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( N8 n! h" K" ?
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……??????????2 l! }3 M1 W3 _/ D6 V" W
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9 }% r, F9 e4 @3 W- J
目标：沉迷学习，日渐消瘦
9 @% i9 f' S5 f$ W/ B回归主题，第二次课我们进入模拟电路的正式学习喽~~~
" N( w5 Z Y: ~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：
0 v6 a( k2 q r5 t11 L. ?9 Q/ T+ I- h. v
半导体二极管
O, Z, D$ S$ ^; e
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0 ^' T4 h0 M4 W+ O. x它的主要特点就是具有单向导电性, p8 x# ]5 x2 Y) y" I6 W2 ^0 J% x
21 T! ]1 a4 B0 M2 K8 ~1 \5 K3 E
晶体三极管
* K- T3 m$ ?1 b* O) h
8 C. l5 u8 o: }: B5 q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
- D1 `9 x _& c7 e, W! R7 I2 L L3
& \( {: f+ M0 e9 N/ m( K场效应三极管" p) Z5 s# n% X
9 }8 ]; w' P& F" d. N6 j它是一种利用电场效应来控制电流的放大器件7 }) b2 b. p' Y: t! G$ W% @- m) a ]/ [
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(●'?'●): h! Q$ C" N* Y2 p, ?* E ?' @
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* a. H2 p- Z" T% V+ G" S: {% D" N
1 d. i7 J3 m2 ~ c' S重点一 PN结的形成5 f9 l1 y. w/ Q" |1 _/ C4 q/ S
( y! \- F; i4 C% V: Y$ N# ]: S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* U B8 Q: C w. B+ G+ G3 H! c
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* U. T) X: N; i) t+ S8 i! S
具体的形成过程可以简述为：. p1 p0 h9 o& Y: Y/ h) r; Y
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。4 }; {2 W, B9 Y& P* Y$ k8 c$ P
从B站搬来一段PN结的小视频，方便大家理解这个过程! \: `2 j1 o# ^
视频中呈现的是PN结的能带图) L" Z! R& {7 r) `
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( @. @& j" h9 B6 X0 |
5 }' E- z1 F. ^) D) E2 z
- Y" y7 B, ?& e/ ^重点二 PN结的单向导电性
5 } @) H! B2 Z0 N; w# i/ L) G! Z& \8 x7 U4 K/ e/ M- y! H
1
+ c8 a' L0 \, W外加正向电压4 L! _" \$ N& g
7 u6 Z" @+ E2 S% x% x" ^. v/ ?
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+ H( o# F. _6 v
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
' f n& d* I3 a. T# `2 v
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3 _0 N9 K; X* a4 x1 K$ @4 K! h27 X p# k: k# u
外加反向电压# }9 R% y8 b- @2 d K* |3 h
1 f6 v+ S, k% V+ t" t. @- t1 y, ]
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
0 `9 p$ g/ U: d+ c! k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2 r; j V# s8 i! W8 X
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: r+ v; v" I) x2 i& L将PN结加上引线和封装就构成了半导体二极管，
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6 C4 Q& N. y* B! t0 G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~~~
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( _* M7 e e4 m. b- L
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下面看看这次课的两个难点：
+ U9 P/ H# U: p
, T( s7 W+ X4 Z3 I0 ?; t
# K. o" W, g/ x6 G" r0 ?难点一 空穴及其移动+ V- c' B" S- k
! j* f% E8 C. Z e' \8 v; _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。. N( f! D+ h3 A- t8 y
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。6 G% S, ^, l5 j' y: z% A K
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。
* Y. W1 a$ G3 H
' n; z, k6 ^/ c! Z, G
5 g2 Q/ g" T; P* K8 [/ Y8 C4 m难点二 二极管模型3 j. ?5 I0 {1 E5 w% T9 ^% N& E- l
4 I8 z O( \0 _( _& i+ s
- A$ g2 p8 d1 S* [
7 I8 | i8 D/ W6 l; R
1 @% r* ]- t4 t
& K7 H- K/ V2 b/ a) F3 i: S, r
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. D. o7 Y/ [% ]7 z! |+ A5 F$ t
2 Z; c5 ^/ y2 N& [8 r6 [9 t- W8 F9 O6 I- f/ |
5 U5 t2 M6 I5 A8 z4 O3 `
; E6 o$ _) A8 `4 r5 ~
1
2 G( }7 [4 \ Z! a理想模型! q! z! M1 J- t, a N6 y8 ^
7 ?1 R, z: k% p1 f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。
4 \. P) n$ w9 i$ \) j" K, m$ i
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+ L/ ^4 c/ O6 A6 `1 D
使用理想模型分析电路的步骤：
4 t6 k( e, G1 ?- t9 e0 `5 s# F/ r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: [! V: ~) Y* |/ 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。
' j. n' o. R* z3 [8 I c b: w1, y7 ?7 c9 u- N0 s8 n+ M
简化模型0 q+ Z6 @5 H1 N+ w/ @5 P
8 }/ }/ F/ h6 @$ U$ T( t1 k
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
: g) i8 Y% C; E. ?
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Y4 m5 o' s3 W1 [! p3 i5 F4 e
使用简化模型分析电路的步骤：
7 h) g% Z% d$ K" O$ P- i: J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' j5 ~0 O: u9 J- x4 B: w
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 G2 U! _. H3 X+ @: u
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1 r% L; w+ s- E- [" u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~~~
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* ?/ S5 ^7 c1 B. H" V9 W: L
01
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1
! o! h9 ?# e- f X# h9 l \. l$ u) y" R7 C7 u6 h
( s, \8 J- A" u/ C* H0 G
8 F; m8 z( v: K. _: c
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。% F; d5 u: v$ `1 P$ r
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1 A4 Y5 s2 K/ _% G8 Q4 y2 }8 U9 `
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；
9 a R, m- z2 V. \ }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：- B, m. P& Z7 k$ X1 O; ]
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' X% X/ f' Z S* q% k得到vo=(vi-6)/2+6=0.5vi+3
# {/ G" O* _, L6 X; p4 P( J于是vi≤6时，D截止，等效电路如下：
, {5 X" r9 u1 l9 a# c
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/ P" g5 J% H1 E1 Q7 s0 t9 {
得到vo=6V。
+ R$ w4 w. \/ Z% x% h答案6 a3 a1 P8 v& ^- V( j. Q
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8 {6 \( k! A* S# C% S m
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例
- `" s& ^) {1 Z* M2
( w9 |9 m- L/ c) u
. W/ p0 z; t l* U5 M5 c% x! n( d/ h+ g6 x3 ?+ S. }
) X4 D7 _6 c/ A: C
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。6 q/ T$ \ o" u8 j
n% f0 k: @- j. s( v7 t! v: H/ \
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% B7 z; W) t- M3 r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/ Y/ V& h1 ]+ z
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）：
. R6 a+ \" [' y4 ?
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6 b9 ]5 }9 v0 f( _% ?) \+ D
得到Vo=2.7V: B( N8 P$ }) Z6 l% w
于是vi≤5.4V，二极管截止，等效电路如下：
! i9 e* l5 b6 O# H
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# h* w3 z+ u/ Q: K得到Vo=vi/2
9 |& {8 a" Z% {% d% b) l+ M答案+ w/ ^+ U B+ E5 u
, R8 {2 c: O1 [$ H
! o7 q: x- J' d. `, |* G9 \' F9 O, L6 M+ D3 t: ?5 u
好了，今天就总结到这，稳压管留着下次写哦??6 K, ~ N6 g8 n( I6 w* }0 d
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：
0 D6 {; ?) Q: s: y# I??????考点精讲——二极管电路的分析（点击跳转）( k: J8 g0 a5 c* h8 V9 R- ^8 ~* y( [8 s( k
互动时间" T- `) f# P) _1 {
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
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留言区里给出你的答案，前十送花哦(????)????- _ R% K {2 B1 r
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