东南大学考研固态电子器件chapter8(2)

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《东南大学电子技术基础2007-2012年考研真题及答案解析》

《东南大学电子技术基础2007-2012年考研真题及答案解析》
于中电,晶体管VT1 , VT 2 特性相同, 100 ,试求: (1)静态电流 IC1Q , IC 2Q 以及集电极 C1 ,C2 静态电位; (2)若 ui1 20mV , ui2 15mV 且共模放大倍数的影响可忽略不计,求两管集电极对
地电压 uc1 , uc2 。(16 分)
二、电路图如图所示 已知VT1的 gm 0.7mS ,VT 2 的 40 , rbe 1k ,试:
(1)写出各触发器 CP 信号的方程和驱动方程; (2)写出电路的状态方程; (3)画出状态表及状态图; (4)画出电路的时序图。(20 分)
《东南大学电子技术基础历年考研真题及答案解析》
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九、试用集成数据选择器 74LS151 实现逻辑功能
L A, B,C, D m3, 4,5,8,9,10,14,15
(1)画出其微变等效电路; (2)求电路的电压放大倍数; (3)求电路的输入电阻; (4)分析电容 C 的作用。(18 分)
《东南大学电子技术基础历年考研真题及答案解析》
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三、电路图如图所示, VT1、VT 2 管的饱和压降 UCES 1V ,试:
(1)简述电路的工作原理;
(2)计算最大输出功率 Pomax ; (3)确定VT1、VT 2 管的 PCM ,UBRCEO , ICM 至少应选多少? (4)若测得负载 RL 上的电压有效值为 10V,试求输出功率 Po 、电源提供功率 PV 、效 率 以及单管管耗 PT1 ,此时的输入信号的有效值。(18 分)
《东南大学电子技术基础历年考研真题及答案解析》
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Ⅰ 历年考研真题试卷 东南大学 2007 年招收攻读硕士学位研究生入学考试试卷
请考生注意:试题解答务请考生做在专用“答题纸”上!

东南大学考研固态电子器件chapter 7(1)

东南大学考研固态电子器件chapter 7(1)

A convenient hole injection device is a forward-biased p+-n junction. In p+-n junction, the current is due primarily to holes injected from the p+ into the n region. If we make use of the same n side for both forward and reverse-biased junction, we can obtain the p+-n-p structure. In this structure, injection of holes from p+-n junction into the n region supplies the minority carrier holes to participate in the reverse current through the n-p junction. To enable the p+-n-p structure to normally operate, it is important that the injected holes do not recombine in the n region before they can diffuse to the depletion layer of the reverse biased junction. So, we must make the n region narrower than the hole diffusion length,Wb << Lp . Wb<< <<Lp Lp. forward-biased reverse-biased

《固态电子器件》课件8(3)

《固态电子器件》课件8(3)

0 dn 1 0 (1 ) m 2 Ln n d0
2
0
Emission Spectra
~1nm ~ 0.2 nm
8.4.3 the basic semiconductor laser
8.4.5 Materials for Semiconductor Lasers
Semiconductor laser resonant cavities
(1) F-P cavity
Power reflection coefficient R~0.3
(2) DFB Cavity (Distributed Feedback Cavity) or DBR (Distributed Bragg Mirror)
ni e
( Ei Fp ) / kT
The separation of Fn and Fp at any point is a measure of the departure from equilibrium.
The departure is considerable in the inversion region, it is greater than the band gap.
•Hale Waihona Puke InGaAsP/InPfor
1.3~1.55m
What is the degenerate semiconductor?
For heavily-doped semiconductors, impurities become so closely packed within the lattice that interactions degenerate semiconductors. between them can not be ignored. For example, in an n-type semiconductor, donor states form a band, which may overlap the bottom of the conduction band. The Fermi level lies within the conduction band. Similarly, for a heavily doped p-type semiconductor, the Fermi level will lie with the valance band.

东南大学考研固态电子器件(2009-2010)chapter 7 (3)

东南大学考研固态电子器件(2009-2010)chapter 7 (3)
n p p n p n n p −1
= [cosh(0.1) + 2 * 0.5 * 0.1sinh(0.1)]−1 = 0.988
α β= = 82 1−α
7.7 Other important effects
• 7.7.1 Drift in the Base Region
Within the base region, the net doping concentration decreases along a profile
kT a ξ ( xn ) = q Wb
• Since this field aids the transport of holes across the base region from emitter to collector, the transit time is reduced below that of a comparable uniform base transistor. This shortening of transit time can be very important in high frequency devices.
Because the base width Wb <<Lp, τt << τp In steady state there are excess electrons and holes in the base. The charge in the electron distribution Qn is replaced every τp seconds. iB=Qn/ τp The charge in the hole distribution Qp is collected every τt seconds. iC Qn / τ t τ p β= = = iB Q p / τ p τ t iC=Qp/ τt For space charge neutrality, Qn=Qp

东南大学考研928大纲

东南大学考研928大纲

东南大学考研928大纲2021年硕士研究生入学《模电数电》课程复习与考试大纲第一部分《模拟电子技术基础》参考书:[1]刘京南主编:电子电路基础。

电子工业出版社,2021[2]康华光主编:电子技术基础,演示部分,第四版。

高等教育出版社,1999一、半导体器件详述(1)pn结及二极管主要内容:半导体及pn结、二极管的基本特性、二极管的电路模型及主要参数、特殊二极管(2)半导体三极管主要内容:三极管的基本工作原理、三极管的基本特性、三极管的电路模型及主要参数(3)半导体场效应管主要内容:结型场效应管、绝缘栅场效应管、场效应管的主要参数及电路模型(4)集成运算放大器主要内容:内置图夫尔的基本特性、理想图夫尔二、基本放大电路(1)压缩电路的共同组成与技术指标主要内容:放大电路的组成、放大电路的技术指标(2)放大电路的稳定偏置主要内容:温度对半导体器件的影响、分压式偏置电路、电流源偏置电路(3)各种基本组态放大电路的分析与比较主要内容:共基极压缩电路、共集电极压缩电路、场效应管的直流偏置电路、共源极压缩电路、共凿极压缩电路三、女团压缩电路(1)一般组合放大电路主要内容:女团压缩电路的级间耦合、女团压缩电路的增益、共源―-共射压缩电路、共射―共基为―TNUMBERA51压缩电路(2)差动压缩电路主要内容:基本差动放大电路、差动放大电路的传输特性(3)集成运放的典型电路主要内容:偏置电路及输出级、中间级及输入级电路(4)集成运放的参数及实际电路模型主要内容:内置图夫尔的主要参数、内置图夫尔的实际电路模型、运振动路的调零四、放大电路的频率响应(1)压缩电路频率响应的有关概念主要内容:幅频响应、相频响应、波特图、上限频率、下限频率(2)单级放大电路频率响应的分析方法主要内容:单管压缩电路的高频积极响应、单管压缩电路的低频积极响应(3)多级压缩电路的频率响应主要内容:多级压缩电路的高频积极响应、多级压缩电路的低频积极响应五、反馈放大电路及其稳定性分析(1)意见反馈的基本概念与分类主要内容:反馈的基本概念、反馈的分类与判断、反馈放大电路的方框图表示及其一般表达式(2)负反馈对放大器性能的提升主要内容:提高放大倍数的稳定性、减少非线性失真、扩展通频带、对输入电阻和输出电阻的影响(3)深度负反馈压缩电路的分析排序主要内容:深度负反馈的特点、深度负反馈放大电路的计算(4)负反馈放大电路的稳定性分析及频率补偿主要内容:负反馈电路的稳定性分析、常用的频率补偿方法六、波形产生与整形电路(1)正弦波振荡电路的基本概念主要内容:正弦波振荡器的振荡条件、正弦波振荡器的组成及分类(2)正弦波振荡电路主要内容:rc文氏电桥振荡电路、lc三点式振荡电路、变压器意见反馈式振荡电路、石英晶体振荡电路(3)非正弦振荡电路主要内容:矩形波振荡电路、三角波振荡电路七、信号运算和处理电路(1)内置图夫尔运算电路主要内容:比例运算电路、加减运算电路、微分与积分电路、对数与反对数电路(2)有源滤波器主要内容:滤波器的基本概念、一阶有源滤波电路、二阶有源滤波电路、状态变量滤波器(3)模拟乘法器主要内容:对数式演示乘法器、变跨导式演示乘法器、演示乘法器应用领域(4)锁相环电路主要内容:锁相环的基本概念、锁相环的增益模型与系统分析、内置锁相环及其应用领域八、功率电路(1)功率放大电路主要内容:功率放大电路的特点与分类、互补对称功率放大电路、集成功率放大器(2)串联型直流稳压电路主要内容:稳压电路的主要指标、全波整流电容滤波电路、三端集成稳压器第二部分《数字电子技术基础》参考书:[1]黄正瑾编成。

《固态电子器件》课件8(2)

《固态电子器件》课件8(2)

1 2
Where,
n n 2n
2 1 2 1
2 2
, α~1~∞
• (cable)光缆
Fabrication(光纤的制造)
硫化(固化)
Attenuation or loss(衰减或损耗)
1.3m 1.55m
I ( x) I 0 e P( x)
α (1/km) is attenuation coefficient, and the x attenuation is not the P0 e same for all wavelengths.
(2)Wavelength and Spectrum width • Radiated wavelength often referred to as a peak wavelength, is determined by band gap, Eg; Spectrum width, , is measured as full width at half maximum, FWHM. ~ from several nm to several hundred nm
For a material with a direct band gap, the energy will be light emission.
GaAs
h Ec Ev ; Generators of light k 0
Efficient radiative recombination
At λ=1.27μm, chromatic dispersion is zero (2)Intermodal dispersion(模间色散): different modes propagate with different path lengths (it can be reduced by grading the index of the core). (3) Waveguide dispersion(波导色散): small part of signal power propagate in cladding, different group velocities between the power propagating in core and in cladding

东南大学 微电子学与固体电子学

东南大学 微电子学与固体电子学
东南大学Байду номын сангаас微电子学与固体电子学 2010年 招生目录
专业代码:080903
研究方向 01 VLSI器件物理与新型器件
02 智能传感与MEMS设计
03 专用集成电路与系统设计
04 纳米材料与器件
初试科目 ①101 思想政治理论
②201 英语一
③301 数学一
④929 半导体物理 或 933 高等代数
542 电子技术基础(数、模)
《电子技术基础》(数字、模拟)康华光,高等教育出版社或《计算机结构与逻辑设计》黄正谨,高等教育出版社;
《电子电路基础》刘京南,电子工业出版社
548 概率论
《概率论与数理统计》(上册)梁之顺等,高等教育出版社
5g5 电子器件
《固体电子器件》斯特里特曼著,杨建红译,兰州大学出版社,2007
复试科目 542 电子技术基础(数、模) 或 548 概率论 或 5g5 电子器件
参考书目 ①初试参考书目:
929 半导体物理
《半导体物理》第六版或第七版(前6章)刘恩科,电子工业出版社
933 高等代数
《高等代数》(第二版)北京大学编,高教出版社
②复试,同等学力加试科目参考书目:
同等学力 不招收同等学力考生
备注 报考01、02、04方向的考生复试科目选择《电子器件》,报考03方向的考生复试科目选择《电子技术基础》

《固态电子器件》课件8(1)

《固态电子器件》课件8(1)

kT g op Voc ln q g th pn g th n
for
g op g th
kT Nቤተ መጻሕፍቲ ባይዱa N d V0 ln 2 q ni
Current does not depend on the biasing ,but depends on the generation gop
n g op n p g op p
On p side
On n side
The minority carriers within a diffusion length will diffuse toward to the junction and will be swept to the other side of junction by the electric field.
N d N a 1/ 2 A 2q A Cj [ ] 2 (V0 V ) N d N a W
But on the other hand, W must not be so wide that the time required for drift out of the depletion region is excessive.
Large contact potential—V0 Nd
---Na
Heavily doped, but low lifetime, and short Ln Series resistance
GaAs and related compounds Im Vm can be used at 100℃ or higher. conversion efficiency转
I mVm fill factor 填充因子 FF I scVoc Pin

东南大学考研固态电子器件chapter 6(5)

东南大学考研固态电子器件chapter 6(5)

• (2) Source/Drain series resistance, RSD
1 2 I D = k N (VG − VT )VD − VD ≈ k N (VG − VT )VD 2 (linear region )
∂I D Z g= ≈ µnCi (VG − VT ) ∂VD L
6.5.7 Sub-threshold characteristics(亚阈值特性 亚阈值特性) 亚阈值特性
VG≥VT, strong inversion occurs
1 Z 2 ID (sat.) ≈ µnCi (VG −VT ) 2 L
Ideally, VG VT, ID 0
In Practical,VG→ VT, ID ? ID≠0 !
6.5.8 Equivalent circuit for the MOSFET
Miller overlap capacitance
COS
CGS CGD
COD
RS CIS
RD
gmVG
CID
RBS
RBD
(1)Miller overlap capacitance
One can measure the Miller capacitance at high frequency by holding the gate at ground (VG=0) so that an inversion layer is not formed in the channel. Therefore, the most of the measured capacitance between the gate and drain is due to the Miller capacitance.

东南大学电子考研,方向及参考书目

东南大学电子考研,方向及参考书目
④920 专业基础综合(信号与系统、数字电路) 不招收同等学力考生
复试科目:529 模拟电子线路
080904 电磁场与微波技术
01 毫米波亚毫米波理论与技术
02 微波毫米波电路与应用系统
03 毫米波光电子学
04 计算电磁学与应用电磁学
05 天线理论与技术
06 电磁散射与成像
07 电磁兼容
08 无线通信中的射频技术
09 新型电磁材料研究 ①101 思想政治理论
②201 英语一
③301 数学一
④920 专业基础综合(信号与系统、数字电路) 复试科目:528 电磁场与微波技术
081000 信息与通信工程
01 通信与信息系统
02 信号与信息处理
03 信息安全 ①101 思想政治理论
003 能源与环境学院 081404 供热、供燃气、通风及空调工程 52 11 5
003 能源与环境学院 083000 环境科学与工程 106 21 3
003 能源与环境学院 085206 动力工程 39 36 5
003 能源与环境学院 085229 环境工程 25 17 3
004 信息科学与工程学院 080902 电路与系统 60 29 19
529 模拟电子线路 《电子线路》(第四版)(线性部分、非线性部分,即第一章、第三章)谢嘉奎主编,高等教育出版社
544 信息安全 《网络信息安全理论与技术》蒋睿,胡爱群,陆哲明等,华中科技大学出版社,2007,11;
《通信网的安全理论与技术》,王育民, 刘建伟, 西安电子科技大学出版社,2002,5
《Communication Systems》(Fourth Edition)[加]Simon Haykin,电子工业出版社,2003年3月

(完整版)东南大学固体物理基础考试样卷

(完整版)东南大学固体物理基础考试样卷
发的只是声子能量较小的长声学格波。长声学格波即弹性波,德拜模型只考虑弹性波对热容
的贡献。因此,在甚低温下,德拜模型与事实相符,自然与实验相符。
I
:刼试用能带论解释导休.半异体、和绝缘依的凶别*
;解:晶林电子的状壶由分盒的原子談级分裂釣能带.电子埴充能带的攜况分拠滿带、不満带
;和空带.对于半导体柏绝塚啤,只隹在楞和空第-最喜满带称价带”最低満带称导帶,导
德拜近似却吻合的较好。试解释其原因。
答:按照爱因斯坦温度的定义,爱因斯坦模型的格波的频率大约为1013Hz,属于光学支频率。
但光学格波在低温时对热容的贡献非常小,低温下对热容贡献大的主要是长声学格波。也就
是说爱因斯坦没考虑声学波对热容的贡献是爱因斯坦模型在低温下与实验存在偏差的根源。
在甚低温下,不仅光学波得不到激发,而且声子能量较大的短声学格波也未被激发,得到激
I
线丸为什么说绝对零康时和常蛊下也子平均动能I分相近9
;解t自由电子论只考慮电子的动能+在範对零度时,金唇中的自由(析)电子,分布在费:甥能级曼其以下的罷级上,即分布在一个费密球内.在常温下,扮密球内WKS密團I远的状态全祓电子占据*这些电子从格波荻取的能豈环足以佚其跃迁封费密面附近或:以外的空状态上,能够发生能态舐迁的应是费密面附疋前少数电子,而绽大多雛电亍■的能态不去改变.也就是说,常温下电子的平均动能与绝技零盘时却平均址能一定十I分相近丄
自 觉 遵 守 考 场 纪 律
如 考 试 作 弊
此 答 卷 无 效
3.质量为m的粒子处于能量为 势场为。
I
4•固体物理学原胞体积相同的简立方、体心立方和面心立方其晶格常数之比 为;第一布里渊区的体积之比为;第二布里渊区的体积之
比又为。

东南大学电子科学与工程学院考研复习大纲

东南大学电子科学与工程学院考研复习大纲

《电子技术根底》考试大纲一、电子电路根底局部:第一章半导体器件概述1.熟悉二极管、三极管、场效应管的伏安特性、开关特性。

2.熟悉二极管、三极管、场效应管与理想运放的主要参数,包括静态参数、动态参数和极限参数。

3.掌握三极管、场效应管的微变等效电路模型与理想运放的电路模型。

第二章根本运算电路1.掌握TTL与非门电路原理、分析其电压传输特性和主要参数,熟悉其它形式的TTL与非门电路。

2.熟悉CMOS门电路的电压传输特性、特点与参数,掌握CMOS传输门。

3.掌握理想运放组成的根本线性运算电路,包括比例、求和、微分、积分、对数运算等。

第三章根本放大电路1.掌握三极管、场效应管的根本偏置方法,包括分压式偏置、电流源偏置,了解其它偏置方式。

2.掌握共基、共射、共集、共源、共漏五种根本组态放大电路的静态与动态分析计算方法。

3.了解根本放大电路的频率特性分析方法。

第四章组合放大电路1.掌握由五种根本组态组合而成的放大电路的静态与动态分析、计算方法。

2.掌握差动放大电路分析、计算方法与其传输特性。

3.熟悉通用集成运放的电路原理。

4.了解运放的主要参数与误差分析模型。

第五章反应电路与其稳定性分析1.熟悉负反应的根本概念与对放大电路性能的影响。

2.掌握四种类型负反应电路的判断与估算。

3.熟悉负反应电路稳定性判据与滞后补偿、超前滞后补偿方法。

第六章波形产生与整形电路1.熟悉正弦振荡的平衡条件、起振条件与判断方法。

2.掌握RC文氏电桥振荡器、三点式振荡器、变压器反应式LC振荡器的原理与分析估算方法,熟悉石英晶体振荡器的原理。

3.熟悉集成电压比拟器、集成定时器的电路原理与功能。

4.掌握由集成比拟器、集成定时器构成的波形产生与整形电路,并掌握电路的分析计算方法。

第七章信号处理电路1.掌握低通二阶有源滤波的电路实现方法与分析计算方法,熟悉二阶高通、带通、带阻滤波器的电路实现与计算方法。

2.了解高阶滤波器的工程设计方法。

3.熟悉对数运算模拟乘法器的电路原理与分析方法与变跨导集成模拟乘法器的电路原理与应用。

东南大学电子电路基础总复习

东南大学电子电路基础总复习

5.6.1 耦合形式及零点漂移
1. 阻容耦合 2. 变压器耦合 3. 直接耦合 4. 零点漂移
2019-6-14
东南大学电子科学与工程学院
48
5.6.2 组合放大电路的分析
1、静态分析
2、动态分析
2019-6-14
东南大学电子科学与工程学院
49
5.6.3 共源-共射放大电路
2019-6-14
东南大学电子科学与工程学院
Ro
2019-6-14
CE:RC CB:RC
CS:RD CG:RD
CC:RE
//
rbe + RB // RS
CD:RS//(1/gm)
东1南大β学电子科学与工程学院
44
5.5 放大电路的频率特性
5.5.1 概述 5.5.2 RC电路的频率响应 5.5.3 三极管的高频小信号模型 5.5.4 共射放大电路的频率特性
2019-6-14
东南大学电子科学与工程学院
38
5.2.2 放大电路的动态分析
1. 图解分析法 2. 微变等效电路法 • 分析对象:Au , Ri , Ro • 分析路径:交流通路
2019-6-14
东南大学电子科学与工程学院
39
5.3 放大电路的稳定偏置
5.3.1 温度对工作点的影响 5.3.2 射极偏置电路
电子电路基础
总复习
2019-6-14
东南大学电子科学与工程学院
1
课程内容
第1章 绪论 第2章 运算放大器及其线性应用 第3章 运算放大器的非线性应用 第4章 半导体器件概述 第5章 基本放大电路 第6章 负反馈放大电路 第7章 集成运算放大器 第8章 正弦波振荡电路 第9章 功率电路

东南大学考研固态电子器件chapter 7 (4)

东南大学考研固态电子器件chapter 7 (4)

7.6.3 The switching cycle
After delay, the forward bias on emitter junction is increasing, holes from emitter to base increase. So does Ic t<=t0
t=ts, saturation From t0 to t1,,,delay
1 1 qveb (t ) QN (t ) = qAWb ∆pE (t ) = qAWb ∆pE (dc)1 + 2 2 kT qveb (t ) = I Bτ P 1 + kT QN (t ) q = βI B + βI B veb = I C + ic iC (t ) = τt kT ic = gmveb q 3 Cse βI B = gm = kT 2 τt 2 q 2 Cse ≡ I Bτ P = Gseτ p 3 kT 3
−1), ∆pE = 0, thatisVEB = 0
If the short-circuit saturation currents IES and ICS are small and αN and αI are both near unity, these currents will be negligible and the cutoff regime will closely approximate the “off” condition of an ideal switch.
7.6 Switching
Rc
U +
U − vEC iC = ; RC vEB − eS iB = ; RE iC = βiB

东南大学电子器件样卷教学文案

东南大学电子器件样卷教学文案

东南大学电子器件样卷精品文档收集于网络,如有侵权请联系管理员删除东 南 大 学 考 试 卷( 卷)课程名称电子器件 考试学期 得分 适用专业电子科学与技术 考试形式 开卷 考试时间长度 120分钟精品文档I (total 20 points)Explain the following concept as simply as possible.1.××× effects of MOSFET2. ×××3. ××× transistor4. ××× voltage5. ××× of BJTII (Total 40 points)Answer the following questions.1. How to control ×××?2. Explain the ××× effects.3. What is the ××× effect in BJT?4. What are the differences between ××× and ×××?5. Explain the ××× of ×××.III (Total 25 points)A standard MOSFET is fabricated with φms= , Q i= ,d= , gate area A= , andN A= .Assume T=300K. Calculate:(1)The ××× voltage;(2)The ××× voltage ;(3)Judge ××× of this MOSFET;(4)At ×××, the MOSFET exhibits a drain current of I D= . Using ××× in thetextbook, determine the drain current if ×××.III( Total 10 points)For an ××× MOSFET with N A= and Q i= , its threshold voltage is about ××× for gate oxide of ×××. What is the required ××× to increase V T to ×××? Assume that ×××.Some constants: k=1.38⨯10-23J/K=8.62⨯10-5eV/K; q=1.6⨯10-19C; ε0=8.85⨯10-14F/cm=8.85⨯10-12F/m; The relative dielectric constant of SiO2 is 3.9; The intrinsic concentration for Si at room temperature is n i=1.5⨯1010cm-3.)收集于网络,如有侵权请联系管理员删除。

固态电子器件ppt课件

固态电子器件ppt课件

所以
n(xp ) ni exp
EpF EiP qVA
/ kT
np
exp(
qVA KT
)
(xn)处少子空穴浓度,同理可得:
p(x
n
)
pn
exp(
qVA KT
)
空间电荷内及其边界电子与空穴浓度的积:
n(x)
p(x
)
n(xp
)
p(x
n
)
ni2
exp(
qVA KT
)
a. 非平衡pn结空间电荷区及其边界电子与空穴 浓度的积相等,且是偏置电压的e指数函数。
P区
Eip
Ei(x)
qVD
Ein
N区
ψ(x)
VD
-xp
-xn
费米能级:
对于平衡pn结,只要确定费米能级位置,则可得到其能带结构。
设ψ(-xp)=0,有
Ei(x) = Eip―qψ(x)
式中Eip为中性p区本征费米能级,对上式微分有
1 dEi (x) d(x) (x)
q dx
dx
利用上式及
p(x)
n(x) ni exp EnF Ei (x) / KT p(x) ni exp Ei (x) EpF / KT
空间电荷区边界载流子浓度:
仍设pn结外加偏压为VA,VA>0为正偏,VA<0为反偏
(-xp)处少子电子浓度:
因为 EnF = EpF + qVA ,Ei(-xp) =Ei p—中性p区本征费米能级
7. 电子和空穴各自的扩散(扩散流)与漂移(漂移流)相抵消时,正、负空间电荷量、
正、负空间电荷区宽度、自建电场、空间电荷区内电子和空穴分布达到动态平衡,形

东南大学射频讲义_08_Active2

东南大学射频讲义_08_Active2
《射频集成电路设计基础》 讲义
有源器件和模拟电路基础- II
MOS 管 SPICE 模型与等效电路 附录 MOSFET SPICE 参数 双极型晶体管 ( 三极管 ) 长沟道 MOS 管公式小结 PN 结的正偏 低频放大器设计与分析复习 CMOS 与 Bipolar 的比较 参考文献
射频集成电路设计基础 > 有源器件和模拟电路基础- II >MOS 管 SPICE 模型与等效电路
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双 极型 晶 体管 ( 三 极管 )
• 载流子浓度
三极管在放大区工作时 BE 是正偏的, BC 是反偏的,以 NPN 管为例,根据附录 三,可以画出各部分少数载流子浓度的变化,如果基区电子和空穴的复合率较 低,那么可以证明其中自由电子 ( 少子 ) 的浓度将线性变化。
射频集成电路设计基础 > 有源器件和模拟电路基础- II >MOS 管 SPICE 模型与等效电路
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g mb ∂V th γ - = ----------------------------- = – ---------η = ------gm ∂V BS 2 2 φ f + V SB
γµ C ox ( W ⁄ L ) ( V GS – V th ) ∂I D - = ---------------------------------------------------------g mb = ---------∂V BS 2 2 φ f + V SB
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For a material with a direct band gap, the energy will be light emission.
GaAs
hν = Ec − Ev ; Generators of light ∆k ∆k = 0
Efficient radiative recombination
阶跃折射率 分布(Step 分布 Index fiber
n (r ) =
{
n n
1
r ≤ a r ≥ a
1 2
2
渐变折射率 分布GI 分布 fiber Where,
n(r ) = {
r n [1 − 2∆( ) ] r ≤ a a rfa n
α
1 2
n −n ∆= 2n
2 1 2 1
2 2
, α~1~∞
8.2 LED(Light Emitting Diode)
Index of refraction折射率 折射率 Graded-index fiber渐变型光纤 渐变型光纤 Step index fiber突变型光纤 突变型光纤 Multimode fibers多模光纤 多模光纤 Single-mode fibers单模光纤 单模光纤 Spontaneous emission自发辐射 自发辐射 Stimulated emission受激辐射 受激辐射 Infrared 红外 phonon 声子 nitrogen 氮 binary 二元的 ternary 三元的 quaternary四元的 四元的
Single-mode fibers 单模光纤(2a~10um) 单模光纤 Multi-mode fibers 多模光纤( 多模光纤(2a=50125um) )
Step-index 突变型光纤 (阶跃折射 阶跃折射 率光纤) 率光纤)
Gradedindex渐变 渐变 折射率) (折射率) 型光纤
Index profile(折射率分布) (折射率分布)
Photonic Crystal Fiber(光子晶体光纤 光子晶体光纤) 光子晶体光纤 By making a suitable geometry of the periodic dielectric medium, a phonic crystal can be used as an optical fiber.
Material GaAs InP InGaAs AlGaAs InGaAsP Energy gap(eV) Wavelengths(n m) 1.424 876 1.35 0.75-1.24 1.42-1.92 0.75-1.35 924 1664-1006 879-650 1664-924
GaAs:Eg=1.43eV(infrared) GaP: Eg=2.26eV(green) GaN( GaN(3.4ev,blue)
λ? λ?
λ =
c
ν
=
c Eg h
ch 1 . 24 eV = = (µm ) Eg Eg
1 . 24 λ ( GaAs ) = µ m = 0 . 867 µ m 1 . 43 1 . 24 λ ( GaP ) = µ m = 0 . 549 µ m 2 . 26 1 . 24 λ ( GaN ) = µ m = 0 . 365 µ m Return 3 .4
·
hν ν
Injection electroluminescence effect
For a material with an indirect band gap, such as Si or Ge, recombination releases the heat to the lattice. The momentum will change when the recombination occurs. A phonon and a photon will be released.
8.2.1 Light-Emitting Material and radiating wavelengths
• Different material have different band gap, therefore, different emission wavelength. • Binary compounds: from GaN(3.4eV) to InSb(0.18eV) , corresponding to from blue(or ultraviolet) to infrared; GaAs:Eg=1.43eV(infrared) λ? GaP: Eg=2.26eV(green) λ? GaN(3.4ev,blue) GaN(3.4ev,blue)
• Some kinds of LED: • (1)EELED (Edge Emitting LED, 边发射发光二 极管); 极管
(2)SELED (Surface Emitting LED,面 , 发射发光二极管) 发射发光二极管
Heterojunistics
(1)Chromatic Dispersion(材料色散): (材料色散) wavelength dependence of the refractive index At λ=1.27µm, chromatic dispersion is zero (2)Intermodal dispersion(模间色散): different (模间色散) modes propagate with different path lengths (it can be reduced by grading the index of the core). (3) Waveguide dispersion(波导色散): small (波导色散) part of signal power propagate in cladding, different group velocities between the power propagating in core and in cladding
(2)Wavelength and Spectrum width • Radiated wavelength often referred to as a peak wavelength, is determined by band gap, Eg; Spectrum width,∆λ is measured as ∆λ, ∆λ full width at half maximum, FWHM. ∆λ~ ∆λ from several nm to several hundred nm
• Ternary compounds: GaAs1-xPx,
The most common alloy composition used in LED display is x~0.4.
red light
• Quaternary compounds: InAlGaP etal. for yellow and green wavelength region.
Spontaneous emission
Stimulated absorption Stimulated Emission
This radiation will be monochromatic since each photon will have an energy of precisely
hν 12 = E2 − E1
8.3 Lasers
Laser: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
Some advantages: Highly directional Monochromatic Coherent
8.3.1 spontaneous emission(自发辐射 自发辐射) 自发辐射 and stimulated emission(受激辐射 受激辐射) 受激辐射
and will be coherent, because all the photons released will be in phase.
ρ(ν12)Energy ν density: the total energy in the radiation field per unit volume and per unit requency.
1310 nm : 0.35 - 0.5 dB/Km 1550 nm : 0.2 -0.3dB/Km 850 nm : 2.3 -3.4 dB/Km 光纤熔接点损耗:0.2dB/点 光纤熔接点损耗:0.2dB/点 光纤熔接点 1点/2km
Dispersion Dispersion is another important consideration in choice of operating wavelength. Dispersion can cause signal disorder. ps/nm·km
Light-emitting diode(LED)发光二极管 发光二极管
Principle of Action
Under forward biased, the injected carriers will diffuse and recombine. During recombination process, the energy will be released.
the number (1)P-I Characteristicsηint = the number of of photons injected carriers
P: output power of light emission I: forward biased current
P = ( Nη int E p ) / t ; I = Nq / t P = [( It / q )η int E p ] / t = (η int E p / q ) I
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