定二极管断开，二极管的正端电压为vi/2，负端为2V/ S+ s/ u! M) |1 O
第二步，将正端电压减去负端：vi/2-2，如果vi/2-2>0.7,也就是vi>5.4V，二极管导通，等效电路如下（二极管被红框框内的元件代替）：
8 F: S* I {( G: b
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6 o" H( H. `. I: I. k
得到Vo=2.7V3 m' ~5 I! ~1 {. v% g
于是vi≤5.4V，二极管截止，等效电路如下：
# N* Y7 r- B+ c2 \) N5 ^
pkz5z3bcys464023845622.jpg
9 v/ m* }5 [- Q9 B2 d; R T
得到Vo=vi/22 e, y g3 \* u$ T( u; }
答案
; t6 Y2 M2 M1 @3 `1 G+ [6 B( Y2 H! _! ?/ F, |
 " m, Q' j- V3 a8 y$ Q" @
8 M, V, J% L, n9 E! M3 T/ A0 o# `好了，今天就总结到这，稳压管留着下次写哦??
% R* ]: q6 p* n9 C. e3 V' a6 y/ o如果有同学觉得例题没看够，可以点击下面????考点精讲 里面有各个层次的例题：; Y' ]- L$ Z2 k
??????考点精讲——二极管电路的分析（点击跳转）+ F4 x: l' z* V5 I
互动时间+ @" h; I6 {& `# [8 N# D$ Q+ W q
二极管的导通电压为0.7V,分析下图两个二极管的工作状态以及输出电压值
4 ^. s6 B9 v5 I9 G( U9 C * s0 c( f4 z. {" M( [4 Q- p# \ i
留言区里给出你的答案，前十送花哦(????)????/ `2 ]" V2 s% M
- f7 `& N: M4 j( J) E0 b0 }: _· END· |
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