硬件——模拟电路

硬件专题之模拟电路

模拟电路

第一章 半导体器件

本征半导体

1、本征半导体:纯净的,具有完整晶体结构的半导体。在一定温度下,本征半导体内最重要的物理现象是本征激发(又称热激发),产生两种带电性质向相反的载流子(空穴和自由电子对),温度越高,本征激发越强。 2、空穴是半导体中的一种等效+q的载流子。空穴导电的本质是价电子依次填补本征晶体中空位,使局部显示+q的空位宏观定向运动。 3、在一定温度下,自由电子和空穴在热运动中相遇,使一对自由电子和空穴消失的现象称为复合。当热激发和复合相等时,称为载流子处于动态平衡状态。 4、单质半导体材料是具有四价共价键晶体结构的硅Si和锗Ge。

杂质半导体

1、P(positive)型半导体:在本征半导体中掺入微量的3价元素如硼B(多子是空穴,少子是电子)

2、N(negative)型半导体:在本征半导体中掺入微凉的5价元素如磷P(多子是电子,少子是空穴)。

PN结

1、PN结中存在由N区指向P区的内建电场(因为多子的扩散使得不可移动的离子显性,P区是负离子,N区是正离子,所以内建电场由N区指向P区),阻止结外两区的多子的扩散,有利于少子的漂移。 2、PN结具有单向导电性:正偏导通,反偏截止,是构成半导体器件的核心器件。

半导体二极管

1、稳压二极管,是利用二极管在反向电压作用下的齐纳击穿(崩溃)效应,制造而成的一种具有稳定电压功能的电子技术组件,因此又称为“稳压管”。

2、发光二极管(英语:Light-emitting diode,缩写为LED)是一种能发光的半导体电子元件,透过三价与五价元素所组成的复合光源。

3、光电二极管(英语:photodiode )是一种能够将光根据使用方式,转换成电流或者电压信号的光探测器。

4、肖特基二极管(又译萧特基二极管)是一种导通电压降较低、允许高速切换的二极管,是利用肖特基势垒特性而产生的电子元件

晶体三极管

1、放大原理

NPN型双极性晶体管可以视为共用阳极的两个二极管接合在一起。在双极性晶体管的正常工作状态下,发射结(基极与发射极之间的PN结)处于正向偏置状态,而集电结(基极与集电极之间的PN结)则处于反向偏置状态。在没有外加电压时,发射结N区的电子(该区域的多数载流子)浓度大于P区的电子浓度,部分电子将扩散到P区。

pnp其实和npn完全相反,体现在发射极比基极电压要高,基极比集电极电压要高,也就是发射极接高电压,集电极接低电压,有的地方,集电极接负电压

MOS场效应管

1、MOS工作在导通区或者截止区的时候可以当开关使用。外加PWM信号可以用于调压,电机调速等方面。

2、几个MOS管搭配可以起到单向导通的作用(类似二极管单向导通),比二极管有优势的地方是压降小、功耗低,导通电流大。低电压大电流的情况下优势更明显;

3、工作在可变电阻区的时候可以当一个电阻使用,一般集成芯片中的电阻就是使用这种方式的电阻,优势是生产方便,体积小巧。

4、工作在可变电阻区还可以起到放大的作用,与三极管放大电路类似。

第二章 基本放大电路

  • 放大的概念
  • 放大电路放大的本质能量的控制和转换
  • 电子电路的基本特征功率放大
  • 能够控制能量的元件称为有源元件
  • 放大的前提不失真,只有在不失真的情况下放大才有意义
  • 任何稳态信号都可以分解为若干频率正弦信号(谐波)的叠加,所以放大电路常以正弦波作为测试信号
  • 放大电路的主要性能指标
  1. 放大倍数
  2. 输入电阻
  3. 输出电阻
  4. 通频带,衡量放大电路对不同频率信号的放大能力
  5. 非线性失真系数
  6. 最大不失真输出电压
  7. 最大输出功率和效率

第三章 多级放大电路

第四章 集成运算放大电路

  • 集成运放的电路结构特点
  1. 因为硅片上无法制作大电容,所以集成运放采用直接耦合方式
  2. 因为相邻元件具有良好的对称性,所以电路采用各种差分放大电路(作输入级)和恒流源电路(做偏置电路或有源负载)
  3. 允许复杂的电路形式
  4. 硅片上不宜制作高阻值电阻,所以用有源元件(晶体管或场效应管)取代电阻
  5. 常采用复合形式
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