第一章 常用半导体器件

4
学时） 了解） 第十一章 模拟电子电路读图 （2学时） （了解） 学时
参考书目
1.
《模拟电子技术基础》（第四版）清华大学电子学教研组编， 模拟电子技术基础》 第四版）清华大学电子学教研组编， 童诗白、华成英主编，高等教育出版社， 童诗白、华成英主编，高等教育出版社，2001 《模拟电子技术基础》典型例题及习题解答 王正奎编著 聊大 模拟电子技术基础》 《模拟电子技术简明教程》华成英主编，清华大学出版社2006 模拟电子技术简明教程》华成英主编，清华大学出版社 《模拟电子技术简明教程》（第二版）清华大学电子学教研组 模拟电子技术简明教程》 第二版） 杨素行主编，高等教育出版社，1998 编，杨素行主编，高等教育出版社 《模拟电子技术基础》，华中理工大学电子学教研室编，陈大 模拟电子技术基础》 华中理工大学电子学教研室编， 钦主编，高等教育出版社， 钦主编，高等教育出版社，2000 《电子技术基础》（模拟部分）第四版，华中理工大学电子学 电子技术基础》 模拟部分）第四版， 教研室编，康华光主编：高等教育出版社， 教研室编，康华光主编：高等教育出版社，1999 主编， 《模拟电子技术常见题型解析及模拟题》张畴先 主编，西北工 模拟电子技术常见题型解析及模拟题》 业大学出版社
Si
Ge
通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体。 通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体。 晶体
10
在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成晶体点阵， 在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成晶体点阵，每个原 子都处在正四面体的中心，而四个其它原子位于四面体的顶点， 子都处在正四面体的中心，而四个其它原子位于四面体的顶点， 每个原子与其相临的原子之间形成共价键 共用一对价电子。 共价键， 每个原子与其相临的原子之间形成共价键，共用一对价电子。 硅和锗的晶体结构： 硅和锗的晶体结构：
5
2. 3. 4.
5.
6.
7.
第0章导言 章导言
《模拟电子技术基础》是电子信息科学与技术专业、通信 模拟电子技术基础》是电子信息科学与技术专业、 工程专业、电子信息工程专业以及物理学专业本、 工程专业、电子信息工程专业以及物理学专业本、专科的一 门重要的专业核心课，具有很强的综合性、技术性和实用性。 门重要的专业核心课，具有很强的综合性、技术性和实用性。 该课程的研究对象是电子元器件及其组成的电路（包括分立、 该课程的研究对象是电子元器件及其组成的电路（包括分立、 放大电路、 集成电路）。主要研究常用半导体器件、基本放大电路 ）。主要研究常用半导体器件 集成电路）。主要研究常用半导体器件、基本放大电路、多 放大电路、集成运算放大电路 放大电路的频率响应 放大电路、 的频率响应、 级放大电路、集成运算放大电路、放大电路的频率响应、放 大电路中的反馈 信号的运算和处理、 中的反馈、 大电路中的反馈、信号的运算和处理、波形的发生和信号的 变换、功率放大电路 直流电源和模拟电子电路读图等内容。 放大电路、 变换、功率放大电路、直流电源和模拟电子电路读图等内容。 模拟电路已经广泛地应用于国防和国民经济的各个领域并极 大地促进了相关领域的迅速发展， 大地促进了相关领域的迅速发展，特别是模拟电路中的新器 新技术、新方法的广泛应用， 件、新技术、新方法的广泛应用，使得电子测量和探索自然 规律的实验方法进入了一个新阶段，因此《 规律的实验方法进入了一个新阶段，因此《模拟电子技术基 具有重要的地位和作用。 础》具有重要的地位和作用。 6
模拟电子技术基础
龙岩学院 物理与机电工程学院 张卫平
1
模拟电子技术基础》与其他课程的联系： 《模拟电子技术基础》与其他课程的联系：
本课程的先修课程是普通物理、电路分析基础等。 本课程的先修课程是普通物理、电路分析基础等。 原子物理部分中的核外电子运动的规律、原子的能级、 原子物理部分中的核外电子运动的规律、原子的能级、 壳层结构、能带理论由普通物理讲授， 壳层结构、能带理论由普通物理讲授，本课程在此基础上进 一步研究半导体器件的原理和性能。 一步研究半导体器件的原理和性能。 电压源、电流源、受控源等概念，基尔霍夫定律、叠加 电压源、电流源、受控源等概念，基尔霍夫定律、 定理，戴维南定理和诺顿定理，以及 电路时间常数等概念 定理，戴维南定理和诺顿定理，以及RC电路时间常数等概念 由电路分析基础（电工学）讲授， 由电路分析基础（电工学）讲授，本课程应用上述内容分析 讨论具体的电子电路等内容。 讨论具体的电子电路等内容。 同步课程：数字电子技术（数字电路与逻辑设计） 同步课程：数字电子技术（数字电路与逻辑设计） 后续课程：微机原理、高频电路等。 后续课程：微机原理、高频电路等。
0.1.1信号 信号 0.1电信号 电信号 0.1.2模拟信号与数字信号 模拟信号与数字信号 0.2电子信号系统 电子信号系统 0.2.1电子系统的组成 电子系统的组成 0.2.2电子系统中的模拟电路 电子系统中的模拟电路 0.2.3电子信息系统的组成原则 电子信息系统的组成原则 0.3模拟电子技术基础课程 模拟电子技术基础课程
8
§1.1 半导体的基本知识
导体、 导体、半导体和绝缘体
导体：容易导电的物质称为导体，金属一般都是导体。 导体：容易导电的物质称为导体，金属一般都是导体。 绝缘体：几乎不导电的物质称为绝缘体，如橡皮、陶瓷、 绝缘体：几乎不导电的物质称为绝缘体，如橡皮、陶瓷、塑 料和石英等。 料和石英等。 半导体：导电特性介于导体和绝缘体之间的物质称为半导体, 半导体：导电特性介于导体和绝缘体之间的物质称为半导体, 如锗、 砷化镓和一些硫化物、氧化物等。 如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。 半导体的导电机理不同于其它物质， 半导体的导电机理不同于其它物质，所以它具有不同于 其它物质的特点。例如： 其它物质的特点。例如： 当受外界热和光的作用时，它的导电能力明显变化。 当受外界热和光的作用时，它的导电能力明显变化。 往纯净的半导体中掺入某些杂质， 往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使它的导电能力明显 改变。例如：室温下，在纯硅中参入百万分之一的硼， 改变。例如：室温下，在纯硅中参入百万分之一的硼，可以使 硅的导电能力提高50万倍。 50万倍 硅的导电能力提高50万倍。 9
11
硅和锗的共价键结构
形成共价键后， 形成共价键后，每个原子的 最外层电子是八个， 最外层电子是八个，构成稳 定结构。 定结构。 共价键有很强的结合力， 共价键有很强的结合力，使 原子规则排列，形成晶体。 原子规则排列，形成晶体。 共价键中的两个电子被紧紧 束缚在共价键中，称为束缚 束缚在共价键中，称为束缚 电子， 电子，常温下束缚电子很难 脱离共价键成为自由电子 自由电子， 脱离共价键成为自由电子， 因此本征半导体中的自由电 子很少， 子很少，所以本征半导体的 导电能力很弱。 导电能力很弱。
12
+4
+4
+4
+4
共价键 共用电子对
+4表示除去 +4表示除去 价电子后的 正离子
二、本征半导体的导电机理 1.载流子、 1.载流子、自由电子和空穴 空穴 载流子
在绝对0度 在绝对 度（T=0K）和没 ） 有外界激发时, 有外界激发时,价电子完全被 共价键束缚着， 共价键束缚着，本征半导体中 没有可以运动的带电粒子（ 没有可以运动的带电粒子（即 载流子）， ），它的导电能力为 ， 载流子），它的导电能力为 0， 相当于绝缘体。 相当于绝缘体。 在常温下，由于热激发, 在常温下，由于热激发, 使一些价电子获得足够的能量 而脱离共价键的束缚，成为自 而脱离共价键的束缚，成为自 由电子， 由电子，同时共价键上留下一 空穴。 个空位，称为空穴 个空位，称为空穴。
7
第一章 常用半导体器件
§ 1.1 半导体的基础知识 § 1.2 半导体二极管 § 1.3 双极型晶体管 § 1.4 场效应管 单结晶体管和晶闸管（ § 1.5单结晶体管和晶闸管（了解） 单结晶体管和晶闸管 了解） 集成电路中的元件（ § 1.6集成电路中的元件（了解） 集成电路中的元件 了解） 重点掌握：基本概念， 重点掌握：基本概念，晶体二极管的伏安特性 及主要参数、晶体三极管和场效应管输入、 及主要参数、晶体三极管和场效应管输入、输 出特性及主要参数。 出特性及主要参数。 不要将注意力过多放在管子内部， 不要将注意力过多放在管子内部，而以理解外 特性为主。 特性为主。
1.1.1 本征半导体
一、本征半导体的结构特点
本征半导体： 本征半导体：纯净的具有晶体结构的半导体称为本征半导体 现代电子学中，用的最多的半导体是硅 和锗(32)， 现代电子学中，用的最多的半导体是硅(14)和锗 和锗 ， 它们的最外层电子（价电子）都是四个。 它们的最外层电子（价电子）都是四个。
பைடு நூலகம்
+4
+4
+4
+4
在电场力的作用下， 在电场力的作用下，自由电 子作定向移动， 子作定向移动，空穴也会吸 引附近的价电子来依次填补, 引附近的价电子来依次填补 结果相当于空穴也作定向移 动，而空穴的移动相当于正 电荷的移动， 电荷的移动，因此也可以认 为空穴是载流子 载流子。 为空穴是载流子。
2
课程教学目标： 课程教学目标：
1、掌握模拟电路中的基本概念，电子元器件的功能和使用。 、掌握模拟电路中的基本概念，电子元器件的功能和使用。 2、掌握组成模拟电路的各种单元电路（放大、振荡等）的工作 、掌握组成模拟电路的各种单元电路（放大、振荡等） 原理、性能和特点。 原理、性能和特点。 3、掌握模拟电路的基本原理、基本分析方法和计算方法，例如 、掌握模拟电路的基本原理、基本分析方法和计算方法， 放大电路、反馈电路等基本分析方法， 放大电路、反馈电路等基本分析方法，使学生具有一定的电 路分析、计算的能力。 路分析、计算的能力。 4、在实验技能方面，能比较熟练地掌握模拟电子电路常用测试 、在实验技能方面， 仪器的使用方法与基本测试技术， 仪器的使用方法与基本测试技术，对电子线路的基本单元电 路具有初步设计、安装和调试的能力。 路具有初步设计、安装和调试的能力。 5、适当引入近些年来电子技术的新器件、新技术、新方法，以 、适当引入近些年来电子技术的新器件、新技术、新方法， 利于学生了解电子技术的新发展，扩展知识面，开阔视野。 利于学生了解电子技术的新发展，扩展知识面，开阔视野。